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《汽车设计》习题库及部分答案

《汽车设计》习题集及部分答案

第一章 汽车的总体设计

1. 设计任务书包括哪些内容？
答：
设计任务书主要应包括下列内容：
（1）可行性分析，其内容包括市场预测，企业技术开发和生产能力分析，产品开发的目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和产品的目标成本以及技术经济分析等。
（2）产品型号及其主要使用功能、技术规格和性能参数。
（3）整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数；标准化、通用化
（4）国内、外同类汽车技术性能的分析和对比。
（5）本车拟采用的新技术、新材料和新工艺。
2. 汽车总体设计的主要任务？
答：
要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。
3. 简要回答汽车轴距的长短会对汽车的性能产生哪些影响？
答：
（1）轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。
（2）轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；汽车上坡、制动或加速时轴荷转移过大，使汽车制动性或操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。
（3）原则上对发动机排量大的乘用车、载质量或载客量多的货车或客车，轴距取得长。对机动要求高的汽车，轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车的基础上，生产出短轴距和长轴距的变型车。对于不同轴距变型车的轴距变化，推荐在0．4~0．6m的范围内来确定为宜。
4.公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？
答：公路车辆法规规定的单车外廓尺寸：长不应超过12m；宽不超过2.5m；高不超过4m。
5. 简要回答汽车轮距的大小会对汽车产生哪些影响？单就货车而言，如何确定其前后轮距？
答：
汽车轮距的大小会对汽车总质量、最小转弯直径、侧倾刚度产生影响。
就货车而言确定总原则：受汽车总宽不得超过2.5m限制，轮距不宜过大，前轮距B1 ：应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。后轮距B2 ：应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间 应留有必要的间隙。
6. 前后悬的长短会对汽车产生哪些影响？
7. 各种车辆的汽车装载质量（简称装载量）是如何定义的？
8. 什么叫整车整备质量？
答：
整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。
9．发动机的悬置结构形式及特点？
答：
发动机的悬置结构形式：传统的橡胶悬置和液压阻尼式橡胶悬置。
传统的橡胶悬置特点是结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角θ的特性曲线基本上不随激励频率变化。
液压阻尼式橡胶悬置的动刚度及阻尼损失角有很强的变频特性，对于衰减发动机怠速频段内的大幅振动十分有利。
10. 汽车轴荷分配的基本原则是什么？
答：
轴荷分配对汽车的主要使用性能和轮胎使用寿命有着显著的影响，在进行汽车总体设计时应对轴荷分配予以足够的重视。
（1）应使轮胎磨损均匀： 希望满载时每个轮胎的负荷大致相等，但实际上由于各种因素的影响，这个要求只能近似地得到满足。
（2）应满足汽车使用性能的要求： 对后轴使用单胎的4X2汽车，为防止空车时后轮易抱死发生侧滑，常选择空车时后轴负荷大于41％。对后轮使用双胎，而行驶条件较差的4X2货车，为了保证在坏路上的通过性，减小前轮的滚动阻力，增加后轮的附着力，常将满载时前轴负荷控制在总轴荷的26％~27％。
（3）对轿车而言，确定轴荷分配时一方面要考虑操纵稳定性的要求，使汽车具有不足转向的倾向，另一方面根据发动机布置和驱动型式的不同，对满载时的轴荷分配做适当的调整。对前置前驱动的轿车，为得到良好的上坡附着力和行驶的稳定性，前轴负荷应不小于55％；对前置后驱动的轿车，为得到不足转向倾向，后轴负荷一般不大于52％；对后置后驱动的轿车，为防止后轴过载造成过度转向，后轴负荷不应超过59％。
11．在进行汽车总体布置是，使用五条基准线，是怎样确定的？
答：
在初步确定汽车的载客量(载质量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。
绘图前要确定画图的基准线(面)。确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。
1．车架上平面线
纵梁上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧(前)视图上的投影线，称为车架上平面线。它作为标注垂直尺寸的基准载(面)，即z坐标线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为。
2．前轮中心线
通过左、右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线，称为前轮中心线。它作为标注纵向尺寸的基准线(面)，即坐标线，向前为“-”、向后为“+”，该线标记为。
3．汽车中心线
汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线，称为汽车中心线。用它作为标注横向尺寸的基准线(面)，即y坐标线，向左为“+”、向右为“—”，该线标记为。
4．地面线
地平面在侧视图和前视图上的投影线，称为地面线。此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。
5．前轮垂直线
通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线，称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如乘用车)。

12.在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑那些问题？
答：轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。
13．汽车设计中必须考虑的“三化”是什么？
答：产品的系列化、零部件的通用化和零件标准化。
产品的系列化：指汽车制造厂可以供应各种型号的产品（汽车或总成、部件）；
零部件的通用化：同一系列或总质量相近的一些车型，采用通用的总称或部件，以减少不见的类型、简化生产；
标准化：设计中尽可能采用标准件，以便组织生产、提高质量、降低制造成本并使维修方便。

第二章 离合器设计
二、简答题：
1．离合器在切断和实现对传动系的动力传递中，发挥了什么作用？
答：
2．汽车离合器一般应满足哪些基本要求？
答：
1）在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩。
2）接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。
3）分离时要迅速、彻底。
4）从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击。
5）有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。
6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。
7）操纵轻便、准确。
8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小，保证有稳定的工作性能。
9）应有足够的强度和良好的动平衡。
10）结构应简单、紧凑，制造工艺性好，维修、调整方便等。
3．按从动盘数目，盘形离合器分哪几类？简述各类盘形离合器特点？
答：
分为单片和双片。单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺；双片离合器传递转矩的能力较大，径向尺寸较小，踏板力较小，接合较为平顺。但中间压盘通风散热不良，分离也不够彻底。多片离合器主要用于行星齿轮变速器换挡机构中。它具有接合平顺柔和、摩擦表面温度较低、磨损较小，使用寿命长等优点，主要应用于重型牵引车和自卸车上。
4．离合器的压紧弹簧有哪几种型式，有几种布置型式。哪种型式的压紧弹簧比较适用于轿车？并简述各自优缺点。
5．压盘的驱动方式有哪些？简述各自优缺点。
6．何为离合器的的后备系数？所能传递的最大转矩与哪些因素有关？
答：
后备系数定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。设离合器转矩容量，发动机最大转矩写成如下关系式： ，式中 β——离合器后备系数。
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，后备系数β必须大于1。
离合器的基本功能之一是传递转矩，离合器转矩容量与下列参数有关： （N·m）；
所以有：，
。
式中：
—摩擦系数，通常要利用离合器的摩擦打滑来使汽车起步，这是利用摩擦传动的关键，故一般计算离合器转矩容量时应取；
—对压盘的压紧力，它随使用情况和温度会有所变动。使用中摩擦片厚度的磨损变小，以及频繁接合会引起的高温使弹簧压力衰退都会使N有明显改变。
—离合器摩擦工作面数，单片为2，双片为4。
—有效作用半径R。 它也是一个变量，作为一间接度量值，它随着摩擦接触面的磨损及高温造成翘曲，导致摩擦副的不均匀接触。
由此可见，转矩容量是离合器的的一个本质属性。
7．离合器操纵机构踏板力应满足哪些要求？
答： 离合器操纵机构是离合器系统重要组成部分，是驾驶员借以使离合器分离、接合的一套装置，它起始于离合器踏板，终止于离合器分离轴承。
主要功用：
完成离合器的接合或分离，保证汽车平稳起步和行驶中的换档。切断动力传递等。
基本要求：
（1）操纵机械要尽可能地简单，操纵轻便，踏板力要小，以减轻驾驶员的劳动强度。对于轿车、轻型客车，踏板力应为80N～150N；对于载货汽车踏板力一般为150N～250N。
（2）结构紧凑、效率高，踏板行程要适中，一般应在80mm～150mm的范围内，最大不应超过200mm。
上述两项要求往往是相互制约的，设计时，要在满足踏板行程要求的前提下，来确定踏板力，因为踏板行程往往受到车的空间、周边条件的限制和人体工程学的要求。若踏板力超过通常推荐允许值，则应采用相应措施（例如加大传动比，采用助力装置等）。
（3）在操纵机构中应有调整自由行程的装置。
（4）踏板行程应有眼位装置。
（5）踏板回位要快捷，防止离合器在接合时回位滞后。
8．离合器操纵机构有哪些型式？应如何对其进行选择？
答：常用的离合器操纵机构主要有机械式、液压式等。
机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。杆系传动机构结构简单、工作可靠，被广泛应用。但其质量大，机械效率低，在远距离操纵时布置较困难；绳索传动机构可克服上述缺点，且可采用吊挂式踏板结构。但其寿命较短，机械效率仍不高。多用于轻型轿车中。
液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点。广泛应用于各种形式的汽车中。
9/在摩擦片结构车寸相同，传递转矩相同，操纵机构传动比相同的条件下，为什么单片离合器的踏板力大于双片离合器踏板力？
答：
踏板力可按下式计算 ：
（1.10）
式中 F—离合器彻底分离时，压紧弹簧对压盘的压紧力，N；
—传动效率，对于机械式：=0.7～0.8对于液压式：=0.8～0.9；
Fs—克服回位弹簧作用的力，N；初步设计时可忽略。
—有助力器时助力器作用力，N；
式中，F为离合器分离时，压紧弹簧对压盘的总压力；而；对于单片离合器，
Z=2，对于双片离合器，Z=4，所以

第三章 机械式变速器设计
  二、简答题：
1为保证变速器具有良好的工作性能，汽车对变速器有哪些基本要求？
答：
2根据轴的不同型式，变速器可分为哪些类型？
答：
分为固定轴式和旋转轴式两种；固定轴式变速器应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。
固定轴式又分为两轴式变速器，中间轴式变速器，双中间轴式变速器，多中间轴式变速器等。
3变速器操纵机构应满足哪些要求？
答：
（1）换挡时只能挂入一个挡位；（2）换挡后应使齿轮在全齿长上啮合；（3）防止自动脱挡或自动挂挡；（4）防止误挂倒挡；（6）换挡轻便。
4．如下图所示为一变速器结构图，请分析各档传动关系，画出传动见图，并列出传动比。
解：
这是一个中间轴式六档变速器，其特点是：(1)设有直接挡； (2)一挡有较大的传动比； (3)各挡位齿轮采用常啮合齿轮传动； (4)各档均采用同步器。
传动路线图如下所示。
1档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~1~12， 锁销式同步器右移，到第二轴；
2档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~2~11，锁销式同步器左移，到第二轴；
3档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~3~10，锁环式同步器右移，到第二轴；
4档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~4~9，锁环式同步器右左移，到第二轴；
5档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~5~8，锁环式同步器右移，到第二轴；
6档：动力从第一轴到齿轮7 ~6，锁环式同步器左移，到第二轴，得直接档；
7档：搭档同步器左移，得倒档。

6．为什么中间轴式变速器中间轴上的齿轮螺旋方向一律要求为右选，而第一轴、第二轴上的齿轮为左旋？
答：
斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡。
根据右图可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件：
Fa1=Fn1tanβ1
Fa2=Fn2tanβ2
由于，为使两轴向力平衡，必须满足
式中，Fa1、Fa2为作用在中间轴承齿轮1、2上的轴向力；Fn1、Fn2为作用在中间轴上齿轮1、2上的圆周力；r1、r2为齿轮1、2的节圆半径；T为中间轴传递的转矩。
齿轮1与第一轴齿轮啮合，是从动轮，齿轮2与第二轴齿轮啮合，成为主动轮，因此都为右旋时，所受轴向力方向相反，从而通过设计螺旋角和齿轮直径，可使中间轴上的轴向力抵消。
7、对于中间轴式变速器，变速器的中心距对其外形尺寸和质量有何影响？如何确定？
答：
变速器中心距是一个基本参数，对变速器的外形尺寸、体积和质量大小、轮齿的接触强度有直接影响。
①轿车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（3.0～3.4）A。货车变速器壳体的轴向尺寸与档位数有关，可参考下列数据选用：
四挡 （2.2～2.7）A
五挡 （2.7～3.0）A
六挡 （3.2～3.5）A
②中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。
中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A。

③初选中心距A时，可根据经验公式计算：

式中，KA为中心距系数，轿车：KA=8.9～9.3，货车：KA=8.6～9.6，多挡变速器：KA=9.5～11.0。
轿车变速器的中心距在65～80mm范围内变化，而货车的变速器中心距在80～170mm范围内变化。
8．变速器传动比范围的定义及确定传动比范围的影响因素？
答：变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动传动比的比值。
最高挡通常是直接挡，传动比为1.0；如最高挡是超速挡，传动比为0. 7～0. 8。
影响最低挡传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与地面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。
传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件（如要求的汽车爬坡能力）等因素有关。目前乘用车的传动比范围在3. 0 ～4. 5之间，轻型商用车在5. 0～8. 0 之间，其它商用车则更大。

第四章 万向节和传动轴设计
二、简答题：
1．简要说明下列万向节的种类和各自的应用场所。

（a） (b)

(c ) (d)

答：
（a）为球笼式万向节，是带分度杆的等速万向节，工作角度达42°，广泛应用于轿车前驱动桥；
(b) 伸缩型球笼式万向节，允许的工作最大夹角为20，广泛地应用到断开式驱动桥中；
(c ) 三销轴式万向节，由两个偏心轴叉、两个三销轴和六个滚外轴承组成，是开式万向节而不需加外球壳及密封，允许工作夹角达45°，要用于中、重型汽车转向驱动桥。
(d)双联式万向节，为近似等速万向节，实际是由两个十字轴万向节组合而成，允许工作夹角达50，主要用于中、重型汽车转向驱动桥。
2．传动轴总成的不平衡有哪些影响因素？如何降低传动轴总成的不平衡度？
3．双十字轴万向节等速传动的条件？
答：处于同一平面的双万向节等速传动的条件：1）保证同传动轴相连的两万向节叉应布置在同一平面内；2）两万向节夹角α1与α2相等。
3. 传动轴临界转速及提高传动轴临界转速的方法？
答：
所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传动轴的临界转速为

式中，nk为传动轴的临界转速（r/min）；Lc为传动轴长度（mm），即两万向节中心之间的距离；dc和Dc分别为传动轴轴管的内、外径（mm）。
在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够高的临界转速。由上式可知，在Dc和Lc相同时，实心轴比空心轴的临界转速低。当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根。
4.分析双万向节传动的附加弯矩及传动轴的弯曲变形？（画简图）

答：当输入轴与输出轴平行时（图a），直接连接传动轴的两万向节叉所受的附加弯矩彼此平衡，传动轴发生如图b中双点划线所示的弹性弯曲，从而引起传动轴的弯曲振动。当输入轴与输出轴相交时（图c），传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图d中双点划线所示的弹性弯曲，从而对两端的十字轴产生大小相等、方向相反的径向力。

第五章 驱动桥设计
1．分析图5-1所示驱动桥的结构特点。

（a） (b)
图5-1
答：图5-2中的（a）图
①这是一个由两级齿轮减速组成的整体式双级主减速器，第一级减速由一对圆锥齿轮构成，在从动锥齿轮轴上有一圆柱齿轮，与差速器壳上的圆柱齿轮啮合，构成第二级减速；
②与单级减速器相比，双级主减速器在保证离地间隙的条件下可得到大的传动比，减速比可答7~12；
③第一级减速的主动锥齿轮采用采用悬置式支撑，从动锥齿轮轴、差速器齿轮轴采用跨置式支撑；
④主要使用在总质量较大的商用车上。

（b）为应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥，
2按齿轮副的数目不同，主减速器可分为单级主减速器和双级主减速器，简要说明各减速器的特点。
3根据车轮端的支承方式不同，半轴可分为哪几种型式，简述各自特点。
答：半浮式支撑；
¾浮式支撑；
全浮式支撑；

4指出下列图5-2、5-3、5-4、5-5中各引线所指零部件名称，说明动力传动路线及半轴的支撑形式并说明原因？

图5-2

图5-3

图5-4

图5-5
5双曲面齿轮传动中，如何确定其螺旋角？画图说明为什么主动齿轮的螺旋角小与从动齿轮？

图5-6
螺旋角：在锥齿轮节锥表面展开图上的任意一点A的切线TT与该点和节锥顶点连线之间的夹角。
在齿宽中点处的螺旋角称中点螺旋角。
6如何判别双曲面齿轮传动中
计算题：
计算单级跨置式螺旋锥齿轮主减速器各轴承所受的支承反力，并在图上表示出以上各轴承反力的受力方向（驱动前进时）。已知参数：齿面宽中点处的圆周力为 F；小齿轮齿面宽中点处的分度圆直径 ，大齿轮齿面宽中点处的分度圆直径 ，差速器壳转动方向如图所示；小齿轮的径向力 ，小齿轮的轴向力，大齿轮的径向力 ，大齿轮的轴向力 。

图5-7
解：小齿轮所受外力如图所示，为空间力系。
（1）先求轴承A的径向力，对轴承B的中心取矩，因为，所以有
故

解得
即径向力的合力；
同样的原理可计算轴承B的径向力。
2 某汽车主传动器采用的是螺旋圆锥齿轮和斜齿轮圆柱齿轮两级传动。主传动比；螺旋圆锥齿轮副的大端模数，，，压力角=20°，螺旋角。齿顶高系数 f=0.85，齿高修正系数 =0.32，径向间隙系数 C=0.188。发动机最大扭矩：，变速器一档传动比： ，齿轮材料： 20Mn2 TiB 。计算： 1. 螺旋锥齿轮副的尺寸； 2. 强度计算（弯曲应力和接触应力）。
解：
（1） 螺旋锥齿轮副几何的尺寸计算
①节圆直径
；
；
②齿面宽：；
③齿工作高；
④齿全高；
⑤节锥角；
⑥节锥距；
⑦周节；
⑧齿顶高；
⑨齿根高；
⑽径向间隙；
⑾齿根角
⑿根锥角
⒂外圆直径；
；
⒃理论齿弧厚；
⒄齿侧间隙;
⒅节锥顶点至齿轮外缘距离；

（2）螺旋锥齿轮强度计算（弯曲应力和接触应力）
①按发动机最大转矩估算单位齿长上的圆周力
；
②轮齿弯曲强度的计算

式中，—齿轮的计算转矩，按发动机最大转矩和驱动轮打滑式计算所得取小值。这里按发动机最大转矩计算：
；
主动锥齿轮的转矩；
—超载系数，这里取=1；
—载荷分配系数，支承刚度大时，=取小值，这里取中间值=1.5；
—尺寸系数，反映材料性质的不均性。当端面模数时，
—质量系数，因驱动桥齿轮精度高，轮齿接触良好，故取=1；
F—计算轮齿的齿面宽，F=34.875mm；
J—计算弯曲应力时的综合系数，对于压力角=20°，螺旋角，轴交角为90°的螺旋齿轮传动，按图表，查得J=0.18
—端面模数，=9mm；
计算得
；
；
两齿轮的弯曲应力都大于许应力700MPa，需要重新调整参数重新计算。
接触应力；
接触应力符合许用应力的要求。
3. 已知 EQ245 越野车采用全浮式半轴，其中，后桥质量分别为 = 4075.5kg, 加速时质量移系数 =1.15, 发动机最大扭矩 = 43kg · m ，半轴杆部直径 d= 44mm，半轴花键内径 d’= 44m，半轴花键外径 D= 49.5mm，花键齿数 Z=18，花键有效长度 L= 51mm。试求：半轴传递的扭矩 M；半轴花键的扭转应力和挤压应力； 半轴杆部的强度计算；

第六章 悬架设计
二、简答题：

1在悬架设计中应满足哪些性能要求？
2悬架主要钢板弹簧的主要参数和尺寸如何确定？
3在汽车的设计当中，对前轮和后轮的独立悬架导向机构是如何要求的？
4简述独立悬架和非独立悬架的特点。
5按车轮运动形式的不同，独立悬架可分为哪些形式？
6解释悬架的静挠度、动挠度和偏频的概念，并说明选挠度与偏频的关系。
答：
静挠度：满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比，即。
动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车回车架或车身）的垂直位移。
偏频：汽车前、后部分的车身的固有频率和（亦称偏频）可用下式表示
，
弹性特性为线性的悬架，前、后悬架的静挠度与偏频的关系是：

7．解释钢板弹簧的满载弧高、弹簧总成在自由状态下的弧高

答： 满载弧高是指钢板弹簧装到车轴（桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳半径）连线间的最大高度差；满载弧高用来保证汽车具有给定的高度；为了在车架高度已限定时能得到足够的挠度值，常=10~20mm。
簧总成在自由状态下的弧高：钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差，称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高，
用下式计算

式中，——为静挠度；
——为满载弧高；
为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后引起的弧高变化.
7．确定下列悬架的侧倾中心，并作简要地说明。

（a） (b)
答：
图（a）将双横臂悬架内外转动点的连线延长，上摆臂转动点连线与下摆臂转动点连线向交于一点P，连接P点与车轮接地线NP，此线与汽车纵向轴线交于W点，W点即为悬架侧倾中心。
（b）从悬架于车身的固定联接点E作活塞干运动方向的垂线，将下摆臂线延长，两条线交点即为极点P，连接P与车轮接地点N的连线交汽车轴线上，交点W极为侧倾中心。

（a） (b)

8．说明下列独立悬架的特点，指出序号所标零部件名称及作用。
答：该悬架为用于前驱动桥的麦克佛逊悬架。1-转向节，2-减振器，3-弹簧下支座，4-辅助弹簧及限位块，5-轴承，6-橡胶支座，7-缓冲快，8，9-限位盘，10-等速万向节，11-轮毂，13-下控制臂，14-横向稳定杆。
麦克佛逊悬架是将双横臂悬架上臂减小到为零，在车架联接球铰与转向节相连的下球销之间增加了一个滑动副即构成了麦克佛逊悬的运动及构图。它的突出优点是：
①将导向机构与减震器集合到一起，将多个零件集成在一个单元里。简化了机构，节省了空间，减轻了质量，并且几乎不占用横向空间，有利于车身前地板的构造和发动机的不置。对于紧凑型轿车来讲，具有无可比拟的优势。
②铰接点的数目少，上下铰接点之间距离大，可以改善铰接点的受力情况，弹簧行程大；
③车轮跳动时，其轮距、前束、机车轮外倾角的变化小，使汽车具有良好的稳定性。

5. 如何确定汽车前、后悬架的静挠度？
答：悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频。
希望fc1与fc2要接近，但不能相等（防止共振）；

希望fc1>fc2 (从加速性考虑，若fc2大，车身的振动大）。
若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时，车身纵向角振动要比n1/n2＞1时小，故推荐取fc2=（0.8~0.9）fc1。
考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐fc2=（0.6~0.8）fc1。
为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频也可低于前悬架的偏频。

第七章 转向系设计
一、计算题：
1. 设计一合乎要求的转向梯形机构。已知参数：
汽车主销中心距 K, 轴距 L ：
NJ130 K= 1420mm； L= 3300mm
设计一整体式后置转向梯形，确定梯形臂长和梯形底角，画出实际特性曲线，他与理论特性曲线在 15~25˚以内相交 (内轮共转 40˚)在 25˚以内的实际特性曲线尽量与理论特性曲线接近。

（a） (b)

解：
（1）后置式转向梯形机构如上（a）图所示，其空间位置可参见(b)图，转向梯形几何尺寸参数有：
两转向主销中心线与地面交点间的距离K；
转向横拉杆两端球型铰接中心的距离n；
转向梯形臂长m；
梯形底角θ；
汽车轴距L；
他们之间有以下关系：

带入已知参数，得
；
取m=180mm，解下列方程

得

2. 计算 EQ245 型汽车的转向性能。
已知参数：
转向轴负荷： G1=30000N
轮胎与路面的滑动摩擦系数： f=0.7
轮胎气压： P=0.45N/mm 2
转向摇臂长： L1= 150mm
转向节臂长： L2= 200mm
方向盘半径： Dsw= 250mm
转向器角传动比： =20
转向器效率： =70%
试求：
· 转向轮原地转向的阻力矩 Mr；
· 原地转向时方向盘上的作用力；
解：
由经验公式计算，转向轮原地转向的阻力矩
；
作用在方向盘上的瞬时最大手力。
二、简答题：
1转向器的角传动比，传动装置的角传动比和转向系的角传动比指的是什么？他们之间有什么关系？转向器角传动比如何选择？
答：
转向的角传动比：转向盘角速度与转向摇臂轴角速度之比：；
传动装置的角传动比：是摇臂轴角速度与同侧转向节偏转角速度之比：
转向系的角传动比：转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比：
2转向系的力传动比指的是什么？力传动比和角传动比有何关系？
答：
力传动比是轮胎地面接地中心作用在转向轮上的合力与转向盘手力之比，

力传动比和角传动比有何关系：

3．在设计梯形机构时，需要确定哪几个参数？对一辆已知梯形机构参数的汽车：K= 1420mm， L= 3300mm，m=180mm，n=1300mm，如何用作图法来校核？试说明其作图步骤？
答：需要确定
转向横拉杆两端球型铰接中心的距离n；
转向梯形臂长m；
梯形底角θ等。
对一辆已知梯形机构参数的汽车，K= 1420mm， L= 3300mm，m=180mm，n=1300mm按下面作图的方法来校核能否达到理想转向特性：
（1） 从主销延长线与地面的交点A、B向后轮中心线的垂线的交点C、D；
（2） 找出AB县的中点E，连接EC，EC线为理论上的提醒转向特性线（即只要∠EAF等于外轮转向角θ0，∠EBF等于内轮转向角θi）。
（3） 按照初选的n、m、θ，作出汽车在直线行使时的转向梯形图；
（4） 以A点为圆心，从AP线开始，每隔5°做出A的圆心角……，得射线……；
（5） 以A点为圆心，m为半径画弧交与……；
（6） 分别以……为圆心，以n为半径画弧，分别与以B为圆心，m为半径所画弧之弧交与……等点；

（7） ∠QBQ1、∠Q1BQ2、∠Q2BQ3、∠Q3BQ4……等外轮转角……；

（8） 根据内、外轮转角画出转向梯形的实际转向特性曲线。
4何为转向器的正效率 ，根据 所分的三种转向器各有什么优缺点？目前汽车上广泛使用的是哪一种转向器？为什么？
答：正效率：功率从转向轴输入，经转向摇臂轴输出到车轮时的效率 ，
逆效率：由车轮输入，经转向器输出到转向盘的效率，转向器的摩擦功率；
5． 转向操纵轻便性的评价指标？
答：通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。
轿车 货车
机械转向 50~100N 250N
动力转向 20~50N 120N
轿车转向盘从中间位置转到一端的终点，其圈数不得超过2.0圈；货车则要求不超过3.0圈。
6计算转向系计算载荷的方法有几种？是说明之。
7计算原地转向阻力矩的几个经验公式是什么？最常用的是哪个？
8如何计算方向盘上的受力和方向盘上的总回转圈数？
9提高转向轻便性和操纵性的途径是什么？试分析采用动力转向的优缺点？
10对动力转向有什么要求？掌握动力转向的结构与工作原理。
12动力转向系统有几种布置形式？今打算在现有客车底盘上加装动力转向，采用哪种布置形式最好？为什么？
13转向系刚度与不足转向的关系如何？
14如何评价动力转向的灵敏度？

第八章 制动系设计
1制动装置都有哪些？简要说明其功用？
2制动系应满足哪些主要的要求？
3对汽车制动性能有重要影响的参数有哪些？
答：制动力及分配系数、同步附着系数、制动强度、附着系数利用率、最大制动力矩、制动器因数。
理想的制动力分配是前后车轮同时抱死，即前后制动器的制动力满足一下关系：

将上式绘成以，为坐标的曲线，即为理想的制动力分配曲线。
4什么叫领蹄？什么叫从蹄？
答：在制动过程中，制动蹄沿着制动鼓转动方向旋转时会出现制动效率增加的现象，则称为领蹄。
如图所示：输入力推动制动蹄压向轮毂，在与轮毂所接触的B点会受到轮毂的正压力，假定蹄与鼓间没有摩擦力，则此二力对A点取矩，得
，
B点的摩擦力：
事实上，由于B点的摩擦力是存在的，这三个力对支点A取矩，得；
而；
摩擦系数；
解得
即使得摩擦力增大，因此具有增加制动效果作用，所以称领蹄。
当车轮逆转时，该制动蹄体会产生效能减低的趋势，也称从蹄为减势蹄。减小的摩擦力可推导出为：
5盘式制动器与鼓式相比较，有哪些优缺点？
6在液压制动驱动机构的设计中，要确定哪些主要参数？
7鼓式制动器主要尺寸参数有哪些？
答：
①制动鼓内径D
轿车：D/Dr=0.64~0.74，Dr轮辋内径
货车：D/Dr=0.70~0.83
②摩擦衬片宽度b和包角β，包角一般不宜大于120°。
③摩擦衬片起始角β0=90-β/2；
④制动器中心到张开力作用线的距离e；
⑤制动蹄支承点位置坐标a和c，使a尽可能大而c尽可能小。初步设计时，也可暂定a=0.8R左右。