汽车理论.docx

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1、汽车理论第一章 1. 汽车动力性及其主要评价指标？ 汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。指标：最高车速，加速时间和最大爬坡度。 2. 滚动阻力的形成机理？ 由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。这种迟滞损失表现为一种阻力偶。当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力FZ相对于法线前移一个距

2、离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩Tf=FZa阻碍车轮滚动。 3. 风洞测试，一客车40km/h时的空气阻力为200N，该客车以40km/h行驶在风速为20km/h的道路上，求其顺风和逆风行驶时的空气阻力？ 空气阻力Fw与汽车行驶速度u的平方成正比，根据题意： 顺风时u=40-20=20，因此：Fw=200*202/402=50； 逆风时u=40+20=60，因此：F2w=200*60/402=450 4. 汽车行驶过程中可能遇到的阻力主要包括？ 滚动阻力、空气阻力、加速阻力和坡度阻力。 5. 写出汽车行驶方程式，并证明：加速能力强，则爬坡能力强。 行驶方程式：Ft=

3、Ff+Fw+Fi+Fj 评价汽车的加速能力时：Fj=Ft(Ff+Fw)；评价汽车的爬坡能力时：Fi=Ft(Ff+Fw)；可见，加速能力强的汽车，同样具有较强的爬坡能力。 6. 根据行驶方程式写出由u1加速至u2的最短加速时间表达式。 du=1Fu21dtdmt-(Ff+Fw)t=，因此，uF1dmt-(Ff+Fw)du7. 写出动力因数的表达式。 D=Y+ddugdt=f+i+ddugdt 8. 一轿车，m1600kg，L2.5m，hg0.5m，a=1m，路面附着系数0. 4，求： 采用前驱动时的等效坡度； 采用后驱动时的等效坡度及其在驱动力满足条件下的最大爬坡度和加速度； 若前轴转矩分配系数

4、为0.6，求四轮驱动时的等效坡度； 采用锁定的四轮驱动方式时的等效坡度。 bLq=1j+hL=0.22g； q=aL1j-h=0.17gL由q=i+11du： cosagdt令du/dt=0，得最大爬坡度i=q=0.17； 令i=0，得最大加速度du/dt=qg=0.17g。 由题意，后轴转矩分配系数为=1-0.6=0.4，因此 前轮等效坡度为： qbL1=(1-Y)j+h=0.5； gL后轮等效坡度为：qaL2=Yj-h=0.31gLq1q2，因此，所求等效坡度q=q2=0.31。 由题意，q=0. 4。 第二、三章 1. 汽车的燃油经济性及其评价方法？ 在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的

5、燃油消耗量经济行驶的能力。 评价方法：等速百公里油耗或循环工况下的百公里油耗。 2. 碳平衡法测试燃油消耗量的方法及原理？ 方法：在地盘测功器上，用专用仪器测出排气中以克每千米计的CO2、CO及CH的排放量，用碳平衡法求得燃油消耗量。 原理：质量守恒定律汽油经过发动机燃烧后，排气中碳质量的总和与燃烧前的燃油中碳质量总和应相等。 3. 分析档位、车速和挂车对燃油经济性的影响？ 档位越低，后备功率越大，发动机负荷率越低，因此燃油经济性越差，高档位时则相反。 提高车速，可以增加发动机的负荷率，因此燃油经济性较好；但车速过高，行驶阻力过大，燃油经济性变差。 挂车可以增加发动机负荷率和提高质量利用系数，

6、因此有助于改善燃油经济性。 4. 分析变速箱档位数对汽车动力性和燃油经济性的影响？ 档位数增多，使汽车具有更接近于装有等功率发动机的驱动功率和驱动力，因此能够改善汽车的动力性；同时也增加了选用合适档位使发动机使发动机处于经济工作状况的机会，因此也有利于提高汽车的燃油经济性。 5. 分别写出动力性最高和燃油经济性最好时无级变速器应具有的传动比变化规律？ 以np为发动机发出最大功率时的转速，则动力性最高时无级变速器应具有的传动比变化规律为： ip g=0.377rni0ua以ne为最小燃油消耗特性所确定的发动机转速，则燃油经济性最好时无级变速器应具有的传动比变化规律为： i.377rneg=0i0

7、ua6. 比功率及其与汽车总质量的变化关系？ 比功率：单位汽车总质量具有的发动机功率。 同类汽车，随汽车总质量增大，比功率降低。 7. 汽车变速箱最高档为直接档，发动机最大功率时的转速为np，写出使汽车具有最高的最高车速时的主减速器减速比的表达式，并分析减小和增大减速器减速比对汽车动力性和燃油经济性的影响？ 本题改为根据课本78也图3-3分析主减速器减速比选择对汽车动力性和燃油经济性的影响。 8. 确定汽车传动系最大传动比依据的原则？ 最大爬坡度、附着率和最低稳定车速。 9. 按等比级数分配传动比的优点？ 方便换档、便于和副变速器结合构成更多档位的变速器、充分利用发动机提供的功率提高汽车的动力

8、性。 10. 如何借助C曲线匹配发动机、变速箱和减速器，使汽车具有较高的动力性、较好的燃油经济性或者能够兼顾汽车的动力性和燃油经济性？ 首先借助最佳燃油经性和动力性曲线组确定发动机或变速箱，然后借助C曲线组确定变速箱或发动机，然后借助C曲线确定主减速器。 选择较大的主减速器减速比可获得较高的动力性，选择较大的主减速器减速比可获得较好的燃油经济性，选择中间值能够兼顾汽车的动力性和燃油经济性。 第四章 1. 制动性及其评价标准？ 汽车行驶时能够在短距离内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。 评价：制动效能、制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性。 2. I曲线、f曲线、r曲

9、线和制动效能？ I曲线：前、后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力的关系曲线。 f曲线：后轮没有抱死，在各种值路面上前轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线。 r曲线：前轮没有抱死，在各种值路面上后轮抱死时的前、后地面制动力关系曲线。 制动效能：汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。 4.2 请叙述制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间关系和区别是什么？并用图表示三者之间的关系。 答：地面制动力首先取决于制动器制动力，随制动器制动力增大而增长，但同时又受地面附着条件的限制，达到最大地面附着力后，即便制动器制动力可以继续增大，地面制动力也不再增长。 图见课本91页图4-3。 4.

10、5 叙述车轮的滑动率与制动力系数的关系，并绘图说明。 答：制动力系数首先随滑动率的增加而快速增长，并在滑动率为15%20%时达到最大值，此时的滑动率主要来源于车轮因制动而导致的滚动半径的增大，而不是轮胎与地面产生了滑移，轮胎与地面的磨擦主要为静摩擦。 滑动率继续增大，轮胎与地面开始出现滑移，静摩擦逐渐逐渐转变为动摩擦，摩擦系数下降，因此当滑动率大于15%20%后，制动力系数开始逐渐下降。 图见课本92图5-4。 4.6 汽车制动过程从时间上大致可以分为几个阶段？各个阶段有何特点？ 答：四个阶段： 驾驶员反应阶段。该阶段时间的长短主要取决于驾驶员的主观反应速度； 制动器起作用阶段。该阶段时间的长

11、短主要取决于制动器结构形式，如踏板行程和制动力增长速度等； 持续制动阶段。该阶段时间的长短主要取决于最大制动减速度即附着力以及起始制动车速； 放松制动器阶段。该阶段时间的长短主要取决于制动器结构形式。 4.10某汽车在初始车速u0 开始制动，假定其有效制动过程为制动增强和制动持续两个阶段，如图4-1所示。 该车在水平良好路面上采取制动，试推导出制动距离的计算公式； 该车在附着系数=0.8路面上直线行驶，从初始车速80km/h开始制动，假定t1=0.5s，试求制动距离。 根据题意，在t1时间内，制动减速度线性增长，若以k=-jmax/t1，则有： 1du/dt=kt，故，du=ktdt，因此，有

12、：u=2kt2+c t=0时，u=u0，因此，有：u=1kt2+u0 2即，在t11时的制动速度为：ukt2e=1+u0 2又：dsdt=u=12kt2ds=11+u0，故：22kt1+u0dt，因此：s=1kt3+u0t+c，t=0时，s=0，因此，6s=16kt3+u0t 即，在t1时间内制动距离为：s1=-16j2maxt1+u0t1 在t2时间内，汽车以jmax作匀减速运动，且初速为t1时的制动速度ue=1kt21+u0，末速度为零，故t2时间内制动距离为： 2s2u2 2=ue2j=u200t1jmaxt1max2j-+max28故所求总制动距离为： s=s1u20jmaxt211+

13、s2= 2t1u0+2j-max24根据题意，jmax =0.8g=7.84m/s2 。 4.17 为什么汽车在光滑路面上高速制动时，后轮抱死是一种危险工况？对于轻型货车，满载与空载两种情况下，哪一种更容易出现后轮抱死现象？为什么？ 后轮抱死时，如果出现因瞬时侧向力而使汽车做圆周运动时，由离心力导致的后轮地面侧向反作用力远小于前轮地面侧向反作用力，因而形成的对汽车质心的力矩会增大汽车角速度，并进一步形成离心力增大，力矩越大，角速度越高的连锁效应，使汽车在一定条件下可能出现难以控制的急剧转动，因此后轮抱死是一种危险工况。 对于轻型货车，空载时更容易出现后轮抱死现象，因为满载时汽车质心后移，同步附

14、着系数增大。 4.20 某前置前轮驱动的轿车，轴距L=2.55m，质心高度hg=0.58m，满载质量为1460kg，静态时前轮承载为61%。采用常规制动系统，制动力分配系数=0.828。 该车在附着系数=0.7的路面上制动时，试计算前轮能提供的最大制动力。 在前轮刚抱死时后轮能提供多大的制动力？ 由题意，a=2.5561%=1.56，b=0.99，故 FGjm1=jFZ1=L(b+jhg)= jLb-b0=，制动时前轮先抱死，因此在前轮刚抱死h=1.930.7g时后轮能提供的制动力为：Fm2=(1-b)Fm1b m2=jLg)4.26 已知某汽车质量为m =4000 kg，前轴负荷1350 k

15、g，后轴负荷为2650kg，hg=0.88m，L=2.8m，同步附着系数为0.6，试确定该车的制动器制动力分配系数是多少？ 由题意，b=2.81350/4000，然后由j。 0=Lb-b即可求得hg4.27 根据图4-31分别分析汽车在=0.3和=0.7的路面上制动时的制动过程。 =0.3的路面上制动时，汽车前、后轮制动力首先沿线上升，遇到=0.3的f线时，前轮开始抱死，继续增加踏板力，前、后轮制动力将沿f线变化，至与I曲线相交后，后轮抱死，即此时前后轮均抱死，汽车获得最大的制动减速度0.3g。 =0.7的路面上制动时，汽车前、后轮制动力首先沿线上升，遇到=0.7的r线时，后轮开始抱死，继续增

16、加踏板力，前、后轮制动力将沿r线变化，至与I曲线相交后，后轮抱死，即此时前后轮均抱死，汽车获得最大的制动减速度0.7g。 4.41 一辆汽车的质心至前轴的水平距离a=2.8m，质心至后轴的水平距离b=1.2m，质心高度hg=1.0mm，制动力分配系数=0.4。 求该车的同步附着系数。 当该车在附着系数为0.2的路面上制动时，在前轴抱死的一瞬间，汽车的制动强度是多少？ 当该车在附着系数为0.2的路面上制动时，在前轴抱死的一瞬间，后轴的利用附着系数是多少？ 当这辆车在附着系数为0.7的路面上制动时，哪一轴先抱死？为什么？ jb-b0=L=0.4 hg0.20.4，后轴先抱死。 第五章 5.1 什么

17、是汽车的操纵性？什么是汽车的稳定性？什么是汽车的操纵稳定性？ 操纵性就是汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力。 稳定性就是汽车受到外界干扰时保持稳定行驶的能力 汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶着通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。 5.2什么是汽车的稳态响应特性和瞬态响应特性？ 稳态响应：不随时间变化。汽车的等速直线行驶是一种稳态。需要转弯时，驾驶员给予方向盘一个角位移，汽车响应这一角位移作等速圆周行驶时也是一种稳态，而这一等速圆周运动即为汽车对驾驶员操纵信号的稳态响应。 瞬态响应：随时间变化。汽

18、车由等速直线行驶向等速圆周行驶转变时必然有一个随时间变化的过渡过程，这一过程即为汽车对驾驶员操纵信号的瞬态响应。 5.3 什么是弹性轮胎的侧偏特性？什么是侧偏力和侧偏回正力矩？它们主要与哪些因素有关？ 弹性轮胎的侧偏特性，是指当车轮有侧向弹性时，会出现“弹性偏离”现象，在这种情况下，即使没有达到附着极限，由于轮胎在侧偏力作用下的弹性变形，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。 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，在地面上则产生相应的地面侧向反作用力，称为侧偏力。 轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕Z轴的TZ，该力矩是圆周行驶时使转向车

19、轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一，因此称为回正力矩。 影响侧偏力的因素：轮胎、载荷、轮胎充气压力、驱动力、路面等。 5.4 一轿车前轮胎的侧偏刚度为50176N/rad，外倾刚度为7665 N/rad。若轿车向左转弯，将使两个前轮产生正的外倾角，其大小为4。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏角。 根据题意，FY=FYa+FYg=ka+kgg=0， 5.6 6450N轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧偏角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论根据。 K=ma-b，在前悬架上加装

20、前横向稳定杆以提高前悬架的侧L2k2k1倾角刚度后，K1、K2变化，原来K0，现在K0，因此汽车的转向特性变为不足转向。 5.10 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及其表征方式？ 汽车稳态响应有三种类型 ：中性转向、不足转向、过多转向。 几个表征稳态转向的参数： 稳定性因数K：表征方式 前后轮侧偏角绝对值之差：表征方式 转向半径的比R/R0：表征方式 静态储备系数S.M：表征方式 5.11 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车质心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性。 三种表示汽车稳态转向特性的方法： 汽车质心前后位置： K=mL2ab k-2kk1

21、k内、外轮负荷转移：1、2变化 5.19 有一汽车的总重量为20100N，L=3.2m，静态时前轴荷占55%，后轴荷占45%，k1=-38920N/rad，k2=-38300 N/rad，求该车的稳态转向特性和特征车速。 K=mabL2k-2k1a=3.245%；b=3.255% uch=1K5.22 稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速uch。说明特征车速uch=1K，且在特征车速时的稳态横摆角速度增益为具有相等轴距L的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。 转向灵敏度：w rduL=2s1+Ku求最大值：dwr1+Ku2-2Ku2ddu=1-Ku2 Ku2)2=L(1+Ku2

22、)2=0sL(1+即：(1-Ku)2=0，所以，特征车速u1 ch=K中性转向时：K=0，wrd=uL s特征车速时：u1，ch=wr Kd=u2Ls即：特征车速时的稳态横摆角速度增益为具有相等轴距L的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。 5.36 汽车转向的稳态响应可由横摆角速度增益来表征，试分析： 装载后汽车重心后移，对汽车转向特性有何影响？ 前轮充气气压高于标准气压，对汽车转向特性有何影响？ 在侧向力作用下，后轴左右车轮载荷变化很大，对汽车转向特性有何影响？ 后轮气压低于标准气压，对汽车转向特性有何影响？ K=mab L2k-2k1重心后移，b减小，a增大，K减小，汽车趋向过多专向。 前轮充气气压高于标准气压，k1的代数值增大，K减小，汽车趋向过多专向。 后轴左右车轮载荷变化很大，k2的代数值减小，K减小，汽车趋向过多专向。 后轮气压低于标准气压，k2的代数值减小，K减小，汽车趋向过多专向。