汽车理论最新版课后答案第5、6章

1、轴距L=3.048m第2页共13页12离）。第1页共13页第五章汽车的操纵稳定性5.1一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad。若轿车向左转弯，将使前轮均产生正的外倾角，其大小为4度。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮负载转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏角。解：有外倾角时候的地面侧向反作用力为F=ka+kY（其中k为侧偏刚度，k为外倾刚度，Y为外倾角）Y于是，有外倾角引起的前轮侧偏角的大小为：代入数据，解得a1二=0.611rad，另外由分析知正的外倾角应该产生负的侧偏角，所以由外倾角引起的前轮侧偏角为-0.611rad。6450N轻型客车在试

2、验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在悬架上加装横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论依据（要求有必要的公式和曲线）。答：由课本P138-140的分析知，汽车稳态行驶时，车厢侧倾角决定于侧倾力矩M石和悬架总的角刚度工K，工KQr前、后悬架作用于车厢的恢复力矩增加：T=KQ，T二KQQr1Qr1rQr2Qr2r其中匕，匕分别为前、后悬架的侧倾角刚度，悬架总的角刚度工K为前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角Qr1Qr2Qr刚度之和。由以上的分析易知，当增加横向稳定杆后汽车前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧倾角刚度不变，所以前悬架作用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾

3、力矩不变），由此汽车前轴左、右车轮载荷变化量就较大。由课本图5-46知在这种情况下，如果左右车轮轮胎的侧偏刚度在非线性区，则汽车趋于增加不足转向量。汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它们彼此之间的关系如何？答：汽车的稳态响应有三种类型，即中性转向、不足转向和过多转向。表征稳态响应的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角角绝对值之差（a-a），转向半径的比R/R0,静态储备120系数S.M.等。它们之间的彼此关系为：1K=（a-a）（a为侧向加速度的绝对值）；a121ykaS.M.=齐厂-也,k2分别为汽车前、后轮的侧偏刚度,a为汽车质心到前轴的距离，L为前、后轴之间的距举出

4、三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？答：表示汽车稳态转向特性的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角绝对值之差-a），转向半径的比r/r0,120静态储备系数S.M等。讨论汽车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-17）a-akaS.M.=二2-（a为中性转向点至前轴的距离）Lk+kL12当中性转向点与质心位置重合时，S.M.=0,汽车为中性转向特性；当质心在中性转向点之前时，aa,S.M.为正值，汽车具有不足转向特性；当质心在中性转向点之后时，aa,S.M.为正值，汽车具有不足转向特性；当质心在中性转向点之后时，aa,S.M.为负值，汽

5、车具有过多转向特性。5.11二自由度轿车模型的有关参数如下：总质量m=1818.2kg绕Oz轴转动惯量I二3885kg-m2z第 页共13页质心至前轴距离质心至后轴距离前轮总侧偏刚度后轮总侧偏刚度转向系总传动比试求1)a=1.463mb=1.585mk1=-62618N/radk2=-110185N/radi=20稳定性因数K、特征车速uch。2)3)稳态横摆角速度增益曲线N6丿s、车速u=22.35m/s时的转向灵敏度sw3)静态储备系数SM侧向加速度为0.4g时的前、后轮侧偏角绝对值之差巴-a2与转弯半径的比值R/R0(R0=15m)。4)车速u=30.56m/s时，瞬态响应的横摆角速度波

6、动的固有(圆)频率0、阻尼比、反应时间工与峰值反应时间3注意：2)所求的转向灵敏度厂中的6是指转向盘转角，除以转向系传动比才是车轮转角。6swsw解：1)稳定性因数aBK丿211818.2(1.4631.5853.04821-11018562618丿=0.0024s2/m2特征车速u=、1/K=20.6m/s=74.18km/hch3)2)稳态横摆角速度增益曲线寸6丿一u如下图所示：a车速u=22.35m/s时的转向灵敏度=3.3690/20=0.168Rsw10121，6将随车速得增加而逐渐666swsw0sw0sw06增大；K0,丁1，6将随车速得增加而逐渐减小。6SWsw05.14习题图

7、4是滑柱连杆式独立悬架（常称为MePhersonstrutsuspension）示意图。试证：1）R.C.为侧倾中心。2）悬架的侧倾角刚度为K=2K（竺）2，式中，ks为一个弹簧的（线）刚度。分析：计算悬架侧倾角刚度时，要利用虚位移原理进行推导。推导时注意，本题和书中的单横臂独立悬架是有区别的，主要是本题有一个角d。证明：1）先对左侧悬架分析。当车轮上下跳动时，CB杆绕B点转动，故AC杆的瞬心必在CB所在的直线上；由于AC杆导向机构的约束，A点的运动方向平行与AC杆自身，故AC杆的瞬心必在过A点，垂直AC的直线上。由此可得到左侧车轮的瞬心O点，侧倾中心就在DO与汽车中心线的交点上，如图中所示。

8、2）a.求悬架的线刚度K设车厢不动，汽车处于静止受力状态，作用在轮胎上的地面法向反作用力为F，再在轮胎上加一微元力AF，TOC o 1-5 h zttzzS为弹簧的虚位移，为车轮的虚位移，弹簧力相应增加AQ，则AQ=kAs。stss设OD与水平面的夹角为d,因为O为左侧车轮的运动瞬心，由图可知AseosdAss=T。mn根据力矩平衡：AFneosd=AQm=kAsm。zss“m、单侧悬架的线刚度为K二-二k()2。1Assncosat由式(5-42)整个悬架的侧倾角刚度为：K=1K(2pcosa)2=2k(mP)2。%2isn习题图5为三种前独立悬架对车轮相对车身垂直上下位移时前束变化的影响。

9、试问图中哪一条曲线具有侧倾动，外侧前轮处于压缩行程，前束减小，车轮向外转动。采用这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了不足转向量，具有侧倾不足转向效果。曲线2对应的前独立悬架，曲线较其他两种更贴近纵坐标轴，说明这种悬架的侧倾转向量很小，几乎等于零。曲线3对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束减小，车轮向汽车纵向中心线相反方向转动，外侧前轮处于压缩行程，前束增大，车轮向内转动。采用这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了过多转向量，具有侧倾过多转向效果。转向盘力特性与哪些因素有关，试分析之。答：转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性，与下列因素有关：转向器传动比及其变化规律、

10、转向器效率、动力转向器的转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效率、由悬架导向杆系决定的主销位置、轮胎上的载荷、轮胎气压、轮胎力学特性、地面附着条件、转向盘转动惯量、转向柱摩擦阻力以及汽车整体动力学特地面作用于轮胎的切向反作用力是如何控制转向特性的？答：参考课本第六节。第 页共13页第 页共13页第六章汽车的平顺性6.1设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声，G(f)二0.1m2s-3。求在0.580Hz频率范arrlw.l.n屮工-,-里-|,围内加权加速度均方根值a和加权振级L，并由表6-2查出相应人的主观感受。waw解a=fw0.5w(f)|2G(f)df0.5=J0!

11、x(f0.52df+j色df+于df+80160.52412.5表得，人的主观感受为很不舒服。1252df)0.5=1.434(ms-2)f21434L=201g(=-)=123(dB)aw10-6，查6.2设车速u=20皿路面不平度系数Gq叫)=2.56x10-8m3,参考空间频率no二O.lrn-1。画出路面垂直位移,TOC o 1-5 h z速度和加速度G(f),Gf),G(f)的谱图。画图时要求用双对数坐标，选好坐标刻度值，并注明单位。qq輕解：由公式G(f)=xG(n)n2u=2.56x10-8x20 x0.01/f2=5.14x10-9/f2(m2s)qf2q00得到谱图如下：G(

12、f)=(2兀)2G(n)n2u=4x兀2x0.5120 x10-8=2.02x10-7(m2/s)&q00G(f)=(2兀)4f2G(n)n2u=16x兀4x0.5120 x10-8xf2=7.98x10-6f2(m2/s3)&q006.3设车身-车轮二自由度汽车模型其车身部分固有频率人二2Hz。它行驶在波长5m的水泥接缝路上求引起车身部分共振时的车速u(km/h)。该汽车车轮部分的固有频率f二10Hz，在砂石路上常用车速为30km/h。at问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长九=？解：引起车身部分共振时的车速：u=f九二2x5-10(m/s)-36(km/h)z0车

13、轮对路面作用的动载所形成的搓路板的波长为：u30 x103=0.833(m)九=a=f3600 x106.4设车身单质量系统的幅频|z/q用双对数坐标表路上输入谱与题6.2相同。求车身加速度的谱密度G(f),駁0.110Hz频率范围车身加速度的均方根值b。駁示时如习题图6所示。画出其谱图，并计算解：z2G()=|H(jo)|2G()=o2zG()&qqqqG&(f)=(2冗f)2&z=1,(f=0.11);-q=1，(f=110)f=0.11时，G(f)=7.98x10-6f2；&z&f=110时，G(f)=7.98x10-6&z&得到车身加速度密度谱图如下：-20.2129X10-8=7.9

14、8x10-6-fq6.5车身-车轮双质量系统参数：f=1.5Hz,:=0.25,丫二9,卩二10。0“人体-座椅”系统参数：f二3Hz,匚二0.25。车速u=20m/s,路面不平度系数G(n)=2.56xl0-8m3,ssq0参考空间频率n0=0.1m-1。计算时频率步长Af=0.2Hz，计算频率点数N=180。1)计算并画出幅频特性乂/q、|z2/zj、|q/zJ和均方根值谱JG卑(f)、JG啓(f)、也(/)谱图。进步计算c、a、L值輕駁駁awaw改变“人体-座椅”系统参数：f=1.5-6Hz,:=0.1250.5。分析a、L值随f、:的变化。sswawss分别改变车身-车轮双质量系统参数

15、：f=0.253Hz,匚=0.1250.5，丫=4.51&卩=520。绘0制严fd、Fd/G三个响应量均方根值随以上四个系统参数变化的曲线。性IZ1/q、lZ2/ZJ、q/打和均方根值谱、Q、可的谱图如下所示第 页共13页a典=Q=JfG-0:a=rf36W2(fkw-0L=20lg(a/aaww可得a=0.3523m/s2Q=0.2391m/s2Q=0.0168m/s2Q=0.0161m/s2,及036Hz频率范围加权加速a度均方根值与加权振级为a=0.01m/s2,L=80.03dB，由表6-2查得车上乘客没有不舒适的感觉。waw1）改变“人体-座椅”系统参数：f=1.5-6Hz,:=0.

16、1250.5。分析a、L值随f、:的变化。sswawssa、L值随f、匚的变化的曲线如下图所示。wawss如图可以看出随f、匚的变化，a、L值改变量不大；其中a、L随f增大而有所增大，而a、L随:sswawwawswaws增大，先减小后增大，其中在匚=0.2左右右最小值。s第 页共13页0.01J0.01300120011DOIOiXOa.cra2）分析双质量系统车身部分固有频率f0、阻尼比Z、刚度比Y和质量比卩四个参数的变化对振动响应嗚、f孑和F/G均方d1S22.E33.5i5E.5G人怵座IT源统的固有频率fe/Hz根值的影响。在分析4个系统参数中某一参数的影响时，其余3个参数保持不变。系统参