资源描述
一、概念解释（选其中8题，计20分） 汽车使用性能2汽车制动性能及评价指标3侧偏刚度4汽车驱动力图5汽车动力性6汽车通过性几何参数7汽车临界速度81/3倍频分别评价法9 转向灵敏度10侧向力与侧偏力11最小燃油消耗特性12汽车动力装置参数13理想的前后制动器制动力分配曲线二、写出表达式、画图、计算并简单说明（选择其中4道题，计分）1 写出带结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号定义）。2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。3 画出制动力系数和侧向力系数与滑动率关系曲线，并做必要说明（含特征点）。4 用隔离法分析汽车加速行驶时主动轮的受力分析图，并列出平衡方程组5 作图描述汽车稳定性因数与汽车前后轮侧偏角之差的对应关系，并说明。6写出汽车的燃料消耗方程式（结构和使用参数及符号说明）。7 画图并说明最小传动比的选取原则（不需要代入具体数值）。8逐一列出可以绘制I曲线的方程及方程组（符号注解）三、叙述题（选择其中4道题，计20分）1 以表格或流程图的形式逐一列出计算汽车加速性能的步骤。2 汽车空气阻力组成部分以及在不同行驶工况空气阻力对汽车使用性能的影响3 试用驱动力行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度imax。4 如何选择汽车发动机功率？5 分析汽车（有或无ABS）紧急制动过程中实际（不许抽象化）减速度的变化？6 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性？请简单叙述之。7 画出汽车简化为单自由度的振动模型，并说明它主要用于哪种评价项目？8 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。四、分析题（选择其中4道题，计20分）1 分析三种转向特性的稳定性2 已知某汽车00.4，请利用、线，分析0.6,0.25以及0.7时汽车的制动过程。3 试确定汽车在设计车速为40km/h公路上不发生侧滑的横坡极限坡角（并作图说明）.4 请叙述驾驶员、制动系结构形式、制动系调整（踏板自由行程、制动摩擦副间隙）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（=50km/h，=0.15s =0.2）。5 假设汽车左、右车轮的制动器制动力相等且技术状况正常，请根据道路横断面形状，分析汽车实施紧急制动时，为什么有时左轮胎有拖痕而右轮胎无拖痕，而汽车向右侧轻微偏离行驶（设附着系数足够大，例如0.8）？6 请从受力分析入手（提示，汽车行驶方程式或驱动附着条件等），分析轿车急加速时驱动轮在路面留下黑色拖印（擦痕）的现象，并解释其与制动拖痕产生机理的异同。7 某汽车在行驶中突然向右偏驶下路翻车事故，汽车左轮在路面上留下清晰向右弯曲黑色痕迹。驾驶员自述：在行驶中汽车左轮突然抱死向右偏驶而下道。请问驾驶员陈述是否真实？请推断左侧轮胎向右弯曲黑痕是如何形成的（提示从受力分析入手）。8 请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为）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。五、计算题（选择其中4道题，计20分）1 某汽车总质量=4600kg,=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数=0.03,=0.03,传动系机械效率=0.83,传动系速比,滚动阻力系数,道路附着系数为=0.4,滚动半径，假设（注：实际不可能）发动机转矩=260k Nm,求汽车全速从25km/h加速至55km/h所用的时间。2 参考图523（新书）和图524（旧书）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（要求有详细的推导步骤）。3 已知某车总质量m=8025kg,，L=4m(轴距),质心离前轴距离为a=3m,至后轴距离为b=1m,质心高度hg=1.20m,在纵坡度为i=4.0%的良好路面等速下坡时 ,轴荷再分配系数(注:再分配系数mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。4 已知汽车的B=1.75m,hg=0.95m ,横坡度角为-15,R=100m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,不发生侧翻的最大车速是多少(设横向附着系数为0.45，并要求绘图)?5 已知某汽车发动机外特性曲线回归公式为Ttq=-100+0.7-10010-6，传动系机械效率T=0.90-1.3510-4，车轮滚动半径,汽车总质量，滚动阻力系数=0.009+5.010-5,主减速器速比=6.0,各档速比为:档位IIIIIIIVV速比5.6:12.8:11.6:11.0:10.8:1 计算汽车在V档、车速为40km/h时汽车传动系机械损失功率。6 已知数据同上题，请计算发动机转速分别为650r/min、3000r/min和5000r/min时汽车在V档的车速（注意：题中不得出现0.377）。7请推导出公式（注意单位和常数）。一、概念解释（选其中8题，计分） 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汽车制动性能及评价指标 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。返回一汽车制动效能、制动效能的恒定性及制动时方向稳定性是汽车制动性的三个重要评价指标。3 侧偏刚度 由试验测出的在不同载荷下和不同道路上某轮胎的侧偏力-侧偏角关系曲线表明，侧偏角不超过5时，侧偏力与成线性关系。汽车正常行驶时，侧向加速度不超过0.4g，侧偏角不超过45，可认为侧偏角与侧偏力成线性关系。-曲线在0处的斜率，称为侧偏刚度，单位为N/rad或N/()。侧偏刚度为负值。与的关系式为。轿车轮胎的值约在-28000-80000N/rad范围内。返回一4 驱动力图 若已知发动机外特性、传动系机械效率、轮胎半径、变速器档位传动比和主传动器传动比。这样，就可根据发动机外特性曲线图得到汽车驱动力和车速之间的函数曲线图，通常称为汽车驱动力图，它可全面地描述汽车驱动力。返回一5汽车动力性 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。返回一6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。返回一7 汽车临界速度 当稳定性因素时，横摆角速度增益比中性转向时的大。随着车速的增加，曲线向上弯曲。值越小(即的绝对值越大)，过度转向量越大。当车速为时，。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极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。返回一8 1/3倍频分别评价法 加权加速度均方根值分量反映了人体对各1/3倍频带振动强度的感觉。1/3倍频带分别评价法的评价指标就是中的最大值。此法认为，当有多个频带的振动能量作用于人体时，各频带的作用无明显联系，对人体的影响主要是由单个影响最突出的频带所造成。因此，要改善行驶平顺性，主要避免振动能量过于集中，尤其是在人体最敏感的频率范围内，不应该有突出的尖峰。返回一9 转向灵敏度 汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶。常用稳态横摆角速度与前轮转角之比来评价稳态响应。该比值被称为稳态横摆角速度增益或转向灵敏度。返回一10侧向力与侧偏力 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，车轮中心沿轴（横向）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，也称为侧偏力。返回一11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。返回一12汽车动力装置参数 汽车动力传动系统参数主要包括发动机功率、变速器档位数与速比、主减速器的型式与速比。返回一13理想的前后制动器制动力分配曲线 在设计汽车制动系时，如果在不同道路附着条件下制动均能保证前、后制动器同时抱死，则此时的前、后制动器制动力和的关系曲线，被称为前、后制动器制动力的理想分配曲线，通常简称为I曲线。在任何附着条件路面上前、后轮制动器同时抱死，则前、后制动器制动力必定等于各自的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力。返回一二、写出表达式、画图、计算并简单说明（选择其中4道题，计分）写出带结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号定义）。 汽车行驶方程式的普遍形式为，即式中：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；主传动器传动比；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。 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），；当时，且地面制动力达到最大值,即；当时,随着的增加不再增加。返回二3画出制动力系数和侧向力系数与滑动率关系曲线，并做必要说明（含特征点）。 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。 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。 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。 只有当S约为20（1222）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返回二4用隔离法分析汽车加速行驶时主动轮的受力分析图，并列出平衡方程组图中和式中符号说明（略） 返回二5作图描述汽车稳定性因数与汽车前后轮侧偏角之差的对应关系，并说明。 汽车稳定性因数为 右边分子和分母同乘以侧向加速度，有 整理，得 因，且侧向加速度与前、后轮的侧偏角、符号相反。所以，当、取绝对值时，-的关系为 上式表明，与成线性关系，其斜率为。若，则，为不足转向；当时，则，为中性转向：当时，时，为过度转向。返回二6写出汽车的燃料消耗方程式（结构和使用参数及符号说明）。 ,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画图并说明最小传动比的选取原则（不需要代入具体数值）。 假设时，；时， 其中不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。 时，；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变差。汽车稳态响应与关系返回二8 逐一列出可以绘制I曲线的方程及方程组（符号注解）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。根据方程组也可直接绘制I曲线。假设一组值（0.1,0.2,0.3,1.0）,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。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。返回二三、叙述题（选择其中4道题，计20分）1 以表格或流程图的形式逐一列出计算汽车加速性能的步骤。手工作图计算汽车加速时间的过程： 列出发动机外特性数据表（或曲线转化为数据表，或回归公式）； 根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式求出各档在不同车速下的驱动力，并按式计算对应的车速； 按式计算滚动阻力，按式计算对应车速的空气阻力； 按式计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画出曲线以及曲线； 按式计算步长的加速时间，对求和，则得到加速时间。同理，按式，计算步长的加速距离，对求和得到加速距离。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。返回三2 汽车空气阻力组成部分以及在不同行驶工况空气阻力对汽车使用性能的影响 空气阻力由压力阻力和摩擦阻力两部分组成。压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。形状阻力主要与汽车的形状有关。干扰阻力由汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等形成。内循环阻力是由发动机冷却系、车身通风、气流流过汽车内部的阻力形成。诱导阻力是由空气升力在水平方向的分力。摩擦阻力是表面与空气之间形成的粘滞力形成的，所占分额较小。返回三3 试用驱动力行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度imax。 根据汽车行驶方程式或平衡图也可确定汽车的爬坡能力。它是指汽车在良好路面克服后剩余的全部动力用来克服坡道阻力时所能爬上的最大坡度。此时汽车在I档以最低稳定车速行驶，即，则汽车行驶方程式变换为 （2-60） 假设汽车滚动阻力仍为平路上的数值，则 （2-61） （2-62） 通常，用最大坡度表示汽车的爬坡能力（见下图），所以返回三4 如何选择汽车发动机功率？根据最大车速uamax选择Pe，即汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）返回三5 分析汽车（有或无ABS）紧急制动过程中实际（不许抽象化）减速度的变化？ 当汽车制动系无ABS时，制动减速度由零逐渐增加至最大值得,而采用ABS制动系统的汽车汽车制动减速度由零逐渐增加至最大值得,然后制动减速度在附近波动。见 右图。返回三6 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性？请简单叙述之。 汽车的三种稳态转向特性分别为不足转向、中性转向和过度转向。对于不足转向，汽车转向灵敏度随车速增加而下降，是一种稳定转向特性;对于过度转向，汽车转向灵敏度随车速增加而增加，是一种不稳定转向特性;对于中性转向，汽车转向灵敏度不随车速变化，也是一种稳定转向特性，但是在实际中容易变为过度转向。返回三7 画出汽车简化为单自由度的振动模型，并说明它主要用于哪种评价项目？在远离车轮固有频率（）的较低激振频率（）的范围内，轮胎的变形很小，可忽略轮胎的变形和质量，得到单质量垂直振动系统模型，用于评价车体或者座位上的平顺性。 返回三8 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。 在侧向力的作用，若汽车车轮为刚性轮，则在侧向力不大于附着力的条件下，汽车保持原行驶方向；当侧向力超过附着极限时，车轮即汽车偏离原行驶方向。而对于弹性车轮，即使侧向力未达到附着极限，车轮也将发生侧向偏离原始行驶方向的现象，即侧偏现象。返回三四、分析题（选择其中4道题，计20分）1 分析三种转向特性的稳定性 汽车的三种稳态转向特性分别为不足转向、中性转向和过度转向。对于不足转向，汽车转向灵敏度随车速增加而下降，是一种稳定转向特性;对于过度转向，汽车转向灵敏度随车速增加而增加，是一种不稳定转向特性;对于中性转向，汽车转向灵敏度不随车速变化，也是一种稳定转向特性，但是在实际中容易变为过度转向。返回四2已知某汽车00.4，请利用、线，分析0.6,0.25以及0.7时汽车的制动过程。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。的情况同的情形 。返回四3试确定汽车在设计车速为40km/h公路上不发生侧滑的横坡极限坡角（并作图说明）.或解得：返回四4 请叙述驾驶员、制动系结构形式、制动系调整（踏板自由行程、制动摩擦副间隙）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（=50km/h，=0.15s =0.2）。 因为，所以，汽车的制动距离S是其制动初始速度二次函数，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。是随行驶条件而变化的使用因素，而是受道路条件和制动系技术条件制约的因素；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。返回四5 假设汽车左、右车轮的制动器制动力相等且技术状况正常，请根据道路横断面形状，分析汽车实施紧急制动时，为什么有时左轮胎有拖痕而右轮胎无拖痕，而汽车向右侧轻微偏离行驶（设附着系数足够大，例如0.8）？ 汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象说明汽车右轮制动力稍大。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）， 左车轮地面法向反作用力相对较小，使得左侧车轮首先达到附着极限，而右侧车轮地面法向力相对较大，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 。返回四6 请从受力分析入手（提示，汽车行驶方程式或驱动附着条件等），分析轿车急加速时驱动轮在路面留下黑色拖印（擦痕）的现象，并解释其与制动拖痕产生机理的异同。 急加速时，由于驱动力大于地面所能提供的最大附着力，从而产生拖印。制动时产生的拖印是由于制动力达到地面的附着极限而产生的。返回四7 某汽车在行驶中突然向左偏驶下路翻车事故，汽车右轮在路面上留下清晰向 左弯曲黑色痕迹。驾驶员自述：在行驶中汽车右轮突然抱死向左偏驶而下道。请问驾驶员陈述是否真实？请推断右侧轮胎向左弯曲黑痕是如何形成的（提示从受力分析入手）。 驾驶员陈述为假。 因为右前轮抱死时，汽车应向右偏驶，弧线向右弯曲；右前轮迹弧线向左弯曲，是因汽车高速行驶时突然向左转，右前轮发生侧滑形成的侧滑印迹。汽车高速左转时，汽车在离心力的作用下外侧车轮的侧向反作用力和法向作用力增加，车轮和车身也出现侧倾趋势，加上车轮存在侧滑趋势，这样就使右侧轮胎接地面积变小，轮胎局部达到附着极限，从而在地面上形成弧形黑色痕迹。8 请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为）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，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。返回四五、计算题（选择其中4道题，计20分）1 某汽车总质量=4600kg，=0.75，A=4m2,旋转质量换算系数（其中=0.03，=0.03），传动系机械效率=0.83，传动系速比（其中），滚动阻力系数，道路附着系数为=0.4，滚动半径，假设（注：实际不可能）发动机转矩=260k Nm，求汽车全速从25km/h加速至55km/h所用的时间。先计算：因,有，,即返回五2 参考图523（新书）和图524（旧书）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（要求有详细的推导步骤）。 沿oy轴速度分量： 沿oy轴加速度分量返回五3 已知某车总质量m=8025kg，L=4m(轴距)，质心离前轴距离为a=3m，至后轴距离b=1m，质心高度hg=1.20m，在纵坡度i=4.0%的良好路面等速下坡时 ,轴荷再分配系数(注:再分配系数mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。 , , 返回五4 已知汽车的B=1.75m,hg=0.95m ,横坡度角为15,R=100m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,不发生侧翻的最大车速是多少(设横向附着系数为0.45，并要求绘图)? 图中角为15度返回五5 已知某汽车发动机外特性曲线回归公式为Ttq=-100+0.7-10010-6，传动系机械效率T=0.90-1.3510-4，车轮滚动半径,汽车总质量，滚动阻力系数=0.009+5.010-5,主减速器速比=6.0,各档速比为:档位IIIIIIIVV速比5.6:12.8:11.6:11.0:10.8:1计算汽车在V档、车速为40km/h时汽车传动系机械损失功率。机械损失功率6 已知数据同上题，请计算发动机转速分别为650r/min、3000r/min和5000r/min时汽车在V档的车速（注意：题中不得出现0.377）。650转时：3000转时： 5000转时：返回五7 请推导出公式（注意单位和常数）。其中：返回五
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