吉林大学网络教育学院2019-2020学年第一学期期末考试《汽车设计基础》大作业 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日
作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word 文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word 文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一、名词解释（每小题2分，共20分） 1、汽车总质量汽车总质量（ G ）是指汽车装备 齐全，并按规定装满客（包括驾驶员）、货时 的重量。 2、最小转弯直径最小转弯直径是指汽车转弯行 驶且方向盘转到极限位置时，汽车前外轮、 后内轮、最远点、最近点等分别形成的轨迹 圆直径。 3、汽车整备质量汽车的整备质量，亦即我们以 前惯称的“空车重量”。 指汽车载质量与整车整 4、汽车质量系数 m0 备质量的比值 5、轮胎负荷系数是一组标示轮胎的类型与规 格，标示在胎面侧方的数字或者英文字母， 主要显示轮胎的基本性能等。 6、轴荷分配轴荷分配（Distribution of Axle Load）是指汽车的质量分配到前后轴上的比 例，一般以百分比表示，它分为空载和满载 两组数据。它分为空载和满载两组数据。 7、汽车燃油经济性汽车经济性是指以最小的 燃油消耗量完成单位运输工作的能力。 8、离合器后备系数离合器后备系数是离合器 的重要参数，它反映离合器传递最大扭矩的 可靠程度。 9、扭转减震器的角刚度是指离合器从动片相 对于其从动盘毂转1rad所需的转矩值 10、变速器中心距变速器中心距由变速范围、 额定功率和外形尺寸等等因素而定。 二、简答题（每小题6分，共60分） 1、简述汽车新产品开发的流程。
汽车的设计美学 教育技术学雷贤 摘要：本文以设计美学规律为核心，针对现有汽车造型设计中，美学规律的应用及表现特点进行探讨，将相关理论进行诠释，系统地论述了汽车造型美的问题及其表现意象。并且在经济全球化的今天，进行汽车美学的探索具有重要的经济意义。 关键词：汽车设计，美学规律，造型艺术 1 汽车机械美学的萌芽 自从人类造物史发端，美的审视、实践与创造的循环往复，也逐渐成为一种精神活动与社会活动。随着科学、社会的发展，汽车已成为一种不可或缺的交通工具，市场、买家对汽车各方面的要求也越来越高，这种要求不仅表现在车辆的结构和性能方面，更表现在艺术造型方面。如果说汽车的功效和功能是产品的生命，那么，汽车的设计美学则是产品的灵魂。满足不同社会群体对汽车的美学要求，已经成为汽车设计行业一条全新的准则与命脉。设计美学规律是研究设计表现形式的美学特征，探讨其设计规律、艺术思维、表现形式与设计方法的学科。它是在总结前人研究美学经验及美学规律的基础上，针对设计的特殊性、情感性、文化性等方面总结归纳，并在长期的设计实践中，逐步提炼出具有创造性思维方法与表现技法的设计艺术美学规律。汽车设计师在设计过程中往往是依据这些设计美学规律，来提高美的创造能力和对形式变化的敏感性，以指导汽车造型设计。 所谓的汽车机械美学是指在研究汽车的产品设计美学规律的一种理论学说，其主要的创始人为勒·柯布西耶。作者在瑞士的工艺美术学校中接受培训，后被派往维也纳学习和工作。童年前往德国开始做机械的美学设计，深受德国设计思想的影响。不久之后去往法国，在法国认识了柏拉图等一批思想家和艺术家。七年之后，在发过发表了著名的《走向新建筑》，正是将机械中的美学开始提出，同时也首次将文化因子纳入美学之中。在书中，作者高度的赞扬了汽车设计的美，同时提出在这个世界中，我们正在发现不同的美学，并将这些美学强烈的融入到汽车、轮船的设计之中。同时在这个时期，基于功能主义，笔者提出了现代汽车设计的双重原则：一方面是通过经验满足客户的需求，另外一个方面通过抽象的形式来触动心灵感觉。这充分体现出文化因子开始融入机械美学中去。 2 汽车美学的发展
西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名： 班级： 学号： 专业名称： 指导老师： 日期：2104/12/1
题目： 设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。
1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600(13max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1） 式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效 率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1； 表1-1传动系统各部件的传动效率 部 件 名 称 传动效率（%） 4-6档变速器 95 辅助变速器（副变速器或分动器） 95 单级减速主减速器 96 传动轴万向节 98 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 轮胎种类 滚动阻力系数 中重型载货车用子午线轮胎 0.007-0.008 中重型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轻型载货车用子午线轮胎 0.008-0.009 轻型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轿车用子午线轮胎 0.012-0.017 轿车用斜交轮胎 0.015-0.025 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；
吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷 考试课程与试卷类型：汽车设计A 学年学期：2008-2009-1 考试时间：2009-01-14 一、 名词解释（每小题3分，共21分） 1. 汽车整备质量； 2.汽车质量系数； 3.悬架动挠度； 4.侧倾中心； 5.转向器传动间隙特性； 6.转向系力传动比； 7.制动器效能因数。 二、 简述下列问题（共32分） 1、 为了保证变速器具有良好的工作性能，设计变速器时应当提出哪些要求？（ 8分） 2、 汽车悬架设计过程中，应满足哪些基 本要求？ （ 8分） 3、 主减速器设计过程中，主、从动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的要求？ （ 5分） 4、 简述钢板弹簧各片长度的确定过程。（6分） 5、 何谓螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的螺旋角 对于螺旋锥齿轮和双曲面齿轮而言，其主 动和从动齿轮的螺旋角是否相等，为什么 （5分） 三、 结构方案分析（共18分） 1、发动机前置前轮驱动的布置形式，现今在经济型轿车上得到广泛应用，其主要原因 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应用，其原因又是什么？ （ 10 分） 四、 设计参数选择（共14分） 1、 试说明汽车总体设计时，哪些因素对轴荷分配的选取产生影响？ （ 6分） 2、 何谓离合器后备系数？影响 其取值大小的因素有哪些？ （ 8分） 五、 综合分析（共15分） 1、汽车驱动工况下，试分析钢板弹簧的受力状态并对其进行强度验算，指出危险段面 在何处？（ 8分） 姓名 学号 班级
吉林大学汽车工程学院本科课程考试 参考答案与评分标准 学年学期：2008-2009-1 考试时间：2009-01-14 一、名词解释（每小题3分，共21分） 1. 汽车整备质量：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. 汽车质量系数：汽车装载质量与整车整备质量的比值， m =me/m0 3. 悬架动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中 心相对 车架（车身）的垂直位移 fd 。 4. 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。 5. 转向器传动间隙：是指各种转向器中传动副（如齿轮齿条式转向器的齿轮与齿条传 动副；循环球式转向器的齿扇与齿条传动副）之间的间隙。该间隙随转向盘转角的大小不同 而改变，这种变化关系称为转向器传动副传动间隙特性。 6. 转向系力传动比：从轮胎接地面中心作用在两个转向论上的合力 2Fw 与作用在转向 盘手力Fh 之比，称为转向系力传动比i p 。 7. 制动器效能因数：在制动毂或制动盘的作用半径 R 上所得到的摩擦力（My /R ）与输 入力F0之比。 二、简述下列问题 1、 为保证变速器很好地工作，设计变速器时应当满足哪些主要要求？ （ 8分） （1） 保证汽车有必要的动力性和经济性。（1分） （2） 设置空档，用来切断动力。（1分） （3） 设置倒档。（1分） （4） 设置动力输出装置。（1分） （5） 换档迅速、省力、方便。（1分） （6） 工作可靠，无跳档、乱档、换档冲击现象。（1分） （7） 传动效率要高。（1分） （8） 工作噪声低。（分） （9） 尺寸小，质量小，成本低，维修方便。（分） 2、 汽车悬架设计过程中，应满足哪些基本要求？ （ 8分） （1） 具有良好的衰减振动能力；（分） （2） 保证汽车有良好的操纵稳定性；（分） （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; 考试课程：汽车设计 试卷类型：A
浅谈汽车设计中的美学规律 任巍胡卫军 （吉林大学艺术学院，吉林长春 130021） 摘要：本文以设计美学规律为核心，针对现有汽车造型设计中，美学规律的应用及表现特点进行探讨，将相关理论进行诠释，系统地论述了汽车造型美的问题及其表现意象。并且在经济全球化的今天，进行汽车美学的探索具有重要的经济意义。研究汽车造型设计美学规律，可以满足人们对汽车的审美需要，并使其具有积极的社会意义。 关键词：汽车设计、美学规律、造型艺术 自从人类造物史发端，美的审视、实践与创造的循环往复，也逐渐成为一种精神活动与社会活动。随着科学、社会的发展，汽车已成为一种不可或缺的交通工具，市场、买家对汽车各方面的要求也越来越高，这种要求不仅表现在车辆的结构和性能方面，更表现在艺术造型方面。如果说汽车的功效和功能是产品的生命，那么，汽车的设计美学则是产品的灵魂。满足不同社会群体对汽车的美学要求，已经成为汽车设计行业一条全新的准则与命脉。 设计美学规律是研究设计表现形式的美学特征，探讨其设计规律、艺术思维、表现形式与设计方法的学科。它是在总结前人研究美学经验及美学规律的基础上，针对设计的特殊性、情感性、文化性等方面总结归纳，并在长期的设计实践中，逐步提炼出具有创造性思维方法与表现技法的设计艺术美学规律。汽车设计师在设计过程中往往是依据这些设计美学规律，来提高美的创造能力和对形式变化的敏感性，以指导汽车造型设计。涉及汽车设计的美学规律较多，笔者仅就具有代表性的几组，进行阐述。 一、比例与尺度 比例是指各个部分之间，局部与整体之间或局部与局部之间的数量关系或大小及长短关系。尺度多指物与人之间的比较与度量关系。好的汽车造型应具有恰当的车身比例和严格的尺寸。在造型艺术中，比例与尺度关系非常密切，这也是设计师从始至终都要加以考虑的问题。从事任何工业产品设计时，都要先确定尺度，然后再解决比例关系，而尺度又是人机学的重要组成部分。 在汽车总布置设计中，应特别注意汽车的比例关系。遵守黄金分割率，使汽车造型比例协调、尺寸严谨、富于视感。黄金分割是1：1.618，这是历代最有影响的也是人们最习惯应用的一种具有美感的比例，也是人类一般性审美所公认的最佳比例。许多典型的轿车设计中，车轴与总长之比在1：1.618至1：1.732之间。汽车的长、宽、高、轴距、轮距、前悬和后悬的长度，车窗与裙部的高度、前、中、后三段的长度比例等等，都应该均衡、协调，这样才能给人以美感。 设计一项产品时，首先解决的应该是体现物质功能的尺度问题，尤其应特别注意那些和人直接接触的操作性物体和操作空间的尺度问题。具体到汽车设计包括驾驶舱的大小、门把手的大小、车门的大小等。有尺度感的设计，不仅美观而且使用起来舒适，反之则会不舒适甚至给人造成病痛。所以在造型设计中，一般是先设计尺度，然后再推敲比例关系，当两者矛盾较大时，尺度应在允许的范围内做适当调整。例如，微型汽车的车门，按照车身造型比例设计会造成车门尺寸过小，人们根本无法进出。所以在造型设计中，比例和尺度应综合考虑、分析和研究。 汽车设计必须要解决人体结构尺度、生理尺度和心理尺度等人机工程学方面的问题，因此，比例与尺度这一美学规律对于汽车设计是非常重要的。 二、比拟与联想 所谓比拟，有比较、比方、仿照和模拟之意。联想，是人们由于某人、某事物或某概念之间的某种联系，由此及彼的心理思维过程。 运用仿生学的甲壳虫型汽车
艺术设计与美学复习资料 一、人名、成就、名言、作品 伽利略2——科学家。现代科学研究方法的奠基人 培根2——科学家。被誉为“自然大臣”；书籍《新工具》、提出“知识就是力量” 笛卡尔2——科学家。笛卡尔二元论逻辑 牛顿2——科学家。三大运动基本定律和万有引力定律 法拉第、麦克斯伟3——科学家。电磁理论 阿尔文·托夫勒4——美国著名未来学家；书籍《第三次浪潮》 塞尚7——印象派画家。现代艺术之父 莫奈7——印象派画家。《阿尔让特依大桥》 修拉7——印象派画家。点彩画法；《大碗岛的星期天下午》毕加索7——立体主义画家。对现代设计影响最大的艺术家M. 金兹堡9——俄国构成主义设计师；书籍《风格与时代》艾尔·利兹斯基30——俄国构成主义主要代表。海报《红楔子攻打白色》 康定斯基9、43——抽象表现主义画家，包豪斯教师 杜斯伯格28——“风格派”理论家、发言人 蒙德里安9、29——荷兰“风格派”核心人物，画家。《红黄蓝》系列油画 里特维德29——“风格派”家具、建筑设计师。《红蓝椅子》鲍姆伽通16——德国哲学家。书籍《美学》
康德16——德国哲学家 黑格尔15——德国哲学家 彼得托齐纳16——捷克设计师，提出技术美学的概念 鲍列夫16——苏联美学家 泽姆佩尔16——德国建筑学家，最早研究美学的学者，其理论成为现代设计理念形成的基础 约瑟夫·帕克斯顿21——“万国博览会”英国“水晶宫”的设计师 拉斯金23——英国艺术理论家。把造型艺术称为“大艺术”，设计称为“小艺术” 莫里斯23——英国艺术设计家、作家。拉斯金思想的传承人，英国工艺美术运动奠基人；书籍《乌有乡消息》、《乔叟集》（书籍装帧第一书）；设计史上第一次提出整体设计概念 穆特修斯、凡德·威尔德27——德意志制造联盟成员，双方发生著名的争吵 沙利文31、54、134——美国现代主义建筑大师。提出“形式服从功能” 斐迪南·保时捷32——电动汽车之父，开发出“大众汽车”、“甲壳虫” 弗兰克·皮克34——30年代英国工业设计代表人物，英国设计与工业协会主席 “七人集团”35——意大利现代主义建筑师团体，强调“理性建筑” 吉奥·庞蒂36、56——30年代意大利最富才华的设计师、建
第一章汽车的总体设计 §1 概述 §2 汽车形式的选择 §3 汽车主要尺寸和参数的选择 §4 汽车发动机选择 §5 车身形式 §6 轮胎的选择 §7 汽车的总布置 §8 运动校核
第一节概述 一、汽车设计的内容： 总体设计 系统设计（总成设计） 零部件设计
二、汽车设计技术的发展 （一）、发展过程 1、经验设计 以经验数据和经验公式为主要方法 2、“科学实验+ 技术分析”的设计 3、计算机辅助设计 （二）、发展特点 1、基础理论成果的应用 2、测试与实验新技术不断发展 道路实验（实验场），室内实验（测功、风洞、电液振动），虚拟实验 3、新工艺、新材料的应用
（三）、发展趋势 1、更注重安全性 主动和被动安全 2、更注重节能与环保 代用燃料，电动汽车，绿色设计 3、向高速化、轻量化、低噪音方向发展 NVH（Noise,Vibration,Harshness) 4、向自动控制、智能化方向发展
三、总体设计应满足的要求 1、公路上行驶，外形尺寸应予以限制； 2、排放要满足环保要求——排放法规； 3、使用环境复杂，应满足安全性要求－强制性 安全法规； 4、汽车各性能应满足开发所确定的指标； 5、知识产权保护； 6、“三化”要求：系列化，通用化，标准化; 7、避免部件发生运动干涉； 8、质量可靠，拆装维修方便…
四、汽车开发程序 1 、新产品开发流程：商品规划：商品计划和概念设计 商品计划的内容：商品开发的必要性、目 的、主要性能、造型风格、目标价格；目标用户和市场、适用地区、商品用途及级 别；生产纲领、目标利润、投产时间等。
汽车设计 第一章汽车总体设计 1-1:在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为神马要有五条基准线缺一不可？各基准线是如何确定的？如果设计时没有统一的基准线，结果会怎样？ 答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。因此要有五条基准线才能绘制总布置图。 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，其原因究竟是神马？ 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，其原因又是神马？ 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，需要注意一些神马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神马？ 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
名词解释（每小题 3 分共 2 1 分） 1、汽车整备质量：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. 汽车质量系数：汽车装载 质量与整车整备质量的比值，:mo=me/m0 3. 悬架动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对 车架（车身）的垂直位移fd。 4. 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。 5. 转向器传动间隙：是指各种转向器中传动副（如齿轮齿条式转向器的齿轮与齿条传动副； 循环球式转向器的齿扇与齿条传动副）之间的间隙。该间隙随转向盘转角的大小不同而改变，这种变 化关系称为转向器传动副传动间隙特性。 6. 转向系力传动比：从轮胎接地面中心作用在两个转向论上的合力2Fw与作用在转向盘手力 Fh之比，称为转向系力传动比i p。 7. 制动器效能因数：在制动毂或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（My /R）与输入力F0 之比。 二、简述下列问题 1、为保证变速器很好地工作，设计变速器时应当满足哪些主要要求？（8分） （1）保证汽车有必要的动力性和经济性。（1分） （2）设置空档，用来切断动力。（1分） （3）设置倒档。（1分） （4）设置动力输出装置。（1分） （5）换档迅速、省力、方便。（1分） （6）工作可靠，无跳档、乱档、换档冲击现象。（1分） （7）传动效率要高。（1分） （8）工作噪声低。（0.5分） （9）尺寸小，质量小，成本低，维修方便。（0.5分） 2、汽车悬架设计过程中，应满足哪些基本要求？（8分）（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；（1.5分） （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；（1分） （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） 3、主减速器设计过程中，主、从动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 满足结构布置的要求？（5分） 应遵守下述原则选取主、从动齿轮齿数Z1、Z2： （1）满足最小离地间隙要求，Z1、Z2尽可能取小些；（1分）
汽车理论第一次作业 1-3. 确定该轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或 5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）。 1) 绘制汽车驱动力—行驶阻力平衡图； 2) 求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率； 3) 绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用 2 挡起步加速行驶至70km/h 的车速—时间曲线，求汽车用2挡起步加速行驶至70km/h 的时间。 轻型货车的有关数据： 汽油发动机使用外特性的 Tq ? n 曲线的拟合公式为 tq T =-19.313+295.27( 1000n )-165.44(1000n )2+40.8747(1000n )3-3.8445(1000 n )4 式中，q T 为发动机转矩（N·m）；n 为发动机转速（r/min ）。 发动机的最低转速600r/min ，最高转速4000r/min 。 该车的其他基本参数如表 1-3 所示。 表 1-3某轻型货车的基本参数
变速器（4挡和 5挡）的传动比g i 如表 1-4所示。 解： 1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 。 驱动力矩 tq T =-19.313+295.27( 1000n )-165.44(1000n )2+40.8747(1000n )3-3.8445(1000 n )4 主减速器传动比 0i =5.83 车速 Ua=0.377n*r/(g i *i0) 驱动力 Ft=tq T *g i *0i *ηt /r
行驶阻力（不考虑爬坡因素，加速阻力） Ff+Fw=Gf+A C D *Ua^2/21.15 整合以上信息可得 当一档行驶时：g i =5.56时， 2.561≦Ua ≦17.074 当二挡行驶时：g i =2.769时，5.142≦ 雨燕1.3L乘用车普通锥齿轮差速器及半浮式半轴 设计说明书 摘要:普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。由于其具有结构简单、工作平稳可靠、质量较小、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。本文参照传统差速器的设计方法进行了雨燕1.3L乘用汽车差速器的设计。本文首先根据经验公式，然后参考圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，确定出差速器齿轮的主要设计参数；最后对差速器齿轮的强度进行计算和校核。本文是采用普通圆锥齿轮差速器作为雨燕1.3L乘用汽车的差速器进行设计的。 半浮式半轴以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮毂相固定，或以突缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接，因此，半浮式半轴除传递转矩外，还要承受车轮传来的垂向力、纵向力（驱动力或制动力）及侧向力所引起的弯矩。可见，半浮式半轴承受的载荷复杂，但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。用吞质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。雨燕1.3L小型乘用车的结构紧凑，整备质量小，适合选用半浮式半轴。 关键字：对称式、锥齿轮、差速器、行星齿轮、半浮式半轴 引言：根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互关系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，转弯时外侧车轮的行程总要比内侧的长。另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因互引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车 轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右驱动车轮的转速虽相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一红运车轮产生滑移。这不仅会使轮胎过早磨损、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会加为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时失去搞侧滑能力而使稳定性变坏，从而满足了汽车行驶运动学的要求。 同样情况也发生在多桥驱动中，前、后驱动槰这间，中、后驱动桥之间等会加车轮 汽车工程学院本科课程考试试卷 考试课程与试卷类型：汽车设计A姓名： 学年学期：2008-2009-1 学号： 考试时间：2009-01-14班级： 一、名词解释（每小题3分，共21分） 1.汽车整备质量； 2.汽车质量系数； 3.悬架动挠度； 4.侧倾中心； 5.转向器传动间隙特性； 6.转向系力传动比； 7.制动器效能因数。 二、简述下列问题（共32分） 1、为了保证变速器具有良好的工作性能，设计变速器时应当提出哪些要求？（8分） 2、汽车悬架设计过程中，应满足哪些基本要求？（8分） 3、主减速器设计过程中，主、从动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的要求？（5分） 4、简述钢板弹簧各片长度的确定过程。（6分） 5、何谓螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的螺旋角?对于螺旋锥齿轮和双曲面齿轮而言，其主动和从动齿轮的螺旋角是否相等，为什么?（5分） 三、结构方案分析（共18分） 1、发动机前置前轮驱动的布置形式，现今在经济型轿车上得到广泛应用，其主要原因是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛应用，其原因又是什么？（10分） 四、设计参数选择（共14分） 1、试说明汽车总体设计时，哪些因素对轴荷分配的选取产生影响？（6分） 2、何谓离合器后备系数？影响其取值大小的因素有哪些？（8分） 五、综合分析（共15分） 1、汽车驱动工况下，试分析钢板弹簧的受力状态并对其进行强度验算，指出危险段面在何处？（8分） 汽车工程学院本科课程考试 参考答案与评分标准 考试课程：汽车设计学年学期：2008-2009-1 试卷类型：A 考试时间：2009-01-14 一、名词解释（每小题3分，共21分） 1.汽车整备质量：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。 =me/m0。 2. 汽车质量系数：汽车装载质量与整车整备质量的比值， m0 3. 悬架动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对车架（车身）的垂直位移fd。 4. 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。 5. 转向器传动间隙：是指各种转向器中传动副（如齿轮齿条式转向器的齿轮与齿条传动副；循环球式转向器的齿扇与齿条传动副）之间的间隙。该间隙随转向盘转角的大小不同而改变，这种变化关系称为转向器传动副传动间隙特性。 6. 转向系力传动比：从轮胎接地面中心作用在两个转向论上的合力2Fw与作用在转向 。 盘手力Fh之比，称为转向系力传动比i p 7. 制动器效能因数：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。 二、简述下列问题 1、为保证变速器很好地工作，设计变速器时应当满足哪些主要要求？（8分） （1）保证汽车有必要的动力性和经济性。（1分） （2）设置空档，用来切断动力。（1分） （3）设置倒档。（1分） （4）设置动力输出装置。（1分） （5）换档迅速、省力、方便。（1分） （6）工作可靠，无跳档、乱档、换档冲击现象。（1分） （7）传动效率要高。（1分） （8）工作噪声低。（0.5分） （9）尺寸小，质量小，成本低，维修方便。（0.5分） 2、汽车悬架设计过程中，应满足哪些基本要求？（8分） (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；（1.5分） 浅谈汽车设计美学 马关职高付朝云 摘要：本文以设计美学规律为核心，针对现有汽车造型设计中，美学规律的应用及表现特点进行探讨，将相关理论进行诠释，系统地论述了汽车造型美的问题及其表现意象。并且在经济全球化的今天，进行汽车美学的探索具有重要的经济意义。 关键词：汽车设计，美学规律，造型艺术 1 汽车机械美学的萌芽 自从人类造物史发端，美的审视、实践与创造的循环往复，也逐渐成为一种精神活动与社会活动。随着科学、社会的发展，汽车已成为一种不可或缺的交通工具，市场、买家对汽车各方面的要求也越来越高，这种要求不仅表现在车辆的结构和性能方面，更表现在艺术造型方面。如果说汽车的功效和功能是产品的生命，那么，汽车的设计美学则是产品的灵魂。满足不同社会群体对汽车的美学要求，已经成为汽车设计行业一条全新的准则与命脉。设计美学规律是研究设计表现形式的美学特征，探讨其设计规律、艺术思维、表现形式与设计方法的学科。它是在总结前人研究美学经验及美学规律的基础上，针对设计的特殊性、情感性、文化性等方面总结归纳，并在长期的设计实践中，逐步提炼出具有创造性思维方法与表现技法的设计艺术美学规律。汽车设计师在设计过程中往往是依据这些设计美学规律，来提高美的创造能力和对形式变化的敏感性，以指导汽车造型设计。 所谓的汽车机械美学是指在研究汽车的产品设计美学规律的一种理论学说，其主要的创始人为勒·柯布西耶。作者在瑞士的工艺美术学校中接受培训，后被派往维也纳学习和工作。童年前往德国开始做机械的美学设计，深受德国设计思想的影响。不久之后去往法国，在法国认识了柏拉图等一批思想家和艺术家。七年之后，在发过发表了著名的《走向新建筑》，正是将机械中的美学开始提出，同时也首次将文化因子纳入美学之中。在书中，作者高度的赞扬了汽车设计的美，同时提出在这个世界中，我们正在发现不同的美学，并将这些美学强烈的融入到汽车、轮船的设计之中。同时在这个时期，基于功能主义，笔者提出了现代汽车设计的双重原则：一方面是通过经验满足客户的需求，另外一个方面通过抽象的形式来触动心灵感觉。这充分体现出文化因子开始融入机械美学中去。 2 汽车美学的发展 随着工业生产方式的不断变革，促进了科学技术的不断进步。技术作为人类利用和改 第一章汽车总体设计 名词解释： 乘用车：在设计和技术特性上主要用于载运乘客及其随身行李和/或临时物品的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。 商用车：在设计和技术特性上用于运送人员和货物的汽车，并可以牵引挂车。 整车整备质量m0：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。 质量系数ηm0：指汽车载质量与整车整备质量的比值，即ηm0=m e/m0 汽车总质量m a：指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。 比功率P b：汽车所装发动机的标定最大功率P emax与汽车最大总质量m a之比,即P b=P emax/m a（综合反映汽车的动力性，比功率大的汽车加速性能、速度性能要好于比功率小些的汽车） 比转矩T b：汽车所装发动机的最大转矩T emax与汽车总质量m a之比，即T b=T emax/m a（反映汽车的牵引能力） 最小转弯直径D min：转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支撑平面上的轨迹圆直径。（用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标） 轮胎负荷系数：轮胎所承受的最大静负荷值与额定负荷值之比。 1、汽车总体设计的基本要求P2 1.汽车的各项性能、成本等，要求达到企业在商品计划中所确定的指标。 2.严格遵守和贯彻有关法规、标准中的规定，注意不要侵犯专利。 3.尽最大可能地去贯彻三化，即标准化、通用化和系列化。 4.进行有关运动学方面的校核，保证汽车有正确的运动和避免运动干涉。 5.拆装与维修方便 2、影响选取轴数的因素有哪些？轴数的增加会有哪些影响？P8、9 影响因素：汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制、轮胎的负荷能力、汽车 的结构等 汽车轴数增加以后，不仅轴，而且车轮、制动器、悬架等均相应增多，使整 车结构变得复杂，整备质量以及制造成本增加。若转向轴数不变，汽车的最小转弯直径又增大，后轴轮胎的磨损速度也加快，所以增加汽车轴数是不得已的选择。 影响选取驱动形式的因素：汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求 3、乘用车的布置形式有哪些？各自的优缺点？P9、10、11 发动机前置前轮驱动FF： 优点：A、前桥轴荷大，有明显的不足转向性能； B、前轮是驱动轮，越过障碍的能力高； C、主减速器与变速器装在一个壳体内，故动力总成结构紧凑，不需要在变速器与主减速器之间设置传动轴， 车内地版凸包高度降低，有利于提高乘坐舒适性； D、发动机布置在轴距外时，汽车的轴距可以缩短，因而有利于提高汽车的机动性； E、散热条件好，发动机可得到足够的冷却； F、有足够大的行李箱空间； G、容易改装为客货两用车或救护车； H、供暖机构简单，且管路短而供暖效率高； I、发动机、离合器、变速器与驾驶员位置近，所以故操纵机构简单； J、发动机横置时能缩短汽车的总长，整备质量减轻； K、发动机横置时，降低了齿轮的制造难度，同时在装配和使用时也不必进行齿轮调整工作，变速器和主减速器可以使用同一种润滑油。 第12章汽车设计 12.1 Automotive Design Process 汽车设计过程 什么是汽车设计？简单地说，它是客户可见到的汽车每个元素的美学修养。由于历史的原因，汽车设计的外号是“造型”。 全世界的汽车制造者的汽车设计过程大致相同。一般说来，汽车设计过程的各个阶段如下，这里对它们进行详细描述。 第1阶段：早期技术规格的确定 很少有汽车设计仅仅从设计室开始。实际上，汽车的开发始于一系列的战略会议，参会者是一个来自包括设计、销售和工程部门的多学科专家团队。这些专家全部来确定设计开发过程进程的参数（实际的和概念的）和时间表。在这期间，会形成一个设计概要，从而使设计过程正式开始。汽车类型、动力系统、材料、用户群、生产条件和最后的汽车定价全部予以考虑。 第2步：产生早期的概念草图 通常，一位设计老板将会激励他的某些或全部设计人员，通过蕴含生活方式与汽车产品领域规范的主题情绪板来激发创新思维，产生概念设计。 这些主题情绪板通常在早期的规划会议上产生。主题情绪板重点可以涉及这样的一些元素：汽车设计应该唤起的情感；该车的生活方式背景；暗示车型演变的主题。它们还可以参考一个或几个现有的车型或有历史影响的车型，用基准问题测试对手的车型以便采取对策，甚至还可以要审视整个未来背景。 一旦主题获得同意之后，早期绘制草图的紧张阶段就会开始。草图绘制是实现大量概念可视化的一种快速而有效的方式。虽然这个阶段竞争激烈，但是设计人员一般都要对相互的设计加以鼓励和强化，以获得更大的效益。常常发生这样的情况，进入初步候选名单的设计方案会由许多设计师合作完成。 第3阶段：产生初步设计候选名单 一旦设计团队定出受人欢迎的设计草图，然后便会根据这些可能的初步候选设计创造出更多的草图。设计没有被选中的设计师们将会被重新安排在这些初步候选设计上，并帮助绘制更多的草图，来展示汽车的不同的外部视角有时还包含内部视角或细节。 在这一点上，管理层常常还要进行一次进一步的复审，当然，这将取决于在这个最早的候选方案列表中有多少设计正在进行中。也许是管理层将决定进一步列出候选名单，也许是管理层决定使用像Alias Autodesk这样的软件来产生计算机辅助设计（CAD）模型。第4阶段：确定最后候选名单和制作油泥模型和数字模型 一旦选定最后几个设计，制作三维虚拟模型或油泥模型的过程便可开始。使用CAD 的数字造型提供了利用不同的虚拟环境来对设计进行评价的能力和探索快速变动的可能性，以及在不同环境（尽管是虚拟的）中的可视化的可能性。 另一方面，在评价现实世界的实际尺寸和外形方面，比较传统的油泥模型具有不能再好的实体形状。在模型比例为1:1的情况下，可以在实际尺寸下对模型进行观察和理解。油泥模型常常可以搬到室外阳光下，以便于对表面、线条和折缝在自然光线下进行更好的了解。油泥模型还具有这样的优点：能让设计师绕模型走走来观察它们，以便更好地从不同的角度进行鉴赏和理解。 设计经理可以更喜欢两种方法之一，或者两种方法结合使用（尽管这不是唯一的情况，但是却是经常的情况）。在这里，全尺寸油泥模型不用CAD数据来产生是极为平常的。 第5步：内饰设计 一、名词解释 1．整备质量0m ：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．质量系数0m η：指汽车载质量e m 与整车整备质量0m 的比值，即00/m m e m =η。 3．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负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。 4．比转矩b T ：汽车所装发动机的最大转矩max e T 与汽车总质量a m 之比，a e b m T T /max =。它能反映汽车的牵引能力。 5．比功率b P ：汽车所装发动机的标定最大功率max e P 与汽车最大总质量a m 之比，即 a e b m P P /m a x =。可以综合反映汽车的动力性。 6．轮胎负荷系数：汽车轮胎所承受的最大静负荷值与轮胎额定负荷值之比称为轮胎负荷系数。 额定负荷值 最大静负荷值 轮胎负荷系数= 7．后备系数β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩c T 与发动机最大转矩max e T 之比。 即max /e c T T =β 8．等速万向节：指输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节。 9．临界转速：是指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。 10．差速器锁紧系数k ：差速器的内摩擦力矩r T 与差速器壳接受的转矩0T 之比，即0/T T k r = 11．半轴转矩比b k ：12/T T k b =， 1T 、2T 分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。 12．双曲面齿轮螺旋角：是指在锥齿轮表面展开图上的齿形线任意一点的切线与该点和节锥顶点连线之间的夹角。 13．悬架的弹性特性：悬架受到的垂直外力F 与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f(即悬架的变形)的关系曲线，称为悬架的弹性特性。 14．悬架静挠度c f ：指汽车满载静止时悬架上的载荷w F 与此时悬架刚度c 之比，即 c F f w c /= 汽车设计 第四版 本章主要内容: * 概述 * 悬架结构形式分析 * 悬架主要参数的确定 * 弹性元件的计算 * 独立悬架导向机构的设计 * 减振器; * 悬架的结构元件 第一节概述 一、基本功用: 传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高运行驶能力。 二、组成： 弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等。 第一节概述 * 导向装置由导向杆系组成，用来决定车轮相对于车架（或车身）的运动特性，并传递除弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩。 * 当用纵置钢板弹簧作弹性元件时，它兼起导向装置的作用。 * 缓冲块用来减轻车轴对车架（或车身）的直接冲撞，防止弹性元件产生过大的变形。 * 装有横向稳定器的汽车，能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动。 第一节概述 四、措施 1）要求由簧上质量与弹性元件组成的振动系统的固有频率应在合适的频段，并尽可能低。 2）前、后悬架固有频率的匹配应合理。 3）应采用非线性弹性特性悬架。 4）悬架应装有减振器，并使之具有合理的阻尼。 5）要正确地选择悬架方案和参数，在车轮上、下跳动时，使主销定位角变化不大、车轮运动与导向机构运动要协调，避免前轮摆振；汽车转向时，应使之稍有不足转向特性。 6）独立悬架导向杆系铰接处多采用橡胶衬套，能隔绝车轮所受来自路面的冲击向车身的传递。 第一节结束！ 第二节悬架结构形式分析 4、非独立悬架（纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置） 优点：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。 缺点：刚度较大，平顺性较差；簧下质量大；左、右车轮会相互影响，并使车轴（桥）和车身倾斜；车轮会左、右摇摆，使前轮容易产生摆振；前轮跳动时，悬架易与转向传动机构产生运动干涉；当汽车直线行驶在凹凸不平的路段上时，不仅车轮外倾角有变化，还会产生不利的轴转向特性；汽车转弯 5、独立悬架 优点：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。 缺点：结构复杂，成本较高，维修困难。 应用：主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。 三、前、后悬架方案的选择 方案一、前轮和后轮均采用非独立悬架汽车设计课件设计
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