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第一章汽车总体设计
汽车的总体设计内容包括总体设计应满足的基本要求,汽车产品的开发流程;汽车的布置形式(主要是不同乘用车、商用车驱动形式的选择);汽车主要参数、发动机、车身形式、轮胎的选择;汽车的总体布置;运动校核。本章重点是掌握汽车产品开发流程,汽车驱动形式的选择和底盘总体布置。学习好课程和本章内容方法是掌握汽车部件和总成的结构和联结关系,掌握转矩和力的传递路线;在此基础上重点理解设计参数与整车性能的关系和影响,掌握主要参数的内涵和明确设计思路。
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●1.1绪论
了解课程结构与学习方法,掌握汽车总体设计应满足的基本要求,掌握汽车产品开发流程。
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●1.2汽车形式的选择
汽车的布置形式指发动机、驱动桥和车身的相互关系和布置特点。汽车的布置形式对使用性能有重要影响。了解汽车的分类,掌握乘用车发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动三种布置形式的主要优缺点;掌握平头式货车的主要优缺点;掌握客车发动机中置后桥驱动,发动机后置后桥驱动的主要优点。
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●1.3汽车主要参数的选择
汽车的主要参数包括尺寸参数、质量参数、性能参数。理解汽车的主要尺寸参数外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬等;理解汽车的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、轴荷分配等以及汽车的各种性能参数。
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●1.4发动机的选择
当前汽车上使用的发动机仍然以汽油机、柴油机等往复式内燃机为主,掌握发动机最大功率和相应转速、发动机最大转矩及相应转速的确定方法。汽车是振动体,发动机是振源之一,通过悬置元件装在副车架或车架上,理解液压悬置和橡胶悬置的主要优缺点。
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●1.5车身形式、轮胎的选择
乘用车车身由发动机舱、客厢和行李箱三部分组成。了解三种基本车身形式的主要区别和子午线轮胎的优点。
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●1.6汽车的总体布置
在初步确定汽车的载客量(装载量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后,要进行汽车总布置设计。要求学生理解整车坐标系的建立,掌握汽车各部件尤其是发动机的布置以及各部件布置的先后顺序。
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●1.7运动校核
运动校核包括两方面内容:从整车角度出发进行运动学正确性的校核;对于有相对运动的部件或零件进行运动干涉校核。通过转向传动装置与悬架导向机构运动是否协调的校核使学生掌握运动校核的方法和内容。
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第二章离合器设计
本章主要内容包括离合器设计基本要求,推式、拉式膜片弹簧离合器的结构方案分析,离合器主要参数的选择与设计计算,扭转减振器的设计,离合器操纵机构和零部件结构设计。本章内容的重点是掌握离合器的扭矩传递路线,膜片弹簧离合器、拉式膜片弹簧离合器的主要优点,膜片弹簧理想的非线性弹性特性曲线,以及后备系数β的选取因素。掌握好本章内容重点是理解清晰离合器的转矩传递路线。
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●2.1离合器概述
离合器是汽车机械式传动系的第一个总成,离合器直接与发动机联接,将发动机的转矩传递到变速器,并能实现暂时的动力中断。掌握摩擦离合器的组成、功用、和设计要求。
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●2.2离合器的结构方案分析
摩擦离合器根据使用的压紧弹簧不同,可分为圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧离合器;根据分离时所受作用力的方向不同,可分为拉式和推式两种形式。掌握膜片弹簧的非线性弹性特性,以及膜片弹簧离合器、拉式膜片弹簧离合器的主要优点。
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●2.3离合器主要参数的选择
摩擦离合器靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩。后备系数β是离合器设计时用到的一个重要参数,它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度,掌握离合器的主要设计参数以及后备系数的选取因素。
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●2.4离合器的设计与计算
设计离合器要确定离合器的性能参数和尺寸参数,这些参数的变化影响离合器的结构尺寸和工作性能。了解离合器的基本优化方法,掌握在膜片弹簧的基本参数中,比值 H/h对膜片弹簧的弹性特性影响极大,以及掌握离合器最佳工作点位置的选取。了解膜片弹簧的材料和工艺。
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●2.5扭转减振器的设计
扭转减振器主要由弹性元件(减振弹簧)和阻尼元件(阻尼片)等组成。理解扭转减振器主要设计参数的确定方法,了解双质量飞轮减振器的主要结构特点。
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●2.6离合器的操纵机构
液压式操纵机构具有传动效率高、质量小、布置方便、便于采用吊挂踏板、离接合较柔和等优点,广泛应用于各种汽车中。理解操纵机构的设计要求和液压式操纵机构的主要优点。
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●2.7离合器主要零部件结构设计
掌握从动盘总成、离合器盖总成、分离轴承的主要结构设计要求和保证各项性能的结构的措施。
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第三章机械式变速器设计
机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点,同时能给驾驶者带来一定的驾驶乐趣,在不同形式的汽车上得到广泛应用。本章主要内容包括变速器设计的基本要求,变速器传动机构布置方案分析和零部件结构方案分析,变速器主要参数的选择与设计计算,同步器设计、变速器操纵机构与结构元件。要求掌握两轴、中间轴式变速器各种结构方案分析与比较,变速器主要参数的选择与各个档位传动比确定,重要是掌握齿轮各参数的确定。掌握好本章内容重点是理解清晰变速器各挡位的扭矩传递路线。
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●3.1变速器概述
目前车辆上主要安装的变速器还包括AT、CVT、DCT、AMT等。掌握MT的功用和基本设计要求。
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●3.2变速器传动机构
变速器传动机构有两种分类方法。固定轴式应用广泛,两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的车上,中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的车上。掌握两轴式、中间轴式传动方案的主要优点与布置方案选择,以及倒挡的合理传动布置方案。
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●3.3主要参数的选择
变速器的挡数影响汽车的动力性和经济性。最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。本节重点是要掌握变速器设计中最重要的参数中心距A的确定,掌握齿轮各种参数模数、压力角、螺旋角、变位系数的确定方法,以及掌握各挡齿轮齿数的确定。
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●3.4变速器的设计与计算
变速器齿轮的损坏形式主要有轮齿折断,齿面疲劳剥落(点蚀)等。掌握直齿轮、斜齿轮和轴的各种强度校核方法。
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●3.5同步器设计
目前变速器中广泛应用的是惯性式同步器,结构上都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。掌握同步器的工作原理和改善性能的主要结构措施,理解同步器的锁止条件和摩擦锥面、锁止面角度的确定。
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●3.6变速器操纵机构与结构元件
机械式变速器的操纵机构由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡锁装置等主要零件组成。理解变速器的各种操纵结构,掌握变速器齿轮、轴、壳体的主要结构特点。
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第四章万向传动轴设计
万向传动轴由万向节和传动轴组成,有时还加装中间支承。它主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。本章主要内容包括万向传动轴的分类、设计要求,万向节结构方案分析,十字轴、等速万向节的运动学和动力学分析,万向节的设计计算,传动轴、中间支承的结构分析与设计。重点是掌握等速万向节结构方案分析,十字轴的运动学和动力学分析,传动轴的临界转速以及提高临界转速的措施。
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●4.1万向传动轴概述
万向传动轴由万向节和传动轴组成。理解万向传动轴设计的基本要求,掌握万向传动轴的分类以及在汽车上的主要布置应用。
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●4.2万向节结构方案分析
十字轴万向节的优点是结构简单,强度高,耐久性好,传动效率高,生产成本低。典型的十字轴万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。掌握十字轴万向节滚针轴承的轴向定位方式,理解几种准等速万向节和挠性万向节的结构特点,掌握球笼、球叉等速万向节的主要结构、传递等速运动的条件和布置应用。
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●4.3万向传动的运动学和受力分析
理解单十字轴万向节的运动学和动力学分析,掌握附加弯矩、惯性矩的主要内涵,理解双十字轴万向节传递等速运动的条件,掌握等速万向节传递等速运动的条件(传力点永远位于输入轴和输出轴的角平分面上)。
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●4.4万向节设计与计算
掌握万向传动轴计算载荷确定的主要三种方法,对万向传动轴进行静强度计算时,计算载荷取按照发动机最大转矩和驱动轮打滑确定的计算载荷的最小值;进行疲劳寿命计算时,计算载荷按照日常平均使用转矩来确定。理解十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针轴承的磨损。掌握十字轴轴径、滚针轴承的校核方法,理解球笼式万向节的计算方法。
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●4.5传动轴结构分析与设计
传动轴总成主要由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成,由滑动叉和花键轴组成的滑动花键可以实现传动长度的变化。掌握传动轴的临界转速以及提高临界转速的措施,理解传动轴总成不平衡是传动系弯曲振动的一个激励源。
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●4.6中间支撑结构分析与设计
为了提高传动轴临界转速,常将传动轴分段,需加设中间支承。理解几种主要中间支承的结构特点和中间支撑固有频率的计算方法。
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第五章驱动桥设计
本章主要讲授驱动桥结构方案分析、主减速器结构方案分析及设计、普通锥齿轮式差速器设计、车轮传动装置结构方案分析及设计计算、驱动桥壳设计及强度分析、驱动桥的结构元件等内容。
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●5.1驱动桥概述
本节讲授驱动桥的功用、组成及工作原理,在此基础上引出驱动桥设计时应遵守的设计要求。
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●5.2驱动桥结构方案分析
本节学习驱动桥的结构方案分析,学习断开式驱动桥、非断开式驱动桥以及贯通式驱动桥的结构方案及各自的优缺点。
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●5.3主减速器设计
本节学习主减速器的齿轮形式、减速形式以及主减速器齿轮的设计。通过学习,学生能够对不同齿轮形式的主减速器进行分析,掌握双曲面齿轮传动的优缺点,能够进行主减速器齿轮的设计、计算及校核。
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●5.4 差速器设计
本节学习差速器工作的速度特性与力矩特性,对不同结构方案的差速器进行对比分析,学习轴间差速器的结构及工作原理。
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●5.5车轮传动装置设计
本节学习车轮传动装置的三种结构方案的对比分析,通过学习能否分析各自的结构特点及优缺点,能够进行全浮式及半浮式半轴的设计计算。
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●5.6驱动桥壳设计
本节学习驱动桥桥壳的设计要求,驱动桥桥壳的结构方案分析,通过学习,学生能够对驱动桥桥壳的结构方案进行对比分析及计算校核。
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第六章悬架设计
本章主要讲授悬架的结构形式,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。通过学习,学生能够掌握悬架的结构形式,能够进行悬架主要参数的选择,能够进行弹性元件的设计计算。
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●6.1悬架系统概述
本节学习悬架系统的功用、组成及工作原理,在此基础上学习悬架系统的设计要求。
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●6.2悬架结构形式分析
本节主要讲授独立悬架和非独立悬架的结构方案,通过学习,学生能够对比分析不同结构形式的悬架的优缺点及应用场合,能够分析车辆前后悬架的布置方案,掌握轴转向效应。
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●6.3悬架主要参数的确定
本节主要讲授悬架系统的频率、刚度等性能参数,通过学习,学生能够掌握前后悬架偏频的设计原则,能够分析悬架系统的非线性弹性特性。
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●6.4钢板弹簧的设计
本节主要学习钢板弹簧的设计及计算校核。通过学生,学生能够掌握钢板弹簧长度的概念及选取原则,掌握满载弧高等基本术语。
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●6.5独立悬架导向机构
本节主要学习独立悬架的结构形式,不同形式独立悬架的对比分析,独立悬架导向机构的设计等内容。通过学习,学生能够对不同形式独立悬架进行结构方案分析,能够进行不同形式悬架导向机构的设计。
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第七章转向系设计
本章主要学习机械式转向器结构方案分析、转向系主要性能参数、机械式转向器设计与计算、动力转向机构、转向梯形、转向减振器、转向系主要结构元件等内容。通过学习,学生能够掌握转向系的结构形式方案选择,能够进行转向系主要部件设计,了解动力转向机构的设计方法与设计过程。
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●7.1转向系统设计概述
本节主要学习转向系统的功用、组成及工作原理,在此基础上学习转向系的设计要求。
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●7.2机械式转向器结构方案分析
本节主要学习两种机械式转向器的结构方案分析,通过学习,学生能够对比分析齿轮齿条转向器及循环球式转向器的结构特点及应用场合。
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●7.3转向系主要性能参数
本节主要学习转向系统的效率及传动比性能参数。通过学习,学生能够掌握转向系统正效率与逆效率的概念,能够分析转向系统的力的传动比及角传动比之间的关系。
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●7.4机械式转向器设计与计算
本节主要学习齿轮齿条转向系及循环球式转向器的设计及计算,通过学习,学生能够掌握两种转向器主要参数的设计及计算校核。
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●7.5动力转向机构
本节主要学习动力转向的设计要求,学习几种动力转向机构的特点及工作原理。通过学习,学生能够进行动力转向机构的设计计算及相关校核。
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第八章制动系设计
本章主要讲授制动器的结构方案分析、制动器主要参数的确定、制动器的设计与计算、制动驱动机构的设计与计算、制动力调节机构、制动系的主要结构元件。 通过学习,学生能够进行制动器的主要零部件的结构设计,能够正确进行制动驱动机构的结构形式选择及设计计算,了解汽车防抱死制动系统工作过程。
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●8.1制动系统设计概述
本节主要学习制动系统的功用、组成及工作原理,在此基础上学习制动系统的设计要求。
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●8.2制动器的结构方案分析
本节主要学习鼓式制动器和盘式制动器的结构方案分析。通过学习,学生能够对几种鼓式制动器的结构特点、制动效能等进行对比分析,能够分析几种盘式制动器的结构特点及应用。
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●8.3制动器结构参数
本节主要学习鼓式制动器和盘式制动器的主要参数设计及计算,通过学习,学生能够进行制动器的设计及计算,能够进行制动效能的校核。
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●8.4制动驱动机构设计
本节主要学习制动驱动机构的结构方案及设计,通过学习,学生能够掌握制动驱动机构的设计要求,能够分析几种驱动机构布置方案的优缺点,能够进行制动主缸的设计。