汽车理论记忆知识点

一 概念解释一 概念解释 汽车使用性能汽车使用性能 汽车应该有高运输生产率 低运输成本 安全可靠和舒适方便的工作条件 汽车为了适应这种工作条件 而 发挥最大工作效益的能力叫做汽车的使用性能 汽车的主要使用性能通常有 汽车动力性 汽车燃料经济性 能 汽车制动性 汽车操纵稳定性 汽车平顺性和汽车通过性能 2 滚动阻力系数滚动阻力系数 滚动阻力系数可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比 或单位汽车重力所需之推力 也 就是说 滚动阻力等于汽车滚动阻力系数与车轮负荷的乘积 即 r T fWF f f 其中 f 是滚动阻力系数 f F 是滚动阻力 W是车轮负荷 r是车轮滚动半径 f T 地面对车轮的滚动阻力偶矩 3 驱动力与 车轮 制动力驱动力与 车轮 制动力 汽车驱动力 t F 是发动机曲轴输出转矩经离合器 变速器 包括分动器 传动轴 主减速器 差速器 半轴 及轮边减速器 传递至车轮作用于路面的力 0 F 而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力 t F 习 惯将 t F 称为汽车驱动力 如果忽略轮胎和地面的变形 则 r T F t t Tgtqt iiTT 0 式中 t T 为传输至驱动轮圆 周的转矩 r为车轮半径 tq T 为汽车发动机输出转矩 g i 为变速器传动比 0 i 主减速器传动比 T 为汽车传 动系机械效率 制动力习惯上是指汽车制动时地面作用于车轮上的与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力 b F 制动器 制动力 F 等于为了克服制动器摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的力 rTF 式中 T 是车轮制动器摩擦副的 摩擦力矩 从力矩平衡可得地面制动力 b F 为 FrTFb 地面制动力 b F 是使汽车减速的外力 它不但与 制动器制动力 F 有关 而且还受地面附着力 F 的制约 4 汽车驱动与附着条件汽车驱动与附着条件 汽车动力性分析是从汽车最大发挥其驱动能力出发 要求汽车有足够的驱动力 以便汽车能够充分地加速 爬坡和实现最高车速 实际上 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约 当车轮驱动力 t F 超过某值 附着 力 F 时 车轮就会滑转 因此 汽车的驱动 附着条件 即汽车行驶的约束条件 必要充分条件 为 FFFFF twif 其中附着力 z FF 式中 z F 接触面对车轮的法向反作用力 为滑动附着系数 轿车发动机的后备功率较大 当 FFt 时 车轮将发生滑转现象 驱动轮发生滑转时 车轮印迹将形成类似 制动拖滑的连续或间断的黑色胎印 5 汽车动力性及评价指标汽车动力性及评价指标 汽车动力性 是指在良好 平直的路面上行驶时 汽车由所受到的纵向外力决定的 所能达到的平均行驶速 度 汽车动力性的好坏通常以汽车加速性 最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标 动力性代表了汽车 行驶可发挥的极限能力 6 附着椭圆附着椭圆 汽车运动时 在轮胎上常同时作用有侧向力与切向力 一些试验结果曲线表明 一定侧偏角下 驱动力增加 时 侧偏力逐渐有所减小 这是由于轮胎侧向弹性有所改变的关系 当驱动力相当大时 侧偏力显著下降 因为此时接近附着极限 切向力已耗去大部分附着力 而侧向能利用的附着力很少 作用有制动力时 侧偏 力也有相似的变化 驱动力或制动力在不通侧偏角条件下的曲线包络线接近于椭圆 一般称为附着椭圆 它 确定了在一定附着条件下切向力与侧偏力合力的极限值 7 临界车速临界车速 当稳定性因素 0 K 时 横摆角速度增益 0 K r 比中性转向时 0 K r 的大 随着车速的增加 u S r 曲线 向上弯曲 K值越小 即K的绝对值越大 过度转向量越大 当车速为 K ucr 1 时 r cr u 称为临 界车速 是表征过度转向量的一个参数 临界车速越低 过度转向量越大 过度转向汽车达到临界车速时将 失去稳定性 因为 r 趋于无穷大时 只要极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度 这意味着汽车 的转向半径R极小 汽车发生激转而侧滑或翻车 8 滑移 动 率滑移 动 率 仔细观察汽车的制动过程 就会发现轮胎胎面在地面上的印迹从滚动到抱死是一个逐渐变化的过程 轮 胎印迹的变化基本上可分为三个阶段 第一阶段 轮胎的印迹与轮胎的花纹基本一致 车轮近似为单纯滚动 状态 车轮中心速度 w u 与车轮角速度 w 存在关系式 ww ru 在第二阶段内 花纹逐渐模糊 但是花纹仍可 辨别 此时 轮胎除了滚动之外 胎面和地面之间的滑动成份逐渐增加 车轮处于边滚边滑的状态 这时 车轮中心速度 w u 与车轮角速度 w 的关系为 ww ru 且随着制动强度的增加滑移成份越来越大 即 ww ru 在第三阶段 车轮被完全抱死而拖滑 轮胎在地面上形成粗黑的拖痕 此时 0 w 随着制动强 度的增加 车轮的滚动成份逐渐减少 滑动成份越来越多 一般用滑动率s描述制动过程中轮胎滑移成份的 多少 即 100 w ww u ru s 滑动率s的数值代表了车轮运动成份所占的比例 滑动率越大 滑动成份越多 一般将地面制动力与地面法向反作用力 z F 平直道路为垂直载荷 之比成为制动力系数 b 9 同步附着系数同步附着系数 两轴汽车的前 后制动器制动力的比值一般为固定的常数 通常用前制动器制动力对汽车总制动器制动 力之比来表明分配比例 即制动器制动力分配系数 它是前 后制动器制动力的实际分配线 简称为 线 线通过坐标原点 其斜率为 1 tg 具有固定的 线与 I 线的交点处的附着系数 0 被称为同步附着系 数 见下图 它表示具有固定 线的汽车只能在一种路面上实现前 后轮同时抱死 同步附着系数是由汽车 结构参数决定的 它是反应汽车制动性能的一个参数 同步附着系数说明 前后制动器制动力为固定比值的汽车 只能 在一种路面上 即在同步附着系数的路面上才能保证前后轮同时 抱死 返回一 10 制动距离 制动距离 S 是指汽车以给定的初速 0a u 从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离 11 汽车动力因数汽车动力因数 由汽车行驶方程式可导出 dt du gdt du g if dt du G m G FF G FF D fi wt 则D被定义为汽车动力因数 以D为纵坐标 汽车车速 a u 为横坐标绘制不同档位的 a uD 的关系曲线图 即 汽车动力特性图 12 汽车通过性几何参数汽车通过性几何参数 汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数 它们主要包括最小离地间隙 接 近角 离去角 纵向通过角等 另外 汽车的最小转弯直径和内轮差 转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过 I 曲线和 曲线 性的重要轮廓参数 13 汽车 转向特性 的稳态响应汽车 转向特性 的稳态响应 在汽车等速直线行驶时 若急速转动转向盘至某一转角并维持此转角不变时 即给汽车转向盘一个角阶跃输 入 一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶 这也是一种稳态 称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响 应 汽车等速圆周行驶 即汽车转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应 在实际行驶中不常出现 但却是表征 汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应 称为汽车稳态转向特性 汽车稳态转向特性分为不足转向 中性转 向和过度转向三种类型 14 汽车前或后轮 总 侧偏角汽车前或后轮 总 侧偏角 汽车行驶过程中 因路面侧向倾斜 侧向风或曲线行驶时离心力等的作用 车轮中心沿Y轴方向将作用有侧 向力 y F 在地面上产生相应的地面侧向反作用力 Y F Y F 也称为侧偏力 轮胎的侧偏现象 是指当车轮有侧 向弹性时 即使 Y F 没有达到附着极限 车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向 即车轮行驶方向与车轮平面 的夹角 二 写出表达式 画图 计算 并简单说明 选择其中二 写出表达式 画图 计算 并简单说明 选择其中 4 4 道题 计 分 道题 计 分 1 1 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式 注意符号及说明 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式 注意符号及说明 3600761403600 sin 3600 cos 1 1 3 dt dumuAuCGuGfu PPPPP aaDaa t jwif t e 式中 t F 驱动力 f F 滚动阻力 w F 空气阻力 i F 坡道阻力 j F 加速阻力 tq T 发动机输出转矩 0 i 主传动器传动比 k i 变速器k档传动比 t 传动系机械效率 m 汽车总质量 g 重力加速度 f 滚动阻力系数 坡度角 D C 空气阻力系数 A 汽车迎风面积 a u 汽车车速 旋转质量换 算系数 dt du 加速度 2 2 写出 档变速器 档传动比表达式 注意符号及说明 写出 档变速器 档传动比表达式 注意符号及说明 1 5 4 3 2 4 2 3 4 14 4 1 4 1 3 2 2 345 1 1 g g iiiiii iqqiqiqiqiin gggg gggggg 则且若 3 3 画图并叙述地面制动力 制动器制动力 附着力三者之间的关系 画图并叙述地面制动力 制动器制动力 附着力三者之间的关系 当踏板力较小时 制动器间隙尚未消除 所以制动器制动力 0 F 若忽略其它阻力 地面制动力 0 xb F 当 FFxb F 为地面附着力 时 FFxb 当 FFxb max 时 FFxb 且地面制动力 xb F 达到最大值 maxxb F 即 FFxb max 当 FF 时 FFxb 随着 F 的增加 xb F 不再增加 F FFxb max FFxb C N踏板力 fb FF 4 4 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤 已知 ei n i P ei g i 1 2 n 以及汽车的有关结构参数和道路条件 r f 和i 求作出 aS ufQ 等速油耗 曲线 根据给定的各个转速 e n 和不同功率下的比油耗 e g 值 采用拟合的方法求得拟合公式 2ee nPfg 1 由公式 0 377 0 ii rn u k e a 计算找出 a u 和 e n 对应的点 1 n 1a u 2 n 2a u m n am u 2 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率 r P 和 w P 360015 213600 3 aDaw w AuCuF P cos 36003600 r aar r Gf uuF P 3 求出发动机为克服此阻力消耗功率 e P 4 由 e n 和对应的 e P 从 2ee nPfg 计算 e g 5 计算出对应的百公里油耗 S Q 为 a ee S u gP Q 02 1 6 选取一系列转速 1 n 2 n 3 n 4 n m n 找出对应车速 1a u 2a u 3a u 4a u am u 据此计 算出 SmSSSS QQQQQ 4321 把这些 S Q a u 的点连成线 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线 为计算方便 计算过程列于表 3 7 等速油耗计算方法 e n r min 计算公式 1 n 2 n 3 n 4 n m n a u km h 0 377 0 ii rn k e 1a u 2a u 3a u 4a u am u r P kW 3600 aru mgf 1r P 2r P 3r P 4r P rm P w P kw 76140 3 aDAu C1w P 2w P 3w P 4w P wm P e P T rw PP 1 P 2 P 3 P 4 P m P e g g kWh 1e g 2e g 3e g 4e g em g S Q L 100km a e u Pg 02 1 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q Sm Q 5 5 写出汽车的后备功率方程式 分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响 写出汽车的后备功率方程式 分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响 利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速 maxa u 在该平衡点 发动机输出功率与常见阻力功 率相等 发动机处于 100 负荷率状态 另外 通过功率平衡图也可容易地分析在不同档位和不同车速条件下 汽车发动机功率的利用情况 汽车在良好平直的路面上以等速 3a u 行驶 此时阻力功率为 t wf PP 发动机功率克服常见阻力功率后的剩 余功率 s P 该剩余功率 s P 被称为后备功率 如果 驾驶员仍将加速踏板踩到最大行程 则后备功率就被用于加速或者克服坡道阻力 为了保持汽车以等速 3a u 行 驶 必需减少加速踏板行程 使得功率曲线为图中虚线 即在部分负荷下工作 另外 当汽车速度为 1a u 和 2a u 时 使用不同档位时 汽车后备功率也不同 汽车后备功率越大 汽车的动力性越好 利用后备功率也可 确定汽车的爬坡度和加速度 功率平衡图也可用于分析汽车行驶时的发动机负荷率 有利于分析汽车的燃油 经济性 后备功率越小 汽车燃料经济性就越好 通常后备功率约 10 20 时 汽车燃料经济性最好 但 后备功率太小会造成发动机经常在全负荷工况下工作 反而不利于提高汽车燃料经济性 6 6 可以用不同的方法绘制可以用不同的方法绘制 I I 曲线曲线 写出这些方法所涉及的力学方程或方程组 写出这些方法所涉及的力学方程或方程组 如已知汽车轴距L 质心高度 g h 总质量m 质心的位置 2 L 质心至后轴的距离 就可用前 后制动器 制动力的理想分配关系式 1 2 1 2 22 2 4 2 1 F h mgL F mg Lh L h mg F g g g 绘制 I 曲线 根据方程组 g g z z hL hL F F F F mgFF 1 2 2 1 2 1 21 也可直接绘制 I 曲线 假设一组 值 0 1 0 2 0 3 1 0 每个 值代入方程组 4 30 就具有一个交点的两条直 线 变化 值 取得一组交点 连接这些交点就制成 I 曲线 利用 f 线组 g xb g g xb h mgL F h hL F 2 12 和r线组 g xb g g xb hL mgL F hL h F 1 12 对于同一 值 f 线和r线的 交点既符合 11Zxb FF 也符合 22Zxb FF 取不同的 值 就可得到一组 f 线和r线的交点 这些交点的连 线就形成了 I 曲线 三 叙述题 选择其中三 叙述题 选择其中 4 4 道题 计道题 计 2020 分 分 1 1 从已有的制动侧滑受力分析和试验 可得出哪些结论 从已有的制动侧滑受力分析和试验 可得出哪些结论 在前轮无制动力 后轮有足够的制动力的条件下 随 a u 的提高侧滑趋势增加 当后轮无制动力 前轮有 足够的制动力时 即使速度较高 汽车基本保持直线行驶状态 当前 后轮都有足够的制动力 但先后次序 和时间间隔不同时 车速较高 且前轮比后轮先抱死或后轮比前轮先抱死 但是因时间间隔很短 则汽车基 本保持直线行驶 若时间间隔较大 则后轴发生严重的侧滑 如果只有一个后轮抱死 后轴也不会发生侧滑 起始车速和附着系数对制动方向稳定性也有很大影响 即制动时若后轴比前轴先抱死拖滑 且时间间隔超过 一定值 就可能发生后轴侧滑 车速越高 附着系数越小 越容易发生侧滑 若前 后轴同时抱死 或者前 轴先抱死而后轴抱死或不抱死 则能防止汽车后轴侧滑 但是汽车丧失转向能力 2 2 写出图解法计算汽车动力因数的步骤 并说明其在汽车动力性计算中的应用 写出图解法计算汽车动力因数的步骤 并说明其在汽车动力性计算中的应用 根据公式 G FF D wt 求出不同转速和档位对应的车速 并根据传动系效率 传动系速比 求出驱动力 根据车速求出空气阻力 然后求出动力因素D 将不同档位和车速下的D绘制在 a u D直角坐 标系中 并将滚动阻力系数也绘制到坐标系中 就制成动力特性图 利用动力特性图就可求出汽车的动力性 评价指标 最高车速 最大爬坡度 汽车最大爬坡度和直接档最大爬坡度 和加速能力 加速时间或距离 3 3 写出图解法计算汽车加速性能的步骤 最好列表说明 写出图解法计算汽车加速性能的步骤 最好列表说明 手工作图计算汽车加速时间的过程 列出发动机外特性 etq nT 数据表 或曲线转化为数据表 或回归公式 根据给定的发动机外特性曲线 数据表或回归公式 按式 r iiT r T F Tgtq t t 0 求出各档在不同车速下 的驱动力 t F 并按式 00 377 0 6 360 2 ii rn ii rn u g e g e a 计算对应的车速 a u 按式 cosmgFf 计算滚动阻力 f F 按式 2 2 1 rDw uACF 计算对应车速的空气阻力 wf FF 按式 m FFF dt du wft 计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数 画出 a ux 曲线以及 a ux 1 曲线 按式 x u tt 计算步长 6 3 a u 的加速时间 t 对 t 求和 则得到加速时间 同理 按式 x uu ss x udu sdu x u ds 计算步长 6 3 2 xuu aa 的加速距离 s 对 s 求和得到 加速距离 一般在动力性计算时 特别是手工计算时 一般忽略原地起步的离合器滑磨时间 即假设最初时刻汽车已经 具有起步到位的最低车速 换档时刻则基于最大加速原则 如果相邻档位的加速度 或加速度倒数 曲线相 交 则在相交速度点换档 如果不相交 则在最大转速点对应的车速换档 4 4 写出制作汽车的驱动力图的步骤 最好列表说明 写出制作汽车的驱动力图的步骤 最好列表说明 列出发动机外特性 etq nT 数据表 或曲线转化为数据表 或回归公式 根据给定的发动机外特性曲线 数据表或回归公式 按式 r iiT r T F Tgtq t t 0 求出各档在不同车速下 的驱动力 t F 并按式 00 377 0 6 360 2 ii rn ii rn u g e g e a 计算对应的车速 a u 按式 cosmgFf 计算滚动阻力 f F 按式 2 2 1 rDw uACF 计算对应车速的空气阻力 wf FF 将 t F wf FF 绘制在 a u t F 直角坐标系中就形成了驱动力图或驱动力 行驶阻力平衡图 5 5 选择汽车发动机功率的基本原则选择汽车发动机功率的基本原则 根据最大车速uamax选择Pe 即 eTDa D a T e PfACmu AC u mgf P 则可求出功率 若给定 761403600 1 3 maxmax 汽车比功率 单位汽车质量具有的功率 变化较大 但是 大致差不多 及 若已知 汽车比功率 mAconstu fg uCf u m AC u fg m P a T aDT a T D a T e 6 3 14 766 3 1000 maxmax 3 maxmax 6 6 画出制动时车轮的受力简图并定义符号画出制动时车轮的受力简图并定义符号 p F z F b F T W F z F 地面法向反作用力 W重力 T 制动器制动力矩 车轮角速度 p F 车桥传递的推力 F 制动器制动力 b F 地面制动力 7 7 分析汽车紧急制动过程中减速度 或制动力 的变化规律分析汽车紧急制动过程中减速度 或制动力 的变化规律 1 1 1 2 a 4 2 2 p F j t p F b c d e f g 0 3 j 汽车反应时间 1 包括驾驶员发现 识别障碍并做出决定的反应时间 1 把脚从加速踏板换到制动踏板上的 时间 1 以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间 2 制动力增长时间 2 从出现制动力 减速度 到上升至最大值所需要的时间 在汽车处于空挡状态下 如果忽略传动系和地面滚动摩擦阻力的制动作用 在 21 时间内 车速将等于初 速度 0 u m s 不变 在持续制动时间 3 内 假定制动踏板力及制动力为常数 则减速度 j 也不变 8 8 在侧向力的作用下 刚性轮和弹性轮胎行驶方向的变化规律在侧向力的作用下 刚性轮和弹性轮胎行驶方向的变化规律 假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预 假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预 当有当有 Y F 时 若车轮是刚性的 则可以发生两种情况 时 若车轮是刚性的 则可以发生两种情况 当地面侧向反作用力 Y F 未超过车轮与地面间的附着极限时 zlY FF 车轮与地面间没有滑动 车轮仍沿 其本身平面的方向行驶 当地面侧向反作用力 Y F 达到车轮与地面间的附着极限时 zlY FF 车轮发生侧向滑动 若滑动速度为 u 车轮便沿合成速度 u 的方向行驶 偏离了车轮平面方向 当车轮有侧向弹性时 即使 Y F 没有达到附着极限 车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向 出现侧偏现象 四 分析题 选择其中四 分析题 选择其中 4 4 道题 计道题 计 2020 分 分 1 1 确定传动系最小传动比的基本原则确定传动系最小传动比的基本原则 燃油经济性变差 变好 后备功率大 动力性时 油经济性变好 率小 动力性变差 燃不可能达到 但后备功其中 时 时 假设 2max3max33max0 1 2max1max11max 0max22max0 5 55 aapa p aapa aapa uuuui u uuuu iuuuui 2 2 已知某汽车已知某汽车 0 0 0 40 4 请利用 请利用 线 分析线 分析 0 5 0 5 0 30 3 以及以及 0 70 7 时汽车的制动过程 时汽车的制动过程 2 F 1 F I 线组f 线组r 2xb F 1xb F 3 0 4 0 5 0 3 0 时 蹋下制动踏板 前后制动器制动力沿着 增加 11 FFxb 22 FFxb 即前后轮地面制动 力与制动器制动力相等 当 与 4 0 的 f 线相交时 符合前轮先抱死的条件 前后制动器制动力仍沿着 增加 而 11 FFxb 22 FFxb 即前后制动器制动力仍沿着 线增长 前轮地面制动力沿着 3 0 的 f 线增长 当 f 与I相交时 3 0 的r线也与I线相交 符合前后轮均抱死的条件 汽车制动力为 gm3 0 当 5 0 时 蹋下制动踏板 前后制动器制动力沿着 增加 11 FFxb 22 FFxb 即前后轮地面 制动力与制动器制动力相等 当 与 5 0 的r线相交时 符合后轮先抱死的条件 前后制动器制动力仍沿 着 增加 而 11 FFxb 22 FFxb 即前 后制动器制动力仍沿着 线增长 后轮地面制动力沿着 5 0 的r线增长 当r与I相交时 5 0 的 f 线也与I线相交 符合前后轮都抱死的条件 汽车制动力 为 gm5 0 7 0 的情况同 5 0 的情形 3 3 汽车在水平道路上 轮距为汽车在水平道路上 轮距为 B B 重心高度为重心高度为 hg hg 以半径为以半径为 R R 做等速圆周运动做等速圆周运动 汽车不发生侧翻的极限车速是多汽车不发生侧翻的极限车速是多 少少 该车不发生侧滑的极限车速又是多少 并导出汽车在该路段的极限车速该车不发生侧滑的极限车速又是多少 并导出汽车在该路段的极限车速 不发生侧滑的极限车速 gRu gm R u mFF R u mFgmFFmgF la l a lc a clZllZ 2 22 22 6 3 6 3 6 3 不侧翻的极限车速 g a g a ZrgcZr h B gRu B gmh R u m B FhFmgF 1 2 6 3 2 6 3 2 2 22 4 4 在划有中心线的双向双车道的本行车道上 汽车以在划有中心线的双向双车道的本行车道上 汽车以 55km h55km h 的初速度实施紧急制动 仅汽车左侧前后轮胎在的初速度实施紧急制动 仅汽车左侧前后轮胎在 路面留下制动拖痕路面留下制动拖痕 但是 汽车的行驶方向几乎没有发生变化 请产生分析该现象的各种原因 提示 考虑 但是 汽车的行驶方向几乎没有发生变化 请产生分析该现象的各种原因 提示 考虑 道路横断面形状和车轮制动力大小 道路横断面形状和车轮制动力大小 汽车在制动过程中几乎没有发生侧偏现象说明汽车左右车轮的制动力近似相等 出现这种现象的原因是因为 道路带有一定的横向坡度 拱度 使得左侧车轮首先达到附着极限 而右侧车轮地面发向力较大 地面制 动力尚未达到附着极限 因此才会出现左侧有制动拖印 而右侧无拖印的现象 5 5 请分析制动力系数 峰值附着系数 滑动附着系数与滑动率的关系请分析制动力系数 峰值附着系数 滑动附着系数与滑动率的关系 当车轮滑动率 S 较小时 制动力系数 b 随 S 近似成线形关系增加 制动力系数在 S 20 附近时达到峰值 附着系数 P 然后 随着 S 的增加 b 逐渐下降 当 S 100 即汽车车轮完全抱死拖滑时 b 达到滑动附着系数 s 即 sb 对于良好的沥青或水泥混凝土道路 s 相对 b 下降不多 而小附着系数路面如潮湿或冰 雪路面 下降较大 而车轮侧向力系数 侧向附着系数 l 则随 S 增加而逐渐下降 当 s 100 时 0 l 即汽车完全 丧失抵抗侧向力的能力 汽车只要受到很小的侧向力 就将发生侧滑 只有当 S 约为 20 12 22 时 汽车不但具有最大的切向附着能力 而且也具有较大的侧向附着 能力 20 100 p s b S滑动率 b l 6 6 某汽车 未装某汽车 未装 ABSABS 在实施紧急制动后 左后轮留下间断的制动拖痕 而右后轮则留下均匀连续的制动拖 在实施紧急制动后 左后轮留下间断的制动拖痕 而右后轮则留下均匀连续的制动拖 痕 请分析该现象痕 请分析该现象 制动鼓失圆或制动盘翘曲 左侧路面不平 左侧悬架振动 7 从制动距离计算式 max 2 0 0 2 2 92 25 2 6 3 1 j u us a a 可以得出那些结论 汽车的制动距离 S 是其制动初始速度 0a u 二次函数 0a u 是影响制动距离的最主要因素之一 S 是最大制 动减速度的双曲线函数 也是影响制动距离的最主要因素之一 0a u 是随行驶条件而变化的使用因素 而 max j 是受道路条件和制动系技术条件制约的因素 S 是制动器摩擦副间隙消除时间 2 制动力增长时间 2 的线性函数 2 是与使用调整有关 而 2 与制动系型式有关 改进制动系结构设计 可缩短 2 从而缩 短 S 五 计算题 选择其中五 计算题 选择其中 4 4 道题 计道题 计 2020 分 分 1 某汽车的总质量 m 4600kg CD 0 75 A 4m2 03 0 1 03 0 2 f 0 015 传动系机械效率 T 0 82 传动系总 传动比 10 0 g iii 假想发动机输出转矩为Te 35000N m 车轮半径 mr360 0 道路附着系数为 4 0 求汽车 全速从 30km h 加速至 50km h 所用的时间 由于 FFt 所以 t uu a 12 即 st42 1 81 9 4 06 3 3050 2 已知某汽车的总质量 m 4600kg CD 0 75 A 4m2 旋转质量换算系数 1 0 03 2 0 03 坡度角 5 f 0 015 车轮半径 r r 0 367m 传动系机械效率 T 0 85 加速度 du dt 0 25m s2 ua 30km h 计算汽车克服 各种阻力所需要的发动机输出功率 kw dt dumuAuCGuGfu P aaDaa t e 18 57 3600 1 25 030460006 1 76140 30475 0 5sin3081 9 46005cos3081 9015 0 4600 85 0 1 3600761403600 sin 3600 cos 1 3 3 3 已知某车总质量为 8025kg L 4m 轴距 质心离前轴的距离为a 2 5m 至后轴距离为b 1 5m 质心高度 hg 1 15m 在纵坡度为i 3 5 的良好路面上等速下坡时 求轴荷再分配系数 注 再分配系数 mf1 FZ1 FZ mf2 FZ2 FZ NFz81 9300981 9 4 5 18025 1 NFz81 9501681 9 4 5 28025 2 375 08025 3009 1 f m 625 0 375 0 1 2 f m 4 已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为Ttq 19 0 4ne 150 10 6ne2 传动系机械效率 T 0 90 1 35 10 4ne 车轮滚动半径rr 0 367m 汽车总质量 4000kg 汽车整备质量为 1900kg 滚动阻力系数 f 0 009 5 0 10 5ua 空气阻力系数 迎风面积 2 77m2 主减速器速比i0 6 0 飞轮转动惯量If 0 2kg m2 前轮总转动惯量Iw1 1 8 kg m2 前轮总转动惯量Iw1 3 6 kg m2 发动机的最高转速nmax 4100r min 最低转 速nmin 720r min 各档速比为 档位 IIIIIIIVV 速比 5 62 81 61 00 8 计算汽车在 V 档 车速为 70km h时汽车传动系机械损失功率 并写出不带具体常数值的公式 1035 1 9 0 9549 4 e etq Tem n nT PP min 892 6 314 3 2 8 00 67060 6 32 60 0 r iiu n ga e kwPm7 18 8921035 1 9 0 892 9549 892101508924 019 4 26 5 某汽车的总重力为 20100N L 3 2m 静态时前轴荷占 55 后轴荷占 45 K1 38920N rad K2 38300N rad 求特征车速 并分析该车的稳态转向特性 因为 05 0 38920 2 355 0 38300 2 345 0 2 381 9 20100 K 所以汽车为不足转向特性 6 参考 汽车理论 图 5 23 和图 5 24 写出导出二自由度汽车质心沿 oy 轴速度分量的变化及加速度分量的 过程 沿 oy 轴速度分量 uuuuu cos sin 沿 oy 轴加速度分量 r t y u t u a lim 0 一 填空以及有关的选择一 填空以及有关的选择 1 汽车动力性评价指标 1 汽车的最高车速汽车的最高车速 umax 2 汽车的加速时间汽车的加速时间 t 3 汽车汽车 的最大爬坡度的最大爬坡度 imax 2 原地起步加速时间 原地起步加速时间和超车加速时间超车加速时间来表明汽车的加速能力 3 汽车的行驶阻力有滚动阻力滚动阻力 Ff 空气阻力空气阻力 Fw 坡度阻力 坡度阻力 Fi 加速阻力 加速阻力 Fj 4 汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的油耗量一定运行工况下汽车行驶百公里的油耗量或一定燃油量能使汽车行定燃油量能使汽车行 驶的里程驶的里程来衡量 我国及欧洲 燃油经济性指标的单位为 L 100km 5 汽车动力装置参数是指发动机的功率发动机的功率 传动系的传动比传动系的传动比 6 确定最大传动比时 要考虑三方面的问题 最大爬坡度最大爬坡度 附着附着率率以及汽车最低稳定车速汽车最低稳定车速 7 制动性的评价指标包括 制动效能制动效能 制动效能恒定性制动效能恒定性 制动时汽车的方向稳定性 制动时汽车的方向稳定性 8 只有汽车具有足够的制动器制动力制动器制动力 同时地面又提供高的附着力附着力时 才能获得足够的地面 制动力 9 附着系数的数值主要决定于道路的材料道路的材料 路面的状况与轮胎结构路面的状况与轮胎结构 胎面花纹胎面花纹 材料以及汽材料以及汽 车运动的速度车运动的速度等因素 10 评价制动效能的指标是制动距离制动距离和制动减速度制动减速度 s bmax a 11 决定汽车制动距离的主要因素是 制动器起作用时间制动器起作用时间 最大制动减速度即附着力 最大最大制动减速度即附着力 最大 制动器制动力 制动器制动力 以及起始制动车速起始制动车速 12 增力式制动器恒定性差差 盘式制动器恒定性好 好 13 汽车的稳态响应特性有三种类型 不足转向不足转向 中性转向中性转向 过多转向过多转向 14 高宽比对轮胎侧偏刚度影响很大 采用高宽比小的轮胎高宽比小的轮胎是提高侧偏刚度的主要措施 15 稳态响应的三种类型 1 当当 K 0 时 中性转向 时 中性转向 2 当 当 K 0 时 不足转向 当不足时 不足转向 当不足 转向量增加时 转向量增加时 K 增大 特征车速降低 增大 特征车速降低 3 当 当 K 0 时 过多转向 临界车速越低 过多时 过多转向 临界车速越低 过多 转向量越大 转向量越大 16 1 中性转向 中性转向 2 不足转向 不足转向 3 过多转向 过多转向 0S M 0S M 0S M 17 椅面水平轴向 的频率加权函数最敏感的频率范围是 0 5 2Hz 18 汽车支承通过性的指标评价 牵引系数牵引系数 牵引效率牵引效率及燃油利用指数燃油利用指数 19 汽车通过性几何参数包括最小离地间隙 纵向通过角 接近角 离去角 最小转弯直径最小离地间隙 纵向通过角 接近角 离去角 最小转弯直径 等 等 二 名词解释二 名词解释 1 滚动阻力系数滚动阻力系数 是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比 2 驻波现象 驻波现象 在高速行驶时 轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复 其残余 变形形成了一种波 这就是驻波 3 坡度阻力 坡度阻力 汽车重力沿坡道的分力 4 附着力 附着力 地面对轮胎切向反作用力的极限值 最大值 5 附着条件 附着条件 地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着力 6 后备功率 后备功率 发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值 即 7 比功率 比功率 单位汽车总质量具有的发动机功率 单位 kW t 8 8 制动器制动力 制动器制动力 在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力称为制动器制动力 9 制动力系数制动力系数 地面制动力与作用在车轮上的垂直载荷的比值 10 峰值附着系数峰值附着系数 制动力系数最大值称为峰值附着系数 一般出现在 s 15 20 11 滑动附着系数 滑动附着系数 s 100 的制动力系数称为滑动附着系数 12 侧向力系数侧向力系数 地面作用于车轮的侧向力与车轮垂直载荷之比 l 1313 制动器的热衰退 制动器的热衰退 制动器温度上升后 制动器产生的摩擦力矩常会有显著下降 这 种现象称为制动器的热衰退 14 f 线组 线组 后轮没有抱死 前轮抱死时 前 后轮地面制动力的关系曲线 15 r 线组 线组 前轮没有抱死 后轮抱死时 前 后轮地面制动力的关系曲线 16 中性转向点 中性转向点 使汽车前 后轮产生相等侧偏角的侧向力作用点 17 静态储备系数静态储备系数 S M 中性转向点到前轮的距离 与汽车质心到前轴距离 a 之差 与轴距 L 之比 1818 牵引系数牵引系数 TC 单位车重的挂钩牵引力 净牵引力 1919 牵引效率 驱动效率 牵引效率 驱动效率 TE 驱动轮输出功率与输入功率之比 2020 燃油利用指数燃油利用指数 Ef 单位燃油消耗所输出的功 单位燃油消耗所输出的功 tadf QuFE 21 间隙失效 间隙失效 汽车与地面间的间隙不足而被地面托住 无法通过的情况 22 顶起失效顶起失效 当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住的情况 2323 接近角接近角 1 汽车满载 静止时 前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角 三 简答三 简答 影响汽车燃油经济性的因素有哪些 影响汽车燃油经济性的因素有哪些 答 影响汽车燃油经济性的因素包括 一 使用方面 1 行驶车速 1 wf T e PPP b ss xy 2 挡位选择 3 挂车的应用 4 正确地保养与调整 二 汽车结构方面 1 汽车尺寸和质量 2 发动机 3 传动系 4 汽车外形与轮胎 三 使用条件 1 行驶的道路 2 交通情况 3 驾驶习惯 4 气候状况 挡位数多少 对汽车动力性和燃油经济性有什么影响 挡位数多少 对汽车动力性和燃油经济性有什么影响 答 答 就动力性性而言 挡位数多 增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会 提高 了汽车的加速和爬坡能力 就燃油经济性而言 挡位数多 增加了发动机在低燃油消耗率转速区工作的可能性 降低了油耗 制动时汽车制动跑偏的原因是什么 制动时汽车制动跑偏的原因是什么 答 1 汽车左 右车轮 特别是前轴左 右车轮 转向轮 制动器的制动力不相等 2 制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上的不协调 互不干涉 四 计算四 计算 1 已知某汽车的总质量 m 4600kg CD 0 75 A 4m2 旋转质量换算系数 1 0 03 2 0 03 坡度角 5 f 0 015 车轮半径 0 367m 传动系机械效 率 T 0 85 加速度 du dt 0 25m s2 ua 30km h 计算汽车克服各种阻力所需要的发 动机输出功率 kw dt dumuAuCGuGfu P aaDaa t e 18 57 3600 1 25 0 30460006 1 76140 30475 0 5sin3081 9 46005cos3081 9 015 0 4600 85 0 1 3600761403600 sin 3600 cos 1 3 3 2 已知某汽车质量为 m 4000kg 前轴负荷 1350kg 后轴负荷为 2650kg hg 0 88m L 2 8m 同 步附着系数为 0 0 6 试确定前后制动器制动力分配比例 解 由合力矩定理 解 由合力矩定理 质心到后轴中心线的距离为 质心到后轴中心线的距离为 同步附着系数 同步附着系数 g h LL 2 0 945 0 4000 8 21350 1 1 G LF b bGLF z z 88 0 945 08 2 6 0 解得解得 0 526 前后制动器制动力分配比例 前后制动器制动力分配比例 11 1 1 2 1 F F 3 某轿车的轴距 L 3 0m 质心至前轴距离 L1 1 55m 质心至后轴距离 L2 1 45m 汽车围绕 oz 轴的转动惯量 Iz 3900kg m2 前轮总侧偏刚度为 7000N rad 后轮总侧偏刚度为 110000N rad 转 向系总传动比 i 20 汽车的总质量为 2000kg 侧面加速度为 0 4g 时汽车前后轮侧偏角绝对值之 差及车速 25m s 时转向半径比值 R R0 解 稳定性因数为解 稳定性因数为 0429111 0 7000 45 1 110000 55 1 3 2000 2 1 2 2 1 2 k L k L L m K 前后轮侧偏角绝对值之差为前后轮侧偏角绝对值之差为 转向半径比值为 转向半径比值为 82 27250429111 011 22 0 Ku R R deg505 0 381 9 4 00429111 0 21 LKay 一 名词解释 01 附着椭圆9865 汽车运动时 在轮胎上常同时作用有侧向力与切向力 一定侧偏角下 驱动力增加时 侧偏力逐渐有所减小 这是由于轮胎侧向弹性有所改变 当驱动力相 当大时 侧偏力显 著下降 因为此时接近附着极限 切向力已耗去大部分附着力 而 侧向能利用的附着力 很少 作用有制动力时 侧偏力也有相似的变化 驱动力或制动 力在不同侧偏角条件下 的曲线包络线接近于椭圆 称为附着椭圆 它确定了在一定附 着条件下切向力与侧偏力 合力的极限值 P140 02 稳态横摆角速度增益9865 汽车等速行驶时 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 r 摆角速度与前轮转角之比 s 来评价稳态响应 该比值称为稳态横摆角速度增益或 转 r 向灵敏度 它是描述汽车操纵稳定性的重要指标 s u L 1 Ku 2 其中 K 为稳定性因 数 K m a L2 k 2 b P147 k1 03 侧向力系数 l 9765 侧向力与垂直载荷之比称为侧向力系数 l 滑动率越低 同一侧偏角条件下的侧向力系数 越大 即轮胎保持转向 防止侧滑的能力越大 所以 制动时若能使滑动率保持在较低 值 s 15 汽车便可获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数 兼具良好的制动 性与侧向稳定性 P93 04 侧偏力和轮胎的侧偏现象987 侧偏力 汽车在行驶过程中 由于路面的侧向倾斜 侧向风或曲线行驶时的离心力等的 作用 车轮中心沿轮胎坐标系Y轴方向有侧向力FY 相应地在地面上产生地面侧向反作 用力FY FY即侧偏力 侧偏现象 当车轮有侧向弹性时 即使地面侧向反作用力FY 没有达到附着极限 车轮行驶方向也将偏离车轮平面cc 这就是轮胎的侧偏现象 P136 05 发动机的使用外特性曲线985 若将发动机的功率Pe 转 矩Ttq以及燃油消耗率b与 发动机曲轴转速 n 之间的 函数关系以曲线表示 则此 曲线称为发动机特性曲 线 带上全部附件设备时的 发动机特性曲线称为发 动机的使用外特性曲线 P4 06 附着率C 875 指汽车直线行驶状况下 充分发挥驱动力作用时要求的最低附着系数 不同的直线行驶工 况 要求的最低附着系数是不一样的 在较低行驶车速下 用低速 挡加速或上坡行驶 驱动轮发出的驱动力大 要求的最低附着系数大 此外 在水平 路段上以极高车速行驶 时 要求的最低附着系数也大 P26 07 回正力矩Tz865 在轮胎发生侧偏时 会产生作用于轮胎绕OZ轴的力矩Tz 圆周行驶时 Tz是使转向车轮恢复 到直线行驶的主要恢复力矩之一 称为回正力矩 P140 08 汽车的动力因数D765 汽车的行驶方程为Ft Ff Fi Fw Fj 变形得 Ft Fw du 则 Ft Fw 称为汽车的动力因数 用 D 表示 P21 GgdtG 09 实际前 后制动器制动力分配线 线 97 不少两轴汽车的前 后制动器制动力为一固定比值 设F 1为前轮制动器制动力 F 2为后 轮制动器制动力 F F 1 F 2为总制动器制动力 则 F 1 F 为制动器制动力分配系 数 F 2 1 F 1的函数曲线为一条过坐标原点的直线 斜率为1 此即实际前 后制动器制动力分配线 线 P110 10 制动力系数 b97P92 一般将地面制 动力与地面法向反作用力Fz 平直道路 为垂直载荷 之比称为制动力系数 b 它是滑动率s 的函数 当s较 小时 b近似为s的线性函数 随着s 的增加 b急剧增 加 当 b趋近于 p 峰值附着系数 时 随着s的增 加 b增加缓慢 直到达到最大值 p 然后 随着s 继续增加 b开始下降 直至s 100 11 轮胎坐标系87 为了讨论轮胎的力学特性 需 要建立一个轮胎 坐标系 规定如下 垂直车轮 旋转轴线的轮胎 中分平面称为车轮平面 坐标 系的原点 O 为车 轮平面和地平面的交线与车 轮旋转轴线在地平 面上投影线的交点 车轮平 面与地平面的交线 取为 X 轴 规定向前为正 Z 轴与地面垂直 规定指向上方为正 Y 轴 在地面上 规定面向 车轮前进方向时 指向左 方为正 P136 12 汽车前或后轮 总 侧偏角86P161 汽车前 后轮 总 侧偏角包括 1 考虑到垂直载荷与外倾角变动等因素的弹性侧偏角 2 侧倾转向角 Roll Steer Angle 3 变形转向角 Compliance Steer Angle 这三个角度 的数值大小 不只取决于汽车质心的位置和轮胎特性 在很大程度上还与悬架 转向和 传动系的结构形式及结构参数有关 因此要进一步考虑它们对前 后轮侧偏角的影响 13 侧倾转向85 在侧向力作用下车厢发生侧倾 由车厢侧倾所引起的前转向轮绕主销的转 动 后轮绕垂直 地面轴线的转动 即车轮转向角的变动 称为侧倾转向 P172 14 利用附着系数85 在一定制动强度z下 汽车对应轴产生的地面制动力FXb与地面对该轴的法向反力Fz之比 叫做利用附着系数 即 i FXbi 利用附着系数越接近制动强度 地面的附着条件发 挥 FZi