2012武科大汽车理论答案

汽车理论参考答案
一、解释下列术语（每小题3分，共15分）
1.动力因数：驱动力与空气阻力的差值与汽车重力之比。

2.中性转向点：使汽车前、后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点。

3.临界减速度: 在同步附着系数路面上制动,前后轮同时抱死时的减速度。

4.悬挂质量分配系数: 车身俯仰运动回转半径的平方与质心到前后轴距离之积的比值。

5.车厢侧倾中心：车厢侧倾轴线通过车厢前、后轴处横断面上的瞬时转动中心。

二、填空题（每空2分，共20分）
1. 当汽车加速行驶时，旋转质量的惯性力偶矩主要考虑 车轮 和 飞轮 两部分。

2. 为了保证发挥汽车的驱动力，汽车的附着率应 小于或等于 地面的附着系数。

3. β线在I 曲线上方时，车轮抱死的顺序是 后轮先抱死 。

4. ISO2631－1：1997(E)标准规定的人体坐姿受振模型中考虑了 12 个自由度。

5. 当前轮侧偏角绝对值小于后轮侧偏角绝对值时，汽车具有 过多 转向特性。

6. 汽车的通过性分为支承通过性和 几何 通过性。

7. 车厢侧倾后，左、右车轮垂直载荷差别 越大 ，平均侧偏刚度越小。

8. 在平顺性研究中，时间频率f 和空间频率n 的关系是 un f = ，时间频率功率谱
密度)(f G q 和空间频率功率谱密度)(n G q 的关系是)(1)(n G u
f G q q =。

三、判断题（每小题2分，共20分）
1. 汽车以极低的车速行驶而无轮胎侧偏角时的稳态响应特性为中性转向。

（ √ ）。

2. 汽车超车时应该使用超速挡。

（ × ）
3. 轮胎的充气压力对滚动阻力系数有很大的影响。

（ √ ）
4. 轿车前悬架的侧倾角刚度比后悬架的大。

（ √ ）
5. 在一般情况下，发动机负荷率低，则汽车的燃油经济性好。

（ × ）
6. 后轮驱动汽车比前轮驱动汽车的动力性好 （ √ ）
7. 货车空载与满载时的I 曲线是不同的。

（ √ ）
8. 4×2汽车前后轮越过台阶的能力相同。

（ × ）
9. 降低悬架系统的固有频率，可减小车身振动动挠度的大小。

（ × ） 10. 汽车在同步附着系数路面制动时制动效率最高。

（ √ ） 四、问答与分析题（70分）
1． 什么是驱动力图？简述驱动力图的作法。

（15分）
答：各挡的驱动力与车速之间的关系曲线称为驱动力图。

作图方法：a. 根据发动机外特性曲线图（发动机输出转矩和转速的关系曲线） b. i g 取一档的传动比，在发动机外特性曲线上取若干点（n ，T tq ），代入驱
动力和车速的计算式：
； c.以车速为横坐标，驱动力为纵坐标，作出一挡的驱动力曲线； d.类似的方法，作出其他挡位的驱动力曲线。

2． 什么是制动器制动力、地面制动力、地面附着力？并用简图说明三者之间的关系。

（15
分）
答：在轮胎边缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力称为制动器制动力F μ；制动时地面对轮胎的切向作用力称为地面制动力F xb ；地面切向力的最大值称为地面附着力F φ。

三者之间的关系如下图：
车轮抱死前，地面制动力 = 制动器制动力； 车轮抱死后，地面制动力 = 地面附着力。

3． 什么是同步附着系数？试比较货车在空载和满载工况时同步附着系数的差异，并分析这
两种情况下制动方向稳定性有何不同。

（10分）
答：前后轮同时抱死所对应的地面附着系数称为同步附着系数。

货车空载时的同步附着系数比满载时的同步附着系数低。

由于货车空载时的同步附着系数低，更容易出现后轮先抱死，因而导致后轴侧滑，制动方向稳定性比满载时要差。

4． 什么是不足转向？试举出一种提高货车不足转向量的措施（限于悬架系统），并说明其
理由。

（15分）
答： 在等速圆周运动（稳态响应）过程中，当车速提高时，等速圆周运动的半径也会增大，这种转向特性称为不足转向。

根据稳定性因数的计算式： ，式中轮胎侧偏刚度为负值，当K>0时，为不足转向。

当减小前轮的侧偏刚度（绝对值），可以增大K 值，提高不足转向量。

对货车而言，如果增加前悬架钢板弹簧的片数，可以提高前悬架的侧倾角刚度，在转向过程中，车厢发生侧倾，使左右前轮的垂直载荷变化量增大，前轮的平均侧偏刚
r
i i T F t
o g tq t η=
o
g a i i rn
u 377
.0= )(1
22
k b
k a L m K -=
度（绝对值）减小更大，因此，提高了不足转向量。

5． 画出车身单质量振动系统模型，并推导以路面不平度位移为输入、车身垂直位移为输出
的频率响应函数以及系统的的固有频率和阻尼比。

（15分） 解：单质量系统模型如图所示 系统运动的微分方程为：
对方程两边进行傅立叶变换（或带入复振幅）
频率响应函数为：
固有频率：
阻尼比：
五、计算题（25分）
1. 某汽车的质量m=9300kg ，a=
2.95m ，L=
3.95m ，hg=1.16m ，β=0.38，当在ϕ=0.6的直
线路面上，以30 km/h 的初速度紧急制动时，求： （15分） 1） 汽车的同步附着系数；
2） 不允许车轮抱死的最短的制动距离（不计制动器的作用时间）； 3） 汽车制动时的方向稳定性如何？ 解： 1）同步附着系数
2） 制动过程中，后轮先抱死。

所有车轮都不抱死的最大减速度为：
制动距离：
3）由于制动过程中出现后轮先抱死，可能出现危险的后轴侧滑。

因此，
汽车制动时的
kq q c kz z c z
m +=++ 2()()()()()()()0
)()(2
2=-+-+ωωωωωωωq z k q z j c z j m ()()()
()
ω
ω
ωωωωjc k m
c
j k q z j H q z ++-+=
=
-2
22
0m k =
ωk m c
22=
ζ43
.016
.10
.138.095.30=-⨯=-=
g
h b L βϕ43
.06.00==ϕϕ
∴94
.016
.16.0)38.01(95.395
.2)1(=⨯+-⨯=
+-=
g
r r h L a
E ϕβ)
/(527
.58.96.094.02
s m g E zg j r m =⨯⨯===ϕ)
(28.653
.592.2530
92.252
2
0m j u s m
a =⨯=
=
方向稳定性不是很好。

2. 某后轮驱动汽车的质量m=3800kg ，空气阻力系数与迎风面积的乘积 C D A=2.6 m 2。

该
车在f=0.012，ϕ=0.6的水平路面上以0.5g 的加速度行驶，问当车速达到90km/h （前
轴负荷为40％，后轴负荷为60％）时驱动轮是否会打滑？（10分） 解：地面作用于驱动轮的切向反力:
)
(5.197948.95.0380015
.21906.2012.08.938004.015
.212
2
1'12N dt
du m
Au C f F F F F F a D Z j
w f X =⨯⨯+⨯+
⨯⨯⨯=++
=++=
地面附着力： )(4.134066.08.93800
6.02N F F Z =⨯⨯⨯==ϕϕ ϕF
＜ 2X F ∴ 驱动轮会打滑。