汽车理论(余志生版)6
汽车理论课后题答案清华大学余志生
第一章1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?答：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。
3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F ff =（f 为滚动阻力系数）1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）： 1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= 式中, Tq为发功机转矩(N ·m)；n 为发动机转速(r ／min)。
发动机的最低转速n min =600r/min ，最高转速n max =4000 r ／min装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m传动系机械效率 ηт＝0.85 波动阻力系数 f ＝0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A ＝2.772m 主减速器传动比 i0＝5.83飞轮转功惯量 I f ＝0.218kg ·2m 二前轮转动惯量 I w1＝1.798kg ·2m四后轮转功惯量 I w2＝3.598kg ·2m变速器传动比 i g (数据如下表)轴距 L ＝3.2m质心至前铀距离(满载) α＝1.947m 质心高(满载) h g ＝0.9m解答：1）（取四档为例）由uF n u n Tq Tq F t t →⇒⎪⎭⎪⎬⎫→→→ 即ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= og i i rn u 377.0=行驶阻力为w fF F +：215.21a D w f U A C Gf F F +=+ 2131.0312.494aU +=由计算机作图有※本题也可采用描点法做图：由发动机转速在m in /600n min r =，m in /4000n max r =，取六个点分别代入公式：……………………………… 2）⑴最高车速：有w f tF F F +=⇒2131.0312.494a t U F += 分别代入a U 和t F 公式：2)09.6*83.53697.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q +=把q T 的拟和公式也代入可得： n>4000而4000m ax =n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h⑵最大爬坡度：挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略：⇒)(max w f t i F F F F +-=⇒GfF Gi t -=max⇒013.08.9*388014400max max-=-=f G F i t =0.366（3）克服该坡度时相应的附着率 zxF F =ϕ 忽略空气阻力和滚动阻力得：6.0947.12.3*366.0/=====a il l a i F Fi z ϕ 3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626)(1f D g du dt a -==δ（GFwFt D -=为动力因素）Ⅱ时，22022111r i i I m r ImTg f wηδ++=∑2222367.085.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++= =1.128ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=215.21a D wU A C F = 由以上关系可由计算机作出图为：②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h 的加速时间。
汽车理论余志生版
余志生版汽车理论的出现，激发了汽车工业的技 术创新，促进了汽车性能和安全性的提升。
3
提高了汽车设计的效率
余志生版汽车理论的应用，使得汽车设计过程更 加规范、高效，缩短了品研发周期。
余志生版汽车理论对学术界的影响
丰富了学术研究领域
01
余志生版汽车理论为学术界提供了新的研究领域和研究思路，
汽车维修应以预防为主
余志生主张，汽车维修应以预防性维护为主 ，通过定期检查和保养，减少故障发生，延 长车辆使用寿命。
余志生版汽车理论的实践应用
在汽车设计领域
余志生版汽车理论为汽车设计师提供了理论支持和实践指 导，帮助设计师更好地理解用户需求，优化车辆设计。
在汽车使用和维修领域
该理论有助于使用者更好地了解车辆性能，合理使用和保养车辆，减少故障发 生率。同时，也为维修人员提供了故障诊断和维修的理论依据，提高维修效率 和质量。
余志生版的汽车理论涵盖了汽车动力学、发动机、传动系统、制动 系统、转向系统等方面的知识，内容全面且系统。
理论性强
该理论注重数学模型和物理概念的运用，对汽车各系统的原理和运 行机制进行了深入的理论分析。
实践指导意义
余志生版的汽车理论不仅提供了丰富的理论知识，还结合实际应用， 为汽车设计和性能优化提供了实践指导。
促进了学术研究的深入发展。
促进了学术交流与合作
02
余志生版汽车理论的出现，促进了学术界之间的交流与合作，
推动了学术研究的进步。
提高了学术研究的水平
03
余志生版汽车理论的应用，提高了学术研究的水平，为学术界
的发展做出了重要贡献。
余志生版汽车理论的未来发展前景
持续优化和完善
随着汽车工业的发展和技术的进步，余志生版汽车理论将 不断得到优化和完善，以适应新的市场需求和变化。
汽车理论 余志生 第六章
2）辅助评价方法
辅助评价方法能更好地估计偶尔遇到 过大的脉冲引起的高峰值系数振动对人体 的影响。
三、路面不平度的统计特性
1.路面不平度由三部分组成： 1）超低频成分 整段路面上存在着的波长远大于
轴距的起伏波形。 整段路面上存在着的、宏观上可 察觉的、波长及幅值较大的路面凹凸不平。
2）中低频成分
这是引起汽车振动的主要频率成分， 称为主频带。 3）高频成分 不易察觉的、波长很短、幅值很小的
振动的发生源主要 有凹凸不平的路面，不平衡轮胎的旋转，不平衡传动轴的旋 转以及发动机的扭矩变化等。
2.振动的传递途径 （1）振动的激励源
这些因素引起的振动大多与车速 相关，尤其是凹凸不平路面引起的振动， 随着车速的变化，振动的频率和强弱会 产生相应的变化。
（2） 振动的传递途径
因路面、轮胎产生的振动，先传到悬架，受悬架
2.使用因素对汽车平顺行驶的影响 1）道路坎坷不平是引起汽车振动的主要 因素 2）汽车技术状况对平顺性的影响
自身的振动特性影响后再传给车身，通过车身传到乘客的脚部。同时通 过座椅传给乘客的臀部和背部，还通过转向系，以转向盘抖动的形式传 到驾驶员手部。
因发动机、传动系产生的振动，通过支承发动
机、变速器和传动轴的缓冲橡胶块，经衰减后传给车身，再经上述途径 传至人体各个部位。
任何一个“振动系统”均有一个“固有 频率”。当外界激振信号的频率接近或等于 “固有频率”时，将出现“共振”现象，产生 剧烈的振动。
Ride performance
第六章 汽车的平顺性 1. 汽车行驶平顺性 指汽车不因车体振动而使乘客感到不
适或货物不因振动而受损的性能。
2. 汽车行驶平顺性的研究对象：“路面一汽 车一人（货物）”构成的系统。路面特性是系统 的输入，人（货物）对汽车振动的反应是系统的 输出。
汽车理论
20xx年机械工业出版社出版的教材
01 内容提要
03 推荐 05 序言
目录
02 作者简介 04 目录
《汽车理论》是2009年机械工业出版社出版的教材，作者是余志生。
内容提要
该书共分七章，根据作用于汽车上的外力特性，分析了与汽车动力学有关的汽车各主要使用性能：动力性、 燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性以及通过性，并在满足这些整车性能要求的基础上提出选择汽车 设计参数的一些原则，比如汽车发动机功率的选择、传动系传动比的确定、制动器制动力的分配、悬架参数、重 心位置、轮胎型式、车辆几何参数的确定等。各章分别介绍了各使用性能的评价指标与评价方法，建立了有关的 动力学方程，分析了汽车及其部件的结构形式与结构参数对各使用性能的影响，阐述了进行性能预测的基本计算 方法。各章还对性能试验方法做了简要介绍。还介绍了近十年来汽车技术的新发展。
本书为全国高等学校机电类专业教学指导委员会汽车与拖拉机专业小组制订的规划教材，并于“九五”期间 被教育部立项为“普通高等教育‘九五’部级重点教材”和“面向21世纪课程教材”，于“十五”期间被教育部 立项为“普通高等教育‘十五’国家级规划教材”。
作者简介
余志生，教授，江西人，生于1925年，1951年清华大学机械系毕业后留校任教，多年来一直从事汽车工程方 面的教学和科研工作。享受国务院颁发的“政府特殊津贴”。曾任北京汽车工程学会副理事长、全国高等学校汽 车专业教学指导委员会副主任委员，现任北京汽车行业协会顾问。主编了《汽车理论》第1版一第4版，其第2版 曾获第三届全国高等学校机电类专业优秀教材二等奖，第3版于2002年获上海汽车工业教育基金会优秀著作一等 奖。
为此，本次修订将从以下几个方面进行：
1）将原教材的单色改为双色，即把教材中的重点内容改为蓝色，以突出重点，使读者更容易学习和掌握。
汽车理论第6版清华大学余志生主编课件章节4.5
Automobile Theory
主讲人：尹宗军
Email:zjyin2@ifly SchooltoefkM.ceocmhanical Engineering
Anhui Institute of Information Technology
第四章 汽车的制动性
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
r 线组
0.5 FXb2
0.1 0.2 0.3
0.4
0.3
0.2
0.1
I曲线
0.4
0.5
f 线组
(0, Gb) hg
r 线组作图
Ga
FXb1
( , 0)
hg
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
3. f 线组和r组线的分析
1）f 线组 当FXb2<0时是地面驱动力，无意义。
FZ1
Gb L
FXb hg L
将FXb FXb1 FXb2代入
FXb1
Gb L
FXb1
L
FXb2
hg
FXb2
L hg hg
FXb1
Gb hg
FXb2=0
FXb1
Gb L hg
FXb1=0
FXb2
Gb hg
一定时，f 线为直线
f 线与横坐标的交点
后轮制动管路失 效，前轮抱死时的 地面制动力。
后轮制动严重滞 后，前轮抱死后， 后轮才将开始制动。
第五节 前、后制动器制动力的比例关系
汽车理论课后习题答案余志生版版-16页精选文档
第一章1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?答：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。
3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F ff = （f 为滚动阻力系数）1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
1.3、解答：1）（取四档为例） 由即行驶阻力为w f F F +：由计算机作图有※本题也可采用描点法做图：由发动机转速在min /600n min r =，m in /4000n max r =，取六个点分别代入公式：2）⑴最高车速：有w f t F F F +=分别代入a U 和t F 公式：把q T 的拟和公式也代入可得：n>4000而4000m ax =n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h ⑵最大爬坡度：挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略：=0.366（3）克服该坡度时相应的附着率 zx F F =ϕ 忽略空气阻力和滚动阻力得：3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626 )(1f D g du dt a -==δ （G Fw Ft D -=为动力因素） Ⅱ时，22022111r i i I m r I m T g f w ηδ++=∑=1.128由以上关系可由计算机作出图为：②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h 的加速时间。
汽车理论余志生版
1 0.55 0.45 城市循环工况燃油经济性 公路循环工况燃油经济性
14
第一节 汽车燃油经济性的评价指标
15
第一节 汽车燃油经济性的评价指标
3.中国相关的新标准
新开发车型，从2005年7月1日开始执行第一阶段限
值要求，2008年1月1日起执行第二阶段限值要求。
在生产车型，从2006年7月1日开始执行第一阶段限
限值按整备质量的不同分别给出
表2-2 乘用车燃料消耗量限值
整车整备质量 （CM）/kg 第一阶段 第二阶段 整车整备质量 （CM）/kg 第一阶段
(L/100km)
第二阶段
CM≤750
750<CM ≤865 865<CM ≤980
7.6
7.6 8.2
6.6
6.9 7.4
1540<CM ≤1660
1660<CM ≤1770 1770<CM ≤1880
8
第一节 汽车燃油经济性的评价指标
1.等速工况
宝来轿车等速油耗
1.8L 6.4M/7.0A/90km/h 8.5M/9.2A/120km/h 1.8T 6.1M/7.0A/ 90km/h 8.7M/9.2A/120km/h
注：M代表手动挡汽车； A代表自动挡汽车。
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第一节 汽车燃油经济性的评价指标
在网上查找《京都议定书》的相关资料。
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第二章 汽车的燃油经济性
第二章 汽车的燃油经济性
第一节 汽车燃油经济性的评价指标
本节将介绍中国、欧洲及美国燃油经济性的评价指标。
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评价指标
①常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km， 或单位运输工作的燃料消耗量，即L/100tkm、 L/kpkm。前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性， 也可用于分析不同部件(如发动机、传动系等)装在 同一种汽车上对汽车燃料经济性的影响；后者常用 于比较和评价不同容载量的汽车燃料经济性。其数 值越大，汽车燃料经济性越差。 ②汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所 经过的行程，即km/L作为评价指标，称为汽车经济 性因数。例如，美国采用每加仑燃料能行驶的英里 数，即MPG或mile/USgal。其数值越大，汽车燃料 经济性越好。
汽车理论-余志生-课后习题答案详解(全)
第一章1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?答：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚动阻力偶矩a F T z f = 阻碍车轮滚动。
3）作用形式：滚动阻力 fw F f = rT F f f =（f 为滚动阻力系数）1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）： 1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加速行驶至70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= 式中, Tq 为发功机转矩(N ·m)；n 为发动机转速(r ／min)。
发动机的最低转速nmin=600r/min ，最高转速nmax=4000 r ／min 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m传动系机械效率 ηт＝0.85 波动阻力系数 f ＝0.013 空气阻力系数×迎风面积 CDA ＝2.772m主减速器传动比 i 0＝5.83 飞轮转功惯量 If ＝0.218kg ·2m 二前轮转动惯量 Iw1＝1.798kg ·2m四后轮转功惯量 Iw2＝3.598kg ·2m变速器传动比 ig (数据如下表)轴距 L ＝3.2m 质心至前铀距离(满载) α＝1.947m质心高(满载) h g ＝0.9m 解答：1）（取四档为例） 由u F n u n Tq Tq F t t →⇒⎪⎭⎪⎬⎫→→→即ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=og i i rn u 377.0=行驶阻力为w fF F +：215.21a D w f U A C Gf F F +=+2131.0312.494aU +=由计算机作图有※本题也可采用描点法做图： 由发动机转速在m in/600n minr =，m in/4000n maxr =，取六个点分别代入公式：……………………………… 2）⑴最高车速： 有w f t F F F +=⇒2131.0312.494a t U F +=分别代入a U 和t F 公式：2)09.6*83.53697.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q +=把q T 的拟和公式也代入可得： n>4000 而4000m ax=n r/min∴93.9483.5*0.14000*367.0*377.0max ==U Km/h⑵最大爬坡度：挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略：⇒)(max w f t i F F F F +-=⇒GfF Gi t -=max⇒013.08.9*388014400max max-=-=f G F i t=0.366（3）克服该坡度时相应的附着率zxF F =ϕ忽略空气阻力和滚动阻力得：6.0947.12.3*366.0/=====a il l a i F Fi z ϕ3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626)(1f D g du dt a -==δ （GFwFt D -=为动力因素）Ⅱ时，22022111r i i I m r I m Tg f w ηδ++=∑2222367.085.0*83.5*09.3*218.038001367.0598.3798.1380011+++==1.128ri i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-=215.21a D w U A C F =由以上关系可由计算机作出图为：②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h 的加速时间。
汽车理论余志生复习资料(DOC)
第一章 汽车的动力性1.汽车动力性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度。
汽车的动力性能制约因素：驱动力和轮胎与地面附着条件。
2.加速时间表示加速能力：原地起步加速时间和超车加速时间3.驱动力：地面驱动轮的反作用力F t =T t /r=T tq i g i o ηT /r4.驱动轮的转矩: T t= T tq i g i o ηT5.发动机转矩特性：节气门全开，发动机外特性曲线；节气门部分开启，部分负荷特性，使用外特性曲线。
它的功率小于外特性的功率。
6.功率:Pe=T tq n/95507.使用外特性曲线：带上全部设备时的发动机特性曲线8.传动系功率损失：机械和液力损失9.自由半径：车轮处于无载时的半径10.静力半径Rs ：汽车静止时，车轮中心至轮胎与道路接触面间的距离11.滚动半径rr ：车轮几何中心到速度瞬心的距离。
对汽车作动力学分析时，应该用轮胎静力半径；作运动学分析时，应该用轮胎滚动半径。
12.驱动力图：根据下列两个公式：Ua=0.377nr/i g i o F t =T t /r=T tq i g i o ηT /r 以及发动机外特性曲线，做出的F t - u a 关系图，即驱动力图13.滚动阻力Ff 产生的原因：轮胎（主要）、路面变形产生迟滞损失轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。
汽车理论答案(余志生)
余志生版习题大全
1.4、空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？ 答： 汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到 的平均行驶速度。 汽车的动力性有三个指标：1）最高车速 2）加速时间 3）最大爬坡度 且这三个指标均于汽车是空载、满载时有关 。 1.5、 如何选择汽车发动机功率?
2) <考虑满载时情况> 等速百公里油耗公式:
3
Qs
P eb 1.02ua g
(L/100Km)
ua
由
0.377rn ig io
n b pe
① 最高档时:
ig 1 ,
不妨取 P e 18Kw
ⅰ:n=815r/min,即
ua 19.34Km / h
2 3 4
由负荷特性曲线的拟合公式:
s
2 ua 1 0 2 u a 0 2 3.6 2 25.92ab max
1 0.02 302 =10.09m 0 . 02 30 3.6 2 25.92 0.36g
b)满载时 其最大动减速度 ab max 0.8g 0.6 0.48g 代入公式：
由公式 E r
满载时： 0
L b 3.95 0.38 1 0.4282 = hg 1.17
0 时：前轮先抱死
b/ L f f hg / L 1 代入数据 E f = （作图如下） 1.501 1.17 f Ef z
0 时：后轮先抱死
前轴利用附着系数 f
Lz b zhg z b/ L 前轴制动效率 E f f 1 f hg / L
空载时： E f =0.57 满载时： E f =0.33 a)空载时 其最大动减速度 ab max 0.8g 0.57 0.456g 代入公式：
06吉林大学远程网络教育余志生汽车理论课件杨志华48讲
同样，也可以求出前轮驱动的附着率。
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
思考：如果路面附着系数 0.7 ，两种轿车1挡的动
力性可否得到充分发挥？
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第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
随着车速的增加，后轮的法向反作用力下降，而切向反作用力则
按车速的平方关系增大。因此，附着率 C 2 随车速的提高而急剧增大，
附着条件不易满足。
思考：高速轿车该如何解决附着率过大的问题？
12
按“附着率不超过附着系数”，可以精确定量求解
附着问题；但计算较繁琐，而且需要较多的车辆结 构参数。
在某些允许粗略估算的场合，可以采用简化的模型：
“驱动力不超过驱动轮的附着力”。以后驱动为例：
Ft
Ttqig i 0 T r
a ≤ G =Fφ2。 L
q
a L hg L
8
第四节 汽车行驶的附着条件与汽车的附着率
如果前、后轮驱动力可以根据运动状况自动调节，同时达到 附着力极限 G du 即 q G cos G sin g dt
注意，“锁定的
四轮驱动”就是
“前、后轮驱动 力可以根据运动
状况自动调节”。
（轴间差速问题）
C 2—后轮驱动汽车驱动
轮的附着率；
后轮驱动汽车的附着条件 也可以表达为
C 2
C1
附着率是完成规定工况对路面提出的最低要求，其大小取 决于“规定工况”，与实际路面条件无关。
2
地面法向反力
G hg du FZ 1 FZs1 FZw1 g L dt hg du G FZ 2 FZs 2 FZw 2 g L dt
汽车理论余志生版6.3
简化前后应满足以下三个条件 1）总质量保持不变
m2f m2r m2c m2
2）质心位置不变
m2f a m2r b 0
3）转动惯量保持不变
2 I y m2 y m2f a 2 m2r b 2
解得
m2f m2 aL 2 y m2r m2 bL 2 y m2c m2 1 ab
两者统称为频率响应特性。
11
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
1.频率响应函数的确定
由输出、输入谐量复振幅 z 与 q 的比值或 z t 与 q t 的傅里叶变换 Z(ω)与Q(ω) 的比值，可以确定频率响应函数 H jω 。
z ~q
H j z q
nt1
Ae A1 d A2 Ae n t1 T1
ln d 2π 1 2
e e
nT1
1 2
阻尼比越大，振幅衰减得越快
1 1 4π 2 / ln 2 d
10
由实测的衰减振动曲线得到d，即可确定系统的阻尼比ζ。
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
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1
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
一、汽车振动系统的简化
车身质量有垂直、
俯仰、侧倾3个自由度，
4个车轮质量有4个垂 直自由度，整车共7个
自由度。
当 xI yI ，并 忽略轮胎阻尼后，汽
车立体模型可简化为
平面模型。
2
第三节 汽车振动系统的简化，单质量系统的振动
方向的运动是相互
独立的。 双轴汽车模型
可以简化为车身、
车轮两个自由度振 动系统模型。
车辆工程汽车理论余志生重要总结
一、名词解释1．汽车的动力性：汽车的动力性系指汽车在良好的路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
3．汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。
4. 汽车百公里燃油消耗量：在一定运行工况下汽车每行驶一百公里所消耗燃油的升数Qs（L/100km）。
5. 汽车的制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力，成为汽车的制动性。
（还包括对已停驶的汽车，特别是在坡道上已停驶的汽车，特别是在坡道上已停驶的汽车，可使其可靠地驻留原地不动的驻车制动性能）。
6．汽车曲线行驶的时域响应：汽车曲线行驶的时域响应系指汽车在转向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。
7．地面制动力：汽车制动时受到与行驶方向相反、由地面提供的外力，称为地面制动力。
8. 轮胎的侧偏现象：有侧向弹性的车轮，在侧偏力的作用下滚动时，即使侧偏力没有达到附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面，这就是弹性轮胎的测偏现象。
9．转向盘力特性：转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性。
10. 汽车曲线运动引起的侧翻：指汽车在道路（包括侧向坡道）上行驶时，由于汽车的侧向加速度超过一定限值，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧翻。
11．车辆的挂钩牵引力：车辆的土壤推力Fx与土壤阻力Fr之差，称为挂钩牵引力，是表征汽车通过性的主要参数。
12．汽车通过性的几何参数：与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸，称为汽车通过性的几何参数。
这些参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。
13.汽车侧翻：汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90度或更大的角度，以至车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。
9．汽车的通过性（越野性）：汽车的通过性（越野性）是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带（如松软地面、凹凸不平地面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等）的能力。
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第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价 人体坐姿受振模型
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
频率加权系数
椅面z向： 椅面x,y向和靠背y向 ：
靠背x向 ：
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性名词解释(2)
3、 均方根值
a
1 T a2 (t)dt
T0
a(t)是测试的加速度时间信号。
4、 加权均方根值 aw
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应
设系统的输入是F0ej(wt+), 输出Xej(wt+) 系统的频率响应定义是：
H()=输出复振动/输入复振动
= Xe j e j t / F0e j e j t
=
Xe j
/ F0e j
X F0
e j( )
=输出复振幅/输入复振幅
注意X,F,,都是频率的函数。
Gq( f ) 16 4Gq(n0)n02u f 2
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动模型
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
汽车单自由度振动方程（1）
m2z C(z q) K(z q) 0
m2z Cz Kz Cq Kq
第二节 路面不平度的统计特征
3.路面不平度的功率谱密度
w
Gq
(n)
Gq
(n0
)
n n0
式中
n—空间频率，m-1
n0—0.1 m-1 Gq(n0)—路面不平度系数(m2/m-1) w—频率指数，一般取为2
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
第二节 路面不平度的统计特征
路面空间频率谱密度化为时间谱密度
1 T
T 0
a
2 w
(t
)dt
aw(t)是通过频率加权函数滤波网络后得到的加速度 时间信号。频率加权函数见p172。
频率加权
a(t)
滤波网络
aw(t)
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性评价方法
1、 按加速度加权均方根值评价。样本时间T一般 取120s。
2、同时考虑3个方向 3轴向xs、ys、zs振动的总加权 加速度均方根值为：
0
结论：
1）固有频率 0 k / m 越低， z 越小。即悬架越软平
顺性越好。但固有频率不可太低。否则悬架动挠度太大，并会 导致乘客晕车。 2）阻尼有一最佳值，在0.2-0.4之间。
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
平顺性和固有频率、阻尼比的关系
1、固有频率越低，车身振动加速度均方根值越低，平顺性越 好。但固有频率太低，会导致汽车载荷变化时车身高度变化 过大、悬架“击穿”和乘员晕车； 2、汽车悬架阻尼比不能过大或过小，有一最佳值，在0.2和 0.4之间。
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
1.空间频率与时间频率的关系 f=un
这里n是空间频率(每米波长数)。u是车速(m/s)，f是时间频率(Hz,每 秒波长数)。
2.路面时间谱密度与空间频率谱密度的关系
Gq (
f
)
1 u
Gq (n)
第二节 路面不平度的统计特征
上式可化为
Gq ( f ) Gq (n0 )n02
u f2
还可得到
Gq ( f ) 4 2Gq(n0)n02u
z C z K z C q K q
m2
m2
m2
m2
令 2n=C/m2，20=K/ m2，
齐次方程变为
z 2nz 02 z 0
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
0称为系统固有圆频率，定义阻尼比
n /0 2
C 2m2 K
方程的解为
z(t) Aent sin( 02 n2 t )
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应函数的特点
(1)描述了定常线性系统（动态特性）。是频率的复函数。 (2)系统所固有。 (3)具有不同的形式，位移/力，速度/力，应变/位移，电压/加速等。 (4)和输入输出的位置、方向等有关。 (5)可通过理论计算或方便地通过测试得到。
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
z(m22 Cj K ) q(Cj K )
第三节 汽车振动系统 q
Cj K m22 Cj
K
令 /0,(0 K m2 )
代入上式，得
C 2 m2K
H () zq
1 2 j 1 2 2 j
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
悬架弹簧动挠度复振幅为 fd z q ，故频响函数
zq z
H () fd q
q
1 q
把频响函数
H () zq
1 2 j 1 2 2 j
代入上式，得
H () fd q
fd q
1
2
2
2
j
幅频特性为
H () fd
fd q
q
4 (1 2 )2 （2）2
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
频率响应函数的物理意义
H ()
Xe j
/ F0e j
X F0
e j( )
频率响应函数的模
=幅频特性=|输出复振动/输入复振动|
=|输出复振幅/输入复振幅|
=输出实振幅/输入实振幅
即
H ()
X F0
输出实振幅 输入实振幅
频率响应函数的幅角=-=
arctg
(
H H
()的虚部 ()的实部
）
输出与输入的相位差
车高控制悬架
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
一、平顺性试验内容
1．悬架刚度、阻尼的测定 2．固有频率和阻尼比的测定
频率根据波形直接测定测出周期，再求倒数。 阻尼比下式测定：
1
1
ln
2
4
( A1
2
/
A2
)
3．频响函数的测定 可在电液振动台上或路面上进行。
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系弯曲振动试验
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
H () zq
车身加速度复振动z 路面不平度速度复振动q
( ze jt )'' (qe jt )'
2z z H ()
q
q
zq
式中
H () zq
1 （2）2 (1 2 )2 （2）2
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
当=1时，前式变为
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性名词解释(1)
1、轴加权系数 对不同方向振动，人体敏感度不一样。该标准用轴加
权系数描述这种敏感度。 2、频率加权系数
对不同频率的振动，人体敏感度也不一样。例如，人 体内脏在椅面z向振动4-8Hz发生共振，8-12.5Hz对脊椎影 响大。椅面水平振动敏感范围在0.5-2Hz。标准用频率加权 函数w描述这种敏感度。
幅角argZ=arctg(b/a)=t 实部=a=Acost 虚部=b=Asint。 复振动的实部或虚部都代表振动。事先约定一个即可。
第三节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
对简谐振动，对应的复数形式为 Z=Aej（t+） Z=Aej（t+）=Aejejt= ejt 式中： A~ = Aej为复振动Z的复振幅。
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系振型试验框图
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
传动系弯曲振动频率响应
第三节 汽车平顺性试验和数据处理
平顺性试验数据的采集和处理
1. 测试仪器 2. 数据处理
进行FFT、自谱、频率响应函数、加权均方根值的计算等。
悬架参数实用范围
表中：
f0 —固有频率 [fd] —限位行程
fs —悬架静挠度 —阻尼比
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
AAS
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
被动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
半主动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
主动悬架
第二节 汽车振动系统的简化、单质量系统振动
第六章 汽车平顺性
路面
汽车
人
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
第一节 人体对振动的反应和平顺性的评价
平顺性的评价标准
评价标准
ISO2631-1:1997(E) 《人体承受全身振动评价——第一部分： 一般要求》 GB/T4970-1996《汽车平顺性随机输入行驶试验方法》
所考虑的振动
ISO2631-1规定，舒适性评价时，考虑座椅支承处的3个线振 动和3个角振动，靠背和脚支承处各3个线振动，共12个轴向 振动。健康影响评价时，仅考虑座椅支承处的3个线振动xs、 ys、zs。
单质量系统对路面随机输入的响应
对单自由度系统，输出功率谱=幅频特性的平方输入功率谱，即
Gx ( f )
H
(
f
)
2 xq
Gq
(
f
)
z 式中，x表示输出，可以是车身加速度 、悬架动挠度fd、车轮
与路面间的动载荷Fd。
方差2=均方值--均值2。在振动均值为0时，
方差 2=均方值=
Gx ( f )df
汽车单质量系统幅频特性 上式模（幅频特性）为
H () zq
1 （2）2 (1 2 )2 （2）2