汽车理论习题答案及MATLAB编程

汽车理论课后习题答案（部分题目）教材：汽车理论（第5版）清华大学余志生主编机械工业出版社出版本文档包含习题答案：第一章：1.1 1.2 1.7 1.8第二章：2.2 2.3 2.4第三章第四章：4.1 4.2 4.3 4.5第五章：5.1 5.8 5.10 5.11 5.12 5.14 5.17第六章：6.1~6.5其中第三章 4.3 5.11 6.2 6.4 6.5所要求的MATLAB编程见本作者另一百度文库文档。

获取方法：点击左上角本作者的昵称，进入本作者的文库，《汽车理论课后习题答案—附MATLAB编程》第三章：解：（完整解题含MATLAB编程见另一文件）根据“货车最高车速为100km/h左右”，为满足五种主减速器与两种变速器匹配后车速均能达到100km/h，参照表中发动机转速，可选3006r/min、3403r/min、3804r/min三种。

结合万有特性图，考虑到动力性与燃油经济性的统一，选择转速3403r/min进行计算。

由于本人能力有限，暂难以完成EPA循环工况下的燃油消耗量计算，故以“货车采用最高档、90％负荷率工况下”的等速百公里油耗代替表示燃油经济性。

取汽油密度为0.7kg/L。

燃油经济性以等速百公里油耗Qs(L/100km)表示；动力性以2挡起步加速行驶至96.6km/h车速所用时间t(s)表示。

下面运用MATLAB编程实现计算和绘图，编程（m文件）列于最后，运行结果（4挡）如下：t=48.4235t=46.3511t=41.5557t=33.3796t=30.556490％负荷Pe=55.5647Qs4=25.103126.365628.307829.958730.7356图1加速度倒数-速度曲线图2燃油经济性-加速时间曲线由此可得出：主减速器传动比越大，动力性越好，燃油经济性越差。

与4挡变速器相比，采用5挡变速器时动力性和燃油经济性有所提高和改善。

（完整解题含MATLAB 编程见另一文件）图1图25.8某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。

其稳态转向特性为过多转向，试找出五种改善其转向特性的方法。

答：适当增大稳定性因数可提高汽车的转向特性。

根据公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122k b k a L m K ，由题可知a 、b 和L 已确定，可通过增大m 、减小k 2或增大k 1来增大K 。

方法如下：①增大汽车总质量（不改变质心位置）；②减小后悬架的侧偏刚度；③增大后轮胎压；④减小后悬架的侧偏刚度；⑤降低前轮胎压；⑥适当增加车轮外倾角（负值）和后倾角。

5.9试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性、稳态响应指标的影响。

答：根据静态储备系数L a k k k L a a -+=-=212'S.M.可知，当中性转向点与质心位置重合时，S.M.＝0，汽车具有中性转向特性；当质心在中性转向点之前时，a’＞a ，S.M.为正值，汽车具有不足转向特性；当质心在中性转向点之后时，a’＜a ，S.M.为负值，汽车具有过多转向特性。

（完整解题含MATLAB编程见另一文件）证明：1)如上图所示，对确定侧倾中心时所涉及到的点线面进行标记。

由于此时汽车结构左右对称，故侧倾中心在横断面m 上，故取左侧部分进行分析。

以下运用“三心定理”确定AB 的瞬心。

如图所示，由于AB 沿滑柱运动，A 点的运动方向平行于AB ，所以AB 的瞬心在过A 点且垂直于AB 的直线1上。

BC 绕C 点转动，所以AB 的瞬心在BC 所在直线2上。

由图可得，直线1和2交于O’点。

连接O’D 交平面m 与点R.C.，此交点即为侧倾中心。

2)参考课本P165单横臂独立悬架的线刚度计算，分析如下：设车厢不动，汽车属于静止受力状态，一个轮胎的地面法线反作用力为F’Z ，再在轮胎上加一向上的微元力ΔF’Z ，由此引起车轮在垂直方向的微元位移Δs t 和弹簧沿竖直方向的微元位移Δs s 。

弹簧力也相应增加ΔQ ，ΔQ=k s Δs s ，k 为弹簧刚度，由图可知cos s t s s m nα∆∆=式中，α为O’D 与水平面的夹角；m 为弹簧中心至横臂铰接点的距离；n 为横臂长。

根据力矩平衡有mAB C 12D α'cos Z s s F n Qm k s mα∆=∆=∆故2'=cos cos s s Z s t k s m m F k s n n αα∆⎛⎫∆=∆ ⎪⎝⎭则一侧悬架刚度为2''=cos Z l s t F m K k s n α∆⎛⎫= ⎪∆⎝⎭所以悬架侧倾角刚度为()222'2112cos 222cos r l s s m mp K K B k p k n n φαα⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎝⎭⎝⎭答：①实线所表示的前独立悬架，转弯侧倾时，外侧车轮与车厢处于压缩行程，外侧车轮前束减小，车轮向外转；内侧车轮与车厢处于反弹行程，内侧车轮前束增加，车轮向内转动。

这种前独立悬架增加了不足转向量。

②虚线所表示的前独立悬架，转弯侧倾时，外侧车轮与车厢处于压缩行程，外侧车轮前束略有，车轮略微向内转；内侧车轮与车厢处于反弹行程，内侧车轮前束略有增加，车轮略向内转动。

两者几乎相抵消，使侧倾转向量很小。

③点划线所表示的前独立悬架，转弯侧倾时，外侧车轮与车厢处于压缩行程，外侧车轮前束增加，车轮向内转；内侧车轮与车厢处于反弹行程，内侧车轮前束减小，车轮向汽车外转动。

这种前独立悬架减少了不足转向量，甚至会引起过多转向，具有侧倾过多转向效果。

综上，点划线所表示的前独立悬架具有侧倾过多转向效果。

解：根据式（6-11）（6-12）（6-13），得()()()()()()()()()52422002222225320042223222230020 5.12102.56100.144 5.12102.0210164 2.02107.9810q q q q q q u G f G n n m s f f f G f G n n u m s G f G n n uf f f m s ππππ------⨯==⨯⨯⨯=⋅==⨯⨯=⨯==⨯⨯⨯=⨯ （完整解题含MATLAB编程见另一文件）（完整解题含MATLAB编程见另一文件）6.51）①幅频特性()122222114z q λζλγ⎡⎤-+⎢=⎢⎥∆⎣⎦，其中0ωλω=，()2222222111141λλγζλγλμμ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫∆=-+--+-⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦；()12222222211414z z ζλλζλ⎡⎤+⎢=⎢⎥-+⎣⎦；()1222222221414s s s s s p z ζλλζλ⎡⎤+⎢=⎢⎥-+⎣⎦，其中s s ωλω=；②均方根谱()()()()()()220022111001~j 2=4q z q q z qG n n u z z G f H G f f f G n n u q f q ωππ= ；()()()()()()2200222212002~1j 2=4q z q q z q G n n uz z z G f H G f f f G n n u q fz q ωππ== ；()()2221~1j 2p q z z H f f z qωππ== ；③其他值()0.5360q q G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.536110z z G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.536220z z G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰ ，()0.5360a a G f df σ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎰()()()()()()13622w 012222412.5362202412.5d 12.5 0.5d d 1d d 4a a a a a a W f G f f f G f f G f f G f f G f f f ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰⎰⎰⎰⎰其中，()()()()()0.5 0.52 2441 412.512.5 12.536f f f W f f f f <<⎧⎪⎪<<⎪=⎨<<⎪⎪<<⎪⎩()aw w 020lg L a =2）见1）中计算式3）()()()22004q q q G f G G n n u ωπ== ()()()1122363622d ~00d d d d f q q f q f H f G f f G f f q σ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎰⎰ ，其中122d 12f q f γλπ⎡⎤=⎢⎥∆⎣⎦ ()()()1122363622d //~00d d d d F G q q F G q F H f G f f G f f Gq σ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎰⎰ ，其中122222d 1412F f Gq g λζλμπγ⎡⎤⎛⎫-+⎢⎥ ⎪+⎢⎥⎝⎭=⎢⎥∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦其余见1）中计算式（完整解题含MATLAB编程见另一文件）结果分析1）路面不平度加速度均方根值=0.3523车轮加速度均方根值=0.2391车身加速度均方根值=0.0168传至人体的加速度均方根值=0.0161加权加速度均方根值=0.0100加权振级=80.0287分析：根据课本中表6-2，a w=0.0100<0.315，L aw=80.0287<110，故乘客没有不舒适。

2）分析：a w和L aw随f s的增大而增大，随ζs的增大而减小。

3）。