大学汽车设计期末试卷.doc

1、装订线长 安 大 学 汽 车 设 计 期 末 试 题 注：请教师用碳素墨水书写清楚，各题之间请不要留空白。 第1页（共1页）年 第 学期 考试试题（A）卷学生姓名班级学号查课程名称汽车设计考试日期 年 月 日共 4 题 一. 概念及解释(每小题3分，共30分)1. 整车整备质量？ 2. 转向操纵轻便性的评价指标？ 3. 变速比转向器？ 4. 汽车制动系的组成及功能？5. 离合器的主要功用？ 6. 发动机的悬置结构形式及特点？ 7. 公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？8. 双十字轴万向节等速传动的条件？9. 汽车总布置草图三维坐标系的基准线及作用？10. 钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因

2、？二. 简答题（每小题4分，共20分）1. 在进行汽车总布置草图设计中，主要应进行那些运动校核？2. 汽车总体设计的主要任务？ 3. 半轴的支承方式及受力特点？4. 评价独立悬架的结构特点应从哪几方面进行分析？5. 如何确定汽车前后悬架的静挠度？三. 论述题（共38分）1. 分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程?（6分）2. 简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法?（6分）3. 传动轴临界转速及提高传动轴临界转速的方法?（6分）4. 试画草图说明确定钢板弹簧长度的方法。（6分）5. 变速器传动比范围的定义及确定传动比范围的影响因素？（7分）6.对于钳盘式制动器

3、，制动钳在车轴安装有那几种形式？各自的特点?（画出受力图）（7分）四计算题（12分）若轻型汽车的有关参数如下：总重Ga=26000N，轴距L=2700mm,重心高hg=905mm, 重心到前轴的距离L1=1428mm,车轮的工作半径rr=350mm,若该车在0.7的道路上行驶，试计算：1. 若采用车轮制动器作为应急制动，试确定应急制动所需的制动力矩？2. 该车可能停驻的极限上坡路倾角1和极限下坡路倾角2（要求进行任一工况受力分析）？ 3. 驻车的上极限制动力矩？ 汽 车 设 计 试 题注：请教师用碳素墨水书写清楚，各题之间请不要留空白。 第1页（共1页） 学年 第 学期 考试试题（B）卷学生姓

4、名班级学号查课程名称汽车设计考试日期 年 月 日共 4 题一. 概念及解释(每小题3分，共30分)1.汽车的制动能力？ 2.固定轴式变速器分类？3.整车整备质量？ 4.公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？5.转向器的效率？ 6.变速器换挡机构形式？7.离合器后备系数？ 8.汽车总布置草图主要进行的运动校核？9.钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因？10.汽车设计中必须考虑“三化”是什么？二. 简答题（每小题4分，共12分）1.双十字轴万向节等速传动的条件？2.发动机的悬置结构形式及特点？3.确定变速器传动比范围的影响因素？三. 论述题（每小题6分，共48分）1.在汽车总布置设计时，轴荷分配应

5、考虑那些问题？2.分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程？3.简述汽车采用变速比转向器的原因？4.简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法？5.分析齿轮齿条式转向器的特点和适用范围？6.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）7.简要分析载货汽车和轿车采用非线性悬架对汽车行驶平顺性的影响？8.试分析X型制动分路系统的特点及适用的车型？四计算题（10分） 验算一长途客车前钢板弹簧总成在制动时的应力。已知：单个前轮上的垂直载荷静负荷G=17500N，制动时前轮质量分配系数m1=1.2 ，不考虑骑马螺栓的作用，l1=l2=650mm ，c=570mm，=

6、0.7，弹簧片数n=12，片厚h=7mm，片宽b=65mm，许用应力=1000N/mm2。求：1. MAX发生在什么地方？ 2. MAX=?3. 是否安全？ 汽车设计试题（A）卷参考答案一. 概念及解释(每小题3分，共30分)1. 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。2. 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。3. 变速比转向器？答：转向器的传动比不是固定值而是变化的，以解决转向“轻”和“灵” 这对矛盾。齿轮齿条式、循环球式、蜗式

7、指销式转向器都可以制成变速比转向器。4. 汽车制动系的组成及功能？答：制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。有些汽车还设有应急制动和辅助制动装置。制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。5. 离合器的主要功用？答：离合器的主要功用是切断和实现对传动系的动力传递，以保证将发动机与传动系平顺地接合与分离。6. 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

8、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。7. 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。8. 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1与2相等。9. 汽车总布置草图三维坐标系的基准线及作用？答：车架上平面线作为垂直方向尺寸的基准线，即z坐标线的基准线；汽车中心线作为横向尺寸的基准线，即y坐标线的基准线；前轮中心线作为纵向方向尺寸的基准线，即x坐标线的基准线。10. 钢板弹簧叶片在自由

9、状态下曲率半径不同的原因？答：钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，装配后各片产生预应力，减少主片工作应力，使各片寿命接近。二. 简答题（每小题4分，共20分）1. 在进行汽车总布置草图设计中，主要应进行那些运动校核？答：转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图。原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。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

10、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. 半轴的支承方式及受力特点？答：半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。3/4浮式半轴受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻。全浮式半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全由桥壳来承受。4. 评价独立悬架的结构特点应从哪几方面进行分析？答：评价时常从以下几个方面进行分析：1）侧倾中心高度；2）车轮定位参数的变化；3）悬架侧倾角刚度；4）横向

11、刚度。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。后悬架的静挠度fc2比前悬架的静挠度fc1小些，这有利于防止车身产生较大的纵向角振动。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。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低于前悬架的偏频。三. 论述题（共38分）1. 分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程？（6分）答：由弹性元件和减振器所构成的被动悬架系统，其弹性特性和阻尼特性是一定的，当受到外界激励时，只能“被动”地做出响应。在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，难以满足期望的性能要

12、求。主动悬架主要由执行元件、各种必要的传感器、信号处理器和控制单元等组成。主动悬架的传感器、信号处理器对行驶路面、汽车的工况和载荷等状况的进行监测，系统控制单元根据检测到的各种信号判断汽车的当前状态，并根据事先设定的控制策略决定执行元件输出力的大小，控制悬架本身的特性及工作状态，对振动进行“主动”干预。2. 简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法？（6分）答：选定同步附着系数0，并用下式计算前、后轮制动力矩的比值式中，M1、M2为前、后轮制动器的制动力矩；L1、L2为汽车质心至前轴和后桥的距离；hg为汽车质心高度。根据汽车满载在柏油、混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计

13、算出前轮制动器的量大制动力矩M1max；再根据前面已确定的前、后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器的最大制动力矩M2max。3. 传动轴临界转速及提高传动轴临界转速的方法？（6分）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

14、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. 试画草图说明确定钢板弹簧长度的方法？（6分）答：确定钢板弹簧长度的作图方法如下：1）将各片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上；2）沿横坐标量出主片长度的一半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B两点；3）连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图。AB线与各叶片上侧边的交点即为各片长度。各片实际长度尺寸需经圆整后确定。5. 变速器传动比范围的定义及确定传动比范围的影响因素？（7分）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；变速

15、器最高挡是超速挡，传动比为0. 70. 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. 08. 0 之间，其它商用车则更大。6.对于钳盘式制动器，制动钳在车轴安装有那几种形式？各自的特点？（画出受力图）（7分）答：制动钳的安装位置可以在车轴之前或之后。由图可见，制动钳位于轴后能使制动时轮毂轴承的合成载荷F减小

16、；制动钳位于轴前，则可避免轮胎向钳内甩溅泥污。四计算题（12分）若轻型汽车的有关参数如下：总重Ga=26000N，轴距L=2700mm，重心高hg=905mm，重心到前轴的距离L1=1428mm，车轮的工作半径rr=350mm，若该车在0.7的道路上行驶，试计算：1. 若采用车轮制动器作为应急制动，试确定应急制动所需的制动力矩？2. 该车可能停驻的极限上坡路倾角1和极限下坡路倾角2（要求进行任一工况受力分析）？ 3. 驻车的上极限制动力矩？解：1) 应急制动时，后桥制动力矩为将mag = Ga=26000N、L=2.7m、hg=0.905m、 L1=1.428m、re=0.350m、0.7代入

17、计算式，得应急制动力矩为2728.77 Nm。2) 该车可能停驻的极限上坡路倾角为该车可能停驻的极限下坡路倾角为将L、hg、L1和值代入计算式，得1=25.8；2=16.69。3) 根据后桥上的附着力与制动力相等的条件，驻车的上极限制动力矩为将mag、re和1值代入计算式，得驻车的上极限制动力矩为3960.6 Nm。答：应急制动力矩为2728.77 Nm；可能停驻的极限上坡路倾角1=25.8和极限下坡路倾角2=16.69；驻车的上极限制动力矩为3960.6 Nm。汽车设计试题（B）卷参考答案一. 概念及解释(每小题3分，共30分)1.汽车的制动能力？答：行车制动能力，用一定制动初速度和制动距离

18、两项指标评定；驻坡能力是指汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度。2.固定轴式变速器分类？答：固定轴式变速器又分为两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。3.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。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.转向器的效率？答：功率P1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号+表示，+=（P1-P2）/P1；反之称为逆效率，用符号表示=（P3-P2）/P3。式中，P2为转向器

19、中的磨擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。6.变速器换挡机构形式？答：变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。7.离合器后备系数？答：离合器的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。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，后备系数必须大于1。8.汽车总布置草图主要进行的运动校核？答：转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图。原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。9.钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因？答：钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后

20、能很好地贴紧，装配后各片产生预应力，减少主片工作应力，使各片寿命接近。10.汽车设计中必须考虑“三化”是什么？答：汽车设计中必须考虑“三化”是标准化、通用化、系列化。二. 简答题（每小题4分，共12分）1.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1与2相等。2.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

21、性，对于衰减发动机怠速频段内的大幅振动十分有利。3.确定变速器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；变速器最高挡是超速挡，传动比为0. 70. 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. 08. 0 之间，其它商用车

22、则更大。三. 论述题（每小题6分，共48分）1.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。2.分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程？答：由弹性元件和减振器所构成的被动悬架系统，其弹性特性和阻尼特性是一定的，当受到外界激励时，只能“被动”地做出响应。在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，难以满足期望的性能要求。主动悬架主要由执行元件、各

23、种必要的传感器、信号处理器和控制单元等组成。主动悬架的传感器、信号处理器对行驶路面、汽车的工况和载荷等状况的进行监测，系统控制单元根据检测到的各种信号判断汽车的当前状态，并根据事先设定的控制策略决定执行元件输出力的大小，控制悬架本身的特性及工作状态，对振动进行“主动”干预。3.简述汽车采用变速比转向器的原因？答：转向器的传动比不是固定值而是变化的，以解决转向“轻”和“灵” 这对矛盾。齿轮齿条式、循环球式、蜗式指销式转向器都可以制成变速比转向器。4.简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法？答：选定同步附着系数0，并用下式计算前、后轮制动力矩的比值式中，M1、M2为前、后轮制

24、动器的制动力矩；L1、L2为汽车质心至前轴和后桥的距离；hg为汽车质心高度。根据汽车满载在柏油、混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出前轮制动器的量大制动力矩M1max；再根据前面已确定的前、后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器的最大制动力矩M2max。5.分析齿轮齿条式转向器的特点和适用范围？答：齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑、质量比较小、传动效率高达90%、自动消除齿间间隙、体积小、制造成本低。主要缺点是：逆效率高（60%70%），驾驶员精神紧张，会造成打手，对驾驶员造成伤害。齿轮齿条式转向器

25、广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上，甚至在高级轿车上也有采用的。装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车有些也用齿轮齿条式转向器。6.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。7.简要分析载货汽车和轿车采用非线性悬架对汽车行驶平顺性的影响？答

26、：当悬架变形f与所受垂直外力F之间不呈固定比例变化时，称为非线性弹性特性。此时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的运容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的运容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。8.试分析X型制动分路系统的特点及适用的车型？答：直行制动时任一回路失效，剩余总制动力都保持正常值的50%。但是，一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。因此，这种方案知用于主

27、销偏移距负值（达20mm）的汽车上。这时，不平衡的制动力使车轮反抽转动，改善了汽车稳定性。四计算题（10分）验算一长途客车前钢板弹簧总成在制动时的应力。已知：单个前轮上的垂直载荷静负荷G=17500N，制动时前轮质量分配系数m1=1.2 ，不考虑骑马螺栓的作用，l1=l2=650mm ，c=570mm，=0.7，弹簧片数n=12，片厚h=7mm，片宽b=65mm，许用应力=1000N/mm2。求：1. MAX发生在什么地方？ 2. MAX=?3. 是否安全？ 解：1：在制动时MAX 在前钢板弹簧的后半段。2：不考虑骑马螺栓的作用时钢板弹簧总截面系数=/=17500*1300/1000=22750前钢板弹簧出现的最大应力MAX =17500x1.2x650x（650+0.7x570）/（650+650）x22750 =484.1 N/mm2 3：MAX=484.1 N/mm21000N/mm2 所以钢板弹簧安全。