汽车运用工程试题

1、专业资料1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。返回一2滚动阻力系数或单位汽车重力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, 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FffW 匕 fFr 。其中：f是滚动阻力系数，f是滚动阻力， W是车轮负荷，r是车轮滚动半径，Tf地面对车轮的滚动阻力偶矩。返回一 3驱动力与（车轮）制动力F，

2、而由路面产生作用于车轮圆上汽车驱动力Ft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 切向反作用力 Ft。习惯将Ft称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形，则Ttqigi0 T。式中，Tt为传输至驱动轮圆的转矩；r为车轮半径；Ttq为汽车发动机输出转矩;i g为变速器传动比；i0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向相反的地面切向反作用力Fb。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F =T 。式中:T是车轮制动器摩擦副的摩擦力矩。从力矩

3、平衡可得地面制动力Fb为Fb= T /r F。地面制动力Fb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。返回一4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岀发，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Ft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 Ff Fj Fw Ft F，其中附着力F Fz，式Ft中，Fz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。当时，

4、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，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

5、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，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。返回一7临界车速rr当稳定性因素 K 0时，横摆角速度增益K0比中性转向时K0的大。随着车速的rU增加，S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Ucr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。返回一8滑移（动）

6、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Uw与车轮角速度 w存在关系式Uw r w ;在第二阶段，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Uw与车轮角速度w的关系为Uw r w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即w ；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

7、来越多。一般用滑动率s描述制动过程中轮胎滑动成份s的多少，即100%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Fz （平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数 b。返回一9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tg线。线通过坐标原点，其斜率为。具有固定的线与线的交点处的附着系数,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

8、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 Ua0，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。返回一11汽车动力因数由汽车行驶程式可导出Ft FwGFi FfGm duG dtdudu g dt则D被定义为汽车动力因数。以D为纵坐标，汽车车速 Ua为横坐标绘制不同档位的 D Ua的关系曲线图，即汽车动力特性图。返回一12汽车通过性几参数汽车通过性的几参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几参数。它们主要包括最小离地间隙、接近

9、角、离去角、纵向通过角等。另外，汽车的最小转弯直径和轮差、转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过性的重要轮廓参数。返回一13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。返回一14汽车前或后轮（总）侧偏角汽车行驶过程中，因路面侧

10、向倾斜、侧向风或曲线行驶时离心力等的作用，车轮中心沿丫轴向将作用有侧向力 Fy，在地面上产生相应的地面侧向反作用力瓦，Fy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Fy没有达到附着极限，车轮行驶向也将偏离车轮平面的向，即车轮行驶向与车轮平面的夹角。返回一二、写岀表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中4道题，计2 0分）1写岀带结构和使用参数的汽车功率平衡程式（注意符号及说明）。1pe Pf p Pw rtCd Au；76140mua du、3600 dt、FtUa1 (Gfuacos Guas in t 36003600式中：Ft-驱动力；Ff-滚动阻力；Fw-空气阻力；Fi

11、-坡道阻力；Fj-加速阻力；Ttq-发动机输 岀转矩；i0-主减速器传动比；ik-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；Cd-空气阻力系数；A-汽车迎风面积；Ua-汽车du车速；-旋转质量换算系数；dt_加速度。2写出n档变速器m档传动比表达式（注意符号及说明）若 n 5,且 ig5 1,则 ig4 q，ig3 q2，ig2 q3，ig1 q4 q 4 ig1 ig44：ig1，ig34巳,ig2 fi：，返回二3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。当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力F,若忽略其

12、它阻力，地面制动力Fxb= 0 , 当 Fxb F （ F为地面附着力）时，Fxb F ；当FxbmaxF时FxbF，且地面制动力Fxb达到最大值Fxbmax，即FxbmaxFfN当F F时,Fxb F ,随着F的增加，Fxb不再增加4简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。已知（口引，P,gei）,i1,2,以及汽车的有关结构参数和道路条件（fr和），求作岀QS f（Ua）等速油耗曲线。根据给定的各个转速 和不同功率下的比油耗ge值，采用拟合的法求得拟合公式ge 口卩2，%）。1）由公式nerUa 0.377 亠i kio计算找岀Ua和氏对应的点（ni,Ua1）,（门2,山2）,宀占）2）分别

13、求岀汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率Pr和PwPwFwuaCD Aua360021.15 3600PrFrua3600ua3600Gfr cos3）求岀发动机为克服此阻力消耗功率Pe4）由氏和对应的卩。,从geHP2，%）计算ge5）计算岀对应的百公里油耗Qs为QSPege1.02ua6）选取一系列转速厲,n2 , n3, n4,找岀对应车速ua1ua2ua3ua4? ? ? ?uam据此计算出Qsi ,Qs2,Qs3,Qs4,Q Smo把这些Qs -ua的点连成线，即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线，为计算便，计算过程列于表3-7等速油耗计算法足,r/min计算公式nn2n4n

14、mua ,km/hrne0.377i0Ua1Ua2Ua3Ua4UamPrJkWmgfrUa3600Pr1P2P3耳4P1 rmPw kwJCdAu；76140Pw1P w2Fw3Fw4PwmPe(Pw Pr)TPP2F4Pmge,g/(kWh)ge1ge2ge3ge4gemQsS,L/100kmPge1.02uaQs1QS2Qs3Qs4Qsm返回二5写岀汽车的后备功率程式，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Uamax，在该平衡点，发动机输岀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

15、不同车速条件下汽车发动机功率的利用情况。Pf Pw汽车在良好平直的路面上以等速Ua3行驶，此时阻力功率为t，发动机功率克服常见阻1pPe （Pf Pw）p力功率后的剩余功率sT,该剩余功率Ps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Ua3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Ua1和Ua2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

16、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。返回二 6可用不同的法绘制I曲线，写岀这些法所涉及的力学程或程组如已知汽车轴距 L、质心高度hg、总质量m、质心的位置L2（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线。mgR可2F1绘制I曲Fi F 2 mgF iFziL2hg根据程组F 2Fz2Lihg也可直接绘制I曲线。假设一组值（=0.1,020.3,），每个 值代入程组（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

17、些交点就制成I曲线。Fxb2利用f线组LFxbihgmgL?hg和r线组hgFLhgmgLiFz2。取不同的值,于同一 值，f线和r线的交点既符合FxbiFz1，也符合Fxb2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。返回二三、叙述题（选择其中4道题，计20分）1从已有的制动侧滑受力分析和试验，可得岀哪些结论？在前轮无制动力、后轮有足够的制动力的条件下，随Ua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

18、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。返回三2写岀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。D Ft Fw根据公式G ，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

19、位和车速下的 D绘制在Ua- 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岀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）。返回三3写岀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: 列岀发动机外特性 Ttq ne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FtrTtqi g io Tr求出各档在不同车速下的驱动力uaFt，并按式rne 2羸 60 3.60.377 斗igi0计算对应的车速ua;按式Ffmgf

20、 cos计算滚动阻力1Ff，按式 Fw 2CDA2ur计算对应车速的空气阻力F f Fw ；duFt(FfFw)按式dt计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数,曲线以及1/X山曲线;t按式X计算步长ua/3.6的加速时间t，对t求和，则得到加速时间。ds同理，按式uududu sx2X ，计算步长（UaUa ）/3.6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

21、速点对应的车速换档。返回三4写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明）。列岀发动机外特性 Ttq ne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TtTtqlgl0 TFtrr求出各档在不同车速下的驱动力UaFt，并按式匹0.377 匹igi0603.6igi0计算对应的车速Ua ；按式Ff mgfcos计算滚动阻力1 2FF wCD A Urf，按式2计算对应车速的空气阻力FfFw ； 将 Ft、FfFw绘制在UaR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。返回三5选择汽车发动机功率的基本原则。根据最大车速 Uamax选择Pe，

22、即Pe1 mgf一（Uamaxt 36007|盼口爲），若给定m、Cd、A f、T，则可求出功率Pe汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）若已知f、fg3.6 tuamaxT、Cd及Ua max大致差不多Cd a76.14m t3u amaxfg3.6 Tua maxconst，但是,A/m变化较大。返回三6画出制动时车轮的受力简图并定义符号Fz地面法向反作用力,W重力；制动器制动力矩,车轮角速度,Fp车桥传递的推力,F制动器制动力，返回三Fb地面制动力。7分析汽车紧急制动过程中减速度（或制动力）的变化规律。1，把脚从加速踏板驾驶员反应时间1，包括驾驶员发现、识别障碍并做出决定的反应时间换到制动

23、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制动力增长时间 2，从岀现制动力（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1+ 2时间,车速将等于初速度 Uo （m/s）不变。在持续制动时间 3，假定制动踏板力及制动力为常数，则减速度j也不变。返回三8在侧向力的作用下，刚性轮和弹性轮胎行驶向的变化规律（假设驾驶员不对汽车的行驶向 进行干预）。当有Fy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 Fy未超过车轮与地面间的附着极限时（FylFz），车轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身平面的向行驶（。 当地面侧向反作用

24、力 Fy达到车轮与地面间的附着极限时（FylFz），车轮发生侧向滑动，若滑动速度为u，车轮便沿合成速度 u的向行驶，偏离了车轮平面向。当车轮有侧向弹性时，即使 Fy没有达到附着极限，车轮行驶向也将偏离车轮平面的向，出 现侧偏现象。返回三四、分析题（选择其中 4道题，计20 分）1确定传动系最小传动比的基本原则假设i05时,U a max 2jn-H* JUp2Ua5时,Ua max 3 Up3 ,Ua max 3 U a max 2其中Up3不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。I。 5时，Uamaxi Up1,Uamax1 Uamax2 ；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变

25、差。返回四2已知某汽车 机=0.4，请利用I、侏f、 丫线，分析$= 0.5,书0.3以及$= 0.7时汽车的制动过程0.3时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，Fxb1F 1Fxb2F 2、 ，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与0.3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Fxb1 F 1, Fxb2 F 2，即前后制动器制动力仍沿着 线增长，前轮地面制动力沿着0.3的f线增长。当f与I相交时，0.3的r线也与1线相交，符合前后轮均抱死的条件,汽车制动力为0.3gm。当0.5时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，Fxb1 F 1、Fxb2F 2，

26、即前后轮地面制动=0 5 力与制动器制动力相等。当与 的r线相交时，符合后轮先抱死的条件，前后制动器F xb1 F 1 Fxb2 F 2制动力仍沿着增加，而1,2，即前、后制动器制动力仍沿着线增长,后轮地面制动力沿着0.5的r线增长。当r与丨相交时，0.5的f线也与1线相交，符合前后轮都抱死的条件,汽车制动力为0.5gm。0.7的情况同0 5的情形。返回四3汽车在水平道路上，轮距为B,重心高度为hg,以半径为R做等速圆运动，汽车不发生侧翻的极限车速是多少？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？不发生侧滑的极限车速:FzmgFllFzl m gFcUa/3.62FcF

27、|mlm gRiua2.3.6Rl guj/3.62不侧翻的极限车速:Fzr mg2 2u；/3.62Ua3.62F c hg FZrhg返回四4在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以55km/h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，但是，汽车的行驶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）。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。岀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 法向力较大，地面制动力尚未达到附着极限，因此才会岀现左侧

28、有制动拖印，而右侧无拖印的现象。返回四5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。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,即卩b= s。（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。）=0 而车轮侧向力系数 （侧向附着系数）1则随S增加而逐渐下降， 当s=100%时，1 0。（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。）返回

29、四 只有当S约为20 %（ 1222 %）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滑动率 S6某汽车（未装 ABS ）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。返回四制动鼓失圆或制动盘翘曲；左侧路面不平左侧悬架振动2S7从制动距离计算式UaO25.92 jmax可以得岀那些结论。汽车的制动距离 S是其制动初始速度 Ua0二次函数，Ua0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。Ua0是随行驶条件而变化的使用因素，而j max是受道路条件和制动系技术条件制约的因素

30、；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So 返回四0.03 ,f=0.015，传动系机械效率五、计算题（选择其中 4道题，计20分）1 某汽车的总质量m=4600kg,C D=0.75,A=4mn=0.82，传动系总传动比iig10，假想发动机输岀转矩为Te=35000N.m ,车轮半径r .360m，道路附着系数为0 4，求汽车全速从 30km/h 加速至50km/h所用的时间1） R和F计算（略）2）由于F，所以，aU2 U1t，即50 303.6 0.4 9.811.42s返回五2已知某汽车的总质量m=4600kg,C D=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数1=0.03, 2=0.03,坡度角a =5 ,f=0.01车轮半径r=0.367m ，传动系机械效率沪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岀功率？PeGfua cos36003Gua sinCD Auamua du3600761403600 dt)返回五10.85(4600 0.0150.75 4 3037614057.18kw9.8130cos51.06 4600 304600 9.81 30sin50.25)1360