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《汽车设计》习题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0Z。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x坐标线，向前为“-”、向后为“+”，该线标记为0x。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0y。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。第二章离合器设计一、计算题1．已知某车为公路用货车，其参数为：Memax=559Nm；P=132kW；n＝1400r／min；G＝12245kg；io=5.77；i1=6.515；r=0.49m。拟选单片膜片弹簧离合器：D=350mm、A＝121340mm2、Tc＝700～760N·m、Cp=14kg，验算这种离合器在该车上其容量是否合适。解：按式（2－1）、（2－2）计算得：WD=97743.9Nm；HR＝89476Nm／s(1/2)。按式（2－3）计算得：β=1．25～1.36；WD／Gp=6683.84；WD／A=0.77；HR／A＝0.74；P／Cp=9.43；P／A＝0.0011。通过与表2-1、2-6中值对比，可以看出，此离合器用在该车上是合适的。2．已知某车型是公路货车、基本参数为：Memax＝902NmP＝184kWn＝1500r／minG＝16760kgio=4.875il=7.059r=0.525m为该车设计一单片膜片弹簧离合器，计算其容量参数。解：（1）确定摩擦片尺寸由式（2－1）和（2－2）得：WD＝209083.3NmHR=172127.8Nm／S（1／2）由图2-4及表2-5初步确定摩擦片外径D为380mm，内径d为205mm，A＝80405.1mm2，D/d＝1.86。则：WD／A≈1.3HR≈0.4485可以看出WD／A和HR／A均小于表2-6中的推荐值。（2）确定压紧力F选用石棉基编织摩擦片，根据表2-1和2-7取β=1.4～1.8、μ=0.3，由式（2－3）和（2－4）得压紧力F：F=10182～13090N（3）检验单位压力P由式（2－5）得单位压力P：P=0.1267N／mm2～0.1267N／mm2均小于表2-7中的许用值，故设计是合理的。3．某厂新设计一载重量为4t的在乡间道路行驶的货用汽车，其发动机为6100Q水冷柴油机，发动机最大扭矩Temax=340N·m/1700~1800转/分，最高转速为3500转/分。试初步确定离合器的结构型式及主要尺寸。（取μ=0.25）解：①该汽车为载重车，使用条件可能比较恶劣，又是柴油机，起动时工作比较粗暴，转矩不平稳，因此选后备系数β=1.6；②采用单片离合器，摩擦片材料用粉末冶金铜基材料，摩擦因数f=0.25，摩擦片上单位工作压力p0=0.35MPa；③发动机最大转矩Temax=340N·m，取直径系数KD=16，按经验公式计算摩擦片外径D：05.29534016maxTKeDDmm，取D=300mm；摩擦片内径d=0.6D=180mm；最大转矩时摩擦片最大圆周速度smsmmDnv/65/235560/350015014.360/max，符合圆周速度要求。④摩擦片厚度取b=3.5mm；⑤压紧弹簧采用推式膜片弹簧，静摩擦力矩mNTTec5443406.1max，⑥按加载点半径要求：(D+d)/4R1D/2，故取R1=135mm；⑦取大端半径：1R-R17，R=R1+5=140mm取小端半径：1.2R/r1.35，r=R/1.30=107.7mm，故取r=108mm；4．已知—380膜片弹簧离合器，装于某一发动机上，发动机的转矩为mNMe700max。根据初步布置，初定离合器压盘传力片的设计参数如下：共设3组传力片(i=3)，每组4片(n=4)，传力片的几何尺寸为：宽mmb25，厚h＝1mm，传力片上两孔间的距离l＝86mm，孔的直径d=10mm，传力片切向布置，圆周半径R＝178mm，传力片材料的弹性模量5210EMPa。试校核传力片的应力和最小分离力。解：首先计算传力片的有效长度l11861.51071lmm计算传力片的弯曲总刚度：533122101/1225143/711/10000.17KMN／m根据上述分析，计算以下3种工况的最大驱动应力及传力片的最小分离力：(1)彻底分离时，按设计要求f＝0，0Tc，由式2-25)或式(2-26)可知0。(2)压盘和离合器盖组装成盖总成时，0Tc，通过分析计算可知maxf＝7．67mm。由2-14计算最大应力：5max237.6210191371a(3)离合器传扭时，分正向驱动(发动机车轮)与反向驱动(车轮发动机)，maxf出现在离合器摩擦片磨损到极限状况，通过尺寸链的计算可知max4.74fmm。①正向驱动（2-24）5max2234.74210167004.7410007001000713417825134178251564372.613.1204.5a②反向驱动（2-25）5max2234.74210167004.7410007001000713417825134178251564372.613.1923.5a可见反向驱动最危险，由于在取计算载荷时比较保守，明显偏大，因此，传力片的许用应力可取其屈服极限。鉴于上述传动力片的应力状况，应选用80号钢。(4)传力片的最小分离力(弹性恢复力)F弹发生在新装离合器的时候，此时从动盘尚未磨损，离合器在接合状态下的弹性弯曲变形量最小，根据设计图纸确定，mmf74.1min，计算出传力片弯曲总刚度0.17/Km。当max1.74fmm时，其弹性恢复力为60.17101.74/1000295.8FkfN弹认为可以。5．某离合器厂生产的DS330为例