2009级汽车理论A卷答案

2009级汽车理论A 卷答案
一、 填空题（共 20 分，每小题1分）
1、 Ⅰ挡或Ⅱ挡；最高挡；距离或车速
2、 发动机外特性曲线；发动机部分负荷特性曲线
3、 滚动阻力；波浪状
4、 压力阻力；摩擦阻力
5、 附着系数；法向反作用力
6、 等速行驶；循环行驶试验
7、 比功率；最大爬坡度；附着率
8、 跑偏；侧滑；失去转向能力
9、 水衰退
10、 低；好；短
11、 横向移动
12、 制动器制动力；悬架导向杆系与转向系拉杆
13、 同步附着系数；制动器制动力分配系数
14、 不足转向 、 中性转向 和 过多转向
15、 越好 ， 越高 。

16、 增加 减少
17、 驶出 ， 激转 。

18、 较小 较大 动挠度
19、 使悬挂质量分配系数大于1 前后悬架的交联 加长 ，
20、 纯垂直 ， 纯角 。

二、 术语解释（共24分，每小题3分）
1、 发动机的净功率
即使用外特性功率，是指当节气门全开时在发动机试验台架上带上水泵、发电机等全部附件设备测得的发动机功率。

2、 附着系数
轮胎的附着力ϕF 与驱动轮所受的法向反作用力Z F 成正比，可写成ϕϕ⋅=Z F F ，其中的ϕ称为附着系数。

3、 制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数
制动力系数：地面制动力与轮胎垂直载荷之比。

峰值附着系数：制动力系数的最大值。

滑动附着系数：滑动率为100%时的制动力系数。

4、 制动器制动力
在轮胎周缘为了克服制动器摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，它相当于把汽车架离地面，并踩住制动踏板，在轮胎周缘沿切线方向推动车轮，直至它能转动所需的力。

5、相对动载
车轮与路面间的动载d F 与车轮作用于路面的静载G 之比值称为相对动载，..
d F G Z g 6、轮胎坐标系
垂直于车轮旋转轴线的轮胎中分平面称为车轮平面。

坐标系的原点O 为车轮平面和地平面的交线与车轮旋转轴线在地平面上投影的交点。

车轮平面与地平面的交线取为x 轴，规定向前为正。

Z 轴与地平面垂直，规定指向上方为正。

Y 轴在地平面上，规定面向车轮前进方向时指向左方为正。

如下图所示：
7、汽车前或后轮（总）侧偏角
轮胎接地印迹中心（即轮胎坐标系原点）位移方向与x 轴的夹角。

8、汽车的平顺性及评价指标
汽车的平顺性主要是保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员的舒适性的影响在一定界限之内，因此平顺性主要根据乘员的主观感觉的舒适性来评价，对于载货汽车还包括货物完好的性能，它是现代高速汽车的主要性能之一。

评价指标是：车身加速度、悬架弹簧的动挠度和车轮与路面的相对动载。

三、 问答题（共16分，每小题4分）
1、在汽车使用方面，可以通过那些途径改善燃油经济性？试解释之。

1）从等速百公里燃油消耗量曲线可知，保持接近于低速的中等车速行车，燃油消耗量最低；高速行驶时，虽然发动机负荷率较高，但汽车行驶阻力会增加很多而导致油耗增加。

2）路况好的条件下，尽可能使用高挡位行车，高挡位行驶时，发动机负荷率高，燃油消耗率低。

3）运输企业拖带挂车，虽然汽车总的燃油消耗量增加了，但分摊到每吨货物的油耗下降了。

4）正确地对汽车进行保养和调整，包括前轮定位正确、轮胎气压正常、制动器摩擦片与制动鼓有正常的间隙、零部件滑磨表面光洁等等。

2、为什么有些小轿车后轮也设计有安装前束角和外倾角？
车轮束和外倾的协调作用才能保证车轮在行驶中滚动无滑动，现代轿车高速化后需要设计较小外倾角甚至为负，高速转向时，离心惯性力增大，车身向外倾斜加大，产生更大的正外倾，使外悬架超负载，加剧外侧车轮的变形，是外侧车轮半径小于内侧车轮半径，发生滑动，使轮胎磨损加剧，行驶阻力增大，燃油消耗增加，降低转向性能。

外倾角增大也会使台面与路面的接触情况变差，影响最大侧向附着力，降低汽车极限侧向加速度。

相应的前束角也较小甚至为负值，在空载时抵消外倾角，同时抵消驱动力作用下使后轴产生的弯曲前张现象。

3、地面作用于轮胎的切向樊作用力是如何控制转向特性的？
可以利用地面作用与左、右轮胎的切向反作用力之差产生的横摆力偶矩来防止转向时出现难以控制的侧滑现象：如因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出现象以及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转现象等危险工况。

4、试分析轮胎结构、工作条件对轮胎侧偏特性的影响？
在没有切向反作用力作用时：
尺寸大的轮胎的侧偏刚度（绝对值）较高；
钢丝子午线轮胎比尼龙子午线轮胎的侧偏刚度高；
扁平率小的宽轮胎侧偏刚度大；
垂直载荷有显著影响。

垂直载荷增大，侧偏刚度增大；当垂直载荷过大时，侧偏刚度反而有所下降；
充气压力有显著影响。

气压增大，侧偏刚度增加；气压过大，侧偏刚度不再变化； 行驶车速影响很小。

一定侧偏角下，驱动力增加，侧偏力有所减小。

当驱动力相当大时，侧偏力显著下降。

可以用附着椭圆表示。

四、 分析题（共16分，每小题8分）
1、 试分析地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系。

制动时，若只考虑车轮的运动为滚动与抱死拖滑两种状况，当制动踏板力较小时，制动器摩擦力矩不大，地面与轮胎之间的摩擦力即地面制动力，足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动。

车轮滚动时的地面制动力Xb F 就等于制动器制动力μF ，但地面制动力不能超过地面附着力ϕF ，当制动器踏板力达到某一数值时，地面制动力达到地面附着力时车轮抱死不转而出现拖滑，在此之后，随着制动踏板力的增加，地面制动力不再增加，而制动器制动力继续增加。

三者的关系见下图：
图1 制动过程中地面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系
2、2. 试分析车身与车轮部分质量比μ及悬架与轮胎的刚度比γ对振动响应量G F f z
d d /2、、 的影响。

当车身质量一定时，μ值改变相当于改变车轮质量，影响车轮部分的系统固有频率和阻尼比。

增大，相当于车轮部分质量减小，车轮部分的系统固有频率和阻尼比均提高，使三个
振动响应量的幅频特性的高频共振锋向高频方向移动，而峰值下降。

μ增大时，2d z f &&、略有
减小，主要是/G d F 变化较大。

因此，减小车轮部分质量对平顺性的影响不大，主要影响行驶安全性。

γ增大，相当于悬架刚度不变而轮胎刚度增大，从而使车轮部分系统参数t f 提高而t z 下降，
使三个响应量的幅频特性高频共振锋向高频移动，且峰值提高。

其中，/d F Gq
&的变化最大，2/z q &&&次之，/d f q &变化很小。

因此，采用软的轮胎对改善平顺性，尤其是提高车轮与地面间的附着性能有明显好处。

五、 计算题（共24分，每小题8分）
1. 一辆轿车总重为1600kg ，轴距L=
2.7m ，重心距前轴距离a=1.45m ，重心高度h g =0.63m ，制动力分配系数β=0.65。

试计算：（１）同步附着系数；（2）ϕ=0.７的路面上的制动效率；（３）汽车此时能达到的最大制动减速度（指无任何车轮抱死时）。

答：
（１）同步附着系数 8.063
.025.165.07.20=-⨯=-=g h b L βϕ （２）因为07.0ϕϕ<=，因此前轮先抱死，故前轮的利用附着系数7.0=f ϕ，前轮制动效率为：95.07
.2/63.07.065.07.2/25.1//=⨯-=-==L h L b z
E g f f f ϕβϕ （３）此时汽车能达到的最大制动减速度为：2max /52.67.0s m g E a f b =⨯=
2、二自由度轿车模型有关参数如下：
总质量m=1818.2kg ；绕Oz 轴转动惯量Iz ＝3885kg ·m 2；轴距L=3.048m ；质心至前
轴距离a=1.463m ；质心至后轴距离b=1.585m ；前轮总侧偏刚度k 1=-62618N/rad ；后轮总侧偏刚度k 2=-110185N/rad 。

试求：
1） 稳定性因数K ；
2） 特征车速u ch ；
车速u=22.35m/s 时的转向灵敏度r sw
ωδ。

答：1) 22211818.2 1.463 1.585()()0.0023553.048(110185)(62618)
m a b K L k k =-=-=-- 2） u ch =k /1=20.6
3）3692.335.22002355.01048.3/35.221/2
2=⨯+=+=Ku L u sw r δω
3. 设车身－车轮二自由度汽车模型，其车身部分固有频率f 0 ＝2Hz 。

它行驶在波长λ=5m 的水泥接缝路上。

该汽车车轮部分的固有频率f t =10Hz ，在砂石路上常用车速为30km/h 。

求：
1）引起车身部分共振时的车速u a 。

2）问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长λ=?
①当激振力等于车辆固有频率时，发生共振，所以发生共振时的车速为：。