汽车理论第三版第五章习题答案

青岛理工大学 邹旭东 zxd@qtech.edu.cn
5.12题
u L ωr ωr 1L 证明： = = 2 δ s 1 + Ku δ s 1 + Ku
求横摆角速度增益的极值，即求
u
∵此时，δ = 2 L s ωr u = ∵轴距为L中性转向汽车横摆角速度增益为 δ s L ∴……
5.10题 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。
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5.11题
总质量、绕Z轴转动惯量、轴距、质心位置、前 、后轮侧偏刚度、转向系总传动比 试求：1)稳定性因数K、特征车速uch 。
ωr 2)稳态横摆角速度增益曲线 δ -ua 、车速 s ωr ua=22.35m/s时的转向灵敏度 δ 。 sw
故由外倾角引起的前轮侧偏角：
7665 × 4 o = 0.61 = α = 50176 k
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kγ γ
5.2题
6450N轻型客车在试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前横向稳定杆 以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特 性变为不足转向。试分析其理论根据(要求有必要 的公式和曲线)。 思路：该车原来前悬架的侧倾角刚度较低时为过 多转向，加装前横向稳定杆后变为不足转向，说 明该车车厢侧倾引起的车轮外倾倾斜方向与地面 反作用力方向一致，导致侧偏角绝对值变小；提 高前悬侧倾角刚度，车厢侧倾引起的车轮外倾角 也变小，导致侧偏角绝对值变小的效果被削弱， 所以……。
第五章 习题
5.1一轿车(每个)前轮胎的侧偏刚度为-50176N/rad、 外倾刚度为-7665N/rad。若轿车向左转弯，将使两 前轮均产生正的外倾角，其大小为4°。设侧偏刚 度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响． 试求由外倾角引起的前轮侧偏角。 答：由题意：
FY = FYα + FYγ = kα + kγ γ = 0
R L = R0 L (α 1 α 2 ) R 0
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5.12题
稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称 为特征车速 。请证明： 1 特征车速uch = ，且在特征车速时的稳态横摆角 K 速度增益，为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角 速度增益的一半。
答：否，因转弯时车轮受到的侧偏力，轮胎产 生侧偏现象，行驶阻力增大。
5.6主销内倾角和后倾角的功能有何不同?
答：主销内倾角除产生回正力矩外，还有使得 转向轻便的功能；主销后倾角可以产生回正 力矩，保证汽车直线行驶。
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5.7 题横向稳定杆起什么作用?为什么有的车装 在前恳架，有的装在后悬架，有的前后都装 ？
δ sw = δ i ωr ωr u L 1 = = δ sw δi 1 + Ku 2 i
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5.11题
解：3）
a′ a k2 a S .M . = = L k1 + k 2 L
1 K= (α1 α2 ) α1 α2 = KLay Lay L R = δ (α α ) L 1 2 R = L u 很小时 , R 0 = L (α 1 α 2 ) R0 δ
1）三种方法见上题。 2）由静态储备系数可知，汽车重心前后位置变化，会导 致汽车质心至前后轴距离a、b发生变化，K也发生变化 。 3）内、外轮负荷转移使得汽车轮胎平均侧偏刚度发生变 化，K也发生变化。对于前轴……对于后轴……
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5.5 题汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行 驶时一样？
答： 横向稳定杆用以提高悬架的侧倾角刚度，减 小车厢侧倾角，从而减小车轮外倾角；减小 左右车轮载荷的变动量，从而提高轮胎平均 侧偏刚度。 不论装在前悬、后悬还是前后悬都装，目的 是使该车辆有适度的不足转向特性，提高操 纵稳定性，具体情况需要结合汽车的悬架结 构形式和参数来分析。
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2
mp dT = K l′ pd Φ p = k s dΦ n ∴ K Φr mp = ks n
2
2
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(
)
(
)
(
)
δ sw = 1 + Ku 2 δ sw 0
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5.14题
习题图4是麦弗逊式悬架示意图，试证：
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5.14题
悬架线刚度为：
等效弹簧变形量为：±pdΦr 车厢受到的弹性恢复力矩为：
1 m K l′ = K l = k s 2 n
r
1 1 ( + Ku )′ = 0 2 + K = 0 u = u u ω u
1 K
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5.13题
测定汽车稳态转向特性常用两种方法，一为固定转 向盘转角法；另一为固定圆周法。试验时在场地 上画一圆，驾驶员以低速沿圆周行驶，记录转向 盘转角δsw0，然后驾驶员控制转向盘使汽车始终 在圆周上以低速持续加速行驶。随着车速的提高 ，转向盘转角δsw（一般）将随之加大。记录下 δsw角，并以δsw—ay曲线来评价汽车的转向特性 δ sw ，试证 = 1 + Ku 2
1.前后轮侧偏角绝对值之差(α1－ α2) 2.转向半径的比R/R0; 3.静态储备系数S.M.
R = 1+ Ku2 R0
La y
a′ a k2 a S .M . = = L k1 + k 2 L
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5.4题
举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明 汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响 稳态转向特性？ 答：
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5.2题
γ γ= Φr Φ r
FY = FYα + FYγ = kα + kγ γ α = FY / k γ kγ / k
1 K= (α1 α 2 ) La y
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5.3题
汽车的稳态响应有哪几种类型?表征稳态响应的 具体参数有哪些?它们彼此之间的关系如何(要求 有必要的公式和曲线)？ 答： 汽车稳态响应有三种类型 ：中性转向、不 足转向、过多转向。 1 (α1 α 2 ) K= 几个表征稳态转向的参数：
5.8题
某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定 。按照二自由度操纵稳定性模型，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：即增大稳态因数K的值。 1. 在前悬架上装横向稳定杆，后悬架不变； 2. 前悬架不变，减小后悬架侧倾角刚度； m a b 3. 减小前轮胎压； ) K = 2 ( L k2 k1 4. 增大后轮胎压； 5. 不改变质心位置的前提下，增大汽车质量。
ห้องสมุดไป่ตู้
δ sw0
说明如何根据δsw—u2曲线来判断汽车的转向特性
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5.13题 证明：
u 1 + Ku 2 L R= = = u L ωr δ δ 2 1 + Ku L δ = 1 + Ku 2 R L δ sw = iδ = i 1 + Ku 2 R L δ sw0 = iδ 0 = i R u
3)静态储备系数S.M.，侧向加速度为0.4g时的前、 后轮侧偏角绝对值之差 与转弯半径的比值R/R0 (R =15m)。
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5.11题
解：1）稳定性因数K、特征车速uch 。
m a b ) uch = K = 2 ( L k2 k1
1 K
2）
ωr u L = 2 δ s 1 + Ku
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5.9题 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳 定性?
答：否。因为空载和满载的汽车m不同，且质心位置 不同，前后轮的轮胎侧偏刚度不同，所以具体情 况应该具体分析。
m a b ) K = 2 ( L k2 k1
a′ a k2 a S .M . = = L k1 + k 2 L