汽车运用工程3—7章习题答案

一、概念解释 1．侧偏力汽车行驶过程中，因路面侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时离心力等的作用，车轮中心沿Y 轴方向将作用有侧向力yF ，在地面上产生相应的地面侧向反作用力Y F ，使得车轮发生侧偏现象，这个力Y F 称为侧偏力。

2．地面制动力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作用力b F。

3．汽车制动性能汽车制动性能，是指汽车在行驶时能在短距离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。

另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。

4. 滑动（移）率描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即%100⨯-=www u r u s ω滑动率s 的数值代表了车轮运动成份所占的比例，滑动率越大，滑动成份越多。

5. 同步附着系数具有固定的β线与I 线的交点处的附着系数0ϕ,被称为同步附着系数。

6. 汽车通过性几何参数汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数。

它们主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角等。

7．回正力矩回正力矩是轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕Oz 轴方向恢复直线行驶的力矩。

8. 汽车最小离地间隙汽车最小离地间隙C 是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。

9．制动距离制动距离S 是指汽车以给定的初速0a u ，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。

10．临界车速当车速为K u cr 1－=时，∞→⎪⎭⎫δωr 的cr u 称为临界车速。

11、悬挂质量分配系数：aby 2ρε=简答题1. 用图叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。

① 当ϕF F xb ≤（ϕF 为地面附着力）时，μF F xb =；②当ϕF F xb =max 时μF F xb =，且地面制动力xbF 达到最大值maxxb F ,即ϕF F xb =max ；③当ϕμF F >时,ϕF F xb =,随着μF 的增加，xbF 不再增加。

ϕFμxb NfF2．画出附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明。

① 当车轮滑动率S 较小时，制动力系数b ϕ随S 近似成线形关系增加，当制动力系数b ϕ在S=20%附近时达到峰值附着系数P ϕ。

② 然后随着S 的增加，b ϕ逐渐下降。

当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，bϕ达到滑动附着系数s ϕ,即s b ϕϕ＝。

对于良好的沥青或水泥混凝土道路s ϕ相对b ϕ下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。

③ 而车轮侧向力系数（侧向附着系数）l ϕ则随S 增加而逐渐下降，当s=100%时，0＝l ϕ，即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。

④ 只有当S 约为20％（12～22％）时，汽车才不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力。

20100pϕsϕbϕS滑动率bϕlϕ3． 在侧向力的作用下，刚性轮和弹性轮胎行驶方向的变化规律（假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预）。

当有Y F 时，若车轮是刚性的，则可以发生两种情况： ①当地面侧向反作用力Y F 未超过车轮与地面间的附着极限时(zl Y F F ϕ<)，车轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身平面的方向行驶。

②当地面侧向反作用力Y F 达到车轮与地面间的附着极限时(zl Y F F ϕ≥)，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为u ∆，车轮便沿合成速度u '的方向行驶，偏离了车轮平面方向。

当车轮有侧向弹性时，即使Y F 没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，出现侧偏现象。

二、分析题1．已知某汽车φ0＝0.4，分析φ＝0.3以及φ＝0.7时汽车的制动过程。

当φ＝0.3时，比φ0＝0.4小，在I 曲线下方，利用β线和f 线分析，前轮先抱死，当 β线与I 曲线相交， 则后轮也抱死；当φ＝0.7时，比φ0＝0.4大，在I 曲线方，利用β线和γ线分析，后轮先抱死，当β线与I 曲线相交，则前轮也抱死。

2. 某汽车（装有ABS 装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖痕，请分析出现该现象的原因。

ABS 装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。

3．请分析汽车制动时附着系数大小对前、后轮地面法向反作用力的影响。

)()(1221b g z b g z h L L mgF h L L mg F ϕ-=ϕ+=，。

由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力1z F 随制动强度和质心高度增加而增大；后轮的地面法向反作用力2z F 随制动强度和质心高度增加而减小。

大轴距L 汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。

例如，某载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，1z F ∆为静载荷的90%，2z F ∆为静载荷的38%，即前轴载荷增加90%，后轴载荷降低38%。

4. 从制动距离计算式max 20"2'292.25)2(6.31j u u s a a ++=ττ可以得出那些结论。

①汽车的制动距离S 是其制动初始速度0a u 二次函数，0a u 是影响制动距离的最主要因素之一；②S 是最大制动减速度的双曲线函数，也是影响制动距离的最主要因素之一。

③0a u 是随行驶条件而变化的使用因素，而max j 是受道路条件和制动系技术条件制约的因素；④S是制动器摩擦副间隙消除时间2τ'、制动力增长时间2τ''的线性函数，2τ'是与使用调整有关，而2τ''与制动系型式有关，改进制动系结构设计，可缩短2τ''，从而缩短S 。

5. 请分析制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数与滑动率的关系。

① 当车轮滑动率S 较小时，制动力系数b ϕ随S 近似成线形关系增加，制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数P ϕ。

② 然后，随着S 的增加，b ϕ逐渐下降。

当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，bϕ达到滑动附着系数s ϕ,即s b ϕϕ＝。

（对于良好的沥青或水泥混凝土道路s ϕ相对b ϕ下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。

）③ 而车轮侧向力系数（侧向附着系数）l ϕ则随S 增加而逐渐下降，当s=100%时，0＝l ϕ。

（即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。

）④ 只有当S 约为20％（12～22％）时，汽车不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力。

20100pϕsϕbϕS滑动率bϕlϕ6. 确定传动系最小传动比的基本原则。

7．从受力分析出发，叙述汽车前轮抱死拖滑和后轮抱死拖滑对汽车制动方向稳定性的影响。

从受力情况分析，也可确定前轮或后轮抱死对制动方向稳定性的影响。

(a) 前轴侧滑 (b) 后轴侧滑例图 汽车侧滑移分析例图a 是当前轮抱死、后轮自由滚动时，在干扰作用下，发生前轮偏离角α（航向角）。

若保持转向盘固定不动，因前轮侧偏转向产生的离心惯性力CF 与偏离角α的方向相反,CF 起到减小或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。

例图 b 为当后轮抱死、前轮自由滚动时，在干扰作用下，发生后轴偏离角α（航向角）。

若保持转向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力CF 与偏离角α的方向相同，CF 起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态。

由此周而复始，导致侧滑回转，直至翻车。

在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生侧滑；而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数几乎为零，不能产生地面侧向反作用力，汽车无法按照转向盘给定的方向行驶，而是沿着弯道切线方向驶出道路，即丧失转向能力。

8、6450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)。

答： 稳定性系数：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122k b k a L m K1k 、2k 变化，原来K ≤0,现在K>0,即变为不足转向。

9、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。

几个表征稳态转向的参数：1．前后轮侧偏角绝对值之差(α1-α2);2. 转向半径的比R/R 0;3．静态储备系数S.M.10、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：方法：1.α1-α2 >0时为不足转向，α1-α2 =0时 为中性转向，α1-α2 <0时为过多转向； 2. R/R0>1时为不足转向，R/R0=1时为中性转向，R/R0<1时为过多转向； 3 .S.M.>0时为不足转向，S.M.=0时为中性转向，S.M.<0时为过多转向。

汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移使得 汽车质心至前后轴距离a 、b 发生变化，K 也发生变化。

11、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ch u 。

证明： 特征车速ch uL 中性转向汽车横摆角速度增益的一半。

答： 转向灵敏度21Ku Lu s r +=⎪⎭⎫δω 特征车速Ku ch 1=⇒s r ⎪⎭⎫δωL u =,中性转向时s r ⎪⎭⎫δωLu = 得证。

12、试说明传动系中最大传动比如何确定？ 最大爬坡度＋附着力＋最低稳定车速13、简述汽车平顺性分析中7自由度模型中7个自由度。

7个自由度模型悬挂质量：车身＋车架＋车架上的总成 m2－3自由度（垂直、俯仰、侧倾）减振器＋悬架弹簧 非悬挂质量：车轮＋车轴 m1－4自由度 （垂直）三、计算题1．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h g =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m f 1=F Z 1/F Z ,m f 2=F Z 2/F Z )。

解：N F z 81.9300981.945.180251⨯=⨯⨯=，N F z 81.9501681.945.280252⨯=⨯⨯=375.08025/30091==f m ,625.0375.012=-=f m2 某汽车的总重力为N 20100,m L 2.3=,静态时前轴荷占55％，后轴荷占45％，rad N K 389201-=,rad N K 383002-=, 求特征车速，并分析该车的稳态转向特性。