2013年武汉科技大学考研试题汽车理论A卷和参考答案

二O 一三年招收硕士研究生入学考试试题
考试科目代码及科目名称： 823 汽车理论
可使用的常用工具： 通用函数计算器
答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。

考试时间3小时，总分值 150 分。

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密封线内不要写题
汽车理论参考答案（A 卷）
一、 解释下列术语（每小题3分，共15分）
1.制动器制动力：在轮胎边缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力。

2.驱动轮附着率：驱动轮受到的地面切向力与垂直载荷的比值。

3.牵引系数：单位车重的挂钩牵引力（净牵引力）。

4.滑动率： 滑动率s 定义为%100⨯-=u
r u s ω，式中，u 为车速； r 为车轮半径；ω为
车轮角速度。

5.转向灵敏度：横摆角速度与前轮转角（或转向盘转角）之比。

二、 填空题（每空2分，共20分） 1. 原地起步加速时间 、 超车加速时间 2. 压力阻力 、 摩擦阻力 3. 0.7
4. 驱动轮的附着率＞地面附着系数
5. F Y =kα
6. 不足转向
7. 悬架弹簧的动挠度
8. 小于等于 三、 判断题（每小题2分，共10分） 1—5 × × √ √ ×
四、
问答与分析题（共75分）
1. 分析弹性轮胎在硬路面上的滚动阻力形成的原因。

（10分） 答：弹性轮胎在硬路面上的滚动阻力是由于轮胎的弹性迟滞损伤引起的。

以从动轮为例：
轮胎接地中心前轮胎的变形为压缩变形，接地中心后的变形为恢复变形，在相同变形量时，压缩载荷比恢复载荷大，因此，车轮受到的地面垂直反力（合力）的作用点位于接地中心之前，如图a 。

将垂直反力简化到接地中心后，形成一简化力矩T f1----滚动阻力矩（图b ），滚动阻力矩与车轮半径的比值定义为滚动阻力。

2.
什么是功率平衡图？简要说明功率平衡图的作法与作用（要求画出装有5挡变速器的功率平衡图的示意图）。

（15分）
答：以车速为横坐标，发动机功率为纵坐标，作出各挡的发动机功率曲线及汽车行驶过程中经常遇到的阻力功率曲线，即为汽车的功率平衡图。

功率平衡图的作法：
已知发动机的外特性曲线（Pe---n ），根据车速
计算式
377.0i i rn
u g a =
将不同挡位下发动机的转速转换为车速，据此作出各挡位的发动机功率曲线。

汽车行驶过程中经常遇到的阻力功率由下式计
算
)(1
W f T
P P +η
5挡变速器的功率平衡图的示意图如右图。

功率平衡图的作用：可以计算动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度；可以看出发动机的负荷率，评价燃油经济性。

3. 分析制动全过程中制动踏板力与制动减速度的变化。

（15分）
答：制动全过程分为四个阶段：驾驶员反应阶段、制动器作用阶段、持续制动阶段、制动力消除阶段。

制动踏板力与制动减速度的变化如图示。

驾驶员反应阶段（从a 点到b 点）：指从驾驶员接到紧急停车信号，经过1τ'
后才意识到应紧急制动，并移动右脚，再经过1τ''
后才踩着制动踏板。

制动器作用阶段（从b 点到e 点）：在b 点以后，随着踏板力增大，至d 点达到最大值。

由于蹄片和制动鼓存在间隙，所以要经过2
τ'，即至c 点，地面制动力才起作用，使汽车开始产生减速度。

由c 点到e 点是制动器制动力增长过程所需要的时间2
τ''。

持续制动阶段（从e 点到f 点）：由e 到f ，其减速度基本不变。

制动力消除阶段（从f点到g点）：到f点时驾驶员松开踏板，但制动力的消除还需要 。

一段时间
4
4. 分析货车偏载对其稳态响应的影响。

（10分）
答：偏载导致左右车轮垂直载荷不相等，由于货车质心偏后，因此左右后轮垂直载荷的变化幅度比两前轮要大。

当左右车轮载荷不相等时，会引起左右车轮的平均侧偏刚度减小，侧偏角变大。

当载荷偏左，汽车向右转向时，由于偏载使左右轮载荷变化幅度增大，而且后轮比前轮大，因此，后轮侧偏角（绝对值）增大较多，稳态响应趋于减小不足转向量；
当载荷偏左，汽车也向左转向时，由于偏载使左右轮载荷变化幅度减小，而且后轮减小的程度比前轮大，因此，后轮侧偏角（绝对值）减小明显，稳态响应趋于增大不足转向量当载荷偏右时与上述分析正好相反。

5. 什么是β线和I曲线？利用β线和I曲线分析货车空载与满载发生侧滑的危险程度。

（10分）
答：前后轮制动器制动力分配曲线称为β线；理想的前后轮同时抱死时前后轮地面制动力关系曲线称为I曲线。

货车空载与满载的β线和I曲线如图所示。

β线和I曲线的交点处的附着系数为汽车的同步附着系数，显然，满载的同步附着系数比空载的要大。

当地面附着系数大于同步附着系数时，出现后轮先抱死，导致有可能出现危险的后轴侧滑工况。

由此可见，货车空载要比满载更容易出现后轴侧滑，影响汽车制动方向稳定性。

6. 试比较轿车与越野汽车悬架系统的固有频率与阻尼比的选取有何不同，并说明其原
因。

（15分）
答：对轿车而言，由于行驶的路面条件较好，主要控制车身的振动加速度。

由于在路面激励下，悬架系统的固有频率越低，车身的振动加速度越小，因此，固有频率选择的较小。

就阻尼比对车身的振动加速度的影响而言，由于在低频段，阻尼比影响不大，共振段阻尼比大好，而高频段，阻尼比小好，综合考虑，阻尼比选在0.2—0.4之间。

对越野汽车则不同，由于行驶的路面条件差，以控制悬架弹簧的动挠度为主。

由于在路面激励下，悬架系统的固有频率越高，动挠度越小，因此，固有频率选择的较大。

就阻尼比对动挠度的影响而言，由于在低频段和高频段，阻尼比影响均不大，共振段阻尼比大好，因此，越野汽车的阻尼比选得偏大些。

五、
计算题（每小题15分，共30分）
1. 某轿车的总质量m=1800kg ，车轮半径r=0.3m ，制动器的摩擦力矩为，p F T 9=μ（N •
m ），F p 为制动踏板力(单位：N)。

当汽车在ϕ=0.6的路面上，以50 km/h 的速度行驶，驾驶员以500N 的踏板力制动（车轮未抱死）时，制动距离为多少（不考虑制动器起作用时间）？ 解：求制动器制动力：
)(150003
.050099N r
F r
T F p =⨯===μμ
求制动减速度：
车轮未抱死时，地面制动力等于制动器制动力。

)(15000N F F Xb ==μ 制动减速度：)(33.81800
150002s m m
F j Xb ===
求制动距离：
)(58.1133
.892.255092.252
2
0m j u S a =⨯== 2. 一辆前轴驱动汽车，总质量为1600kg ，质心至前轴的距离a =1450m m ，质心至后轴
的距离b =1250m m ；发动机最大转矩max e T =140m N ⋅，变速器一挡传动比1g i =3.85，主减速器传动比0i =4.08，传动系效率T η=0.9，车轮半径r =300m m ，一挡的旋转质量换算系数δ=1.4168。

（忽略滚动阻力与空气阻力，不计动态分量对车轮垂直反力的影响。

）
①求由发动机决定的最大加速度。

②当地面附着系数6.0=ϕ时，在加速过程中发动机转矩能否充分发挥而产生应有的最大加速度？
③应如何调整质心在前、后方向的位置（即b 值），才可以保证获得6.0=ϕ时应有的
最大加速度？
解：①求由发动机决定的最大加速度
根据汽车行驶方程 j i W f t F F F F F +++=，
此时，0=i F 、0=w F 、0=f F ， j t F F =，即
max 01max ma r
i i T T
g e δη=
)/(91.21600
4168.13.09
.008.485.3140201max max s m m
r i i T a T
g e =⨯⨯⨯⨯⨯=
=
δη
②当地面附着系数6.0=ϕ 时 一挡的最大驱动力
)(597.63
.09
.008.485.314001max max kN r
i i T F T
g e t =⨯⨯⨯=
=
η
地面附着力 )(356.46.08.916007
.225.11kN mg L b F F z =⨯⨯⨯===ϕϕϕ
由于地面附着力不够，不能发挥最大驱动力产生最大加速度。

③调整质心位置（即b 值）
根据附着条件 m a x
t F F ≥ϕ )(893.16
.08.916006597
7.2max m mg LF b t =⨯⨯⨯=≥
ϕ。