汽车理论真题讲义

2017汽车理论真题讲义一、术语解释 （每小题 3 分，总计 30 分）1.汽车稳态横摆角速度增益:汽车等速直线行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶。常用稳态横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应。该比值称为稳态横摆角速度增益或者转向灵敏度。2.临界车速与特征车速:当车速为时，稳态横摆角速度增益趋于无穷大，此车速称为临界车速。临界车速越低，过多转向量就越大。汽车稳态横摆角速度增益达到最大时刻的车速当车速为称为特征车速。特征车速表征不足转向3.悬挂质量分配系数:即车身绕横轴y轴的旋转半径的平方与质心到前后轴距离乘积之比。为车身绕横轴y轴的回转半径，a、b为车身质量至前后轴的距离。4.变形转向:悬架导向杆系各元件在各种力、力矩作用下发生变形引起车轮绕主销或垂直地面轴线的转动，称为变形转向.5.轮胎的驻波现象:车速达到某一临界车速左右时，滚动阻力迅速增长，此时轮胎发生驻波现象，轮胎周缘不再是圆形而呈明显的波浪状。出现驻波现象后，不但滚动阻力显著增加，轮胎温度也很快增加到100以上，轮胎与胎面帘布层脱离，几分钟之内会出现爆胎现象，驻波现象对高速行驶的车轮非常危险。6.轮胎侧偏角：指轮胎接地印记中心（即坐标原点）位移方向与X轴的夹角。7.发动机的使用外特性：带上全部附件设备时的发动机特性曲线。8.悬架刚度：指的是车轮保持在地面上作垂直运动时，单位车厢位移下，悬架系统给车厢的总弹性恢复力。9.侧倾转向：在侧向力作用下车厢发生侧倾，由车厢侧倾引起的前转向轮绕主销的转动和后轮绕垂直于地面轴线的转动，即车轮转向角的变动，称为侧倾转向。10.车轮的滚动半径:车轮几何中心到速度瞬心的距离。（s为汽车行驶过的距离，为车轮转动圈数。）二、问答题 （每小题 10 分，总计 100 分）1 .汽车轮胎的滚动阻尼是如何产生的？滚动阻尼与哪些因素有关？如何影响？答：产生机理：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦上，产生热量。这种现象称之为弹性迟滞损失现象。轮胎在发生弹性迟滞损失后，尽管加载和卸载变形区的弹性变形量相同，但前者产生的地面法向反作用力 大于后者的，且作用点偏离接地点向前一段距离 a，具体表现为一个阻碍汽车行驶的滚动阻力偶距。影响因素：1）、轮胎的帘线、种类、材料以及花纹等（子午线和斜交轮胎）：如子午线轮胎的滚动阻尼比斜交轮胎的大；2）、行驶车速（驻波现象）：随着车速的增加，滚动阻尼迅速增加；3）、驱动力系数：随着该系数的增加，滚动阻尼迅速增加；4）、轮胎转向时，发生侧偏现象，滚动阻尼迅速增加；5）、道路种类、路面状况：如在沥青路面上的滚动阻尼比湿路面的大）。2.汽车在阶跃输入下汽车的稳态响应用哪些量来评价？各个量的物理意义是什么？答：（1）根据汽车稳态转向三种类型的定义，即的关系来判断；时，汽车稳态转向为中性转向；时，汽车稳态转向为不足转向。（2） 根据稳定性因数值来判断；K0，汽车稳态转向为不足转向。（3） 根据前后车轮侧偏角绝对值的差即来判断；汽车稳态转向特性为不足转向；汽车稳态转向为中性转向；汽车稳态转向特性为过多转向。（4） 根据静态储备系数来判断；S.M.0时为不足转向；S.M.=0时，为中性转向。（5） 根据中性转向点与汽车质心C的位置关系来判断。质心在中性转向点之前为不足转向，在中性转向点之后为过多转向，与中性转向点重合为中性转向。其中，u 为车速(单位 m/s2)、 、分别为前后轮的侧偏刚度(单位 N/rad)，L 为轴距，a、b 分别为前后轴至质心的距离。3.混合动力汽车的常见结构有哪几种？混合动力汽车节油的原理是什么？答：（1）分为三种：串联式、并联式和混联式（2）节油原理：混合电动汽车中的储能元件的补偿作用平衡了内燃机的工况波动，在汽车的一般行驶中能吸收、储存电能，而在需要提供大功率时提供电能，从而在混合动力驱动系统中可以使用小型的发动机，并可以使发动机的工作点处于高效率的最优工作区域内。在汽车停车等候或低速滑行等工况下关闭内燃机，节约燃油；当汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发动机回收部分制动能量，转为电能存入蓄电池，进一步提高燃油经济性。4.参考图 1，在非簧载质量（车轮）-车身-座椅系统中，固有频率和阻尼比参数的选择原则是什么？答：1）、首先降低固有频率可明显减小车身加速度，这有利于改善平顺性；但随着的降低，动挠度增大，【】也就必须与固有频率成反比相应增大，而限位行程【】受结构布置限制不能太大，故降低是有限度的。而针对不同车型，固有频率和阻尼比的选择也侧重点不同：对于轿车，其行驶路况较好，对舒适性的要求较高，固有频率偏低，以减少车身加速度；对于货车，其行驶路况较差，需要重视动挠度，其固有频率应高一些；对于越野车，其同时要求舒适性和通过性，可一方面适当降低固有频率，一方面适当提高阻尼比。2）、在非簧载质量（车轮） -车身-座椅系统中，阻尼比的变化对平顺性三个振动响应量都有较大的影响。一方面平顺性要求阻尼比取较小值，但行驶安全性要求阻尼比取较大值，以降低相对动载，尤其是降低动挠度。5.何谓线？写出用作图法判断车轮抱死顺序的步骤。答：（1）设分别为前后轮制动器制动力，则汽车总制动器制动力，制动器制动力分配系数。此时，对于前后制动器制动力具有固定比值的汽车制动时前后制动器制动力的函数关系曲线是一条过原点、斜率为的直线，称为线。（2） 建立坐标系，以为纵坐标，以为横坐标，分别确定线和I曲线。具体如下：I曲线：I曲线指汽车在不同附着系数路面制动时，前后轮同时抱死时前后制动器制动力各自等于其附着力，即，又由于故，根据确定一组随着增大斜率减少且过原点的射线组。根据确定一组斜率为-1，不同时的平行线组。此时，同一值的平行线和射线的交点即表示前后轮同时抱死，将这些交点连接成线即得I曲线。线根据车辆结构参数，按照定义绘制。最后判断车轮抱死顺序的步骤为：线与I曲线相交处的附着系数即为同步附着系数。其表示前后轮同时抱死。当线在I曲线上方时，汽车总是后轮先抱死；当线在I曲线下方时，汽车总是前轮先抱死；6. 汽车平顺性的基本评价方法用什么指标？如何计算这些指标？振动加速度加权振级如何定义？单位是什么？答：1）、汽车平顺性的基本评价方法使用加权加速度均方根值来评价振动对人体舒适和健康的影响。2）、总的加权均方根值的计算方法对记录的加速度时间历程，通过相应频率加权函数的滤波网络得到加权加速度时间历程，按下式计算加权加速度均方根值式中T为振动的分析时间，一般取120s。方法对记录的加速度时间历程进行频谱分析得到功率谱密度函数，方法当同时考虑椅面这三个轴向的振动时，三个轴向的加权加速度均方根值按下式计算：方法有些“人体振动测量仪”采用加权振级，它与加权加速度均方根值换算，按下式进行计算：7. 为了提高汽车的操纵稳定性，可以采取的措施有哪些？（至少回答 5 点以上）答：1）、在前悬安装横向稳定杆，用于防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾。横向稳定杆有利于增加悬架的侧倾角刚度，从而使悬架在相同的侧倾转角下，分配到更多的侧倾力矩，获得更大的车轮垂直载荷变动量。当其安装在前轴时，可增加不足转向量，尽量使车身保持平衡，改善稳定性和平顺性。2） 、增大主销内倾角或者增大主销后倾角，这可使得前轴产生回正力矩，增加不足转向量；3）、适当降低转向系刚度，可增加变形转向角，使得汽车增加不足转向量；4）、保证前轮有减少前束的变形转向角，后轮有增加前束的变形转向角，以保持转弯行驶时承受主要载荷的外侧车轮具有合适的不足变形转向角；5）、为了保持汽车的稳定性，可对汽车施加向侧的横摆力偶矩。8. 如何利用动力特性图求汽车的最大爬坡度？答：汽车各档下的动力因数D（）和车速之间的关系曲线称为动力特性图，用它来确定汽车的最大爬坡度如下：此时，加速度可得最大爬坡度9.对图 2 所示的单质量系统，固有频率和阻尼比是如何定义的？画出输出位移（Z）与输入位移（q）的幅频特性，分析阻尼比对幅频特性的影响。答：（1）车身垂直位移坐标z的原点取在静力平衡位置时的车身运动微分方程为：（2） 固有频率，阻尼比（3） 由输入输出谐量复振幅z与q的比值可得车身频响函数将频率阻尼比代入上式的频响函数为（4） 特征；在低频段（）。在这一频段，略大于1，不呈现明显的动态特性，阻尼比对这一频段的影响不大。共振段（）。在这一频段，出现峰值，将输入位移放大，加大阻尼比可以使共振峰值明显下降。高频段（）。在时，等于1，与无关，在时，对输入位移起衰减作用，阻尼比减小对减振有利。10.汽车传动装置的最小与最大传动比选择的原则是什么？答：（1）最小传动比选择原则：如下图所示，时，汽车后备功率大，加速性能好，但发动机负荷率低，燃油消耗较高，燃油经济性差；当时，汽车后备功率小，最高车速小，加速性能差，而负荷率高，燃油消耗率低，燃油经济性好；时，可获得最大的最高车速，而其动力、燃油经济性能居中。需指出的是时，虽然负荷率高，燃油消耗率低，燃油经济性好，但使得车辆在某档位行驶（如最高档）时，造成动力不足，可能因路面条件的略微变化导致不得不降至低档，反而使得燃油经济性变差。（2）最大传动比的选择原则：确定最大传动比主要考虑三方面的因素，即最大爬坡度、附着条件和汽车的最低稳定车速。驱动力不超过附着力，即：满足最大爬坡度，最大驱动力即三、分析与计算题 （每小题 10 分，总计 20 分）1 图 3 为双轴汽车的平面模型，在何种条件下，可以利用图 4 的模型分析汽车车身的振动？在何种条件下，图 4 可以简化为图 2 所示的单质量模型？（要求有必要的推导过程）答：（1）图4平面模型有4个自由度：前后同侧车轮各自的垂直自由度，前后车身两个集中质量各自的自由度。其形成条件为：将悬挂按动力学等效的条件分解为前轴上、后轴上即质心C上的三个集中。这三个质量由无质量的刚性杆连接，他们的大小由下述三个条件决定：总质量保持不变：质心位置不变：转动惯量的值保持不变：由上述三个式子可得，三个集中质量分别为：（2）图2为二自由度双质量模型：当悬挂质量分配系数为1时，前后轴上方车身部分的集中质量相互独立。此时可将汽车模型简化为2自由度模型，即考