考研汽车理论试题第6套.doc

第6套一、概念解释（选其中8题，计20分）1 （转向轮）回正力矩2 稳态响应的转向特性3 汽车制动跑偏与侧滑4 汽车平顺性及评价指标5 汽车附着条件6 汽车驱动力7 人体对振动反应的暴露极限8 迟滞损失9 列出汽车的主要使用性能10汽车特征车速11滚动阻力偶12侧向力与侧偏力13制动力系数14最小燃油消耗特性二、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 写出档变速器档传动比表达式（注意符号定义的说明）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用表格或流程图的形式列出计算等速燃料消耗量的过程4用表格或流程图的形式列出计算汽车多工况燃料消耗量的过程5画出全轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图（注意符号说明）。6写出汽车的后备功率表达式，分析其对汽车的动力性和燃料经济性的影响。7列出绘制I曲线的各种方法以及对应的方程或方程组三、叙述题（选择其中4道题，计20分）1平均燃料运行消耗特性的用途2简述影响通过性因素3用表格或流程图的形式给出计算汽车加速性能的步骤。4详细列举影响汽车燃料经济性的因素5试用驱动力行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度imax。6分析汽车重力G变化（例如改装汽车与标准型相比）对汽车动力性的影响7选择（确定）汽车发动机功率的基本思路。8车轮滑动率对纵向及横向附着系数影响。9一般来说，汽车应该具有哪一种转向特性？为什么？10 描述轿车车轮(弹性轮胎)在侧向力作用下运动方向的变化特点。四、分析题（选择其中5道题，计20分）1分析汽车总质量对其固有振动频率和振幅的影响，并列出表达式。2已知某汽车00.3，请利用、线，分析0.5,0.26以及0.65时汽车的制动过程。3试确定汽车在设计车速为30km/h、弯道半径为5000m的公路上不发生侧滑的横坡极限坡角（要求作图表示）？4在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以65km/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，但是汽车的行驶方向轻微地向右侧偏离，请分析出现该现象的原因。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。6某起交通事故现场勘察发现，道路（柏油、干燥）上没有制动拖痕。事后将左轮在冰雪路面上、右轮在干燥柏油路面上实施紧急制动，发现汽车右轮留下制动拖印而左轮无拖痕，而左右车轮均在冰雪路面实施紧急制动，左右轮均留下制动拖痕，请分析这种现象的原因（提示：从行车制动系技术状况分析）。7请分析汽车制动时，整个车身前部下沉而后部上升的原因（提示：考虑轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法）。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,旋转质量换算系数1=0.03,2=0.03,f=0.02,传动系机械效率T=0.85,传动系速比，轮胎半径，发动机的转矩为Te=25000 Nm, 道路附着系数为=0.4,求汽车全速从此20km/h加速至10秒时的车速。2某汽车总质量m=4600kg,CD=0.78,A=4.6m2,旋转质量换算系数1=0.030,2=0.035,坡角=5,f=0.010,传动系机械效率T=0.84, 传动系速比，轮胎半径，加速度dV/dt=0.2m/s2,ua=25km/h,求此时克服道路阻力所需发动机输出功率。3已知汽车的B=1.8m,hg=1.15m ,横坡度角为10,R=22m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为的0.3,不发生侧滑的最大车速（要求作图说明）是多少?4某发动机前置轿车的轴距L=2.6m,质心高度hg=0.60m, 道路附着系数为=0.4，汽车的总质量为m=1200kg,滚动阻力系数f=0.010，静止不动时前轴负荷为汽车总重的60，后轴负荷为汽车总重的40，请比较采用前置前驱动及前置后驱动时的附着利用情况。5 请推导出下述公式（注意单位和常数）6 请推导出二自由度模型汽车横向加速度式（要求有详细的推导步骤）7 请详细地写出下述两公式的变换过程一、概念解释（选其中8题，计20分）1 (转向轮)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 稳态响应的转向特性 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。返回一3 汽车制动跑偏与侧滑 制动跑偏，是指汽车在制动过程中自动向左或向右偏驶的现象。制动侧滑，是指制动时汽车的某轴或多轴发生横向移动的现象。严重的跑偏必然侧滑，对侧滑敏感的汽车也有跑偏的趋势。通常，跑偏时车轮印迹重合，侧滑前后印迹不重合。返回一4 汽车平顺性及评价指标 汽车行驶平顺性，是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时，能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉，以及保持所运货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价，又称为乘坐舒适性。返回一5 汽车附着条件 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力超过某值（附着力）时，车轮就会滑转。因此,汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为。附着力的计算式为。式中，接触面对车轮的法向反作用力；为滑动附着系数，通常简称为附着系数。不同道路附着系数路面和轮胎就形成汽车行驶的附着条件。返回一6 汽车驱动力 汽车驱动力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，而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力。习惯将称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形，则。式中，为传输至驱动轮圆周的转矩；为车轮半径；为汽车发动机输出转矩；为变速器传动比；主减速器传动比；为汽车传动系机械效率。返回一7 人体对振动反应的暴露极限人体对振动反应的暴露极限通常作为人体可以承受振动量的上限。当人体承受的振动强度在这个极限之内，将保持健康或安全。返回一8迟滞损失 轮胎在滚动过程中，轮胎各个组成部分间的摩擦以及橡胶元、帘线等分子之间的摩擦，产生摩擦热而耗散，这种损失称为弹性元件的迟滞损失。返回一9列出汽车的主要使用性能 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。返回一10汽车特征车速 对于具有不足转向特征的汽车，当车速为时，汽车稳态横摆角速度增益达到最大值，而且其横摆角速度增益为与轴距L相等的中性转向汽车横摆角速度增益的50,即。称作特征车速，是表征不足转向量的一个参数。当不足转向量增加时，增大，特征车速降低。返回一11滚动阻力偶 轮胎在滚动过程中，轮胎各个组成部分间的摩擦以及橡胶元、帘线等分子之间的摩擦，产生摩擦热而耗散，这种损失称为弹性元件的迟滞损失。图27中的右图为简化的轮胎模型。它将充气轮胎视为由无数弹簧阻尼器单元组成的弹性轮。当每个单元进入印迹时，弹簧阻尼器组成的轮胎单元首先被压缩，然后松弛。由于存在阻尼消耗压缩能量，轮胎内部阻尼摩擦产生迟滞损失，这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。返回一12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。返回一13制动力系数 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）之比称为制动力系数。它是滑动率的函数。当较小时，近似为的线性函数，随着的增加急剧增加。当趋近于时，随着的增加，增加缓慢，直到达到最大值。通常被称为峰值附着系数。很多试验表明，。然后，随着继续增加，开始下降，直至。返回一14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 写出档变速器档传动比表达式（注意符号定义的说明）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）时，；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用表格或流程图的形式列出计算等速燃料消耗量的过程 已知(,),1,2,以及汽车的有关结构参数和道路条件(和)，求作出等速油耗曲线。根据给定的各个转速和不同功率下的比油耗值,采用拟合的方法求得拟合公式。1) 由公式计算找出和对应的点(,),(,),.,(,)。2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率和。3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率。4) 由和对应的,从计算。5) 计算出对应的百公里油耗为6) 选取一系列转速，.，,找出对应车速，。据此计算出。把这些的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,计算过程列于下表。返回二等速油耗计算方法,r/min计算公式.,km/h.,.,.,g/(kWh).,L/100km.4用表格或流程图的形式列出计算汽车多工况燃料消耗量的过程等速行驶工况燃油消耗量的计算： 加速行驶工况燃油消耗量的计算：等减速行驶工况燃油消耗量的计算：怠速停车时的燃油消耗量整个循环工况的百公里燃油消耗量：返回二5 画出全轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图（注意符号说明）返回二切向力；滚动阻力偶；空气阻力；坡道阻力；加速阻力；转动惯性力矩；-坡度角 地面法向反力；汽车总质量；重力加速度；汽车质心高度；-轴距；质心到前轴距离；汽车质心到后轴距；汽车车速； 加速度。6写出汽车的后备功率表达式，分析其对汽车的动力性和燃料经济性的影响。 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。功率平衡也可看出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。返回二 减速器速比增减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。7列出绘制I曲线的各种方法以及对应的方程或方程组 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 平均燃料运行消耗特性的用途 汽车运行燃料消耗量的计算式用于计算汽车在不同运行条件下运行时所消耗的燃料限额，以限制和考核汽车运行燃料经济性返回三2 简述影响通过性因素 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。返回三3 用表格或流程图的形式给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。返回三4详细列举影响汽车燃料经济性的因素 使用方面：1.行驶车速。2.档位选择。3.挂车的应用。4.正确的维修与调整。返回三 汽车结构方面：1.缩减轿车总尺寸和减轻质量。2.发动机效率。3.传动系效率。4.汽车外形与轮胎。5试用驱动力行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度imax。 ,见下图。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；空气阻力系数；汽车迎风面积；汽车车速；加速度。返回三6分析汽车重力G变化（例如改装汽车与标准型相比）对汽车动力性的影响 由这个公式可得出是影响汽车动力行的重要因素。返回三7选择（确定）汽车发动机功率的基本思路 设计种常优先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机的应有的功率。 在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。汽车比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率，比功率的常用单位为kw/t, 汽车比功率为：汽车比功率式中：滚动阻力系数；传动系机械效率；汽车总质量；重力加速度；滚动阻力系数；空气阻力系数；汽车迎风面积；汽车车速。返回三8车轮滑动率对纵向及横向附着系数影响 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。）,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。）返回三 只有当S约为20（1222）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。9分析汽车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。返回三10 描述轿车车轮(弹性轮胎)在侧向力作用下运动方向的变化特点 当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，出现侧偏现象。返回三四、分析题（选择其中5道题，计20分）1 分析汽车总质量对其固有振动频率和振幅的影响，并列出表达式。 减小非悬挂质量可降低车身的振动频率，增高车轮的振动频率。这样就使低频共振与高频共振区域的振动减小，而将高频共振移向更高的行驶速度，对行驶平顺性有利。返回四2 已知某汽车00.4，请利用、线，分析0.5,0.3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30km/h、弯道半径为50m的公路（）上不发生侧滑的横坡极限坡角（要求作图表示）？或解得： 将条件带入解得结果 31.3。 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65km/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，但是汽车的行驶方向轻微地向右侧偏离，请分析出现该现象的原因。 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。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，而右侧车轮地面发向力较大，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。 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。返回四6 某起交通事故现场勘察发现，道路（柏油、干燥）上没有制动拖痕。事后将左轮在冰雪路面上、右轮在干燥柏油路面上实施紧急制动，发现汽车右轮留下制动拖印而左轮无拖痕，而左右车轮均在冰雪路面实施紧急制动，左右轮均留下制动拖痕，请分析这种现象的原因（提示：从行车制动系技术状况分析） 在柏油路面行驶时 由于柏油路面附着系数比较大，驾驶员采取紧急制动时车轮抱死所需要的制动力打不到地面能提供的最大附着力，所以不产生制动拖印；而在冰雪路面上行驶时，由于路面的附着系数比较小，能提供的附着力比较小，所以制动时制动力打到路面所能提供的最大附着力，所以出现制动拖印。该车的制动系工作正常。返回四7 请分析汽车制动时，整个车身前部下沉而后部上升的原因（提示：考虑轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法）。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。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,旋转质量换算系数1=0.03,2=0.03,f=0.02,传动系机械效率T=0.85,传动系速比，轮胎半径，发动机的转矩为Te=25000 Nm, 道路附着系数为=0.4,求汽车全速从此20km/h加速至10秒时的车速。 由于,所以,即返回五2某汽车总质量m=4600kg，CD=0.78，A=4.6m2，旋转质量换算系数(1=0.030,2=0.035),坡角=5，f=0.010,传动系机械效率T=0.84, 传动系速比(,)，轮胎半径，加速度=0.2m/s2,ua=25km/h,求此时克服道路阻力所需发动机输出功率。返回五3已知汽车的B=1.8m,hg=1.15m ,横坡度角为10,R=22m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为的0.3,不发生侧滑的最大车速（要求作图说明）是多少?返回五4某发动机前置轿车的轴距L=2.6m,质心高度hg=0.60m, 道路附着系数为=0.4，汽车的总质量为m=1200kg,滚动阻力系数f=0.010，静止不动时前轴负荷为汽车总重的60，后轴负荷为汽车总重的40，请比较采用前置前驱动及前置后驱动时的附着利用情况。返回五5 请推导出下述公式（注意单位和常数）其中其中:返回五6 请推导出二自由度模型汽车横向加速度式（要求有详细的推导步骤） 参考汽车理论图523和图524导出二自由度汽车质心沿ox轴的加速度分量。=返回五7请详细地写出下述两公式的变换过程返回五14