汽车运用工程试题.docx

1、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

2、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F f L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i i h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

3、= 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

4、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

5、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rK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 ucrfT 0Ucr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

6、（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Uw Pw;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Uwr，w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即 Uww；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 =0 O随着制动强度的增加，车轮的滚动

7、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

8、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Fi Ff、m du/上、 6 du.lf d du+-(f i)GG dtg dtg dtFt - FwG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

9、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

10、。 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）1 jR = Pf R Pw Pjt31 /GfUaCOS： GUaS in： Cd AUa 、mUadU二 ( )t 3600 3600 76140 3600 dtTtq i g i o T Ua=FtUa : r式中：Ft-驱动力；Ff-滚动

11、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)；当Fxbmax = F.时Fxb = F .I，且地面

12、制动力Fxb达到最大值Fxbmax，即xb max当I F时,Fxb = F随着F.的增加，Fxb不再增加Fb FfFxb 二 Fj4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 (F2ne)。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Pege1.02ua6)选取一系

13、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n3nmUaa, km/hrne0.377iki0Ua1Ua2Ua3Ua4U amPrJkWmgfrUa3600Pr1P-2P-3P*4PrmPw kwJCD Au a76140Pw1Pw2Fw3Fw4PwmPe(Pw +PJPP3P4Pmg e,g/(kWh)ge1ge2ge3ge4gemQ

14、sS丄/100kmPge1.02uaYQS1QS2QS3QS4QSm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1Pe 一(Pf +Pw)p = * n p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

15、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

16、方程或方程组。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 叫根据方程组-F建 Fz2 L, hg也可直接绘制|曲线。（P （p cp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Cp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 -hg mgL2 hg mgLi Fxb2 = Fxb1一 Fxb2 =_ 什 7 tph利用f线组 hg hg和r线组 L hg L hg对于同一值，f线和r线的交点既符合 Fxz二

17、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

18、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

19、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= Ttqigio t2根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式 r r求岀各档F Ua在不同车速下的驱动力 t，并按式F r= mgf coca F Fw Cd AUr3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 .du Ft _（Ff Fw）4按式dt m 计算不同档位和车速下的加

20、速度以及加速度的倒数，画岀X Ua曲线以及XUa曲线;t八rt -扛按式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）；列岀发动机外特性 Ttq一门。数据表（或曲线转化为数据表,1 2F Fw Cd A山f，按式 2 计

21、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。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汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）汽车比功率二10pemfg u 丄 CdA u3uamax ua3.6 T 76.14m T若已知f、t、Cd及Uamax大致差不多，3.6 tUamax2nSt，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

22、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

23、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Ua max3 Up3,Uamax3 Ua max2其中Up3

24、不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。10 5时，Uamax1 Up1,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 :：=0.5 Ff线组 = 0 3一增加, 0.3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。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- F2，即前后轮地面B 护一 0 5制动力与制动

25、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i:. F 一 Fi F FI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。，=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 = mg F | = i Fz = i

26、m guf/3.62R不发生侧滑的极限车速:uj/3.62R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

27、、滑动附着系数与滑动率的关系cp1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%Cp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。）=03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 %（1222%）时，汽车不但具有最大

28、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。制动鼓失圆或制动盘翘曲；左侧路面不平左侧悬架振动。2S 二丄（2 -）Ua07从制动距离计算式 3.6 2 25.92jmax可以得岀那些结论。汽车的制动距离 S是其制动初始速度 u a0二次函数，Ua是影响制动距离的最主要因素之 一；S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。 Ua0是随行驶条件而变化的使用因素， 而j max是受道路条件和制动系技术条件制约的因素； S是制动F FF F

29、FF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FF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,C D=0.75,A=4m 2, T 0.032一 03,f=0.015 ,传动系机械效率n=0.82,传动系总传动比iig=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22已知某汽车的总质量 m=4600kg,C D=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/s 2,Ua=30km/h,计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输岀功率？3p =丄(GfUaCOS： GUaSin ：