复习

总体设计¶

概述¶

含义：组成：动力、车身、底盘、电器装置（燃油车到电车转换的过程），载人、载货的工具（工程机械那些不算）

• 发动机——电机

• 变速器——两档式

• 标准化、通用化、系列化

• 运动学校核，保证汽车有正确的运动并且避免发生运动干涉

好用、好看、好造、好修

开发流程¶

V 型开发流程

整车、系统、子系统
7 条汽车开发流程

1. 概念设计
2. 外形设计
3. 概念设计

设计任务书¶

形式的选择¶

分类¶

表（课本上）
汽车、乘用车、商用车、挂车、

• M 类载客
  • M 1：<9 人（包括驾驶员）：我们常见的乘用车
  • M 2：总质量<5000 kg
  • M 3：总质量>5000 kg
• N 类载货
  • N 1：ma<=3500
  • N 2：
  • N 3：>12000

乘用车¶

商用车¶

形式选择¶

• 轴数：单轴 10 t，双轴 18 t
• 驱动
  4×2
  ab：前一个数字表示车轮数，后一个表示的是驱动轮的个数
• 布置形式：
  • 乘用车：
    • FF（前置前驱）：前轴荷大，有明显的不足转向特性；越野能力强等等；缺点：爬坡能力低，空车时有着后轴先抱死的趋向；发动机前置：（用于轿车很多）
      • 缺点：轴荷大，轮胎的寿命短，上坡时的轴荷后移，爬坡能力低
      • 
      • 分别为横置、纵置和前轴之后纵置
    • FR：前置后驱（货车）
    • RR：后置后驱（客车）
      能较好地隔绝发动机的噪声、气味、热量；检修发动机方便；冷却条件不好，不容易发现发动机故障，动力总成机构复杂
  • 商用车：
    • 大客车：RR
    • 货车：FR（维修方便，离合器、变速器操纵简单，货箱地板高度低，采用直列式、v 型发动机或者卧式发动机）
• 车身（驾驶室）：
  货车的选择：
  • 平头式：优点：经济性好（面积利用率高）；但是缺点是安全性不好（就是那些最为常见的货车的形式）
  • 短头式
  • 长头式：黄色的校车
  • 偏置式
    

主要参数¶

主要尺寸¶

外阔尺寸
汽车的车宽：2.55 m，车高为 4 m
250 mm 和 300 mm（外伸量在宽度和高度上）

轮距：对总宽、总质量、最小转弯半径、车厢宽、稳定性有影响

质量参数¶

• 整备质量：汽车带有全部的装备（包括随车工具、备胎等）,加满燃料、水等，没有载货或者载人时的质量
  减轻：轻质材料
• 汽车的装载质量（载客量）me：
  指在硬质良好路面上行驶所允许的额定装载量，在坏路面行驶减少 15~25% 庄子阿亮
• 质量系数：汽车装载质量和整车整备质量之比
  非常容易出名词解释：

主要参数¶

• 最小转弯半径：转向盘极限位置，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆的直径
  

轴荷分配“¶

定义：满载或者空载静止状态下，各个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表示
对车辆的六个性质都有影响

发动机的选择¶

常用的直列式发动机、水平对置发动机、V 型发动机（都是往复活塞式）

燃料电池发动机、转子发动机（特殊的）

尺寸、可靠性、耐久性、有效燃油消耗率（经济性）
乘用车、小客车、小货车使用的汽油机会多一点

污染物¶

CO,CO 2,HC,NOx，微粒 PM 和硫化物

车身形式¶

轿车车身：

1. 组成：发动机舱、客厢、行李厢
2. 折背式

轮胎形式选择¶

要求¶

与制动性相关
轮胎的滚动

四化：子午化、全钢化、无内胎化、扁平化

子午线轮胎最好

• 阻力小，弹性大，刚性大，造价高
• 静力半径最小（静止不动时）

总体布置¶

部件布置：车身内部：百分位数

乘用车的胯点和眼椭圆

运动校核¶

• 从整车角度出发进行运动学正确性的检查
• 对有相对运动的部件或者零件进行运动干涉检查

这是理论入门的章节

离合器设计¶

概述：¶

组成：

• 主动部分：飞轮、离合器盖、压盘
• 从动部分：摩擦盘、从动轴
• 压紧机构：压紧弹簧
  

图中的从动盘就是摩擦盘（膜片弹簧的减震器）

分类¶

• 从动盘的数目：
  单片、双片和多片
  • 单片，乘用车，<6 t 的乘用车；转矩不大，轴向尺寸紧凑、散热良好、从动部分转动惯量小
  • 双片：结合平顺，转矩大；但是转动惯量大，散热不好（和单片相对）
  • 多片：双片的优缺点都有
• 压紧弹簧布置形式：
  • 圆周布置
    • 优点：均采用圆柱螺旋弹簧，结构简单，压力均匀
    • 缺点：压紧弹簧直接与压盘接触，易受热回火失效；还有离心力的影响
    • 
  • 中央布置
    • 优点：采用圆柱或者圆锥弹簧作为压紧弹簧，布置在中心，不直接接触
    • 但是结构复杂
  • 斜向布置
• 弹簧形式：
  • 圆柱螺旋弹簧
  • 圆锥螺旋弹簧
  • 膜片弹簧：非线性的特性曲线
• 作用力方向（主要针对膜片弹簧）
  • 拉式
  • 推式

膜片弹簧¶

优缺点、拉式推式
一种由弹簧钢制成的具有特殊结构的蝶形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成

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膜片弹簧截面（碟形）：

自由状态:      安装后压紧:      踩踏板分离:
    ╲  ╱         ──────           ╱  ╲
     ╲╱         挤压变平         向内顶→外缘翘起
  外缘=压盘侧  外缘压向压盘      外缘释放压盘
  内缘=分离指  内缘受力端

拉式和推式

支承点是固定不动的，凸出的那个东西是摩擦片（压紧点）

• 拉式的支承形式又分为：有支承环和无支承环
• 推式：双、单、无支承环

主要参数¶

传递转矩的能力¶

取决于摩擦面的静摩擦力矩：

然后将其变为尺寸的表达式：

\(T_{emax}\)：发动机的最大转矩
后备系数 \(\beta\)：选择后备系数时候考虑的因素
为了使得离合器在任何工况下都能船体发动机的最大转矩，所以离合器的应该大一点（\(\beta>1\)）

• 单位压力
• 摩擦片的外径：摩擦片的最大圆周速度不超过 65~70 m/s（两者比值的范围为：\(c=d/D=0.53\sim0。7\)）
• 摩擦因素：由刹车片的 材料决定：粉末冶金（取决于材料、工作温度、单位压力和滑磨速度）
• 摩擦面数：从动盘数的两倍

设计计算¶

• 优化目标：工作压力（或者说单位面积压力——压强）、内外径，厚度、后备系数
• 目标函数：\(f(x)=\min\left[\frac{\pi}{4}\left(D^2-d^2\right)\right]\)（使得结构尺寸尽可能小）
• 约束条件：圆轴速度，内外径比（防止差别过大），\(\beta\) 在一定范围（转矩与防止过载平衡）

上面的这个多记一点

弹性特性¶

选择合适的曲线

H——内截锥高；h——板厚（选择合适的曲线）（高厚比）

重点：(工作点的选择)

新的离合器在接合状态时，B 一般取某个位置：

A-B 之间为压紧时变化的范围

扭转减震器¶

由弹性元件和阻尼元件组成（降低扭转刚度，降低噪声，改善结合平顺性）

机械式变速器¶

概述¶

• 行驶速度和牵引力
• 工况
• 旋转方向（驱动轮）
• 空挡

结构布置方案¶

固定轴式¶

• 两轴式：
  输入轴和输出轴的转动方向相反
  多用于 FF 布置形式
• 中间轴式：
  多用于 FR,RR 的乘用车和商用车（大、重）

倒挡布置方案¶

齿轮形式¶

直齿圆柱齿轮：低档位和倒挡
斜齿轮：

换挡形式¶

重要！
在图中怎么区分换挡形式

• 那个负责的部分就是同步器
• 上面的为滑动齿轮
• 下面的为啮合套

三种换挡形式

主要参数选择¶

挡数¶

传动比范围¶

中心距¶

齿轮参数¶

压力角和螺旋角

齿宽、变位系数

设计计算¶

轴的挠度：

同步器的设计¶

是一个很常用的换挡形式

• 类型
  常压式、惯性式和惯性增力式

操纵结构¶

机械式无级变速器¶

CVT：无极变速

万向传动设计¶

概述¶

基本组成¶

万向节，轴管，伸缩花键

应用场景¶

变速器和主减速器之间，变速器和分速器之间，分速器和主减速器之间

分类¶

• 刚性的：
• 挠性的

结构方案¶

准等速¶

• 双联式妄想接
• 凸块式万向节

等速¶

• 球叉式
• 球笼式万向节
  允许轴向窜动：伸缩型球笼等速万向节

挠性万向节¶

就是有些弹性元件

万向传动和受力分析¶

单十字轴万向节¶

附加弯矩对传动轴的影响：

多十字轴¶

结构分析与设计¶

空心的传动轴传动的转矩更大

驱动桥设计¶

概述¶

差速器的发明过程

结构方案¶

断开式¶

独立悬架

非断开式¶

钢板弹簧之类的

主要记忆一下两者的优缺点（簧下质量）

主减速器¶

齿轮形式¶

双曲面齿轮啮合的优缺点：

减速行驶¶

• 单级主减速器：总质量小的商用车
• 双级主减速器：
• 轮边减速：可以提供比较大的离地间隙

支撑方案¶

主动锥齿轮¶

支撑方式

从动锥齿轮¶

圆锥滚子轴承

锥齿轮参数选择¶

• 避免公约数
• 齿数和不少于 40
• 啮合平稳，噪声小，强度高

差速器设计¶

分类的那个表：形式、特点，锁紧系数

锁紧系数：差速器的内摩擦力矩与差速器壳接收的转矩之比

车轮传动装置设计¶

半轴分类¶

• 半浮式
• 全浮式

半轴计算¶

• 全浮式：
• 半浮式
• ¾：危险断面

驱动桥壳设计¶

强度校核部分

悬架设计¶

难度稍微大一点的内容部分
把握悬架的基本特点

概述¶

设计要求¶

背诵设计要求

结构形式¶

非独立悬架¶

钢板弹簧，便宜

独立悬架¶

非簧载质量小，平顺性好

上述为悬架的结构形式

麦弗逊悬架用于前轴（结构简单紧凑）

前后悬架的选择¶

轴转向效应¶

发生在前后轴对专项特性的影响

主要参数¶

静挠度、动挠度、弹性特性（类似于对车的平顺性的影响）

• 主副簧刚度分配：比例中项法和平均载荷法

弹性元件计算¶

钢板弹簧¶

主要参数¶

• 满载弧高：
• 钢板弹簧长度 L
• 断面尺寸以及片数

各片长度的计算¶

空气弹簧¶

独立悬架导向机构¶

麦弗逊悬架三线不重合的原因

转向系¶

概述¶

• 功用：保持或者改变汽车行驶方向

组成¶

转向盘什么的

分类¶

机械式转向器方案分析¶

机械式转向¶

• 齿轮齿条式：
  • 优点
  • 缺点：逆效率高
  • 应用：广泛应用在轿车上
• 循环球式：
  • 优缺点

防伤安全机构¶

被动安全的部分（撞上了才有的部分）

主要性能参数¶

效率¶

• 正效率：功率从转向轴输入，经转向摇臂输出所求得的效率
• 逆效率：反过来的

逆效率：转向轮和转向盘的自动回正的功能；但是需要减小传至转向盘上的路面冲击力（所以逆效率要适中）

传动比的特性¶

转向系传动比¶

• 角传动比
• 力传动比
• 转向系角传动比：灵和快

设计原则¶

传动间隙¶

转向梯形部分¶

也分为整体式和断开式
类似于连杆机构

制动设计¶

概述¶

功用¶

1. 减速
2. 稳速下坡
3. 可靠驻车

制动系至少两套独立制动系统

制动器的结构方案分析¶

评价¶

1. 制动效能
2. 制动器的效能因数 \(K=\frac{M_{\mu}}{F_{0}\cdot R}\)
3. 制动效能的稳定性

分类¶

• 鼓式制动器：
  领蹄、从蹄
• 盘式制动器：
  钳盘式制动器
  
  制动钳的安装位置可以安装在车轴之前或者之后
  a 在轴前，b 在轴后

两者的对比¶

• 稳定性：盘式更好

主要参数¶

力、角度的计算

制动机构的设计与计算¶

就是液压的分路系统（保证制动力不要全部失效，冗余系统）

ABS 机构¶