汽车运用工程试题.docx

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汽车运用工程试题

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。

［返

回一］

2滚动阻力系数

或单位汽车重力

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,

所需之推力。

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

动半径，Tf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Ft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Fo，而由路面产生作用于车轮圆

FfL

周上切向反作用力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，

Tt二Ttqigi。

t。

式中，「为传输至驱动轮圆周的转矩；r为车轮半径；Ttq为汽车发动机输岀

iih

转矩；g为变速器传动比；10主减速器传动比；T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。

制动器制动力巳I等于为了克服制动器摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的力F尸「1/r。

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Fb为Fb=T.i/r‘。

地面制动力Fb是使汽车减速的外力。

它不但与制动器制动力「I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岀发，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Ft超过某值（附着力F「）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Ff•Fi•F八Ft亠F「，其中附着力FFz，式中，Fz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

Ft一F，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］

K」的大。

随着车速的

7临界车速

丄-u

增加，-S

当稳定性因素K"：

0时，横摆角速度增益K：

：

0比中性转向时

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

/—1时r］

ucr

—fT°0

Ucr称为临界车速，是表征过度转向量的一个参数。

临界车速

R极小,

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

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Uw与车轮角速度'，w存在关系式UwP'w;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''w的

关系为Uw'r，w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即Uw…「’w；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=0O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

s=业」100%

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Fz（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

一。

它是前、后制动器制动力的

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

tg日=7

：

线的汽车只能在

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

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Ua0，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

由汽车行驶方程式可导岀

FiFf

、mdu

/上•、6du

.lfddu

-（fi）

Gdt

gdt

Ft-■Fw

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，车轮中心沿丫轴

方向将作用有侧向力Fy，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

1写岀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）

R=PfRPwPj

1/GfUaCOS：

GUaSin：

CdAUa、mUadU\

二（）

t36003600761403600dt

Ttqigio"TUa

=FtUa:

式中：

Ft-驱动力；Ff-滚动阻力；Fw-空气阻力；Fl坡道阻力；Fj-加速阻力；Ttq-发动机

输出转矩；i0-主减速器传动比；ik-变速器k档传动比；t-传动系机械效率；m-汽车总质量;

2写出n档变速器m档传动比表达式（注意符号及说明）

若n=5,且ig5二1,贝Uig4=q,ig3=q2,ig2=q3,ig1=q二：

q=4ig1

［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

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F"-°,若忽略其它阻力，地面制动力Fxb=0，当Fxb空F：

（F「为地面附着力）时，Fxb=F）；

②当Fxbmax=F.时Fxb=F.I，且地面制动力

Fxb达到最大值

Fxbmax

，即

xbmax

③当IF「时,Fxb=F［随着F.的增加，Fxb不再增加

FbFf

Fxb二Fj

4简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。

已知（nei,Pi,gei）,i=1,2,……n,以及汽车的有关结构参数和道路条件（fr和i），求作岀

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（F2‘ne）。

1）由公式

Pr和Pw

计算找岀Ua和入对应的点（n1,Ua1）,（门2,Ua2）,……,（"m,%）

2）分别求岀汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率

Pege

1.02ua

6）

选取一系列转速门1,门2,"3，门4，......，nm,找岀对应车速Ua1,Ua2,Ua3,Ua4,

Uam。

据此计算岀QS1，Qs2，Qs3，QS4,，QSmo

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

a,km/h

rne

0.377—

iki0

Ua1

Ua2

Ua3

Ua4

Uam

mgfrUa

3600

Pr1

P-2

P-3

P*4

Prm

Pwkw

CDAua

76140

Pw1

Pw2

F^w3

F^w4

Pwm

（Pw+PJ

ge,g/（kWh）

ge1

ge2

ge3

ge4

gem

S丄/100km

Pge

1.02uaY

QS1

QS2

QS3

QS4

QSm

［返回二］

5写岀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Uamax，在该平衡点，发动机输岀功率

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巳

汽车在良好平直的路面上以等速Ua3行驶，此时阻力功率为t，发动机功率克服常见阻

Pe—一（Pf+Pw）

p=*np

力功率后的剩余功率Ps"T，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Ua1和Ua2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。

［返回二］

6可用不同的方法绘制I曲线，写岀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g、总质量m、质心的位置L2（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

I曲线

工巳1巳2二mg

’J_Fk_L2叫

②根据方程组-F建Fz2L,—®hg也可直接绘制|曲线。

（P（pcp

假设一组值（=0.1Q2Q3,……,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。

L-hgmgL2hgmgLi

£Fxb2=—Fxb1一—Fxb2=_什7tph

③利用f线组hghg和r线组LhgLhg对

于同一「值，f线和r线的交点既符合Fxz二'Fzi，也符合Fxb2二'Fz2。

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4道题，计20分）i从已有的制动侧滑受力分析和试验，可得岀哪些结论？

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。

［返回三］

2写岀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。

D」电

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

特性图就可求岀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写岀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列岀发动机外特性Ttq一门。

数据表（或曲线转化为数据表，或回归公式）；

Ft=Zl=Ttqigiot

根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式rr求岀各档

FUa

在不同车速下的驱动力t，并按式

Fr=mgfcocaF

3按式f计算滚动阻力f，按式2计算对应车速的空气阻力

Ff-Fw.

duFt_（FfFw）

4按式dtm计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画岀

X—Ua曲线以及"X—Ua曲线;

t八rt-扛

⑤按式

X计算步长人Ua/3.6的加速时间过，对厶t求和，则得到加速时间

加速距离As，对Us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）

或回归公式）；

①列岀发动机外特性Ttq一门。

数据表（或曲线转化为数据表,

FFwCdA「山

f，按式2计算对应车速的空气阻力

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。

［返回三］

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

Pe=^（36oouamax76i40uamax），若给定m、Cd、A、f、t，则可求出功率Pe

②汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）

汽车比功率二10°°pe

fgu丄CdAu3

uamaxua

3.6T76.14mT

若已知f、

t、Cd及Uamax大致差不多，3.6tUamax2°nSt，但是，A/口变化较大。

［返回三］

6画出制动时车轮的受力简图并定义符号

Fz地面法向反作用力，

W重力；

T"制动器制动力矩，

■'车轮角速度，

Fp车桥传递的推力，

F'制动器制动力，

Fb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。

驾驶员反应时间M，包括驾驶员发现、识别障碍并做岀决定的反应时间1，把脚从加速踏

板换到制动踏板上的时间V,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，从岀现制动力（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，在'l+2时间内,

车速将等于初速度U°（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：

：

rFz）,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（Fy-「Fz），车轮发生侧向滑动,

若滑动速度为U，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，

岀现侧偏现象。

［返回三］

四、分析题（选择其中4道题，计20分）

1确定传动系最小传动比的基本原则

Uamax3Up3,Uamax3Uamax2

其中Up3不可能达到！

但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。

105时，Uamax1Up1,Uamax1；：

：

Uamax2；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0.4，请利用I、B、f、丫线，分析$=0.5,匸0.3以及$=0.7时汽车的制动

过程

Fxb2

「线组

0.3¥：

荃0.4:

：

=0.5F

f线组

®=03

一增加,

①0.3时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着

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一增加，Fxbi一Ft、Fxb2-F」2，即前后轮地面

B护一05

制动力与制动器制动力相等。

当与一0.5的r线相交时，符合后轮先抱死的条件，前后

.F一FiFFI

制动器制动力仍沿着增加，而xb1山，xb2戸2，即前、后制动器制动力仍沿着

®=05.®=05f

线增长，后轮地面制动力沿着0.5的r线增长。

当r与I相交时，0.5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0.5gm。

③，=0.7的情况同，=0.5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？

Fz=mgF|=iFz=img

uf/3.62

不发生侧滑的极限车速:

uj/3.62

［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。

岀现这种现

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，因此才会岀现左侧有制动拖印，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

1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。

2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bS。

（对于良好的沥青或水泥混凝土道路屮S相对屮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。

）

3而车轮侧向力系数（侧向附着系数）1则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，1

（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］

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。

滑动率S

［返回四］

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。

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。

S二丄（2-）Ua0

7从制动距离计算式3.6225.92jmax可以得岀那些结论。

①汽车的制动距离S是其制动初始速度ua0二次函数，Ua°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。

③Ua0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

FFFFFF

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So［返回四］

五、计算题（选择其中4道题，计20分）1某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,'T—0.03「2一°03,f=0.015,传动系机械效率

n=0.82,传动系总传动比i"°ig=10,假想发动机输岀转矩为Te=35000N.m,车轮半径

r=0.360m，道路附着系数为’=0-4,求汽车全速从30km/h力廿速至50km/h所用的时间。

1）Ft和F•计算（略）

沪0.03,2誇0.03,坡度角

2已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m，旋转质量换算系数

a=5°,f=0.015车轮半径°=0.367m，传动系机械效率叩=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岀功率？

p=丄（GfUaCOS：

GUaSin：

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