汽车动力学题库

汽车动力学题库(总10页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-1.简要按形成原因汽车空气阻力怎么分类简单概述各种阻力的形成。

（P82）汽车空气阻力分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力以及摩擦阻力；1）形状阻力占压差阻力的大部分，主要与边界层流态和车身后的流体分离产生的尾涡有关；2）干扰阻力是由于车身表面凸起物、凹坑和车轮等局部的影响着气流的流动而引起的空气阻力；3）内循环阻力是流经车身内部的气流对通道的作用以及流动中的能量损耗产生的；4）诱导阻力是在侧面由下向上的气流形成的涡流的作用下，车顶上面的气流在后背向下偏转，产生的实际升力中一向后的水平分力；5）摩擦阻力是由于空气粘性使其在车身表面产生的切向力。

2.简述汽车的楔形造型在空气动力特性方面的特点。

1）前端低矮，进入底部的空气量少，底部产生的空气阻力小；2）发动机罩与前风窗交接处转折平缓，产生的空气阻力小；3）后端上缘的尖棱，使得诱导阻力较小；4）前低后高，‘翼形’迎角小，使空气升力小；5）侧视轮廓图前小后大，气压中心偏后，空气动力稳定性好。

3.假设某电动汽车的质心位置在前后轮轴中间位置，且前后车轮的侧片刚度相同，电池组放在中间质心位置，试问该车稳态转向特性类型属于哪一类在以下三种情况下，该车的稳态转向也行会如何变化1）将电池组移到前轴放置；2）将电池组移到后轴放置；3）将电池组分为两部分（质量相等），分别放在前后轴上。

根据稳定性因数公式该车稳态转向特性属于中性转向。

1）电池组移至前轴上放置，质心前移，变为不足转向；2）将电池组移到后轴上放置，质心后移，变为过多转向；3）质心位置不变，仍为中性转向。

4.什么是被动悬架、半主动悬架、主动悬架说明采用天棚阻尼的可控悬架属于哪一类悬架及其理由。

被动悬架是悬挂刚度和阻尼系数都不可调节的传统悬架；半主动悬架的阻尼系数可自动控制，无需力发生器，受减振器原理限制，不能实现最优力控制规律；主动悬架的悬架力可自动控制，需要增设力发生器，理论上可实现最优力控制规律。

采用天棚阻尼的可控悬架属于主动悬架，因为其天棚阻尼是可调节的，同时具有自动控制悬架力的力发生器。

5.1）设某车垂向动力学特性可用1/4模型描述，已知簧上质量为300kg，悬架弹簧刚度为21000N/m，悬架阻尼系数为1500Ns/m，如果该车身采用天棚阻尼控制器进行悬架控制，取天棚阻尼系数为4200Ns/m。

请分别写出两种模型的频率响应函数，绘出该车被动悬架和采用天棚阻尼的可控悬架的幅频响应曲线；2）证明天棚阻尼系统不存在共振峰。

6.试说明ABS的目的和控制难点，并具体阐述ABSA在高附着路面上的一般控制过程。

目的：调节车轮制动压力、控制制动强度以获得最佳滑转率，防止抱死，提高纵向制动能力和侧向稳定性；控制难点：ABS的控制目标是最佳滑移率，但最佳滑移率是一个变值，轮胎、路面、在和、车速、侧偏角不同，对应的最佳滑移率也不同，所以要求ABS能进行自动调节。

另外，车轮的滑移率不易直接测得，需要其他的间接参数作为其控制目标参数。

一般控制过程（见P116 汽车系统动力学）1.汽车动力学的建模方法有哪些（P7 PPT）1）牛顿第二定律2）达朗贝尔原理3）拉格朗日方程4）凯恩方程2.汽车动力学按照汽车纵向、横向（操纵动力学）和垂向（行驶动力学）分别包含哪些研究内容（P5 汽车系统动力学）1）汽车纵向动力学研究车辆的直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系。

按车辆的工况的不同，分为驱动动力学和制动动力学；2）操纵动力学研究车辆的操纵特性，主要与轮胎侧偏力有关，并由此引起车辆的侧滑、横摆和侧倾运动；3）行驶动力学主要研究由路面的不平激励，通过悬架的轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰以及车轮的运动。

3.按形成原因，汽车空气阻力分为几类简述各种阻力的形成。

（P82）汽车空气阻力分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力以及摩擦阻力；1）形状阻力占压差阻力的大部分，主要与边界层流态和车身后的流体分离产生的尾涡有关；2）干扰阻力是由于车身表面凸起物、凹坑和车轮等局部的影响着气流的流动而引起的空气阻力；3）内循环阻力是流经车身内部的气流对通道的作用以及流动中的能量损耗产生的；4）诱导阻力是在侧面由下向上的气流形成的涡流的作用下，车顶上面的气流在后背向下偏转，产生的实际升力中一向后的水平分力；5）摩擦阻力是由于空气粘性使其在车身表面产生的切向力。

4.某电动汽车的质心位置轮距中间，即质心距前后轮距离相等，a=b=L/2，装备的普通蓄电池1个放在中间质心位置，前后轮胎型号、气压相等，该车具有中性转向特性，为了提高该车一次充电续驶里程，拟将电池更换为2个高性能电池，假设这2个高性能电池重量/体积与原1个普通蓄电池重量/体积相同。

按照二自由度操纵稳定性模型理论，试分析以下情况该车稳态转向特性、瞬态转向特性将如何变化为什么（P220 P157 汽车理论）（1）将2个高性能电池分别放在前后轴上；（2）将2个高性能电池分别放在前轴上；（3）将2个高性能电池分别放在后轴上；（4）将2个高性能电池分别放在中间质心位置。

根据稳定性因数公式1）将2个高性能电池分别放在前后轴上，质心位置不变，为中性转向；2）将2个高性能电池分别放在前轴上，质心前移，变为不足转向；3）将2个高性能电池分别放在后轴上，质心后移，仍为过多转向；4）将2个高性能电池分别放在中间质心位置，质心位置不变，为中性转向。

5．某车垂向动力学1/4模型，已知簧上质量为550kg，悬架弹簧刚度为52000N/m，悬架阻尼系数为1520Ns/m，簧下质量为52kg，轮胎弹簧刚度为210000N/m，轮胎阻尼忽略不计，如果该车身采用天棚阻尼控制器进行悬架控制，取天棚阻尼系数为4200Ns/m.（见手写稿）（1）分别写出被动系统和采用天棚阻尼控制器后系统的运动微分方程；（P174 汽车系统动力学）（2）推导被动系统固有频率和振型计算公式并计算之，画出振型图；（P222 P224 汽车系统动力学）（3）以路面不平为输入，车身位移为响应（输出），请写出被动模型的频响函数；（4）绘出该车被动悬架和采用天棚阻尼的可控悬架的幅频响应曲线示意图。

6.试举2例现代汽车的电子控制系统，说明其基本工作原理。

ABS防抱死制动系统：在汽车制动时，通过轮速传感器测量车轮转速信号，来获得滑移率，并通过调节制动压力，控制制动强度，保证滑移率在最佳滑移率附近，防止车轮抱死，提高纵向制动能力和侧向稳定性；ASR防滑控制系统/TCS驱动力控制系统：根据车辆的行驶工况（起步、加速、爬坡等），采用适当的控制算法通过控制作用在车轮上的力矩，使得滑转率保持在最佳滑转率附近，防止驱动轮发生过度滑转，同时保证产生合适的纵向驱动力和侧向力；VSC车辆稳定性控制：ECU根据车速、侧向速度、横摆角速度、转向盘转角等一系列信号，计算出理想的车辆运行状态参数值，通过与各传感器测得的实际车辆运行状态信号值的比较，根据控制逻辑算法计算出期望的横摆力矩，通过控制液压调节制动系统，对车轮施加制动力，以实现所需要的车辆横摆力矩，同时改变驱动轮的驱动力，以实现车辆运行状态的调节；汽车系统动力学复习资料（1）名词解释：（1）车辆操纵稳定性——汽车理论 P130（2）轮胎侧偏现象——汽车理论 P138（3）超调量——汽车理论 P133（4）独立悬架——动力学 P191（5）轮胎拖距——汽车理论 P163（6）侧倾中心——汽车理论 P163（7）特征车速——汽车理论 P147（8）TCS或ASR（9）ESP（10）侧倾转向——汽车理论 P173（11）侧倾外倾——汽车理论 P171简答和计算：1.按形成原因，汽车空气阻力可以分为哪些类型，并简述各种阻力的产生原因。

在此基础上，提出减少汽车空气阻力的相应措施。

（P82）相应措施：1）光顺车身表面的曲线形状，消除或延迟空气附面层剥离和涡流的产生；2）调整迎面和背面的倾斜角度，有效的减少阻力和升力的产生；3）减少凸起物，以减低干扰阻力；4）设计空气动力附件、整理和引导气流流向。

2.什么是轮胎侧偏特性，轮胎的回正力矩是怎样产生的它们受哪些因素的影响1）汽车在行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或者曲线行驶时的离心惯性力的作用，车轮中心将受到一个侧向力，相应的地面上产生地面侧向力，由于轮胎具有侧向弹性，因而轮胎胎面中心线发生扭曲，随着车轮的滚动，胎面中心线在地面上的相应轨迹与轮胎中心面与地面的交线形成夹角，即产生侧偏现象，此夹角称为侧偏角；2）侧偏力不是作用在支承面的中间，而是存在一个轮胎拖距，地面侧偏力乘轮胎拖距形成一个绕垂直轴的力矩，它使转向车轮有趋势回复到直线行驶位置，故称为回正力矩；3）影响回正力矩的侧偏特性的因素有：（1）垂直载荷或法向反力。

垂直载荷增大，同样侧偏力下侧偏角减小，侧偏刚度增大，最大回正力矩增大。

（2）轮胎形式和结构参数。

子午线轮胎接地面积宽，侧偏刚度比斜交轮胎大，同样的侧偏角下回正力矩大。

扁平率小的轮胎，侧偏刚度大。

轮胎气压增大，侧偏刚度增大，但气压过高，刚度不再变化，气压高，接地印记短，轮胎拖距小，回正力矩变小。

（3）纵向力。

纵向力作用是要消耗一部分附着力，吟哦日侧向能利用的附着力减小，故在一定偏角下，驱动力或制动力增加，侧偏力逐渐有所减小。

随着驱动力的增加，回正力矩达最大后再下降。

在制动力作用下，回正力矩不断减小。

3.汽车转向轮摆振有哪两种形式，如何加以区分。

汽车转向车轮的摆振类型主要有两种：强迫振动类型和自激振动类型。

区别二者可以从摆振的自身特点加以判断：（1）当车轮发生强迫振动类型的摆振时，必然存在周期性的外界激励持续作用，如车轮不平衡，在波形路面上的陀螺力矩、悬架与转向系运动不协调等；系统的振动频率和激励频率一致，摆振明显发生在共振区域，而共振车速范围较窄；激励的存在与振动体运动无关；（2）当转向轮发生自激振动形式的摆振时，系统无须有持续周期作用的激励，只要有欧绕的单次性激励、系统的振动频率接近系统绕主销振动的固有频率，与车轮的转动频率等不一致，发生振动的车速范围较宽，激励力伴随振动体的运动而产生，振动体运动停止，激励力消失。

4.什么是被动悬架、主动悬架和半主动悬架且各有何主要特点。

在此基础上，简述你所了解的悬架技术和发展趋势。

（见资料）5.试说明汽车制动性的定义和评价指标，分析影响制动时汽车方向稳定性的原因。

（见资料）6.什么是稳态转向特性的稳定性因数K，影响K的因素有哪些根据稳定性因数的大小，汽车的稳态转向特性分为几类，实际的汽车应具有哪种稳态转向特性，并简述理由。

（见资料）7.试写出车轮制动过程的数学模型，并按照最优控制理论给出其防抱死控制的线性二次型问题的描述，简要说明所建模型的思想。