考研汽车理论试题第套Word文档格式.docx

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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4道题，计20分）

1已知某汽车φ0＝，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝,φ＝以及φ＝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。

5请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为α）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（选择其中4道题，计20分）

1已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=,A=4m2,旋转质量换算系数δ1=,δ2=,坡度角α=5°

f=,传动系机械效率ηT=,传动系总速比,车轮滚动半径，加速度du/dt=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=，L=,同步附着系数为φ0=，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、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，τ2’=τ2”=）。

4参考《汽车理论》图5－23和图5－24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=,质心至前轴距离a=,质心至后轴距离b=,汽车围绕oz轴的转动惯量Iz=3900kg·

m2,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线、车速为ｕ＝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）

7请推导出公式（参考P42,注意单位和常数换算）

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。

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，印迹长轴线与车轮平面平行，线上各点相对于平面的横向变形均为，即地面侧向反作用力沿线均匀分布。

车轮滚动时线不仅与车轮平面错开距离，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，称为轮胎拖距。

就是回正力矩。

{返回一]

2汽车动力因数

由汽车行驶方程式可导出

则被定义为汽车动力因数。

以为纵坐标，汽车车速为横坐标绘制不同档位的的关系曲线图，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。

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。

具有固定的线与I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结构参数决定的，它是反应汽车制动性能的一个参数。

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，侧偏力显着下降，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。

制动器制动力等于为了克服制动器摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的力。

式中：

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为。

地面制动力是使汽车减速的外力。

它不但与制动器制动力有关，而且还受地面附着力的制约。

8汽车制动性能

汽车制动性能，是指汽车在行驶时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。

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。

简单地说，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，并且，所以有，将式表示成的函数形式，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，不同值代入式中，就得到线组，见下图。

线组与横坐标的交点为，而与的取值无关。

当时，。

由于线组是经过（，0）的射线，所以取不同的值就可得出线组。

11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。

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，车轮中心速度与车轮角速度存在关系式；

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，车轮中心速度与车轮角速度的关系为，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即；

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，滑动成份越来越多。

一般用滑动率描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即滑动率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。

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，车轮中心沿轴方向将作用有侧向力，在地面上产生相应的地面侧向反作用力，使得车轮发生侧偏现象，这个力称为侧偏力。

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（选择其中4道题，计２０分）

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

－驱动力；

－滚动阻力；

－空气阻力；

－坡道阻力；

－加速阻力；

－发动机输出转矩；

－主减速器传动比；

－变速器档传动比；

－传动系机械效率；

－汽车总质量；

－重力加速度；

－滚动阻力系数；

－坡度角；

－空气阻力系数；

－汽车迎风面积；

－汽车车速；

－旋转质量换算系数；

－加速度。

[返回二]

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,若忽略其它阻力，地面制动力，当（为地面附着力），；

②当时，且地面制动力达到最大值,即；

③当时,,随着的增加不再增加。

①当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，当制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。

②然后随着S的增加，逐渐下降。

当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。

对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，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S增加而逐渐下降，当s=100%时，，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（车身）的受力分析图，并列出平衡方程

图中和式中：

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

②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

③动力特性图法，即动力因数与道路阻力系数平衡[返回二]

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）。

式中：

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，）、车速（km/h）和燃油重度（N/L）。

[返回二]

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、质心高度、总质量、质心的位置（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绘制I曲线。

②根据方程组也可直接绘制I曲线。

假设一组值（＝,,,……,）,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。

③利用线组和线组对于同一值，线和线的交点既符合，也符合。

取不同的值，就可得到一组线和线的交点，这些交点的连线就形成了I曲线。

根据公式，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，将不同档位和车速下的绘制在-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]

变速器速比增加，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。

将汽车的阻力功率、

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，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。

当车轮滑动率15％～25％时，；

当车轮滑动率100％时，。

汽车在不同路面上的最大制动减速度。

、g分别附着系数和重力加速度。

①横摆角速度增益

②稳定性因数

③前后轮侧偏角绝对值之差（）

④转向半径之比

⑤静态裕度。

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，即

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、

最大爬坡度和加速能力。

②。

当可求出最高车速；

当时可求出最大爬坡度；

当时可求出最大加速度，而可计算汽车加速能力。

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。

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（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与偏离角的方向相反,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（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与偏离角的方向相同，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。

①时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，、，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。

当与的线相交时，符合前轮先抱死的条件，前后制动器制动力仍沿着增加，而,，即前后制动器制动力仍沿着线增长，前轮地面制动力沿着的线增长。

当与相交时，的线也与线相交，符合前后轮均抱死的条件，汽车制动力为。

②当时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，、，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。

当与的线相交时，符合后轮先抱死的条件，前后制动器制动力仍沿着增加，而,，即前、后制动器制动力仍沿着线增长，后轮地面制动力沿着的线增长。

当与相交时，的线也与线相交，符合前后轮都抱死的条件，汽车制动力为。

③的情况同的情形。

[返回四]

或

解得：

。

由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力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随制动强度和质心高度增加而减小。

大轴距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，前轴载荷增加，后轴载荷降低，而为静载荷的90%，为静载荷的38%。

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。

如果，且，，则

后驱动

前驱动

四轮驱动

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－,而后轮的为。

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。

汽车加速时，加速阻力的方向向后，从而使后轮的地面法向反作用力增加，而使汽车后悬架弹性元件受到压缩，而前轮地面法向反作用力减小，而使前悬架弹性元件得以伸张。

综合效应使汽车前部抬升，而后部下降。

这可通过对汽车整车进行力分析得出。

减速器速比增大使得相同发动机转速对应的车速下降，功率平衡图中的功率曲线在速度轴向左移，从而使后备功率增加，动力性提高，而燃料经济性下降；

反之，则后备功率减小，动力性下降，燃料经济性提高。

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。

ABS装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。

f=,传动系机械效率ηT=,传动系总速比，,车轮滚动半径，加速度du/dt=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。

[返回五]

=

[返回五]

由制动距离计算式可知，S是制动器摩擦副间隙消除时间、制动力增长时间的线性函数，是与使用调整有关，而与制动系型式有关，改进制动系结构设计，可缩短，从而缩短S，另外，缩短驾驶员反应时间也对缩短制动距离起着重要的作用。

m2,前轮总侧偏刚度k1=-63000N/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线、车速为ｕ＝s汽车的稳态横摆角速度增益。

其中

其中[返回五]