王望予《汽車設計》課后題答案

PAGE4第一章汽車總體設計1-1:在繪總布置圖時，首先要確定畫圖的基準線，問為什么要有五條基準線缺一不可？各基準線是如何確定的？如果設計時沒有統(tǒng)一的基準線，結果會怎樣？答：在繪制整車總布置圖的過程中，要隨時配合、調整和確認各總成的外形尺寸、結構、布置形式、連接方式、各總成之間的相互關系、操縱機構的布置要求，懸置的結構與布置要求、管線路的布置與固定、裝調的方便性等。因此要有五條基準線才能繪制總布置圖。車架上平面線：縱梁上翼面較長的一段平面或承載式車身中部地板或邊梁的上緣面在側（前）視圖上的投影線。作為標注垂直尺寸的基準線(面)前輪中心線：通過左、右前輪中心，并垂直于車架平面線的平面，在側視圖和俯視圖上的投影線。作為標注縱向尺寸的基準線(面)汽車中心線：汽車縱向垂直對稱平面在俯視圖和前視圖上的投影線。作為標注橫向尺寸的基準線(面)地面線：地平面在側視圖和前視圖上的投影線。標注汽車高度、接近角、離去角、離地間隙和貨臺高度等尺寸的基準線前輪垂直線：通過左、右前輪中心，并垂直于地面的平面，在側視圖和俯視圖上的投影線。作為標注汽車軸距和前懸的基準線1-2：發(fā)動機前置前輪驅動的布置形式，如今在乘用車上得到廣泛采用，其原因究竟是什么？而發(fā)動機后置后輪驅動的布置形式在客車上得到廣泛采用，其原因又是什么？答：前置前驅優(yōu)點：前橋軸荷大，有明顯不足轉向性能，越過障礙能力高，乘坐舒適性高，提高機動性，散熱好，足夠大行李箱空間，供暖效率高，操縱機構簡單，整車m小，低制造難度后置后驅優(yōu)點：隔離發(fā)動機氣味熱量，前部不受發(fā)動機噪聲震動影響，檢修發(fā)動機方便，軸荷分配合理，改善后部乘坐舒適性，大行李箱或低地板高度，傳動軸長度短。1-3：汽車的主要參數(shù)分幾類？各類又含有哪些參數(shù)？各參數(shù)是如何定義的？答：汽車的主要參數(shù)分三類：尺寸參數(shù)，質量參數(shù)和汽車性能參數(shù)1）尺寸參數(shù)：外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸。2）質量參數(shù)：整車整備質量、載客量、裝載質量、質量系數(shù)、汽車總質量、軸荷分配。3）性能參數(shù)：①動力性參數(shù)：最高車速、加速時間、上坡能力、比功率和比轉距；②燃油經濟性參數(shù)；③汽車最小轉彎直徑；④通過性幾何參數(shù)；⑤操縱穩(wěn)定性參數(shù)；⑥制動性參數(shù)；⑦舒適性1-4：簡述在繪總布置圖布置發(fā)動機及各總成的位置時，需要注意一些什么問題或如何布置才是合理的？答：在繪總布置圖時，按如下順序：①整車布置基準線零線的確定②確定車輪中心（前、后）至車架上表面——零線的最小布置距離③前軸落差的確定④發(fā)動機及傳動系統(tǒng)的布置⑤車頭、駕駛室的位置⑥懸架的位置⑦車架總成外型及橫梁的布置⑧轉向系的布置⑨制動系的布置⑩進、排氣系統(tǒng)的布置?操縱系統(tǒng)的布置?車箱的布置1-5：總布置設計的一項重要工作是運動校核，運動校核的內容與意義是什么？答：內容：從整車角度出發(fā)進行運動學正確性的檢查；對于相對運動的部件或零件進行運動干涉檢查

意義：由于汽車是由許多總成組裝在一起，所以總體設計師應從整車角度出

發(fā)考慮，根據(jù)總體布置和各總成結構特點完成運動正確性的檢查；由于汽車是運動著的，這將造成零、部件之間有相對運動，并可能產生運動干涉而造成設計失誤，所以，在原則上，有相對運動的地方都要進行運動干涉檢查。1-6、具有兩門兩座和大功率發(fā)動機的運動型乘用車（跑車），不僅僅加速性好，速度又高，這種車有的將發(fā)動機布置在前軸和后橋之間。試分析這種發(fā)動機中置的布置方案有哪些優(yōu)點和缺點？優(yōu)點：1將發(fā)動機布置在前后軸之間，使整車軸荷分配合理；2這種布置方式，一般是后輪驅動，附著利用率高；3可使得汽車前部較低，迎風面積和風阻系數(shù)都較低；4汽車前部較低，駕駛員視野好。缺點：1發(fā)動機占用客艙空間，很難設計成四座車廂；2發(fā)動機進氣和冷卻效果差第二章離合器設計2-1：設計離合器及操縱機構時，各自應當滿足哪些基本要求？答：離合器設計要求：1可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩，并有儲備，防止傳動系過載；2接合平順；3分離要迅速徹底；4從動部分轉動慣量小，減輕換檔沖擊；5吸熱和散熱能力好，防止溫度過高；6應避免和衰減傳動系扭轉共振，并具有吸振、緩沖、減噪能力；7操縱輕便；8作用在摩擦片上的總壓力和摩擦系數(shù)在使用中變化要??；9強度足，動平衡好；10結構簡單、緊湊，質量輕、工藝性好，拆裝、維修、調整方便離合器操縱機構設計要求：1踏板力盡可能??；2踏板行程一般在80~150mm，最大不超過180mm；3應有踏板行程調整裝置；4應有踏板行程限位裝置；5應有足夠的剛度；6傳動效率要高；7發(fā)動機振動及車架和駕駛室的變形不會影響其正常工作；8工作可靠、壽命長，維修保養(yǎng)方便2-2：盤型離合器、離合器壓緊彈簧和離合器壓緊彈簧布置形式各有幾種？它們各有哪些優(yōu)缺點？答：一、從動盤的選擇：單片離合器、雙片離合器、多片離合器條件：轉矩一樣；盤尺寸一樣；操縱機構一樣。

二、壓緊彈簧和布置形式的選擇

1周置彈簧離合器：多用圓柱彈簧，一般用單圓周，重型貨車用雙圓周。優(yōu)：結構簡單、制造方便。缺：彈簧易回火，發(fā)動機轉速很大時，傳遞力矩能力下降；彈簧靠在定位座上，接觸部位磨損嚴重。

2中央彈簧離合器：離合器中心用一至兩個圓柱（錐）彈簧作壓緊彈簧。優(yōu)：壓緊力足，踏板力小，彈簧不易回火。缺：結構復雜、軸向尺寸大

3斜置彈簧：優(yōu)：工作性能穩(wěn)定，踏板力較小

缺：結構復雜、軸向尺寸較大

2-3：何謂離合器的后備系數(shù)？影響其取值大小的因素有哪些？答：后備系數(shù)β：離合器所能傳遞的最大靜摩擦力矩與發(fā)動機最大轉矩之比，反映離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。選擇β的根據(jù)：1摩擦片摩損后,離合器還能可靠地傳扭矩2防止滑磨時間過長（摩擦片從轉速不等到轉速相等的滑磨過程）3防止傳動系過載4操縱輕便2-4：膜片彈簧彈性特性有何特點？影響因素有那些？工作點最佳位置如何確定？不超過±4.0mm，輪距變化大會引起輪胎早期磨損。2、懸架上載荷變化時，前輪定位參數(shù)要有合理的變化特性，車輪不應產生縱向加速度。3)、汽車轉彎行駛時，應使車身側傾角小。在0.4g側向加速度作用下，車身側傾角不大于6°～7°，并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉向效應。4對后輪獨立懸架導向機構的要求是：1、懸架上的載荷變化時，輪距無顯著變化。2、汽車轉彎行駛時，應使車身側傾角小，并使車輪與車身的傾斜反向，以減小過多轉向效應。此外，導向機構還應有夠強度，并可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。6-2：汽車懸架分非獨立懸架和獨立懸架兩類，獨立懸架又分為幾種形式？它們各自有何優(yōu)缺點？答：1、雙橫臂式：側傾中心高度比較低，輪距變化小，輪胎磨損速度慢，占用較多的空間，結構稍復雜，前懸使用得較多；2、單橫臂式：側傾中心高度比較高，輪距變化大，輪胎磨損速度快，占用較少的空間，結構簡單，但目前使用較少；3、單縱臂式：側傾中心高度比較低，輪距不變，幾乎不占用高度空間，結構簡單，成本低，但目前也使用較少；4、單斜臂式：側傾中心高度居單橫臂式和單縱臂式之間，輪距變化不大，幾乎不占用高度空間，結構稍復雜，結構簡單，成本低，但目前也使用較少；5、麥弗遜式：側傾中心高度比較高，輪距變化小，輪胎磨損速度慢，占用較小的空間，結構簡單、緊湊、乘用車上用得較多。6-3：影響選取鋼板長度，厚度，寬度及數(shù)量的因數(shù)有哪些？答：鋼板彈簧長度指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。在總布置可能的條件下，盡量將L取長些，乘用車L=（0.4-0.55）軸距；貨車前懸架L=（0.26-0.35）軸距，后懸架L=（0.35-0.45）軸距。片厚h選取的影響因素有片數(shù)n，片寬b和總慣性矩J。影響因素總體來說包括滿載靜止時，汽車前后軸（橋）負荷G1，G2和簧下部分荷重Gu1，Gu2，懸架的靜擾度fc和動擾度fd，軸距等。6-4：以縱置鋼板彈簧懸架為例說明軸轉向效應。為什么后懸架采用鋼板彈簧結構時，要求鋼板彈簧的前鉸接點比后鉸接點要低些？答：軸轉向效應是指前、后懸架均采用縱置鋼板彈簧非獨立懸架的汽車轉向行駛時，內側懸架處于減載而外側懸架處于加載狀態(tài)，于是內側懸架縮短，外側懸架因受壓而伸長，結果與懸架固定連接的車軸的軸線相對汽車縱向中心線偏轉一角度，對前軸，這種偏轉使汽車不足轉向趨勢增加，對后橋，則增加了汽車過多轉向趨勢。使后懸架鋼板彈簧前鉸接點（吊耳）比后鉸接點（吊耳）低，是為了使后橋軸線的偏離不再使汽車具有過多轉向的趨勢。由于懸架鋼板彈簧前鉸接點（吊耳）比后鉸接點（吊耳）低，所以懸架的瞬時運動中心位置降低，處于外側懸架與車橋連接處的運動軌跡發(fā)生偏移。6-5：解釋為什么設計麥弗遜式懸架時，它的主銷軸線、滑柱軸線和彈簧軸線三條線不在一條線上？答：（1）、主銷軸線與滑柱軸線不在一條線上的原因：在對麥弗遜懸架受力分析中，作用在導向套上的橫向力F3=，橫向力越大，則作用在導向套上的摩擦力F3f越大，這對汽車平順性有不良影響，為減小摩擦力，可通過減小F3，增大c+b時，將使懸架占用空間增加，在布置上有困難；若采用增加減振器軸線傾斜度的方法，可達到減小a的目的，但也存在布置困難的問題。（2）彈簧軸線與減振器軸線在一條線上的原因：為了發(fā)揮彈簧反力減小橫向力F3的作用，有時還將彈簧下端布置得盡量靠近車輪，從而造成彈簧軸線成一角度。第七章轉向系設計7-1：人人皆知：設計轉向系時，至少要求做到轉向輪的轉動方向與轉向盤的轉動方向保持一致?；卮鹣铝袉栴}：

1）當采用循環(huán)球式轉向器時，影響轉向輪和轉向盤轉動方向保持一致的因素都有哪些？

答：①差速器+萬向節(jié)：但存在一個反作用力，系統(tǒng)有回復到直線（差速器2方無速度差）的趨勢。力的大小和速度差有線性關系。②轉向助力系統(tǒng)：油壓或電動機構，抵消（減少）上述線性關系。

2）當采用齒輪齒條式轉向器時，影響轉向輪與轉向盤轉動方向保持一致的因素都有哪些？

答：一般多采用斜齒圓柱齒輪/有齒輪模數(shù)主動小齒輪齒數(shù)及其壓力角/齒輪螺旋角/齒條齒數(shù)/變速比的齒條壓力角/齒輪的抗彎強度和接觸強度.

3）當采用液壓動力轉向時，影響轉向輪與轉向盤轉動方向保持一致的因素都有哪些？

答：萬向節(jié)和錐形齒輪的嚙合7-2液壓動力轉向的助力特性與電動助力轉向的助力特性或電控液壓助力轉向的助力特性之間有什么區(qū)別？車速感應型的助力特性具有什么特點和優(yōu)缺點？答：液壓助力：液壓泵產生的油液壓力幫助減輕轉向操作時遇到的阻力，助力能量能通過調節(jié)液壓閥進行調節(jié)，從而實現(xiàn)輕松轉向。它的特點是技術相當成熟，普及率是最高的。液壓式動力轉向由于油液的工作壓力高，動力缸尺寸、質量小，結構緊湊，油液具有不可壓縮性，靈敏度高以及有也得阻尼作用也可以吸收路面的沖擊等優(yōu)點，被廣泛使用。

EPS（電動助力轉向）：根據(jù)方向盤上的轉矩信號和汽車的行駛車速信號，利用電子控制裝置使電動機產生相應大小和方向的輔助動力，協(xié)助駕駛員進行轉向操作。電動助力轉向系統(tǒng)只需電力不用液壓，與機械式液壓動力轉向系統(tǒng)相比較省略了許多元件。沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，零件數(shù)目少，布置方便，重量輕。而且無“寄生損失”和液體泄漏損失。因此電動助力轉向系統(tǒng)在各種行駛條件下均可節(jié)能80%左右，提高了汽車的運行性能。與液壓助力相比具有節(jié)能環(huán)保，裝配方便，效率高，路感好，回正性好的優(yōu)點。

電控液壓助力轉向ECHPS：EHPS是在液壓助力系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的，其特點是原來有發(fā)動機帶動的液壓助力泵改由電機驅動，取代了由發(fā)動機驅動的方式，節(jié)省了燃油消耗。ECHPS是在傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)的基礎上增加了電控裝置構成的。電液助力轉向系統(tǒng)的助力特性可根據(jù)轉向速率、車速等參數(shù)設計為可變助力特性，使駕駛員能夠更輕松便捷的操縱汽車。

車速感應式轉向助力機構以液壓動力轉向機構為基礎增加控制器和執(zhí)行元件構成電控液壓助力轉向系統(tǒng)，同時通過車速傳感器將車速信號傳至控制器或微型計算機系統(tǒng)，控制電液轉換裝置改變助力特性，達到在低速或急轉彎行駛時駕駛員能以很小的力轉動方向盤，而在高速行駛時又能以稍重的手力進行轉向操作。7-3：轉向系的性能參數(shù)包括哪些？各自如何定義的？齒輪齒條式轉向器的傳動比定義及變速比工作原理是什么？轉向器的正效率：功率P從轉向軸輸入，經轉向搖臂軸輸出所求得的效率。轉向器的逆效率：功率p從轉向搖臂輸入，經轉向軸輸出所求的效率。逆效率大小不同，轉向器可分為可逆式、極限可逆式和不可逆式。轉向系的傳動比包括轉向系的角傳動比wio和轉向系的力傳動比ip。從輪胎接地面中心作用在兩個輪上的合力2Fw與作用在轉向盤上的手力Fh之比，稱為力傳動比。轉向盤角速度ωw與同側轉向節(jié)偏轉角速度ωk之比，稱為轉向系角傳動比iwo（也是齒輪齒條傳動比定義）轉向盤角速度ωw與搖臂軸角速度之比ωp，稱為轉向器角傳動比iw。搖臂軸角速度ωp與同側轉向節(jié)偏轉角速度ωk之比，稱為轉向傳動機構的角傳動比iw’變速比工作原理：太多，詳見P230第八章制動系設計8-1：設計制動系時，應當滿足哪些基本要求？答：1、具有足夠的制動效能；2、工作可靠；3、在任何速度下制動時，汽車都不應喪失操縱性和方向穩(wěn)定性；4、防止水和污泥進入制動器工作表面；5、制動能力的熱穩(wěn)定性良好；6、操縱輕便，并具有良好的隨動性；7、制動時，制動系產生的噪聲盡可能??；8、作用滯后性應盡可能好；9、摩擦襯片（塊）應有足夠的使用壽命；10、摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產生間隙的機構，且調整間隙工作容易，最好設置自動調整間隙機構；11、當制動驅動裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應有音響或光信號等報警提示。8-2：鼓式和盤式制動器各有哪幾種形式？試比較分析它們的制動效能因數(shù)的大小及制動效能穩(wěn)定性的高低？答：鼓式制動器分為領從蹄式、單向雙領蹄式、雙向雙領蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向増力式。盤式制動器按摩擦副中固定元件的結構不同，分為鉗