《汽车设计》课后题答案
第⼀章汽车总体设计
1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘⽤车上得到⼴泛采⽤，其原因究竟是什么？⽽发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到⼴泛采⽤，其原因⼜是什么？
答：前置前驱优点：前桥轴荷⼤，有明显不⾜转向性能，越过障碍能⼒⾼，乘坐舒适性⾼，提⾼机动性，散热好，⾜够⼤⾏李箱空间，供暖效率⾼，操纵机构简单，整车m⼩，低制造难度
后置后驱优点：隔离发动机⽓味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机⽅便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，⼤⾏李箱或低地板⾼度，传动轴长度短。
1-3：汽车的主要参数分⼏类？各类⼜含有哪些参数？各参数是如何定义的？
答：汽车的主要参数分三类：尺⼨参数，质量参数和汽车性能参数1）尺⼨参数：外廓尺⼨、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺⼨。2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。3）性能参数：①动⼒性参数：最⾼车速、加速时间、上坡能⼒、⽐功率和⽐转距；②燃油经济性参数；③汽车最⼩转弯直径；④通过性⼏何参数；⑤操纵稳定性参数；⑥制动性参数；⑦舒适性
1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意⼀些什么问题或如何布置才是合理的？
答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中⼼（前、后）⾄车架上表⾯——零线的最⼩布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排⽓系统的布置?操纵系统的布置?车箱的布置
1-5：总布置设计的⼀项重要⼯作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？
答：内容：从整车⾓度出发进⾏运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进⾏运动⼲涉检查
意义：由于汽车是由许多总成组装在⼀起，所以总体设计师应从整车⾓度出
发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产⽣运动⼲涉⽽造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地⽅都要进⾏运动⼲涉检查。
1-6、具有两门两座和⼤功率发动机的运动型乘⽤车（跑车），不仅仅加速性好，速度⼜⾼，
这种车有的将发动机布置在前轴和后桥之间。试分析这种发动机中置的布置⽅案有哪些优点和缺点？
优点：1将发动机布置在前后轴之间，使整车轴荷分配合理；2这种布置⽅式，⼀般是后轮驱动，附着利⽤率⾼；3可使得汽车前部较低，迎风⾯积和风阻系数都较低；4汽车前部较低，驾驶员视野好。
缺点：1发动机占⽤客舱空间，很难设计成四座车厢；2发动机进⽓和冷却效果差
第⼆章离合器设计
2-1：设计离合器及操纵机构时，各⾃应当满⾜哪些基本要求？
答：离合器设计要求：1可靠地传递发动机最⼤转矩，并有储备，防⽌传动系过载；2接合平顺；3分离要迅速彻底；4从动部分转动惯量⼩，减轻换档冲击；5吸热和散热能⼒好，防⽌温度过⾼；6应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能⼒；7操纵轻便；8作⽤在摩擦⽚上的总压⼒和摩擦系数在使⽤中变化要⼩；9强度⾜，动平衡好；10结构简单、紧凑，质量轻、⼯艺性好，拆装、维修、调整⽅便
离合器操纵机构设计要求：1踏板⼒尽可能⼩；2踏板⾏程⼀般在80~150mm，最⼤不超过180mm；3应有踏板⾏程调整装置；4应有踏板⾏程限位装置；5应有⾜够的刚度；6传动效率要⾼；7发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常⼯作；8⼯作可靠、寿命长，维修保养⽅便
2-2：盘型离合器、离合器压紧弹簧和离合器压紧弹簧布置形式各有⼏种？它们各有哪些优缺点？
答：⼀、从动盘的选择：单⽚离合器、双⽚离合器、多⽚离合器
条件：转矩⼀样；盘尺⼨⼀样；操纵机构⼀样。
⼆、压紧弹簧和布置形式的选择
1周置弹簧离合器：多⽤圆柱弹簧，⼀般⽤单圆周，重型货车⽤双圆周。优：结构简单、制造⽅便。缺：弹簧易回⽕，发动机转速很⼤时，传递⼒矩能⼒下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。
2中央弹簧离合器：离合器中⼼⽤⼀⾄两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。优：压紧⼒⾜，踏板⼒⼩，弹簧不易回⽕。缺：结构复杂、轴向尺⼨⼤
3斜置弹簧：优：⼯作性能稳定，踏板⼒较⼩缺：结构复杂、轴向尺⼨较⼤
2-3：何谓离合器的后备系数？影响其取值⼤⼩的因素有哪些？
答：后备系数β：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，反映离合器传递发动机最⼤转矩的可靠程度。
选择β的根据：1摩擦⽚摩损后, 离合器还能可靠地传扭矩2防⽌滑磨时间过长（摩擦⽚从转速不等到转速相等的滑磨过程）3防⽌传动系过载4操纵轻便
2-4：膜⽚弹簧弹性特性有何特点？影响因素有那些？⼯作点最佳位置如何确定？
答：膜⽚弹簧有较理想的⾮线形弹性特性，可兼压紧弹簧和分离杠杆的作⽤。结构简单，紧凑，轴向尺⼨⼩，零件数⽬少，质量⼩；⾼速旋转时压紧⼒降低很少，性能较稳定，⽽圆柱螺旋弹簧压紧⼒降低明显；以整个圆周与压盘接触，压⼒分布均匀，摩擦⽚接触良好，磨损均匀；通风散热性能好，使⽤寿命长；与离合器中⼼线重合，平衡性好。
影响因素有：制造⼯艺，制造成本，材质和尺⼨精度。
2-5：今有单⽚和双⽚离合器各⼀个，它们的摩擦衬⽚内外径尺⼨相同，传递的最⼤转距Tmax也相同，操纵机构的传动⽐也⼀样，问作⽤到踏板上的⼒Ff是否也相等？如果不相等，哪个踏板上的⼒⼩？为什么？
答：不相等。因双⽚离合器摩擦⾯数增加⼀倍，因⽽传递转距的能⼒较⼤，在传递相同转距的情况下，踏板⼒较⼩。
第三章机械式变速器设计
3-1：分析3-12所⽰变速器的结构特点是什么？有⼏个前进挡？包括倒档在内，分别说明各档的换档⽅式，那⼏个采⽤锁销式同步器换档？那⼏个档采⽤锁环式同步换档器？分析在同⼀变速器不同档位选不同结构同步器换档的优缺点？
答：结构特点：档位多，改善了汽车的动⼒性和燃油经济性以及平均车速。共有5个前进档，换档⽅式有移动啮合套换档，同步器换档和直齿滑动齿轮换档。同步器换档能保证迅速，⽆冲击，⽆噪声，与操作技术和熟练程度⽆关，提⾼了汽车的加速性，燃油经济性和⾏驶安全性。结构复杂，制造精度要求⾼，轴向尺⼨⼤
3-2：为什么中间轴式变速器的中间轴上齿轮的螺旋⽅向⼀律要求取为右旋，⽽第⼀轴、第⼆轴上的斜齿轮螺旋⽅向取为左旋？
答：斜齿轮传递转矩时，要产⽣轴向⼒并作⽤到轴承上。在设计时，⼒求使中间轴上同时⼯作的两对齿轮产⽣的轴向⼒平衡，以减⼩轴承负荷，提⾼轴承寿命。
3-3：为什么变速器的中⼼距A对齿轮的接触强度有影响？并说明是如何影响的？
答：中⼼距A是⼀个基本参数，其⼤⼩不仅对变速器的外型尺⼨，体积和质量⼤⼩都有影响，⽽且对齿轮的接触强度有影响。中⼼距越⼩，齿轮的接触应⼒越⼤，齿轮寿命越短，最⼩允许中⼼距应当由保证齿轮有必要的接触强度来确定。
第四章万向传动轴设计
等的瞬时⾓速度传递运动，⽽在其他⾓度下以近似相等的瞬时⾓速度传递运动的万向节。
4-2：什么样的转速是转动轴的临界转速？影响临界转速的因素有那些？
答：临界转速：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，以⾄振幅急剧增加⽽引起传动轴折断时的转速；影响因素有：传动轴的尺⼨，结构及⽀撑情况等。4-3：说明要求⼗字轴向万向节连接的两轴夹⾓不宜过⼤的原因是什么？
答：两轴间的夹⾓过⼤会增加附加弯距，从⽽引起与万向节相连零件的按区振动。在万向节主从动轴⽀承上引起周期性变化的径向载荷，从⽽激起⽀撑出的振动，使传动轴产⽣附加应⼒和变形从⽽降低传动轴的疲劳强度。为了控制附加弯距，应避免两轴间的夹⾓过⼤。
第五章驱动桥设计
5-1：驱动桥主减速器有哪⼏种结构形式？简述各种结构形式的主要特点及其应⽤。
答：根据齿轮类型：(1)弧齿锥齿轮：主、从动齿轮的轴线垂直相交于⼀点。应⽤：主减速⽐⼩于2.0时(2)双曲⾯齿轮：主、从动齿轮的轴线相互垂直⽽不相交，且主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线向上或向下
偏移⼀距离。应⽤：主减速器⽐⼤于4.5⽽轮廓尺⼨有限时(3)圆柱齿轮：⼴泛⽤于发动机横置的前置前驱车的驱动桥和双级主减速器驱动桥以及轮边减速器。(4)蜗轮蜗杆：主要⽤于⽣产批量不⼤的个别总质量较⼤的多桥驱动汽车和具有⾼转速发动机的客车上。
根据减速器形式：（1）单级主减速器：结构：单机齿轮减速应⽤：主传动⽐i0≤7的汽车上（2）双级主减速器：结构：两级齿轮减速组成应⽤：主传动⽐i0 为7-12的汽车上（3）双速主减速器：结构：由齿轮的不同组合获得两种传动⽐应⽤：⼤的主传动⽐⽤于汽车满载⾏驶或在困难道路上⾏驶；⼩的主传动⽐⽤于汽车空载、半载⾏驶或在良好路⾯上⾏驶。（4）贯通式主减速器：结构：结构简单，质量较⼩，尺⼨紧凑应⽤：根据结构不同应⽤于质量较⼩或较⼤的多桥驱动车上。
5-2：主减速器中，主、从动锥齿轮的齿数应当如何选择才能保证具有合理的传动特性和满⾜结构布置上的要求？
答：（1）为了磨合均匀，主动齿轮齿数z1、从动齿轮齿数z2应避免有公约数。（2）为了得到理想的齿⾯重合度和⾼的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于40。（3）为了啮合平稳、噪声⼩和具有⾼的疲劳强度，对于乘⽤车，z1⼀般不少于9；对于商⽤车，z1⼀般不少于6。（4）主传动⽐i0较⼤时，z1尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙。（5）对于不同的主传动⽐，z1和z2应有适宜的搭配。
5-3：简述多桥驱动汽车安装轴间差速器的必要性。
答：多桥驱动汽车在⾏驶过程中，各驱动桥的车轮转速会因车轮⾏程或滚动半径的差异⽽不等，如果前、后桥间刚性连接，则前、后驱动车轮将以相同的⾓速度旋转，从⽽产⽣前、后驱动车轮运动学上的不协调。
5-4：对驱动桥壳进⾏强度计算时，图⽰其受⼒状况并指出危险断⾯的位置，验算⼯况有⼏种？各⼯况下强度验算的特点是什么？P170-171
答：驱动桥壳强度计算
全浮式半轴的驱动桥强度计算的载荷⼯况：与半轴强度计算的三种载荷⼯况相同。
危险断⾯：钢板弹簧座内侧附近；桥壳端部的轮毂轴承座根部（1）当牵引⼒或制动⼒最⼤时，桥壳钢板弹簧座处危险断⾯的（2）当侧向⼒最⼤时，桥壳内、外板簧座处断⾯（3）当汽车通过不平路⾯时，桥壳的许⽤弯曲应⼒为300~500MPa，许⽤扭转切应⼒为150~400MPa。可锻铸铁桥壳取较⼩值，钢板冲压焊接壳取较⼤值。
5-5：汽车为典型布置⽅案，驱动桥采⽤单级主减速器，且从动齿轮布置在左侧，如果将其移到右侧，试问传动系的其他部分需要如何变动才能满⾜使⽤要求，为什么?
答：可将变速器由三轴改为⼆轴的，因为从动齿轮布置⽅向改变后，半轴的旋转⽅向将改变，若将变速器置于前进挡，车将倒⾏，三轴式变速器改变了发动机的输出转矩，所以改变变速器的形式即可，由三轴改为⼆轴的。
第六章悬架设计
6-1：设计悬架和设计独⽴悬架导向机构时，各应当满⾜哪些基本要求？
答：悬架：1、保证汽车有良好⾏驶平稳性2、具有合适的衰减振动3、保证汽车有良好的操作稳定性4、汽车加速或制动时，保证车⾝稳定，减少车⾝纵倾，转弯时车⾝侧倾⾓要合适5、有良好的隔⾳能⼒6、结构紧凑，占⽤空间尺⼨⼩7、可靠传递车⾝与车轮间的⼒与⼒矩，满⾜零件不见质量⼩，同时有⾜够的强度和寿命
1、悬架上载荷变化时，保证轮距变化
不超过±4.0mm ，轮距变化⼤会引起轮胎早期磨损。2、悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产⽣纵向加速度。3)、汽车转弯⾏驶时，应使车⾝侧倾⾓⼩。在0.4g 侧向加速度作⽤下，车⾝侧倾⾓不⼤于6°～7°，并使车轮与车⾝的倾斜同向，以增强不⾜转向效应。4、汽车制动时，
应使车⾝有抗前俯作⽤；加速时，有抗后仰作⽤。
1、悬架上的载荷变化时，轮距⽆显著变化。
2、汽车转弯⾏驶时，应使车⾝侧倾⾓⼩，并使车轮与车⾝的倾斜反向，以减⼩过多转向效应。此外，导向机构还应有够强度，并可靠地传递除垂直⼒以外的各种⼒和⼒矩。
6-2：汽车悬架分⾮独⽴悬架和独⽴悬架两类，独⽴悬架⼜分为⼏种形式？它们各⾃有何优缺点？
答：1、双横臂式：侧倾中⼼⾼度⽐较低，轮距变化⼩，轮胎磨损速度慢，占⽤较多的空间，结构稍复杂，前悬使⽤得较多；
2、单横臂式：侧倾中⼼⾼度⽐较⾼，轮距变化⼤，轮胎磨损速度快，占⽤较少的空间，结构简单，但⽬前使⽤较少；
3、单纵臂式：侧倾中⼼⾼度⽐较低，轮距不变，⼏乎不占⽤⾼度空间，结构简单，成本低，但⽬前也使⽤较少；
4、单斜臂式：侧倾中⼼⾼度居单横臂式和单纵臂式之间，轮距变化不⼤，⼏乎不占⽤⾼度空间，结构稍复杂，结构简单，成本低，但⽬前也使⽤较少；
5、麦弗逊式：侧倾中⼼⾼度⽐较⾼，轮距变化⼩，轮胎磨损速度慢，占⽤较⼩的空间，结构简单、紧凑、乘⽤车上⽤得较多。 6-3：影响选取钢板长度，厚度，宽度及数量的因数有哪些？
答：钢板弹簧长度指弹簧伸直后两卷⽿中⼼之间的距离。在总布置可能的条件下，尽量将L 取长些，乘⽤车L=（0.4-0.55）轴距；货车前悬架L=（0.26-0.35）轴距，后悬架L=（0.35-0.45）轴距。⽚厚h 选取的影响因素有⽚数n ，⽚宽b 和总惯性矩J 。影响因素总体来说包括满载静⽌时，汽车前后轴（桥）负荷G1，G2和簧下部分荷重Gu1，Gu2，悬架的静扰度fc 和动扰度fd ，轴距等。
6-4：以纵置钢板弹簧悬架为例说明轴转向效应。为什么后悬架采⽤钢板弹簧结构时，要求
悬架处于减载⽽外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架缩短，外侧悬架因受压⽽伸长，结果与悬架固定连接的车轴的轴线相对汽车纵向中⼼线偏转⼀⾓度，对前轴，这种偏转使汽车不⾜转向趋势增加，对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。
使后悬架钢板弹簧前铰接点（吊⽿）⽐后铰接点（吊⽿）低，是为了使后桥轴线的偏离不再使汽车具有
过多转向的趋势。由于悬架钢板弹簧前铰接点（吊⽿）⽐后铰接点（吊⽿）低，所以悬架的瞬时运动中⼼位置降低，处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹发⽣偏移。 6-5：解释为什么设计麦弗逊式悬架时，它的主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线三条线不在⼀条线上？
答：（1）、主销轴线与滑柱轴线不在⼀条线上的原因：在对麦弗逊悬架受⼒分析中，作⽤在导向套上的横向⼒F3=))((1c d b c ab
F -+，横向⼒越⼤，则作⽤在导向套上的摩擦⼒F3f 越⼤，这
对汽车平顺性有不良影响，为减⼩摩擦⼒，可通过减⼩F3，增⼤c+b 时，将使悬架占⽤空间增加，在布置上有困难；若采⽤增加减振器轴线倾斜度的⽅法，可达到减⼩a 的⽬的，但也存在布置困难的问题。
（2）弹簧轴线与减振器轴线在⼀条线上的原因：为了发挥弹簧反⼒减⼩横向⼒F3的作⽤，有时还将弹簧下端布置得尽量靠近车轮，从⽽造成弹簧轴线成⼀⾓度。
第七章转向系设计
7-1：⼈⼈皆知：设计转向系时，⾄少要求做到转向轮的转动⽅向与转向盘的转动⽅向保持
⼀致。回答下列问题：
1）当采⽤循环球式转向器时，影响转向轮和转向盘转动⽅向保持⼀致的因素都有哪些？答：①差速器+万向节：但存在⼀个反作⽤⼒，系统有回复到直线（差速器2⽅⽆速度差）的趋势。⼒的⼤⼩和速度差有线性关系。②转向助⼒系统：油压或电动机构，抵消（减少）上述线性关系。
2）当采⽤齿轮齿条式转向器时，影响转向轮与转向盘转动⽅向保持⼀致的因素都有哪些？答：⼀般多采⽤斜齿圆柱齿轮/有齿轮模数主动⼩齿轮齿数及其压⼒⾓/齿轮螺旋⾓/齿条齿数/变速⽐的齿条压⼒⾓/齿轮的抗弯强度和接触强度.
3）当采⽤液压动⼒转向时，影响转向轮与转向盘转动⽅向保持⼀致的因素都有哪些？
答：万向节和锥形齿轮的啮合
7-2 液压动⼒转向的助⼒特性与电动助⼒转向的助⼒特性或电控液压助⼒转向的助⼒特性之间有什么区别？车速感应型的助⼒特性具有什么特点和优缺点？
答：液压助⼒：液压泵产⽣的油液压⼒帮助减轻转向操作时遇到的阻⼒，助⼒能量能通过调节液压阀进⾏调节，从⽽实现轻松转向。它的特点是技术相当成熟，普及率是最⾼的。液压式动⼒转向由于油液的⼯作压⼒⾼，动⼒缸尺⼨、质量⼩，结构紧凑，油液具有不可压缩性，灵敏度⾼以及有也得阻尼作⽤也可以吸收路⾯的冲击等优点，被⼴泛使⽤。
EPS（电动助⼒转向）：根据⽅向盘上的转矩信号和汽车的⾏驶车速信号，利⽤电⼦控制装置使电动机产⽣相应⼤⼩和⽅向的辅助动⼒，协助驾驶员进⾏转向操作。电动助⼒转向系统只需电⼒不⽤液压，与机械式液压动⼒转向系统相⽐较省略了许多元件。没有液压系统所需要的油泵、油管、压⼒流量控制阀、储油罐等，零件数⽬少，布置⽅便，重量轻。⽽且⽆“寄⽣损失”和液体泄漏损失。因此电动助⼒转向系统在各种⾏驶条件下均可节能80%左右，提⾼了汽车的运⾏性能。与液压助⼒相⽐具有节能环保，装配⽅便，效率⾼，路感好，回正性好的优点。
电控液压助⼒转向ECHPS：EHPS是在液压助⼒系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助⼒泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的⽅式，节省了燃油消耗。ECHPS是在传统的液压助⼒转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助⼒转向系统的助⼒特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助⼒特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。
车速感应式转向助⼒机构以液压动⼒转向机构为基础增加控制器和执⾏元件构成电控液压助⼒转向系统，同时通过车速传感器将车速信号传⾄控制器或微型计算机系统，控制电液转换装置改变助⼒特性，达到在低速或急转弯⾏驶时驾驶员能以很⼩的⼒转动⽅向盘，⽽在⾼速⾏驶时⼜能以稍重的⼿⼒进⾏转向操作。
7-3：转向系的性能参数包括哪些？各⾃如何定义的？齿轮齿条式转向器的传动⽐定义及变速⽐⼯作原理是什么？
转向器的正效率：功率P从转向轴输⼊，经转向摇臂轴输出所求得的效率。
转向器的逆效率：功率p 从转向摇臂输⼊，经转向轴输出所求的效率。
逆效率⼤⼩不同，转向器可分为可逆式、极限可逆式和不可逆式。
转向系的传动⽐包括转向系的⾓传动⽐wio和转向系的⼒传动⽐ip。
从轮胎接地⾯中⼼作⽤在两个轮上的合⼒2Fw与作⽤在转向盘上的⼿⼒Fh之⽐，称为⼒传动⽐。转向盘⾓速度ωw与同侧转向节偏转⾓速度ωk之⽐，称为转向系⾓传动⽐iwo（也是齿轮齿条传动⽐定义）
转向盘⾓速度ωw与摇臂轴⾓速度之⽐ωp，称为转向器⾓传动⽐iw。
摇臂轴⾓速度ωp与同侧转向节偏转⾓速度ωk之⽐，称为转向传动机构的⾓传动⽐iw’
变速⽐⼯作原理：太多，详见P230
汽车桥壳第⼋章制动系设计
8-1：设计制动系时，应当满⾜哪些基本要求？
答：1、具有⾜够的制动效能；2、⼯作可靠；3、在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和⽅向稳定性；4、防⽌⽔和污泥进⼊制动器⼯作表⾯；5、制动能⼒的热稳定性良好；
6、操纵轻便，并具有良好的随动性；
7、制动时，制动系产⽣的噪声尽可能⼩；
8、作⽤滞后性应尽可能好；
9、摩擦衬⽚（块）应有⾜够的使⽤寿命；10、摩擦副磨损后，应有能消除因磨损⽽产⽣间隙的机构，且调整间隙⼯作容易，最好设置⾃动调整间隙机构；11、当制动驱动装置的任何元件发⽣故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有⾳响或光信号等报警提⽰。