汽车理论 习题 带答案

计算汽车在 V 档、车速为 70km/h 时汽车传动系机械损失功率，并写出不带具体常数值的公 式。 5 某汽车的总重力为 20100N,L=3.2m,静态时前轴荷占 55％，后轴荷占 45％，
K1=-38920N/rad,K2=-38300N/rad, 求特征车速，并分析该车的稳态转向特性。 6 参考《汽车理论》图 5－23 和图 5－24 写出导出二自由度汽车质心沿 oy 轴速度分量的变 化及加速度分量的过程。
u w r w ；在第三阶段，车轮被完全抱死而拖滑，轮胎在地面上形成粗黑的拖痕，此时
w 0 。随着制动强度的增加，车轮的滚动成份逐渐减少，滑动成份越来越多。一般用滑
s u w r w 100 % uw 滑动率 s 的数值代表
动率 s 描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即
了车轮运动成份所占的比例，滑动率越大，滑动成份越多。一般将地面制动力与地面法向反 作用力
tg
1
。具有固定
0 ,被称为同步附着系数，见下图。它表示具有固定 线
的汽车只能在一种路面上实现前、后轮同时抱死。同步附着系数是由汽车结构参数决定的， 它是反应汽车制动性能的一个参数。
同步附着系数说明，前后制动器制动力为固 定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同 步附着系数的路面上才能保证前后轮同时 抱死。[返回一]
试题答案 一、概念解释 １汽车使用性能 汽车应该有高运输生产率、低运输成本、安全可靠和舒适方便的工作条件。汽车为了适应这 种工作条件， 而发挥最大工作效益的能力叫做汽车的使用性能。 汽车的主要使用性能通常有： 汽车动力性、汽车燃料经济性能、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性和汽车通过性 能。[返回一]
i i 0 i g 10
,假想发动机输出转矩为 Te=35000N.m, 车轮半径
r 0.360m ，道路附着系数为 0.4 ,求汽车全速从 30km/h 加速至 50km/h 所用的时间。
2 已知某汽车的总质量 m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数δ 1=0.03,δ 2=0.03,坡 度角α =5°,f=0.015, 车轮半径 rr =0.367m，传动系机械效率η T=0.85,加速度 du/dt=0.25m/s2,ua=30km/h,计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输出功率？
一、概念解释（选其中 8 题，计２０分） 1 汽车使用性能 2 滚动阻力系数 3 驱动力与（车轮）制动力 4 汽车驱动与附着条件 5 汽车动力性及评价指标 6 附着椭圆 7 临界车速 8 滑移（动）率 9 同步附着系数 10 制动距离 11 汽车动力因数 12 汽车通过性几何参数 13 汽车（转向特性）的稳态响应 14 汽车前或后轮（总）侧偏角
Fb
为
Fb＝T / r F
。地面制动力
Байду номын сангаас
Fb
是使汽车减速的外力。它不但与制动器制动力
F
有关，
而且还受地面附着力
F
的制约。[返回一]
4 汽车驱动与附着条件 汽车动力性分析是从汽车最大发挥其驱动能力出发， 要求汽车有足够的驱动力， 以便汽车能 够充分地加速、爬坡和实现最高车速。实际上，轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。 当车轮驱动力
速越低，过度转向量越大。过度转向汽车达到临界车速时将失去稳定性。因为 r / 趋于无 穷大时， 只要极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度。 这意味着汽车的转向半径 R 极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。[返回一]
8 滑移（动）率 仔细观察汽车的制动过程， 就会发现轮胎胎面在地面上的印迹从滚动到抱死是一个逐渐 变化的过程。轮胎印迹的变化基本上可分为三个阶段：第一阶段，轮胎的印迹与轮胎的花纹 基本一致，车轮近似为单纯滚动状态，车轮中心速度
3 已知某车总质量为 8025kg,L=4m(轴距),质心离前轴的距离为 a=2.5m,至后轴距离为 b=1.5m, 质心高度 hg=1.15m,在纵坡度为 i=3.5 的良好路面上等速下坡时 ,求轴荷再分配系数(注:再分 配系数 mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。 4 已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为 Ttq=19+0.4ne-150*10-6ne2，传动系机械效率 η T=0.90-1.35×10-4ne，车轮滚动半径 rr=0.367m,汽车总质量 4000kg，汽车整备质量为 1900kg，滚动阻力系数 f=0.009+5.0×10-5ua,空气阻力系数×迎风面积＝2.77m2,主减速器速 比 i0=6.0,飞轮转动惯量 If=0.2kg·m2,前轮总转动惯量 Iw1=1.8 kg·m2, 前轮总转动惯量 Iw1=3.6 kg·m2,发动机的最高转速 nmax=4100r/min,最低转速 nmin=720r/min,各档速比为: 档位 速比 I 5.6 II 2.8 III 1.6 IV 1.0 V 0.8
I 曲线和β 曲线
10 制动距离 制动距离 S 是指汽车以给定的初速
u a 0 ，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。
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11 汽车动力因数 由汽车行驶方程式可导出
D
Ft Fw Fi F f m du du du ( f i) G G G dt g dt g dt
6 附着椭圆 汽车运动时，在轮胎上常同时作用有侧向力与切向力。一些试验结果曲线表明，一定侧偏角 下，驱动力增加时，侧偏力逐渐有所减小，这是由于轮胎侧向弹性有所改变的关系。当驱动 力相当大时，侧偏力显著下降，因为此时接近附着极限，切向力已耗去大部分附着力，而侧 向能利用的附着力很少。作用有制动力时，侧偏力也有相似的变化。驱动力或制动力在不通 侧偏角条件下的曲线包络线接近于椭圆， 一般称为附着椭圆。 它确定了在一定附着条件下切 向力与侧偏力合力的极限值。[返回一] 7 临界车速
Ft 超过某值（附着力 F ）时，车轮就会滑转。因此, 汽车的驱动－附着条件，
即汽车行驶的约束条件 （必要充分条件） 为
F f Fi Fw Ft F
， 其中附着力
F Fz
，
式中， Fz 接触面对车轮的法向反作用力； 为滑动附着系数。轿车发动机的后备功率较大。 当
Ft F
二、写出表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中 4 道题，计２０分） 1 2 3 4 5 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明） 。 写出ｎ档变速器ｍ档传动比表达式（注意符号及说明） 。 画图并叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。 写出汽车的后备功率方程式，分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响。
u a 为横坐标绘制不同档位的 D－u a
则 D 被定义为汽车动力因数。 以 D 为纵坐标， 汽车车速 的关系曲线图，即汽车动力特性图。[返回一] 12 汽车通过性几何参数
时，车轮将发生滑转现象。驱动轮发生滑转时，车轮印迹将形成类似制动拖滑的
连续或间断的黑色胎印。[返回一]
5 汽车动力性及评价指标 汽车动力性，是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达 到的平均行驶速度。 汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、 最高车速及最大爬坡度等项目作 为评价指标。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。[返回一]
车发动机输出转矩；
ig
为变速器传动比； 0 主减速器传动比；
i
T 为汽车传动系机械效率。
制动力习惯上是指汽车制动时地面作用于车轮上的与汽车行驶方向相反的地面切向反
F F 作用力 b 。制动器制动力 等于为了克服制动器摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的力 F＝T / r
。式中：
T
是车轮制动器摩擦副的摩擦力矩。从力矩平衡可得地面制动力
6 可以用不同的方法绘制 I 曲线，写出这些方法所涉及的力学方程或方程组。
三、叙述题（选择其中 4 道题，计 20 分） 1 2 3 4 5 从已有的制动侧滑受力分析和试验，可得出哪些结论？ 写出图解法计算汽车动力因数的步骤，并说明其在汽车动力性计算中的应用。 写出图解法计算汽车加速性能的步骤（最好列表说明） 。 写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明） 。 选择汽车发动机功率的基本原则。
2 滚动阻力系数 滚动阻力系数可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比， 或单位汽车重力 所需之推力。也就是说，滚动阻力等于汽车滚动阻力系数与车轮负荷的乘积，即
F f fW
Tf
r 。其中： f 是滚动阻力系数， F f 是滚动阻力， W 是车轮负荷， r 是车轮
T 滚动半径， f 地面对车轮的滚动阻力偶矩。[返回一]
Fz （平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数 b 。[返回一]
9 同步附着系数 两轴汽车的前、 后制动器制动力的比值一般为固定的常数。 通常用前制动器制动力对汽 车总制动器制动力之比来表明分配比例，即制动器制动力分配系数 。它是前、后制动器
制动力的实际分配线，简称为 线。 线通过坐标原点，其斜率为 的 线与 I 线的交点处的附着系数
s
7 从制动距离计算式
" 2 1 ' 2 ua 0 ( 2 )ua 0 3.6 2 25.92 jmax 可以得出那些结论。
五、计算题（选择其中 4 道题，计 20 分） 1 某汽车的总质量 m=4600kg,CD=0.75,A=4m2, 1＝0.03 , 2 0.03 ,f=0.015,传动系机械效率 η T=0.82,传动系总传动比
u w 与车轮角速度 w 存在关系式
u w r w ；在第二阶段内，花纹逐渐模糊，但是花纹仍可辨别。此时，轮胎除了滚动之外，
胎面和地面之间的滑动成份逐渐增加， 车轮处于边滚边滑的状态。 这时， 车轮中心速度 车轮角速度
uw 与
w 的关系为 u w r w ，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即