汽车设计期末考试试卷精选

一、 （本题8分）欲设计一辆用于长途运输的20t重型载货汽车，相关参数如下：

整车尺寸（长×宽×高）11976mm×2065mm×3390mm 额定载质量20000kg 整备质量12000kg 公路行驶最高车速90km/h

（1）若取传动效率为0.849，滚动阻力系数为0.012，空气阻力系数为0.9，现有三种发动机，额定功率分别为150kw、200kw、250kw，选择哪种发动机较为合适？ （2）该汽车采用怎样的布置形式较为合理？

二、（本题18分）欲为一辆乘用车设计一膜片弹簧离合器，相关参数如下： 驱动形式4×2前轮

发动机的最大转矩、对应转速150N·m/4000rpm 发动机的最大转速6000rpm 整备质量1060kg 最高车速180km/h

膜片弹簧的工作压力6000N

（1）已知部分摩擦片的面片尺寸如下表所示，选用哪种较为合适？

（2）试校核所选用摩擦片的后备系数（取摩擦系数为0.27）、单位压力（摩擦片的材料为粉末冶金，取许用压力为0.5MPa）和最大圆周速度是否满足要求？

（3）绘制膜片弹簧离合器的弹性特性曲线，指出实现该弹性特性曲线的尺寸要求，并简述膜片弹簧离合器的破坏形式？

三、 （本题13分）如下图所示为一变速器的结构简图：

（1）试分析该变速器的结构特点，并给出各档位的传动路线？

（2）该变速器所采用的锁环同步器的相关参数为：摩擦锥面的平均半径为30mm，锁止面平均半径为35mm，摩擦锥面半锥角为7°，试确定锁止锥面锁止角的取值范围？

四、（本题12分）某货车，采用多万向节传动如下图，其中：1=1.5°，2=3.5°，3=4.5°，传动轴的最高转速为3000r/min

（1）一般设计时应使当量夹角不大于3°，另外，对多万向节传动输出轴的角加速度幅值e1大小加以限制，对于轿车，e1≤350rad／s；对于货车，e1≤600rad／s，试校核图示的万向节布

2

2

222222置是否合理？若不合理，如何在不改变各轴夹角的情况下改动使其满足要求？

（2）现欲对该万向传动机构的传动轴进行强度校核，试简述计算载荷的确定方法？ 五、 （本题17分）现欲为某一重型货车设计驱动桥：

（1）驱动桥采用怎样的形式较为合理？ （2）选用哪种形式的主减速器较为合适？

（3）选用哪种形式的差速器较为合适？

（4）哪种半轴支承形式较为合适？若该汽车后轴的最大载荷为13000kg，车轮滚动半径525mm，后轴负荷转移系数1.1，附着系数0.8，半轴的长度1124mm，材料的弹性模量2.1×10Mpa，泊松比0.26，试确定半轴的直径？（要求半轴的扭转切应力小于600Mpa，每米长度转角小于15°） （5）选用哪种形式的桥壳较为合适？

六、（本题9分）现欲为某一大客车设计悬架： （1）选用哪种悬架最为合适，为什么？ （2）绘制选用悬架的弹性特性曲线？

（3）设计时前后悬架的侧倾角刚度应如何分配，为什么？

七、（本题15分）现欲为某一乘用车设计转向系，并加装电动助力转向： （1）应选用何种转向器？

（2）简述转向器的“灵”与“轻”为何会形成矛盾？

（3）若该汽车的前轴负荷为500kg，轮胎气压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，转向器正效率0.75，路面摩擦系数0.7，试求原地转向阻力矩和方向盘上的手力？

（4）绘制车速感应型电动助力转向的助力特性？

八、（本题8分）某轻型货车的有关参数如下：总重26000N，重心到前轴的距离1428mm，轴距2700mm，重心高度50mm（满载），车轮半径0.35m，主减速器的传动比为4.02，采用中央驻车制动器，试求：在不计车轮滚动阻力的条件下，汽车沿着附着系数0.7的路面上行驶时，极限上坡路倾角和相应所需要的中央驻车制动器的最大制动力矩。

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汽车设计期末考试试卷（开卷）参考答案

一、（本题8分）

（1）由题意：A20653390mm7m故选择功率为200kw的发动机 （2）FR（或答平头型） 二、（本题18分）

（1）取直径系数KD14.6大径DKDTemax14.6150mm178.8mm 故选择外径为180mm，内径为125mm，厚度为3.0/3.2/3.5mm，槽数为24的摩擦片

（2）①校核后备系数：

22ma(2000012000)kg32000kg

2R3r3290362.53mm0.077m 有效半径Rc23Rr2390262.52由于介于1.2~1.75之间，符合要求

②校核单位压力由于

p：

p小于0.5MPa，符合要求

③校核最大圆周速度vD：

故最大圆周速度vD符合要求 （3）如图所示：

尺

寸

要

求

为

：

2H/h22

破坏形式：裂纹首先在碟簧部分的

生，但此裂纹不发展到破坏，响碟簧的承

载能力，继后，在碟簧部分的内下

拉应力导致裂纹并发展到破

三、（本题13分）

（1）本题为中间轴式的六挡变速器，所有的前进挡均采用同步器换挡，倒档采用直齿滑动齿轮换挡，具体的传动路线为：

1档：动力从第一轴到齿轮7~6~1~12，锁销式同步器右移，到第二轴； 2档：动力从第一轴到齿轮7~6~2~11，锁销式同步器左移，到第二轴； 3档：动力从第一轴到齿轮7~6~3~10，锁环式同步器右移，到第二轴； 4档：动力从第一轴到齿轮7~6~4~9，锁环式同步器右左移，到第二轴； 5档：动力从第一轴到齿轮7~6~5~8，锁环式同步器右移，到第二轴； 6档：动力从第一轴到齿轮7~6，锁环式同步器左移，到第二轴，得直接档； 倒档：搭档同步器左移，得倒档。 （2）缘点产生的坏。 内上缘点产且不明显影

arctanfR0.130arctan35

rsin35sin7由于锁止角一般介于26°~42°之间，故本题中锁止角的范围取26°~35° 四、（本题12分）

（1）图示万向节的当量夹角e1222325.53，故其布置是不合理的；

更改使第二个万向节的主动叉与第一个万向节的主动叉共面 更改后的万向节的当量夹角e最大角速度1222322.4(0.042rad)3

2n23000rad/min100rad/s

故更改后的布置是满足要求的

（2）计算载荷的确定方法有三种：①按发动机的最大转矩和一档的传动比确定；②按驱动轮打滑确定；③按日常平均使用转矩确定；静强度计算取①②中的较小值，疲劳强度计算取③ 五、（本题17分） （1）非断开式

（2）分开式双级减速（配轮边减速） （3）对称锥齿轮差速器 （4）选用全浮式半轴

取直径系数K=0.21dK3M0.21329429400mm64.8mm取直径d=65mm ①校核切应力：

由于介于500~700MPa之间，符合要求

②校核单位长度的扭转角： 故单位长度的扭转角符合要求 综上所述：半轴的直径可取为65mm （5）整体铸造式桥壳 六、（本题9分）

（1）空气悬架，理由：可以保证客车的车身高度不随乘客的数量变化而改变 （2）如图所示：

（3）应使前悬架的侧倾角刚度大于后悬架的侧倾角刚度，使汽车具有不足转向的特性 七、（本题15分） （1）齿轮齿条式

（2）转向器的“灵”要求转向器的角传动比小，转向器的“轻”要求转向器的力传动比大，而理论分析表明：转向器的角传动比和转向器的力传动比成正比，因而转向器的“灵”与“轻”会形成矛盾

f（3）原地转向阻力矩MR3手力FhG130.7(5009.8)3Nmm146120Nmm p30.32L1MR2150146120N45.66N

L2Dswi160(2200)200.75（4）如图所示： 八、（本题8分） 极限上坡路倾角arctanL10.71428arctan20.56

Lhg27000.750最大制动力矩M

magresin260000.35sin20.56Nm795Nm

i04.02