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汽车转向时,移动的轨迹线的转向之侧距离车身(或说轮胎)有一定半径的点。
22.汽车侧倾中心:
在侧向力的作用下,车身在通过左、右车轮中心的横向平面内发生侧倾时,相对于地面的瞬时摆动中心。
23.动力转向器的静特性:
24.制动效能因素:
在制动毂或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力(Mμ/R)与输入力F0之比。
25.制动效能:
制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。
26.比能量耗散率:
即单位时间内衬片(衬块)单位摩擦面积耗散的能量,通常所用的计量单位为W/mm2。
有时也称单位功负荷,或简称能量负荷。
二、简答题(6分/5题=30分)
1.简述汽车设计决策阶段市场调研所应包括的内容。
2.简述汽车产品开发过程中技术调研的主要内容。
3.简述汽车开发过程中可行性分析报告应涉及的主要内容。
4.简述客车采用发动机后置后轮驱动的优点。
答:
优点:
a、能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量;
b、检修发动机方便;
轴荷分配合理;
c、能改善车厢后部的乘坐舒适性;
d、当发动机横置时,车厢面积利用较好,并有布置座椅受发动机影响较少;
f、行李箱大(旅游客车)、地板高度低(城市客车);
g、传动轴长度短。
缺点:
a、发动机的冷却条件不好,必须采用冷却效果强的散热器;
b、动力总成操纵机构复杂;
c、驾驶员不容易发现发动机故障。
5.简述货车采用“长头车”型的优缺点。
(前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。
增加前悬尺寸,减小了汽车的接近角)。
长头卡车的“鼻子”用于安置发动机,所以对于核心部件的检修要比平头卡车方便很多;
发生事故时驾驶员相对于平头卡车更为安全,有较长的缓冲物;
长头卡车价格便宜、轴距长重心稳;
驾驶员位于前轴后方,避震效果好。
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?
a、轴荷分配合理;
b、传动轴的长度短;
c、车厢内面积利用最好,并且座椅布置不会受发动机的限制;
d、乘客车门能布置在前轴之前等。
缺点:
a、发动机必须用水平对置式的,且布置在地板下部,给检修发动机带来困难;
b、驾驶员不容易发现发动机故障;
c、发动机在热带的冷却条件和寒带的保温条件均不好;
d、发动机的噪声、气味、热量和振动均能传入车厢;
f、
动力总成操纵机构复杂;
e、受发动机影响,地板平面距地面较高
7.市区公共汽车要求加速性能好,长途大客车要求最大车速高,用同一客车底盘改装
设计上述两种车型,对底盘的什么总成应作何改动?
8.在进行客车总布置草图设计中,主要应进行那些运动校核?
,其目的和内容是什么?
运动校合包括两方面内容:
(1)
从整车角度出发进行运动学正确性的检查;
(2)
对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查
。
校核的意义:
(1)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。
(2)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。
9.什么是轴荷分配?
轴荷分配时,应考虑哪些因素?
轴荷分配指汽车在空载或满载静止状态下,各车轴对支承平面的垂直载荷,也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。
应考虑如下因素。
a、轮胎磨损均匀和寿命相近
;
(各车轮负荷相近)
b、保证足够的附着能力;
(驱动桥应有足够大的载荷)
c、转向轻便;
(转向轴负荷不宜过大)
d、良好的操纵稳定性;
(转向轴负荷不宜过小)
e、动力性和通过性要求。
(驱动桥应有足够大的载荷,从动轴负荷可适当减小)
10.什么是整车整备质量?
降低整车整备质量的目的和措施有哪些。
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。
11.简述摩擦式离合器的主要设计参数及确定依据。
12.简述膜片弹簧离合器的优缺点及影响其弹性特性的主要因素。
膜片弹簧是一种特殊的蝶形弹簧,与其他形式的离合器相比有如下一系列优点:
1)膜片弹簧具有较理想的非线性特性;
2)结构简单,轴向尺寸小,零件数目少,质量小;
3)高速旋转时,压紧力降低很少,性能较稳定;
4)压力分布均匀,摩擦片磨损均匀;
5)易于实现良好的通风散热,使用寿命长;
6)平衡性好;
7)有利于大批量生产,降低制造成本。
其缺点是:
膜片弹簧的制造工艺较复杂,对材质和尺寸精度要求高。
13.
第1页
简述离合器操纵机构的设计要求。
1)操纵轻便
2)摩擦片磨损后,踏板行程应能调整复原。
3)应有踏板行程限位装置,防止操纵机构受力过大而损坏。
4)足够刚度。
5)传动效率要高。
6)发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。
14.简述十字轴式万向节连接的两轴夹角不宜过大的原因。
夹角过大会造成主动轴和从动轴不等速转动,影响平稳传动,使机构产生跳动。
加大磨损,寿命降低。
15.简述普通轿车和轻型货车采用齿轮齿条式转向器的原因。
16.
简述确定变速器各档齿轮齿数时应考虑的因素。
17.简述驱动桥主减速器各种结构形式的主要特点及其应用。
18.简述前轮独立悬架导向结构设计要求。
(1)具有良好的衰减振动能力;
(1.5分)
(2)保证汽车有良好的操纵稳定性;
(3)汽车制动或加速时要保证车身稳定,减少车身纵倾,转弯时车身侧倾角要合适;
(4)有良好的隔声能力
(1分)
(5)结构紧凑、占用空间尺寸要小;
(1分)
(6)可靠地传递各种力,力矩;
(7)在满足零部件质量要小的同时,还要保证有足够的强度和寿命。
(1分
19.简述转向轴助力式电动助力转向机构的特点。
20.简述制动系统的设计要求。
制动系应满足如下要求:
1)足够的制动能力。
2)工作可靠。
3)不应当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)热稳定性良好。
6)操纵轻便,并具有良好的随动性。
7)噪声尽可能小。
8)作用滞后性应尽可能短。
9)摩擦衬片(块)应有足够的使用寿命。
三、论述题(10分/3题=30分)
1.何谓传动轴临界转速?
试分析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。
2.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?
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(2分)
(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。
3.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,试问传动系统的其它部分需要如何变动才能满足使用要求?
为什么?
可将变速器由三轴改为二轴的(4分),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。
4.试画草图说明确定钢板弹簧长度的方法。
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分)
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。
图(2分)
5.什么是轴转向效应?
为什么要求后悬架(钢板弹簧)前铰接点的布置比后铰接点要低些?
轴转向效应:
指前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时,内侧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.对钢板弹簧进行强度验算时,计算载荷如何确定?
画出受力图。
(1)分两种情况
a.紧急制动时前钢板弹簧承受的载荷最大在其后半段出现的最大应力为
b.汽车驱动时后钢板弹簧承受的载荷最大在其前半段出现的最大应力σmax为
式中、分别为作用在前、后轮上的垂直静负荷、分别为制动时前、后轴负荷转移系数、为钢板弹簧前、后段长度为道路附着系数为钢板弹簧总截面系数c为弹簧固定点到路面的距离b为钢板弹簧片宽为钢板弹簧主片厚度。
(2)
汽车制动时钢板弹簧受力图
7.分析货车后悬架主、副钢板弹簧如何实现其刚度分配。
基本原则:
使空载n0,满载nc之间间距不大;
副簧起作用前的nb,起作用后的na相差不大。
(1)从n0,na,nb,nc相差不大出发
,
(2)Fk=(F0+Fc)/2,让(F0+Fk)/2与(Fk+Fc)/2对应悬架频率相等(f1=f2)
8.齿轮齿条式转向器的传动比的定义及变速比工作原理是什么?
对于一定的转向盘角速度,转向轮偏转角速度与转向器角度传动比成反比。
角传动比增加后,转向轮偏转角速度对转向盘角速度的响应变得迟钝,汽车转向灵敏性降低,所以“轻”和“灵”构成一对矛盾。
要求中间小,两端大。
变速比原理:
根据相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等,即pb1=pb2。
其中齿轮基圆齿距pb1=πm1cosa1,齿条基圆齿距pb2=πm2cosa2。
由上述两式可知:
当齿轮具有标准模数m1和标准压力角a1与一个具有变模数m2、变压力角a2的齿条相啮合,并始终保持πm1cosa1=πm2cosa2时,它们就可以啮合运转。
如果齿条中部(相当汽车直线行驶位置)齿的压力角最大,向两端逐渐减小(模数也随之减小)则主动齿轮啮合半径也减小,致使转向盘每转动某同一角度时,齿条行程也随之减小。
因此,转同器的传动比是变化的。
9.什么是转向器的间隙特性?
要求是什么?
循环球齿轮齿扇式转向器采用什么方法获得好的传动间隙特性?
(1)转向器传动间隙随转向盘转角变化的关系称为转向器传动间隙特性转向盘处于中间位置时间隙要极小或者无间隙。
(2)循环球齿轮齿扇式获得传动间隙特性的方法:
偏心法:
齿槽同宽,中间齿正常厚度,往两边依次递减。
当n一定时,取决于摇臂轴转角βp。
修正齿条法:
两侧齿槽比中间宽,两侧齿槽相等,齿扇的齿有相同厚度。
磨损后不致卡死。
10.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?
选定同步附着系数φ0,并用下式计算前、后轮制动力矩的比值
式中,Mμ1、Mμ2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。
(5分)
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Mμ1max;
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Mμ2max。
(3分)
11.某型号汽车采用领从蹄式鼓式制动器,由于轮胎直径减小,轮辋直径也减小,若仍然采用鼓式制动器,欲保持制动效能不变,问可供采取的措施有哪些?
(1)输入力F一定时,制动鼓内径越大,制动力矩越大,且散热能力也越强。
但D的增大受轮辋内径限制。
制动鼓与轮辋之间应保持足够的间隙,通常要求该间隙不小于20mm,否则不仅制动鼓散热条件太差,而且轮辋受热后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。
(2)制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr的范围如下:
乘用车D/Dr=0.64-0.74
商用车D/Dr=0.70-0.83
12.
第6页
前、后制动力矩如何分配?
盘式、鼓式制动器的制动力矩如何计算?
(1)选定同步附着系数φ0,并用下式计算前、后轮制动力矩的比值
(4分)
(2)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最大制动力矩Mμ1max;
13.某商用车制动系希望任一制动回路失效时,仍然具有50%制动能力,且不失去稳定性。
请选择合适的制动回路系统,和前后轮鼓式制动器形式。
要想获得一套管路失效时仍能剩余50%制动力,且不使汽车丧失稳定性,只有LL,HH型回路能够达到要求。
采用LL型回路,前轮采用双从蹄式制动器或双向双领蹄式制动器,后轮采用任意一种鼓式制动器都可以,推荐领从蹄式制动器
采用HH型回路,前轮采用前轮采用双从蹄式制动器或双向双领蹄式制动器,后轮采用双向双领蹄式制动器或双领蹄式制动器。
14.根据你对汽车发展趋势的了解,列举出人类对未来汽车的几项要求;
如果你是总设计师,如何来实现这些要求,并简单说明理由。
未来汽车的发展趋势及要求是:
节能、环保、安全、智能、信息化
可采用的技术:
1.采用碳纤维材料或钛合金材料制造车身和部分零部件,降低整备质量,节能;
高强度,安全性提高;
2.采用电动-内燃机复合式发动机,燃烧天然气、甲烷、氢气、酒精等低污染燃料;
3.采用多安全气囊,ABS+EBD制动系统,倒车雷达,高强度材料,提高安全性;
4.采用车载计算机,实现自动驾驶,防盗系统,定位和导航系统,自动变速器等技术实现自动化、智能化,降低驾驶员工作强度,提高安全性;
5.车载通讯系统、网络系统、办公系统,与外接自由沟通。
四、计算题(10分/2题=20分)
1.下图为某车型离合器液压操纵机构简图,已知:
离合器工作压紧力:
F=5000N~5600N,从动盘面压缩量:
△h=0.8mm~1.1mm,分离轴承为常接式,主缸活塞顶部间隙:
△=0.5mm;
Z=2;
△S=0.75mm,λ′=1mm,各杆系尺寸:
a=304mm;
b=59.5mm;
c=166mm;
d=91mm;
d1=φ19mm;
d2=φ22mm;
e=61mm;
f=19mm。
试计算其踏板行程和踏板力。
解:
①机构传动比:
a.踏板:
i1=a/b=5.12
b.液压部分;
iR=d22/d12=1.34
c.分离叉:
i2=C/D=1.82
d.膜片簧分离指:
i3=e/f=3.21
e.总传动比:
=i1·
i2·
i3·
iy=40
②各部行程:
a.压盘升程:
S=Z·
△S+△h
=2.3mm~2.6mm;
b.分离指行程:
λ=S·
e/f+λ′
=8.4mm~9.3mm;
c.工作缸行程:
S2=λ·
c/d
=15.3mm~16.9mm;
d.主缸行程:
S1=S2·
d22/d12
=20.5mm~22.6mm;
e.踏板工作行程:
Sg=105mm~115mm;
f.踏板自由行程:
So=0.5·
a/b
=2.56mm;
g.踏板总行程:
S=Sg+So
=108mm~118mm。
③踏板力:
在F=5000N~5500N时,如不计回位弹簧和助力器的力,并令μ=0.85,则踏板力;
P=
=147N~162N
④液压系统最大压力:
=2.93(MP
第7页
)
2.某轿车的相关参数如下:
发动机最大扭矩Temax=140N·
m;
I挡传动比iI=3.85,最高挡为超速挡,速比为0.8;
主减速器传动比i0=4.08;
传动效率ηm=0.9。
若采用5挡变速器,试问:
(1)各前进挡的传动比(采用等比级数分配);
(2)各前进挡齿轮齿形以及齿数的分配。
(1)最高档速比ig5为0.8,则
ig4=ig5×
q=1.185
ig3=ig5×
q2=1.755
ig2=ig5×
q3=2.597
ig1=3.85(已知)
各档齿轮都采用斜齿圆柱齿轮,螺旋角=22°
模数mn=2.7
(a)先初选中心距
中心距系数K取9.1
=71.502mm
(b)齿数和
ig1=Z2/Z1Z1+Z2=Zh
求出Z1=10.10≈10,则Z2=39
(c)计算各挡齿数
ig2=Z4/Z3Z3+Z4=Zh
求出Z3=13.62≈14,则Z4=35
ig3=Z6/Z5Z5+Z6=Zh
求出Z5=17.78≈18,则Z6=31
ig4=Z8/Z7Z7+Z8=Zh
求出Z7=22.43≈22,则Z8=27
ig4=Z10/Z9Z9+Z10=Zh
求出Z9=27.22≈27,则Z10=22
3.有一辆15座小公共汽车采用普通锥齿轮式差速器,其锁紧系数K=0.15。
设驱动桥上的一个车轮位于冰面上,附着系数为0.1,另一个车轮位于水泥路面上,附着系数为0.7,驱动桥轴荷为20000N。
试确定在该驱动桥上可以发出的最大驱动力。
解:
因为F1+F2=F0
F2-F1=Fr
又因为K=Fr/F0
所以F总=F1/0.1+F2/0.7=84286N
所以最大驱动力为84286N.
4.某车前轴荷为500kg,轮胎气压为0.3MPa,转向摇臂长150mm,转向节臂长160mm方向盘半径200mm,转向器速比20,转向器效率为0.75,路面摩擦系数取0.7,试求转向阻力矩以及方向盘上的力。
由经验公式计算,转向轮原地转向的阻力矩
作用在方向盘上的力
5.已知某两轴汽车的基本车型空车质量为M=3580Kg,汽车轴距L=3000mm,空车时的轴荷分配为:
G1=2000gN,G2=1580gN.为改装冷藏车,要增装厢式车厢和车厢内制冷设备。
如图所示,假设增装部分的质量为m=800KG,增装部分的质心位置为:
x=1815mm,y=-50mm,z=2000mm。
试计算该冷藏车空车时的轴荷分配。
解:
(1)求基本型空车质心位置
设基本型空车质心距离后轴为
mm,以后轴中心线为转动中心线,根据静力平衡则有:
将
、
代入上式,可得
1676mm
(2)求冷藏车的轴荷分配
设前轴轴荷为
,仍以后轴中心线为转动中心线,根据静力平衡则有:
2316kg;
后轴轴荷
为2064kg。
6.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,车轮的有效半径re=350mm,若该车在φ=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)求该车可能停驻的极限上坡路倾角α1和极限下坡路倾角α2。
(3)求驻车的上极限制动力矩。
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、φ=0.7代入计算式,得应急制动力矩为2728.77N·
m。
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φ值代入计算式,得α1=25.8°
α2=16.69°
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