大连理工大学研究生入学考试汽车理论

大连理工大学 二零零一年研究生入学考试
一． 判断题（共12分，每小题2分，对的划√错的划×） 1. 只要汽车的驱动力大于其行驶阻力，汽车就能行驶。

（X ） 分析：汽车的行驶条件 ψ
z t F F F ≤≤∑
2. 汽车在加速时，其前轴载荷减少而后轴载荷增加。

（√）分析：旋转质量的惯性力和平移质量的惯性力共同作用
3. 无论汽车采用何种驱动形式（前轮驱动，后轮驱动）只要他
们的质量相同，在同样附着系数的路面上行驶时，他们的附
着利用率就相同。

（×）分析：前轴利用率附着系数
)
(g zh b t z
f
+=
βψ
后
)
()1(1
g L
zh a z
r --=
βψ
4. 汽车的制动器制动力愈大，汽车的制动效能就越高。

（×） 分析：制动效能是指汽车迅速降低车速直至停车的能力。

5. ??汽车轮胎在同时受到制动和侧偏力作用时，若纵向制动力增加则侧偏力将要减少。

（√） 分析：一定侧偏角下，驱动力增加时，侧偏力有所减小，由于轮胎的轮胎侧向弹性有所
改变。

6. 临界车速意味着当具有过多转向的汽车车速达到此值时，只要有极微小的前轮转角，便会发生极大的横摆角速度（√） 分析：过多转向汽车达到临界车速将失去稳定性。

s
r σ
ω等于
无穷大。

二． 问答题（共38分）
1.（8分）证明在ψ<0ψ的路面上行驶的汽车制动时会发生前轮
先抱死拖滑的现象。

分析：作图，在ψ<0ψ的情况下进行制动，在制动开始时，前后
制动器制动力21,μμF F 均按β线上升，因前后车轮均未抱死，故
地面制动力2
1
,xb xb
F F 也按β线上升。

因为ψ<0ψ.所以β线将先与ψ
值下的f 线相交，在交点处的制动减速度下会发生前轮抱死，而此时，由于前轮未抱死，汽车会由于前轮抱死而出现拖滑。

2.（8分）证明在特征车速ch V 下，两辆轴距相同的汽车，绕相同的半径R 转向，不足转向的汽车的前轮转角正好等于中性转向汽车的2倍。

分析：汽车的稳态横摆角速度增益用稳态的横
摆角速度与前轮转角之比
s
r )σ
ω来表示，且其表达式为
s
r σ
ω=21μ
μ
k L +，其中k 为稳定性因数，由于特征车速的数值为
ch
V =
k
v
，而前轮转角L
k μ
μ
σ
2
1+=r ω，在
V=
k
1
时r L
ωμ
σ2
1
=
，
而在中性转向情况，即>k
θ
时，r L
ωμ
σ1
2
=
212σσ=∴ 所以在特
征车速下，两轴距相同的汽车，绕相同的转向半径不足转向汽车的前轮转向正好等于中性转向汽车的两倍。

3.（12分）试从稳态响应的评价参数横摆角速度增益σω,来讨论下述各种情况对一辆货车转向特性的影响。

（1）汽车空载和满载时的转向特征变化。

（4分）
（2）若将该车后轮胎更换为子午线轮胎，对转向特性会有什么影响。

（4分）
（3）在侧向力作用下，车厢发生了侧倾，使后轴的左、右车轮载荷变化较大，此变化对该车转向特性有什么影响？（4分） 分析：（1）.
s
r σ
ω=21μ
μ
k L
+，)(
1
2
2
k b k a L
m k
-
=
满载与空载时相比，
↑
↓↑a b m ,, 综合判断↑k
↓
s
r σ
ω 汽车趋于不足转向。

（2）.后轮换为子午线轮胎↓↑k k ,2，
s
r σ
ω↑
转向灵敏度提
高。

4.（10分）如何利用汽车驱动力----行驶阻力平衡图分析汽车动力性（绘图说明）
分析：如图所示：（1）最高车速m ax a u ：汽车以最高档行驶时的最高车速可以直接在图上侧到。

（2）最大爬坡度
G
F F F acr i F F F F w f t w f t i )
(sin
)(1+-=⇒+-=,由图求得α，再由
tan α=i ，可求得坡度值 其中m ax i 为一档的坡度值（3）加速时间
t ：由行驶方程得
)]([1
w f t F F F m
dt
du +-=
σ，所以利用上图可得各挡
节气门全开时的加速度曲线，进而得到
a
u dt
du -1
曲线，而
⎰
⎰
=
=
⇒=
2
1
110
u u t
u t du
a
dt t d a
d
三、计算题（共50分）
1、（10分）某车自重G=17100N ，前轮载荷N
G f 10520=,车轮侧
偏刚度K=160度
公斤
，该辆汽车具有前轮前束，前束角为。

2
=δ，
行驶中，两前轮分别产生侧向力y F （侧向力y F =K δ） （1）求前轮前束引起的行驶阻力。

（5分）
（2）若该车滚动阻力系数f=0.015，试比较前轮前束引起的行驶
阻
力
与
滚
动
阻
力
（
5
分
）
分析：（1）2k =
⨯⨯⨯=2sin 216002sin δδ223N
（2）
N G G G
f f
4.25601
5.0)1052017100(2cos 015.010520015.0)(2cos 015.0=⨯-+⨯⨯=⨯-+⨯⨯
2、（20分）某汽车双横臂式独立悬架系统的简图如下，该车行
驶时车厢在悬架支撑下绕瞬时转动中心Om 做侧倾摆动。

（1）已知该车悬架系统中的线弹簧刚度s K 试求悬架的侧倾线刚度K 。

（15分）
（2）进一步确定左右悬架对车厢的侧倾角刚度K （5分）
3（20分）某轿车总量1710kg ，车轮直径700mm ，迎风面积
2.582
M ，空气阻力系数3.0=D
C
，主减速比40=i ，滚动阻力系
数f=0.02，当该车在高速公路上用78.05lg =速比，以110h km 速度连续行驶4小时，求此段时间其耗油多少升？（附该车发动
机的万有特性曲线，燃油比重r=0.74，传动效率9.0=T
η）
分析：r
i i u n i i n r M o g a g a
377.0377
.00
=
⇒=
g
M pb
Q a ρ02.1=
2
015
.21a
w f u A C mgf F F F +=+=∑
阻
P=a a a
u u A C mgf u iF )15
.21(2
0+
=阻
大连理工大学 二零零二年硕士生入学考试
一、 判断题（每小题3分，共15分，正确的在题前括号中划√，错误的划×）
（×）1.轮胎滚动阻力就是汽车行驶中的滚动摩擦力。

分析：弹性迟滞损失。

（√）2.当汽车的驱动力增加时，汽车的侧向附着力就会减小。

分析：附着椭圆。

（√）3.临界车速对过多转向汽车意味着将失去稳定性。

分析：
k
v 1-=
（√）4.直线行驶时，回正力矩时汽车转向轮转动变沉重。

（√）5.汽车沿曲线行驶而被制动时，若前轮先抱死，则此时汽车的运动方向时曲线的切线方向。

二、 问答题（共30分）
1.（10分）当汽车在弯道上加大驱动力行驶时，对操纵稳定性有何影响？为什么？ 分析：驱动力增大，会使汽车的速度变大，而
))((1|12
2
2k b k a L m k ku L s r -=+=
ω
δ
ω
2.（10分）某汽车的前轮制动泵活塞直径由mm 25φ改成mm 28φ，后轮制动泵活塞直径由mm 28φ改成mm 25φ，制动总泵活塞直径不变，说明该车的制动性能有何变化，为什么？
3.（10分）试分析汽车前悬架加装横向稳定杆对操纵稳定性的影响。

三、计算题(共55分)
1.（15分）如图所示，某汽车满载总质量M=3800kg ，轴距L=
2.8m ，满载时质心距后轴距离b=1m ，该车具有前轮前束何前轮外倾。

其前束角2=δ
度，外倾角
r=1度，（右前轮为正，左前轮为负）。

车轮轮胎的侧偏刚度k=390)
(︒N
外倾刚度r k =75)
(︒N
，等速行驶
中两前轮分别产生侧偏角︒=2α。

侧偏力方向见图。

若滚动阻力系数f=0.015.
求：（1）前轮的行驶阻力。

（2）前轮前束何外倾对前轮总阻力的影响为多大？
分析：（1）N
4.2032cos 01
5.0135712cos 015.0=⨯⨯=⨯⨯=︒
︒前F F f
（2）前束阻力N 4.542sin 23902k
=⨯⨯⨯=︒
F
外倾阻力N 2.52sin 1752r =⨯⨯⨯=︒F
总阻力N
F F F
r k 6.59=+=
2.（20分）某汽车的有关数据为： 悬挂系统的固有频率)3)
(5
.02
s
rad
m k
π（==ω
悬挂质量（车厢质量）与非悬挂质量（车轮质量）比
6/12==m m μ；
轮胎刚度与悬挂刚度比是6/==k k r t ；
假若该车没有阻尼；
计算分析：（1）绘出振型图并说明各为何种振动。

（2） 若该车以h km 36速度通过混凝土公路，该路
面每隔7m 有一接缝，此时车的振动属于何种振动。

（3）若该车以108km/h 速度通过混凝土路面，该路
面每隔3米有一接缝，此时该车的振动属于何种振动。

注：5
.01]
/)[(m k k t t
+=ω；
双质量系统振动方程组为{
(
)0
)/(0)(10
2
2201102
0202
2
0=-+-=--Z
Z m k Z Z t ω
ωωωω
3.（20分）某轿车总质量m=1800kg ，质心位置a=1.45m ，b=1.25m ，
m
h g 63.0=，该车装备单回路制动系，其制动器制动力分配系数65
.0=β
试求 （1）在附着系数7
.0=φ
路面上该车能到达的最大制动减速
器。

（2）若该车改为双回路制动系统（如图），计算在附着系
数7
.0=φ
路面上，双回路制动系中前回路失效时的制动效率
与其能达到的最大制动减速度。

附：);
/(g f zh b zL +=βφ
);
/(/L h L b E
g f f
φβ-=
);
/()1(g r zh a zL --=βφ
);
/)1(/(L h L a E g r r φβ+-=
分析（1）同步附着系数
8.063
.025
.165.07.20=-⨯=
-=
g
h b L βϕ
前轮先抱死∴<=07.0ϕϕ
951
.07
.2/63.07.065.07.2/25.1//Z
=⨯-=
-=
L
h L
b g f f
ϕβ
最大制动减速度
2
m ax /33.67.0s
m g E a f b =⨯⨯=
（2）前回路失效
Gz
dt
du g G F xb ==
2
⇒
-=
)(2g z zh a L
G F
后轴利用附着系数g
r zh a Lz -=
ϕ 后轴制动效率46
.0/1/=+=
L
h L a E g r r
ϕ
最大制动减速度2
/2.332.046.07.0s
m g g a bman ==⨯=
大连理工大学
二零零三年硕士生入学考试
一、 判断题（每小题4分，共20分，正确的在答题纸上写出题号并划√，错误的划×）
1、 汽车制动时，其前轴负荷增加而后轴负荷减少。

（√）分
析：平移质量的惯性力，旋转质量惯性力。

2、
汽车的档位数对汽车的动力性与经济性都有影响。

（√）
分析：档位数增加，动力性与经济性有所提高。

3、
汽车空载和满载时具有相同的操纵稳定性。

（×）分析：
满载时操纵稳定性优于空载。

4、
汽车在侧倾时，受到侧向力作用时，若前轴左、右车轮垂直载荷变动量较大时，汽车趋于减少不足转向量（×）
5、
汽车沿曲线行驶而被制动时，若前轮先抱死，则此时汽车的运动方向是曲线的切线方向。

（√）
问答题
二、（8分）一些运输部门常将一些长期行驶在盘山公路上的汽
车后轮制动器制动力加大，分析这是为什么？分析：
↓
-∠=
↓↑g
u h b F βϕβ02 汽车更有可能发生后轮先制动抱死，与
平路相比，由于制动速度低，汽车的不稳定程度降低，而盘山
公路上前轮抱死则是极其危险的情况。

三、（8分）当汽车制动时，对操纵稳定性有何影响？为什么？
分析：制动不抱死，操纵稳定性降低。

制动抱死，操纵稳定性
影响更严重。

四、（8分）汽车变速器的档位之间的速比分配原则是什么？为
什么现在很多汽车变速器的档位之间速比是高档位之间速比小
于低档位之间的速比？
五、（8分）为什么绝大多数货车采用发动机前置，后轴驱动的
布置形式？
分析：可以分别从动力性、经济性、操纵稳定性展开去分析。

六、（8分）试分析汽车加装前悬架横向稳定杆对操纵稳定性的影响。

分析：↑
↑-
=k k k b k a L
m k
,),(
11
2
2
操纵稳定性提高。

七、（30分）如图所示，一辆在侧向坡道上转弯行驶的轿车，若
该车质量为m ，左右轮胎中心距为B ，重心离地高度为h ，且位
于左右轮中间，道路的侧向坡度角为β，转弯半径为r 。

试求：（1）左右两侧车轮的法向反作用力zr zl F F ,
（2）若已知路面附着系数为ϕ，汽车沿倾斜路面向外侧
滑的车速s V
（3）若地面附着系数足够大时，汽车将要发生向外侧翻
的临界车速c V
分析：（1）分别对左右两侧车轮的接地点取矩
)tan 5.0()tan 2
(
ββB h mg F B h B mg B F zl zl +=⇒+= )
tan 5.0()tan 2(
ββB h mg F B
h B mg B F zr zr -
=⇒-=
（2）汽车沿侧斜路面向外侧滑，则离心力在汽车平面方向的分
力
大
于两侧车轮
的侧向附着力
βφφβcos ||cos 2
r
g v F F r
v
m
zr zl >
⇒+> （3）由侧翻阈值
β
+=y
y h B g
a 2
g
h
Bg a y β+=
2
r
v
a y 2
=
rg
h
B v c β+=
2(
计算题
八（20分）一辆总质量m=1200kg 前轮驱动的汽车，其轴距为2.7m ，其前轴距质心距离为a=1.45m ，前轮从发动机获得驱动转矩是m N T t ∙=1000驱动轮半径
r=0.75m ，当该车分别在附着系
数6
.02.0==φφ
和的路面上行驶时，其所受到的滚动阻力均为
N
f 300F =。

试求该车在这两种路面上行驶时的最高车速)/(h km U a 附：空气阻力：;00.1,3.0);(15.21/2
2m A C N AU
C F d a
d w ===
驱动力：)(:);(/N Pzi F N r T F t t
φφ⋅==附着力
九（20分）某轿车总质量m=1710kg ，车轮半径r=0.35m ，迎风面积A=2.582m ，空气阻力系数3.0=d C ，滚动阻力N
F f 342=，
分别以不同主减速比38.3;4;61.4;23.50=i 的主减速器配该车时；若
该车用超速档，速比78
.05
=i ，以h km U a
/110=速度行驶时，做不
同的燃油经济性曲线。

（燃油的密度L
N g
/0.7=ρ；传动效率
9.0=t η）)76140/3600/)(/1(3
ua A C U F P d a f t ⋅⋅+⨯=η
（kw ）
g
U Pb Q a s ρ02.1/= （L/100km ）
附：（该车发动机的万有特性曲线）
十（20分）若某汽车在发动机的激振的影响下车身发生强迫振
动，假设汽车简化为单质量系统，则相应的系统运动微分方程
可用下式表示：
)
(t f kz z c z m =++∙
∙
∙其中
t t p t p t f ωω2cos cos )(21⋅+=;ω
为发动机曲轴
角速度，L r m p r m m p /;)(2
2
222
211ωω-=+-=
已知：汽车质量m=1000kg ，弹簧刚度k=2.0×m
N /106，发动机
转速
m i /5
000r n =，最低稳定转速cm
r cm L kg m kg m r n 20;60;11.3;88.0m in,/60021m in =====
试求：（1）该汽车的系统固有圆频率n ω发动机的激振角速度ω （2）该汽车系统在最低稳定转速无阻尼振动时的动态响应)()()(21t Z t Z t Z +=
大连理工大学 二零零四年研究生入学考试
一． 判断题（每小题3分，共30分，正确的在答题纸上写出题号并划√，错误的划×）
1. 汽车滚动阻力就是汽车在行驶中的滚动摩擦力。

（×）
2. 汽车制动时，其前轴负荷减少而后轴负荷增加（×）
3. 只要汽车的驱动力大于其行驶阻力，汽车就可以行驶（×）分析：∑≤≤ϕ
z t F F F 阻
4. 在水平路面上行驶的汽车，其地面法向作用力只与汽车质量和总体布置有关（×）
5. 汽车制动器的制动力越大，汽车的制动效能越高（×）
6. 汽车空载与满载时具有相同的操纵稳定性（×）
7. 汽车侧倾时受到侧向力作用，若前轴左右轮垂直载荷变动量较大时，汽车趋于减少不足转向。

（×）
8. 汽车轮胎在同时受到制动和侧向力作用时，若制动力增加则侧偏力将减少。

（√）分析：附着椭圆
9. 临界车速意味着当具有过多转向的汽车车速达到此值时，只要有极微小的前轮转角，便会发生极大的横摆角速度（√） 10. 汽车的档位数对动力性有影响，对经济性没有影响（×）分
析：增加档位数。

动力性经济性均有提高。

问答题
二、（12）解放CA141型货车主减速器传动比0i 有三种规格，分别为5.89 6.33 7.63 应如何根据使用条件选用，为什么？ 三、（12）某轻型客车在实验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前悬架上加装横向稳定杆，结果汽车的转向特性变为不足转向，分析其理论根据。

分析：↓
↑⇒
↑⇒-
=s r k k k b k a L
m k
|),(
11
2
2
δ
ω
四、（12）为了提高汽车的动力性，4×2型汽车设计为前轮驱动
好还是后轮驱动好，为什么？
五、（12）在汽车法规中，对双轴汽车前、后轴制动力的分配有
何规定，说明作出这种规定的理由。

六、（12）当前驱动汽车在弯道上增大驱动力行驶时，对转向特
性有何影响？为什么？ 计算题
七（15）一辆质量m=1000kg ，是前轮驱动，其前轮负荷为
N
P zl 5390=，前轮从发动机获得驱动转矩是m
N T t
⋅=1020，驱动
轮半径r=0.75m ，当该车在附着系数2
.0=φ的路面上行驶时，其
所受到的滚动阻力为N
F f 200=。

试求该车在这种路面上行驶时
的最高车速)/(h km U a 附：空气阻力：;00.1,3.0);(15.21/2
2m A C N AU
C F d a
d w ===
驱动力：)(:);(/N Pzi F N r T F t t
φφ⋅==附着力
八（20分）某轿车总质量m=1800kg ，质心位置a=1.45m ，
b=1.25m ，m
h g
63.0=，该车装备双回路制动系（如图所示），
其制动器制动力分配系数65
.0=β
试求 （1）在附着系数7
.0=φ
路面上该车能到达的最大制动减速
度。

（2）计算在附着系数7
.0=φ
路面上，双回路制动系中后回
路失效时的制动效率与其能达到的最大制动减速度。

附：);
/(g f
zh b zL +=βφ
);
/(/L h L b E
g f f
φβ-=
);
/()1(g r zh a zL --=βφ
);
/)1(/(L h L a E g r r φβ+-=
分析：（2）后回路失效Gz
dt du g G F xb ==
1
⇒
+=
)(1g z zh b L
G F
前轴利用附着系数 g
f
zh b Lz
+=
ϕ
⇒前轴制动效率55
.0/1/=-=
L
h L b E g f f
ϕ
⇒
最大制动减速度g
g a b 39.055.07.0m ax
=⨯=
九、（25）若某汽车在发动机的激振影响下车身发生强迫振动，
假设汽车简化成单质量系统，则相应的系统运动微分方程可用下式表示：
)
(t f kz z c z m =++∙
∙∙其中
t t p t p t f ωω2cos cos )(21⋅+=;ω
为发动机曲轴
角速度，L r m p r m m p /;)(2
2
222
211
ωω-=+-=
已知：汽车质量m=1000kg ，弹簧刚度k=2.0×m
N /106，发动机转
速
m i /5
000r n =，最低稳定转
速
cm
r cm L kg m kg m r n 20;60;11.3;88.0m in,/60021m in =====
试求：（1）该汽车的系统固有圆频率n ω发动机的激振角速度ω （2）该汽车系统在最低稳定转速无阻尼振动时的动态响应)()()(21t Z t Z t Z +=
大连理工大学 二零零五年研究生入学考试
一、判断题（每小题2分，共20分，正确的在答题纸上写出题
号并划√，错误的划×）
1.制动力的大小取决于汽车制动器制动力的大小。

（√）
2.同步附着系数0φ与地面附着特征有关。

（×）g
h b -∠=βφ0
3.汽车变速器两相邻档位之间的速比基本上取为常数。

（√）
4.汽车超速档的应用可以提高汽车的负荷率。

（√）
5.汽车发动机的最高转速对应的最高车速。

（×）
6.临界车速对具有过去转向的汽车意味着将要失去稳定性，（√）
7.汽车稳态横摆角速度增益与行驶车速无关（×）
8.不发生前轮或后轮抱死时的制动速度必定大于地面附着系数（×）
9.汽车空载和满载时对汽车的操纵稳定性没有影响。

（×）
10汽车的前轮负荷在制动工况和加速工况没有变化（×）二．填空题（每空格3分，共45分，在答题纸上写出题号并填出答案，每空格答案之间用（，）号分隔）
1.汽车动力性的评价指标是（最高车速），（加速时间）和（爬坡能力）。

2.在良好平直路面上行驶的汽车所受的行驶阻力是由（滚动阻力），（空气阻力）和（加速阻力）。

3．汽车加速时产色很难干的惯性力由(平移质量惯性力)和（旋转质量）。

4.附着率是指汽车直线行驶时充分发挥驱动力时所要求的（最低附着系数），在低速行驶时，用抵挡加速或上坡行驶时要求（附着率）大。

5.用汽车结构方面改善汽车经济性的途径有（缩减轿车总尺寸和减轻质量，采用合适发动机，采用合理的传动系，良好的汽车外形设计，轮胎的选用）
论述题
三．（5分）什么是汽车的操纵稳定性？举出三种表示汽车稳态转向特征的方法。

四．（8分）简要分析说明汽车制动系统制动力调节的理论依据和原则。

汽车ABS制动系统的理论依据。

五．（10分）当前驱动汽车在弯道上加大驱动力行驶时，对转向特性有何影响？为什么？
六．（10分）分析说明汽车前悬架加装横向稳定杆可以使汽车从过多或中性转向特性向不足转向变化的理论依据。

↑⇒
↑-
=
k k k b k a L
m k ,),(
11
2
2
可以使汽车由过多或中性转为不足。

七．（12分）分析后轮驱动的载重汽车超重后对汽车各主要性能
的影响。

动力性、制动性、操纵稳定性、通过性
计算题
八．（20分）某汽车的固有频率)/(2/220s rad m k π==ω，
悬挂质量与车轮质量比10
/12==m m μ
，轮胎刚度与悬架系统刚度比
9/==K K T T ，
（假设不考虑该车的阻尼） 分析:(1)若该汽车的发动机怠速稳定转速为600m in /r .则该车在怠速时会发生什么样的振动？
（2）若将该车的轮胎刚度t K 降低，会对振动有何影响？ 注：5
.01]
/)[(m k k t t
+=ω；
双质量系统振动方程组为{
(
)0
)/(0)(10
2
2201102
0202
2
0=-+-=--Z
Z m k Z Z t ω
ωωωω
九（20分）某轿车总质量m=1710kg ，车轮半径r=0.35m ，迎风面积A=2.582m ，空气阻力系数3.0=d C ，滚动阻力N
F f 342=，
分别以不同主减速比38
.3;4;61.4;23.50
=i 的主减速器配该车时；若
该车用超速档，速比78
.05
=i ，以h km U a
/110=速度行驶时，做不
同0i 值时油经济性曲线。

（燃油的密度L
N g
/0.7=ρ；传动效率
9.0=t η）)76140/3600/)(/1(3
ua A C U F P d a f t ⋅⋅+⨯=η
（kw ）
g
U Pb Q a s ρ02.1/= （L/100km ）
附：（该车发动机的万有特性曲线）。