吉林大学汽车理论

1、- 1 - / 56一、概念解释一、概念解释（选其中（选其中 8 题，计分）题，计分）1 汽车使用性能2 滚动阻力系数3 驱动力与（车轮）制动力4 汽车驱动与附着条件5 汽车动力性及评价指标6 附着椭圆7 临界车速8 滑移（动）率9 同步附着系数10 制动距离11 汽车动力因数12 汽车通过性几何参数13 汽车（转向特性）的稳态响应14 汽车前或后轮（总）侧偏角二、写出表达式、画图、计算，并简单说明二、写出表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中（选择其中 4 道题，计分）道题，计分）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）。2 写出按传动比按等比级数分配的档变速器第档传

2、动比表达式（注意符号及说明）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。4 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。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。6 可以用不同的方法绘制 I 曲线，写出这些方法所涉及的力学方程或方程组。三、叙述题三、叙述题（选择其中（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分）分）1 从已有的制动侧滑受力分析和试验，可得出哪些结论？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。3 写出图解法计算汽车加速性能的步骤（最好列表说明）。4 写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明）。5 选择汽车发

3、动机功率的基本原则。6 画出制动时车轮的受力简图并定义符号。- 2 - / 567 分析汽车紧急制动过程中减速度（或制动力）的变化规律。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（假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预）。四、分析题四、分析题（选择其中（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分）分）1 确定传动系最小传动比的基本原则。2 已知某汽车 00.4，请利用、 线，分析 0.5,0.3 以及 0.7 时汽车的制动过程。3 汽车在水平道路上，轮距为 B,重心高度为 hg,以半径为 R 做等速圆周运动,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

4、该路段的极限车速?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）。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。6 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。7 从制动距离计算式max2002292.25)2(6 . 31juusaa可以得出那些结论。五、计算题五、计算题（选择其中（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分

5、）分）1 某汽车的总质量 m=4600kg,CD=0.75,A=4m2, 03. 01,03. 02,f=0.015,传动系机械效率T=0.82,传动系总传动比100giii,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。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rr=0.367m，传动系机械效率 T=0.85,加速度 du/dt=0.25m/s2,ua=30km/h,

6、计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输出功率？3 已知某车总质量 m=8025kg,L=4m(轴距),质心离前轴的距离为 a=2.5m,至后轴距离 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)。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=0.90-1.3510-4ne，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+5.010-5ua

7、,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=0.2kgm2,前轮总转动惯量 Iw1=1.8 kgm2, 前轮总转动惯量 Iw1=3.6 kgm2,发动机的最高转速 nmax=4100r/min,最低转速 nmin=720r/min,各档速比为:- 3 - / 56档位IIIIIIIVV速比1.00.8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。5 某汽车总重力 G=20100N,L=3.2m,静态时前轴荷占 55，后轴荷占 45， k1=-38920N/rad,k2=-38300N/r

8、ad, 求特征车速，并分析该车的稳态转向特性。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。试题答案试题答案一、概念解释一、概念解释汽车使用性能 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。返回一2 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

9、汽车滚动阻力系数与车轮负荷的乘积，即rTfWFff。其中：f是滚动阻力系数，fF是滚动阻力，W是车轮负荷，r是车轮滚动半径，fT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 汽车驱动力tF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0F，而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力tF。习惯将tF称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形，则rTFtt，TgtqtiiTT0。式中，tT为传输至驱动轮圆周的转矩；r为车轮半径；tqT为汽车发动机输出转矩；gi为变速器传动比；0i主减速器传动比；T为汽车传动系机械

10、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bF。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- 4 - / 56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bF为 FrTFb/。地面制动力bF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tF超过某值（附着力F）时，车轮就会滑转

11、。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FFFFFtwif，其中附着力zFF，式中，zF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。返回一5 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。返回一 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。

12、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 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 当稳定性因素0K时，横摆角速度增益0Kr比中性转向时0Kr的大。随着车速的增加，uSr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Kucr1时，r。cru称为临界车速，是表征过

13、度转向量的一个参数。临界- 5 - / 56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）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wu与车轮角速度w存在关系式wwru；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

14、加，车轮处于边滚边滑的状态。这时，车轮中心速度wu与车轮角速度w的关系为wwru，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即wwru；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0w。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动成份的多少，即%100wwwurus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zF（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

15、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1tg。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。- 6 - / 56 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0au，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

16、由汽车行驶方程式可导出dtdugdtdugifdtduGmGFFGFFDfiwt)(则D被定义为汽车动力因数。以D为纵坐标，汽车车速au为横坐标绘制不同档位的auD的关系曲线图，即汽车动力特性图。返回一12 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

17、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。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yF，在地面上产生相应的地面侧向反作用力YF，YF也称为侧偏力。- 7 - / 56轮胎的侧偏现象，是指当车轮有侧向弹性时，即使YF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

18、驶方向与车轮平面的夹角。返回一二、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 道题，计分）道题，计分）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）。)3600761403600sin3600cos(113dtdumuAuCGuGfuPPPPPaaDaatjwifteruiiTuFaTogtqat式中：tF-驱动力；fF-滚动阻力；wF-空气阻力；iF-坡道阻力；jF-加速阻力；tqT-发动机输出转矩；0i-主减速器传动比；ki-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

19、；DC-空气阻力系数；A-汽车迎风面积；au-汽车车速；-旋转质量换算系数；dtdu-加速度。 返回二 2 写出档变速器档传动比表达式（注意符号及说明）。, 1, 5432423414414132234511ggiiiiiiiqqiqiqiqiingggggggggg则且若由此可导出 n 挡变速器的各挡传动比：11141413131212,nmnggmnnggnnggnnggiimiiiiii挡，则对于第- 8 - / 56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0F,若忽略其它阻力，地面制动力0 xbF，当FF

20、xb（F为地面附着力）时，FFxb； 当FFxbmax时FFxb，且地面制动力xbF达到最大值maxxbF,即FFxbmax； 当FF 时,FFxb,随着F的增加，xbF不再增加。 返回二 FFFxbmaxFFxbCN踏板力，fbFF 4 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。 已知(ein,iP,eig),i1,2,n,以及汽车的有关结构参数和道路条件(rf和i)，求作出)(aSufQ等速油耗曲线。根据给定的各个转速en和不同功率下的比油耗eg值,采用拟合的方法求得拟合公式),(2eenPfg 。1) 由公式0377. 0iirnukea计算找出au和en对应的点(1n,1au),(2n,2

21、au),.,(mn,amu)。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rP和wP。- 9 - / 56360015.2136003aDawwAuCuFPcos36003600raarrGfuuFP3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率eP。4) 由en和对应的eP,从),(2eenPfg 计算eg。5) 计算出对应的百公里油耗SQ为aeeSugPQ02. 16) 选取一系列转速1n，2n，3n，4n，.，mn,找出对应车速1au，2au，3au，4au，amu。据此计算出SmSSSSQQQQQ,4321。 把这些SQ-au的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计

22、算方便,计算过程列于表 3-7。等速油耗计算方法en,r/min计算公式1n2n3n4n.mnau,km/h0377. 0iirnke1au2au3au4au.amurP,kW3600arumgf1rP2rP3rP4rP.rmPwP,kw761403aDAuC1wP2wP3wP4wP.wmPePTrwPP)(1P2P3P4P.mPeg,g/(kWh) 1eg2eg3eg4eg.emg- 10 - / 56SQ,L/100kmaeuPg02. 11SQ2SQ3SQ4SQ.SmQ 返回二5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。 利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的

23、最高车速maxau，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3au行驶，此时阻力功率为twfPP,发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率sP)(1wfTePPP,该剩余功率sP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3au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1au和2au时，使用不同档位时，汽车后备功率也不同。汽车后备

24、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 1020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 可用不同的方法绘制 I 曲线，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gh、总质量m、质心的位置2L(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1212222421FhmgLFmgLhLhmgFggg绘制 I 曲线。根据方程组ggzzh

25、LhLFFFFmgFF12212121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。- 11 - / 56利用f线组gxbggxbhmgLFhhLF212和r线组121gxbxbgghmgLFFLhLh 对于同一值，f线和r线的交点既符合11ZxbFF，也符合22ZxbFF。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。 返回二三、叙述题（选择其中三、叙述题（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分）分）1从已有的制动侧滑受力分析和试

26、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au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

27、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GFFDwt，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au-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）。 返回三3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：

28、列出发动机外特性etqnT 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riiTrTFTgtqtt0求出各档在不同车速下的驱动力tF，并按式00377. 06 . 3602iirniirnugegea计算对应的车速au；- 12 - / 56按式cosmgfFf计算滚动阻力fF，按式221rDwuACF计算对应车速的空气阻力wfFF ；按式mFFFdtduwft)(计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画出aux 曲线以及aux /1曲线；按式xutt 计算步长6 . 3/au的加速时间t，对t求和，则得到加速时间。同理，按式xuuss

29、xudusduxuds ，计算步长26 . 3/ )(aauu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。 返回三4写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明）。列出发动机外特性etqnT 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riiTrTFTgtqtt0求出各档在不同车速下的驱动力tF，并按式

30、00377. 06 . 3602iirniirnugegea计算对应的车速au；按式cosmgfFf计算滚动阻力fF，按式221rDwuACF计算对应车速的空气阻力wfFF ；将tF、wfFF 绘制在au-tF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，即- 13 - / 56 eTDaDaTePfACmuACumgfP，则可求出功率、，若给定)761403600(13maxmax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mAconstufguCfumACufgmP

31、aTaDTaTDaTe/6 . 314.766 . 31000maxmax3maxmax 返回三6 画出制动时车轮的受力简图并定义符号。 pFzFbFTWF zF地面法向反作用力， W重力； T制动器制动力矩， 车轮角速度， pF车桥传递的推力， F制动器制动力， bF地面制动力。 返回三7 分析汽车紧急制动过程中减速度（或制动力）的变化规律。- 14 - / 561112a422pFjtpFbcdefg03j 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

32、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0u(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。返回三8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（假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预）。 当有YF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YF未超过车轮与地面间的附着极限时(zlYFF)，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YF达到车轮与地面间的附着极限时(zlYFF)，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为u，车

33、轮便沿合成速度u的方向行驶，偏离了车轮平面方向。- 15 - / 56 当车轮有侧向弹性时，即使YF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。返回三 四、分析题（选择其中四、分析题（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分）分）1 确定传动系最小传动比的基本原则。假设05i 时，max22maxapaauuuu；05i 时，max33max3max2,apaauuuu其中3pu不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。05i 时，max11max1max2,apaauuuu；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变差。 返回四2 已知某汽车 00.4，请利用、

34、 线，分析 0.5,0.3 以及 0.7 时汽车的制动过程。 - 16 - / 562F1FI线组f线组r2xbF1xbF3 . 04 . 05 . 0 3 . 0时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，11FFxb、22FFxb，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与3 . 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11FFxb,22FFxb，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

35、着增加，11FFxb、22FFxb，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11FFxb,22FFxb，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。 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 做等速圆周运动,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?- 17 - / 56

36、不发生侧滑的极限车速： gRugmRumFFRumFgmFFmgFlalalcaclZllZ222226 . 36 . 3/6 . 3/不侧翻的极限车速： gagaZrgcZrhBgRuBgmhRumBFhFmgF126 . 326 . 3/2222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）。 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

37、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，因此才会出现左侧有制动拖印，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

38、逐渐下降，当 s=100%时，0l。（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。）返回四 - 18 - / 56 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。 20100psbS滑动率bl6 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。 制动鼓失圆或制动盘翘曲；左侧路面不平左侧悬架振动。 返回四7 从制动距离计算式max2002292.25)2(6 . 31juusaa可以得出那些结论。 汽车的制动距离 S 是其制动初始速度0au二次函数，

39、0au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。0au是随行驶条件而变化的使用因素，而maxj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。 返回四五、计算题（选择其中五、计算题（选择其中 4 道题，计道题，计 20 分）分）1 某汽车的总质量 m=4600kg,CD=0.75,A=4m2, 03. 01,03. 02,f=0.015,传动系机械效率T=0.82,传动系总传动比100giii

40、,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。1) tF和F计算（略）2）由于 FFt,所以，tuua12,即st42. 181. 94 . 06 . 33050 返回五- 19 - / 562 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rr=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

41、发动机输出功率？kwdtdumuAuCGuGfuPaaDaate18.5736001)25. 030460006. 05sin3081. 946005cos3081. 9015. 04600(85. 01)3600761403600sin3600cos(133 返回五3 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)。NiFz81. 9309081.

42、 980255 . 25 . 115. 15 . 11NiFz81. 9493581. 980255 . 25 . 115. 15 . 22385. 08025/30901fm,615. 0385. 012fm 返回五4 已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为 Ttq=19+0.4ne-15010-6ne2，传动系机械效率T=0.90-1.3510-4ne，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+5.010-5ua,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=0.2kgm2,前

43、轮总转动惯量 Iw1=1.8 kgm2, 前轮总转动惯量 Iw1=3.6 kgm2,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1.00.8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。- 20 - / 56)1035. 19 . 0(1 9549)1 (4eetqTemnnTPP2429367. 06 . 314. 328 . 00 . 6706016 . 32600riiungaer/min 返回kW16924291035. 19 . 0124

44、29954924291015024294 . 01946mP5 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016. 0389202 . 355. 0383002 . 345. 02 . 381. 9201002K，所以汽车为不足转向特性。 特征车速km/h8 .28m/S0 . 81Kuch 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：uuuuucos

45、)(sin)( 沿 oy 轴加速度分量：rtyutualim0第二套第二套一、概念解释（选其中一、概念解释（选其中 8 8 题，计分）题，计分）1 回正力矩 2 汽车动力因数3 汽车动力性及评价指标4 同步附着系数5 汽车通过性几何参数6 附着椭圆- 21 - / 567 地面制动力8 汽车制动性能9 汽车最小离地间隙10 r曲线11 最小燃油消耗特性12 滑动（移）率13 侧偏力14 等效弹簧二、写出表达式、画图、计算并简单说明二、写出表达式、画图、计算并简单说明（选择其中（选择其中 4 4 道题，计分）道题，计分）1 用结构使用参数写出汽车行驶方程式（注意符号定义）。2 画图并说明地面制动

46、力、制动器制动力、附着力三者关系。3 画出附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明4 用隔离方法分析汽车加速行驶时整车的受力分析图，并列出平衡方程5 列出可用于计算汽车最高车速的方法，并加以说明。6 写出汽车的燃料消耗方程式，并解释主要参数（注意符号定义）。7 列举各种可用于绘制 I 曲线的方程及方程组。三、叙述题（三、叙述题（选择其中选择其中 4 4 道题，计道题，计 2020 分）分）1 写出计算汽车动力因数的详细步骤，并说明其在计算汽车动力性的用途。2 分析变速器速比gi和档位数对汽车动力性的影响。3 如何根据发动机负荷特性计算等速行驶的燃料经济性？4 分析汽车在不同路面上制动

47、时最大减速度值，并结合制动力系数曲线加以说明。5 有几种方式可以判断或者表征汽车角阶跃输入稳态转向特性？请简单叙述之。6 试用汽车驱动力行驶阻力平衡或者动力特性分析汽车的动力性。7 从受力分析出发，叙述汽车前轮抱死拖滑和后轮抱死拖滑对汽车制动方向稳定性的影响。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 已知某汽车00.4，请利用、线，分析0.45,0.3以及0.75时汽车的制动过程。2 试确定汽车弯道半径为 R 的横坡不发生侧滑的极限坡角（要求绘图说明）。3 请分析汽车制动时附着系数大小对前、后轮地面法向反作用力的影响。4 在划有中心线的双向双车道

48、的本行车道上，汽车以 75km/h 的初速度实施紧急制动，仅汽车左侧轮胎在路面上留下制动拖痕，但汽车行驶方向轻微地向右侧偏离，请分析该现象。- 22 - / 565 请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为 ）行驶的附着条件，并解释载货汽车通常采用后驱动而小排量轿车采用前驱动的原因。6 请分析汽车加速时，整个车身前部抬高而后部下沉的原因（提示：考虑悬架及轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法）。7 请以减速器速比为例，叙述汽车后备功率对汽车动力性和燃油经济性的影响。8 某汽车（装有 ABS 装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖痕，请分析出现该现象的原因。五、计算题

49、（选择其中 4 道题，计 20 分）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,传动系机械效率 T=0.85, 传动系总速比4 . 80giii,车轮滚动半径mrr368. 0，加速度 du/dt=0.2m/s2,ua=30km/h,请计算此时汽车克服各种阻力需要的发动机输出功率。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。3 请叙述驾驶员、制动系结构形式、

50、制动系调整（踏板自由行程、制动鼓/盘与摩擦片之间间隙）以及道路条件对汽车制动性能的影响，并计算单位初速度变化对汽车制动距离的影响（ua0=50km/h，2=0.2s 2”=0.15）。4 参考汽车理论图 523 和图 524 导出二自由度汽车质心沿 ox 轴的加速度分量。5 某轿车轴距 L=3.0m,质心至前轴距离 a=1.55m,质心至后轴距离 b=1.45m,汽车围绕 oz 轴的转动惯量 Iz=3900kgm2,前轮总侧偏刚度 k1=-6300N/rad,后轮总侧偏刚度 k2=-110000N/rad,转向系总传动比 i=20,汽车的总质量为 2000kg,请求（画出）稳态横摆角速度增益曲

51、线、车速为22.35m/s 汽车的稳态横摆角速度增益。6 请推导出下述公式（注意单位和常数换算）gaeeiirnunTP0377.095497 请推导出公式(参考 P42,注意单位和常数换算) )3600761403600(11.3673dtdumuAuCGfuPbPQaaDaTeet其中一、概念解释（选其中 8 题，计分）1 回正力矩轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕Oz轴的回正力矩zT。zT是圆周行驶时使转向车轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。车轮静止受到侧向力后，印迹长轴线aa与车轮平面cc平行，aa线上各点相对于cc平面的横向变形均为h

52、，即地面侧向反作用力沿aa线均匀分布。车轮滚动时aa线不仅与车轮平面错开距离h，且转动了角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端- 23 - / 56离车轮平面远，侧向变形大。地面微元侧向反作用力的分布与变形成正比，故地面微元侧向反作用力的合力大小与侧向力YF相等，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移距离e，称为轮胎拖距。eFY就是回正力矩zT。返回一2 汽车动力因数由汽车行驶方程式可导出dtdugdtdugifdtduGmGFFGFFDfiwt)(则D被定义为汽车动力因数。以D为纵坐标，汽车车速au为横坐标绘制不同档位的auD的关系曲线图，即汽车动力特性图。返回一3 汽车动

53、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。返回一4 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1tg。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

54、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。返回一- 24 - / 565 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性的重要轮廓参数。返回一6 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。作用有制

55、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。返回一7 地面制动力 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bF。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bF为 FrTFb/。地面制动力bF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。返回一8 汽车制动性能 汽车制动性能，是指汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在

56、下长坡时能维持一定车速的能力。另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。汽车制动性能是汽车的重要使用性能之一。它属于主动安全的范畴。制动效能低下，制动方向失去稳定性常常是导致交通安全事故的直接原因之一。9 汽车最小离地间隙汽车最小离地间隙C是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较小的离地间隙。汽车前桥的离地间隙一般比飞轮壳的还要小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲碰。后桥内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小。在设计越野汽车时，应保证有较大的最小离地间隙。返回一10 r曲线- 2

57、5 - / 56简单地说，r线组就是当后轮制动抱死时，汽车前后轮制动力关系。当后轮抱死时，存在LhFLmgLhLLmgFFgxbgzxb1122。因为mgFxb，并且21xbxbxbFFF，所以有LhFFLmgLFgxbxbxb)(2112，将式表示成)(12xbxbFfF的函数形式，则得出汽车在不同路面上只有后轮抱死时的前、后地面制动力的关系式为121gxbxbgghmgLFFLhLh ，不同值代入式中，就得到r线组，见下图。r线组与横坐标的交点为ghmgL1，而与的取值无关。当01xbF时，gxbhLmgLF12。由于r线组是经过（ghmgL1，0）的射线，所以取不同的值就可得出r线组。返

58、回一2xbF1xbF)0,(1ghmgL11 最小燃油消耗特性 发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。返回一12 滑动（移）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- 26 - / 56基本一致，车轮近似为单纯滚动状态，车轮中心速度wu与车轮角速度w存在关系式wwru；在第二阶段内，花纹逐渐模糊，但

59、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wu与车轮角速度w的关系为wwru，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即wwru；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0w。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%100wwwurus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zF（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数b。返回一13 侧偏力汽车行驶过程中，因路面

60、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yF，在地面上产生相应的地面侧向反作用力YF，使得车轮发生侧偏现象，这个力YF称为侧偏力。返回一14 等效弹簧车厢（或车身）在发生侧倾时，所受到悬架的弹性恢复力相当于一个具有悬架刚度的螺旋弹簧，称之为等效弹簧。返回一二、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）用结构使用参数写出汽车行驶方程式（注意符号定义）。 汽车行驶方程式的普遍形式为jiwftFFFFF，即dtdumgmuACfgmriiTaDdtktqsin15.21cos20式中：