汽车运用工程试题

汽车^用工程1一,«念解释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F=fW=—f-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ffr。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，。地面对车轮的滚动阻力偶矩。3驱动力与（车轮）制动力汽车驱动力勺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F0，而由路面产生作用于车轮圆周上F二T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「r,T"J/0nt。式中，Tt为传输至驱动轮圆周的转矩；r为车轮半径；Tq为汽车发动机输出转矩；ig为变速器传动q g比；i。主减速器传动比；nT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Fb。制动器制动力F口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,/r。式中：Tp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F为Fb=T./rF。地面制动力F是使汽车减速的外力。它不但与制动器制动力FR有关，而且还受地面附着力。的制约。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。当车轮驱动力勺超过某值（附着力々）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F+Fi+Fw，\&f，其中附着力。二叫，式中，Fz接触面对车轮的法向反作用力；平为滑动附着系数。轿车发动机的后备功率较大。当Ft2。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，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3当稳定性因素K<3当稳定性因素K<0时，横摆角速度增益E3比中性转向时于K=0的大。随着车速的增加，—u u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“。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3J3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，车轮中心速度匕与车轮角速度3.存在关系式uw“r3w；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uw与车轮角速度3w的关系为uw〉r3w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即uw〉〉r3w；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3w=0。随着制动强度的增加，车轮的滚动成份逐渐减少，滑动s=—w w-X100%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 uw 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'（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数、。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P。它是前、后制动器制动力的实际分tg9=匕^配线，简称为P线。P线通过坐标原点，其斜率为 P。具有固定的P线与I线的交点处的附着系数①0，被称为同步附着系数，见下图。它表示具有固定P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。同疫附着系数社I曲线和同疫附着系数社I曲线和B曲线10制动距离制动距离S是指汽车以给定的初速匕°，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F-F F+F 6mdu 5du 5duD=-t ^=—if+ =(f+1)+ =w+ 由汽车行驶方程式可导出GG Gd Sdt Sdt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—匕的关系曲线图，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。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r轴方向将作用有侧向力勺，在地面上产生相应的地面侧向反作用力FY，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）。P=—P+P+P+P）enfiwj_1GfucosaGusinaCAu38mudu-（a+a+Da-+a）n3600 3600 761403600dt式中：勺-驱动力；Ff-滚动阻力；「-空气阻力；勺-坡道阻力；勺-加速阻力；1-发动机输出转矩；〈-主传动器传动比；i；-变速器上档传动比；L-传动系机械效率；m-汽车总质t量；g-重力加速度；f-滚动阻力系数；a-坡度角；CD-空气阻力系数；A-汽车迎风面积;duua-汽车车速；8-旋转质量换算系数；正-加速度。2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。① 当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力FR-0，若忽略其它阻力，地面制动力。=0，当户动工F（%为地面附着力）时，。-5；②当Fmax-F时F=FN，且地面制动力Fxb达到最大值Fb2即勺max=4；③当FJF,时,F「1，随着Fp的增加，Fb不再增加。

xb3简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。已知（ne/,gji=1,2,……,n以及汽车的有关结构参数和道路条件（fr和，）xb3简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。已知（ne/,gji=1,2,……,n以及汽车的有关结构参数和道路条件（fr和，），求作出Qs=f（Ua）等速油耗曲线。根据给定的各个转速ne和不同功率下的比油耗ge值,采用拟合的方法求得拟合公式ge=f(P2,ne)。U=0.3771)由公式a-e-0计算找出Ua和n对应的点"1，Ua1)，(n2,Ua2)，……Um)。

^a e ^a ^a2）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Pr和Pw。C^Au3。a360021.15x360036003600GfCOSa

r3）求出发动机为克服此阻力消耗功率。4）由。和对应的Pe，从ge=f0,ne）计算ge。5）计算出对应的百公里油耗QS为QsPege6）选取一系列转速n1,n2,n3,n4nm，找出对应车速相1，Ua?，U。3,U。4,Um。据此计算出QS1，QS2,QS3'QS4,KK,QSm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，为计算方便，计算过程列于表3-7。等速油耗计算方法ne,r/min计算公式n1n2n3n4・・・nmua,km/hP,kWPw,kw0.377rneii^讨产。3600CAu3Da76140ua1Pr1Pw1ua2P,r2P、w2ua3P3r3P3w3ua4Pr4・・・・・・・・・uamPrmPwmP(P+p)PPPP・・・Pe%1234mge,g/(kWh)ge1ge2ge3ge4・・・gemQ,L/100kmPgeQQQQ・・・Qd1.02uya a S1S^s2S3S4Sm4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,.，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。Pf+Pw汽车在良好平直的路面上以等速，3行驶，此时阻力功率为I，发动机功率克服常见阻力功P(Pc+P)率后的剩余功率enTf.,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，当汽车速度为匕1和，2^a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。5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。①如已知汽车轴距L、质心高度hg、总质量加、质心的位置々（质心至后轴的距离）就可用前、F=1吟"+”-f—+2F]后制动器制动力的理想分配关系式“221hg'2mgR〔h "力绘制I曲线。F+F=①mgU1u2FFL+①h②根据方程组〔FU2可LT叫也可直接绘制I②根据方程组〔假设一组中值（3=0.1,020.3,……,1.0），每个中值代入方程组（4-30），就具有一个交点的两条直线，变化中值，取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线。TOC\o"1-5"\h\zL―①h mgL ①h ①mgLF= g-F— 2 F= g—F— 1-③利用f线组xb2 ①h 加h和「线组xb2L+叫xb1L+叫对于同一中值，fgg g g线和r线的交点既符合Fxb「①Fz1,也符合Fxb2=①FZ2。取不同的甲值，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1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。F—F根据公式口=一六，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%-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：①列出发动机外特性Ttq-ne数据表（或曲线转化为数据表，或回归公式）；F-4二二/0nT②根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式t一厂厂 求出各档在rn 2兀 rnu———e-x 仁0.377———不同车速下的驱动力勺，并按式a ij。60x3.6 iJ0计算对应的车速ua；t g g a1A③按式Ff=mgC0S。计算滚动阻力，按式L2cdPu计算对应车速的空气阻力Ff+F；du_Ff-（Ff+Fw）④按式加=t5mw计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画出生ua曲线以及1/%ua曲线；⑤按式 敲计算步长Nua/3.6的加速时间加，对X求和，则得到加速时间。同理，,u uduVA VuNuds——duns—Js氏乙Ns— 八按式故 融 融，计算步长（Nuaua）/（趣.62）的加速距离N，对N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写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明）。①列出发动机外特性Tq?数据表（或曲线转化为数据表，或回归公式）；

②根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式Ft②根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式Ft=求出各档在rn 2兀 rnu=——x 仁0.377——不同车速下的驱动力Ft，并按式a ii060x3.6 igi。计算对应的车速ua；t g g aF=1CADu2③按式Ff=mgcosa计算滚动阻力Ff按式Fw2CDur计算对应车速的空气阻力将Ft、Ff+F绘制在%-Ft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选择汽车发动机功率的基本原则。①根据最大车速uamax选择Pe，即（36。。Umax+嘉。Uamax）,若给定m、7、4f、”丁，则可求出功率々②汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）尸天山小缶1000Pfg CA Q汽车比功率=eU —u + D U3m 3.6nTamax76.14mnTamax若已知/、nT、C及u大致差不多，fu -const,但是，A/m变化较大。JTDamax 36n amax6画出制动时车轮的受力简图并定义符号。W y——W y——.I)FZ地面法向反作用力，卬重力；T.制动器制动力矩，①车轮角速度，勺车桥传递的推力，。制动器制动力，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。T1T1，把脚从加速踏板换到制动踏板上的时间工：，以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间t；。制动力增长时间工；，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，下1+T;时间内，车速将等于初速度u0（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，•也不变。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fy时，若车轮是刚性的，则可以发生两种情况：①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（fy<QF），车轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身平面的方向行驶（。②当地面侧向反作用力fy达到车轮与地面间的附着极限时（。NQF），车轮发生侧向滑动，若滑动速度为Au，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「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1确定传动系最小传动比的基本原则。假设，0=5时，uamax2=up2nua=uamax；i0<5时，uamaxi〈"pl,uamaxi<"amax2其中u।不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。pii0>5时，uamax3>up3,uamax3<uamax2；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变差。2已知某汽车生=0.4，请利用工、B、f、饯，分析3=0.54二0.3以及3=0.7时汽车的制动过程。①①=0.3时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着P增加，01=O,F2",，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当P与①=04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P增加，而xbl R,xb2=，，即前后制动器制动力仍沿着P线增长，前轮地面制动力沿着①=0.3的f线增长。当f与I相交时，①二0.3的「线也与I线相交，符合前

时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力后轮均抱死的条件，汽车制动力为0.3gm。②当中=0.5时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着P增加，01二，、勺2"■,即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当P与①=0.5的厂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P增加，而xb1|11,xb2|12/即前、后制动器制动力仍沿着P线增长，后轮地面制动力沿着①=0.5的厂线增长。当r与I相交时”=0.5的于线也与I线相交，符合前后轮都抱死的条件，汽车制动力为0.5gm。③①二0.7的情况同中二0.5的情形。3汽车在水平道路上，轮距为8,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？不发生侧滑的极限车速：FZ不发生侧滑的极限车速：FZ=mg分尸叫xFZ=Qxmxguu2/3.62F=m—a cRFc4%iFc4%iu2/3.62mar <pixmxgua<、,'3.62xRxqxg不侧翻的极限车速:FZr不侧翻的极限车速:FZr=mgFcxhg<FZrxBTOC\o"1-5"\h\zu2/3.627 Bm—a xh<mxgx一Rg 22AB 1u<3.62xRxgx—x—

a 2 hg4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Q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I。然后，随着S的增加，町逐渐下降。当S=100%，即汽车车轮完全抱死拖滑时，町达到滑动附着系数Q和Q=Q。（对于良好的沥青或水泥混凝土道路Q相对甲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）%则随5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。）④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。甲S①b20 100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。①制动鼓失圆或制动盘翘曲；②左侧路面不平③左侧悬架振动。1/T”、 U2S二——（T'+也）u+ a0——7从制动距离计算式 3.622a02592jmaX可以得出那些结论。max①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；②S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。③匕0是随行驶条件而变化的使用因素，而jmax是受道路条件和制动系技术条件制约的因素；④S是制动器摩擦副间隙消除时间T2、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l2，从而缩短S。五、计算题1某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,51=0.03/2=0.03,f=0.015传动系机械效率nT=0.8Z传动系总传动比"i0「10，假想发动机输出转矩为T:35000N.m车轮半径r=0.360m，道路附着系数为①=0.4，求汽车全速从30km/h加速至50km/h所用的时间。u-u 50-30a= 1 At= =1.42s由于Ft3，所以， At，即 3.6x0.4x9.812已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数6=0.03,62=0.03，坡度角a=5°,f=0.015,车轮半径rr=0.367m，传动系机械效率nT=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？1GfucosaGusinaC^Au35mudu、P=(a+a+—Da+a)e“J3600 3600 76140 3600dt=——(4600x0.015x9.81x30cos5+4600x9.81x30sin5+0.8576140=57.18kw3600+0.75x4x303+1.06x4600x3076140=57.18kw36003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)。F1= x9.81=3009x9.81NF2= x9.81=5016x9.81Nm,==3009/8025=0.375m,==1-0.375=0.625f1 ，f24已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为Ttq=19+0.4ne-150x10-6ne2,传动系机械效率nT=0.90-1.35x10-4ne，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+5.0x10-5Ua，空气阻力系数x迎风面积=2.77m2,主减速器速比i0=6.0,飞轮

转动惯量1f=0.2kg-m2,前轮总转动惯量Iw1=1.8kgm2,前轮总转动惯量Iw1=3.6kgm2,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。Pm=Pe"T2兀义3.6Tqne(0.9—1.35义10Pm=Pe"T2兀义3.660*70*6.0义0.8qcc/. 二892r/min19+0.4义892—150义19+0.4义892—150义10—6义89229549义892义(0.9—1.35义10—4*892)=18.7kw5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。K二因为20100(K二因为20100(0.45*3.20.55*3.2、9.81义3.2I—38300 —38920)=0.05，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：[(u+Au)sinA0+(u+Au)cosA0]—u-uA0+AuA0+u+Au—u-uA0+Au沿分轴加速度分量:a=a=limAtf0uA0+Au 二u①十收一、概念解释1回正力矩轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕&轴的回正力矩T。T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与车轮平面比平行，aa线上各点相对于阳平面的横向变形均为Ah，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Ah，且转动了a角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，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FY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。FYe就是回正力矩4。2汽车动力因数F-F F+F 6mdu 8du 8duD=-t w-=—i f+ =(f+1)+ =w+ 由汽车行驶方程式可导出GG Gdt gdt gdt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-u的关系曲线图，即汽车动力特性图。3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。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P。它是前、后制动器制动力的实际分1—Ptg0=一配线，简称为P线。P线通过坐标原点，其斜率为 P。具有固定的P线与I线的交点处的附着系数①0，被称为同步附着系数，见下图。它表示具有固定P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。芹 同步附着系数仍以=0.4/I曲线和B曲线5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。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口=1,/r。式中：Tp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F为Fb=1./rF。地面制动力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Fp的制约。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。10r曲线简单地说，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。因为Fb=mg①，并且Fb=F1+弓2。因为Fb=mg①，并且Fb=F1+弓2，所以有xb2 z2 L1g(mgL(F+F)h'F=pI---i——xb xb2—g-xb2IL LJ，将式表示成Fxb2=f(FxbJ的函数形式，则得出汽车在不同路面ph pmgLF= g—F— 1-上只有后轮抱死时的前、后地面制动力的关系式为xb2L+phxb1L+ph，不同p值代入ggmgLF时，*xb2pmgLL+ph式中，就得到r线组，见下图。r线组与横坐标的交点为可F时，*xb2pmgLL+phmgLg。由于r线组是经过（可，0）的射线，所以取不同的p值就可得出rgg11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。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①w存在关系式uw“,①w；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uw与车轮角速度①w的关系为uw〉r①w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即uw〉〉r①w；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①w=0。随着制动强度的增加，车轮的滚动成份逐渐减少，滑动u一r① s二—w wX100%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 uw 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'（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数、。13侧偏力汽车行驶过程中，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与，在地面上产生相应的地面侧向反作用力Fy，使得车轮发生侧偏现象，这个力fy称为侧偏力。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。二、写出表达式、画图、计算并简单说明（1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，即T•i,iF /C•A-u2 du-J9._0_kl=m•g•f•cosa+-d a+m•g•sina+m・b•r 21.15 dtd式中：Ft-驱动力；Ff「滚动阻力；Fw-空气阻力；Fi-坡道阻力；Fj-加速阻力；1-发动机输出转矩；i0-主传动器传动比；ik-变速器k档传动比；“t-传动系机械效率；m-汽车总质t量；g-重力加速度；/-滚动阻力系数；a-坡度角；CD-空气阻力系数；A-汽车迎风面积;duua-汽车车速；3-旋转质量换算系数；正-加速度。2画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。

①当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力FN=0，若忽略其它阻力，地面制动力。=0，当J"。（5为地面附着力），F二5；②当f.J%时。=Fn，且地面制二Fp；③当F^＞「时，勺=）,Q随着F^的增加不再增加。画出附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明当车轮滑动率S较小时，制动力系数Pb随S近似成线形关系增加，当制动力系数Pb在S=20%附近时达到峰值附着系数p0。然后随着S的增加，町逐渐下降。当S=100%，即汽车车轮完全抱死拖滑时，Q达到滑动附着系数Q和Q=Q。对于良好的沥青或水泥混凝土道路Q相对町下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。③ 而车轮侧向力系数（侧向附着系数）%则随5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。④只有当S约为20%（12~22%）时，汽车才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。

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dum=F一一F—F3dt p2 P1wig"t厂(2-f*io-Pio,ig"Tdumm,m.dumm,m.、——、F、F八F、图中和式中：3dt p2 p1/耳Tq」F、io、ig、"T、F；、r分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。5列出可用于计算汽车最高车速的方法，并加以说明。①驱动力-行驶阻力平衡图法，即使驱动力与行驶阻力平衡时的车速Ft—（Ff+Fw）=0②功率平衡图法，即使发动机功率与行驶阻力功率平衡时的车速Pe—（Pf+Pw〃"t=0③动力特性图法，即动力因数D与道路阻力系数平衡D0一（f+Fw/G〃"T=06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）。_Pg4=1.02uj，式中：4、Pe^g（（或be,、Ua、、分别是百公里油耗（L/100km）、发动机功率（kW）、发动机燃料消耗率（或比油耗，g/（kW-h））、车速（km/h）和燃油重度（N/L）。7列举各种可用于绘制I曲线的方程及方程组

①如已知汽车轴距L、质心高度h8、总质量加、质心的位置々（质心至后轴的距离）就可用前、后F=1吟"+”-f—+2F]制动器制动力的理想分配关系式“221hg\2mgR〔h"力绘制I曲线。i②根据方程组Fi②根据方程组F+Fm四2FF=-^1=FF四2 z2=4mgL+①h_2 gL-叫也可直接绘制I曲线。假设一组中值（3=0.1,020.3,……,1.0），每个中值代入方程组（4-30），就具有一个交点的两条直线，变化中值，取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线。TOC\o"1-5"\h\zL―①h mgL ①h ①mgLF= g-F— 2- F= g—F— 1-③利用f线组xb2 ①h xb1 h和r线组xb2L+叫xb1L+叫对于同一中值，f线gg g g和r线的交点既符合Fxb「①F1,也符合Fxb2=干Fz2。取不同的甲值，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。D=FzF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）。2分析变速器速比'g和档位数对汽车动力性的影响。变速器速比'g增加，汽车的动力性提高，但一般燃料经济性下降；档位数增加有利于充分利用发动g机的功率，使汽车的动力性提高，同时也使燃料经济性提高；但档位数增加使得变速器制造困难，一般可采用副变速器解决，或采用无级变速器。3如何根据发动机负荷特性计算等速行驶的燃料经济性？

C^Au35mudu、

Da+aC^Au35mudu、

Da+a)76140 3600dlt、P=_(a +_a +将汽车的阻力功率eI3600 3600传动系机械效率以及车速、利用档位速比、主减速器速比和车轮半径求得发动机曲轴转速n=6°uJ。晨1—2兀3.6，然后利用发动机功率和转速，从发动机负荷特性图（或万有特性图）上求得发Ps动机燃料消耗率，最终得出汽车燃料消耗特性例如百公里油耗a=1.02u,。4分析汽车在不同路面上制动时最大减速度值，并结合制动力系数曲线加以说明。当车轮滑动率S=15%〜25%时，jmax=Wpg；当车轮滑动率S=100%时，电*=①*。汽车在不同路面上的最大制动减速度jmax=①g。①、g分别附着系数和重力加速度。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。3）_ u/L _u/LwJ§―1+m（幺一L）u2-17IuT①横摆角速度增益 Lk2k1K=m（L-幺）②稳定性因数 Lk2k1③前后轮侧偏角绝对值之差（a1-a2）④转向半径之比A/R0e'L'-L kL_kL—kLSM——t 1=2 1=—2-2 1-1⑤静态裕度 L k1+k2LL。6试用汽车的驱动力-行驶阻力平衡或者动力特性分析汽车的动力性。①根据汽车行驶方程式Ft=Ff+Fw+F.+Fj,即T,i,iF 「C•A•u2 du_0_k——l=m•g•f•cosa+d a+m•g•sina+m•o•——r 21.15 dtd制作汽车的驱动力-行驶阻力平衡图，从而计算出汽车最高车速Ft=Ff+Fw、最大爬坡度Ft=Ff+Fi和加速能力Ft=Ff+Fw+Fj。F—F F—FD=-t w D=—t w=fcosa+sina,②G 。当D=0可求出最高车速；当GJ 时可求出最大爬坡度;F—F F—F.D=t w—j D=t w当G 7max时可求出最大加速度，而G可计算汽车加速能力。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。从受力情况分析，也可确定前轮或后轮抱死对制动方向稳定性的影响。（a）前轴侧滑 （b）后轴侧滑例图汽车侧滑移分析例图a是当前轮抱死、后轮自由滚动时，在干扰作用下，发生前轮偏离角a（航向角）。若保持转向盘固定不动，因前轮侧偏转向产生的离心惯性力Fc与偏离角a的方向相反,Fc起到减小或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。例图b为当后轮抱死、前轮自由滚动时，在干扰作用下，发生后轴偏离角a（航向角）。若保持转向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力Fc与偏离角a的方向相同，Fc起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态。由此周而复始，导致侧滑回转，直至翻车。在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生侧滑；而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数几乎为零，不能产生地面侧向反作用力，汽车无法按照转向盘给定的方向行驶，而是沿着弯道切线方向驶出道路，即丧失转向能力。四、分析题1已知某汽车生=0.4，请利用工、B、f、饯，分析3=0.45耳=0.3以及3二0.75时汽车的制动过程。①①=0.3时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着P增加，Fxbi=勺1、Fxb2=F2，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当P与①=0.4的于线相交时，符合前轮先抱死的条件，前后制动器制动力仍沿着P增加，而xb1 日1,xb2二F2,即前后制动器制动力仍沿着P线增长，前轮地面制动力沿着中二0.3的于线增长。当于与I相交时，①=0.3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0.3gm。②当「0/5时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着P增加，Fxb1=1、Fxb2=勺2,即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当P与中二0.45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P增加，而xb1 因,xb2＜勺2，即前、后制动器制动力仍沿着P线增

长，后轮地面制动力沿着①二。.45的厂线增长。当r与I相交时，①=0.45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。4”小③T=0.75的情况同①=0.45的情形。、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）。、—g①),amax」，u—g①),amax3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。由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力Fz1F1二等（L2+hg①b），F2二等（L「hg由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力Fz1随制动强度和质心高度增加而增大；后轮的地面法向反作用力F2随制动强度和质心高度增加而减小。大轴距L汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。例如，某载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，AFz1为静载荷的90%，AF2为静载荷的38%，即前轴载荷增加90%，后轴载荷降低38%。4在划有中心线的双向双车道的本行车道上，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。汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象说明汽车右车轮的制动力稍大。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。5请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为a）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。

如果cosax1,且sinah理hi,L1»f，则, —(Li-f) ①G(L-fh)后驱动前驱动四轮驱动= = 1 后驱动前驱动四轮驱动①2 ①h L一①h1——g gLG3L2.+hgf)

L+h中q=9(F^i+F^2)=9F^=9G前后轮动载荷变化量对于前轮其动态地面法向反作用力的增量为-AF，而后轮的为AF。显然，当汽车以极限附着能力在大坡度角加速上坡时，动载荷的绝对值达到最大。货车经常在公路行驶，而轿车主要在城市道路行驶，由于货车需要爬坡较大，所以采用后驱动。轿车主要在城市平路行驶，而前轴附着力下降较小，所以采用前驱动。越野汽车行驶条件较为恶劣，所以采用四轮驱动。6请分析汽车加速时，整