考研汽车理论试题 第10套

一、概念解释(选其中8题，计２0分)

1 旋转质量换算系数

２汽车燃料经济性及评价指标

3 汽车操纵稳定性

4 侧向偏离

5 地面切向（反作用)力

６附着椭圆

７等速行驶燃料经济特性

8 汽车通过性几何参数

９汽车临界速度

1０汽车(转向特性）稳态响应

11 迟滞损失

１2 汽车驱动力

13 轮胎侧偏刚度

14 制动强度

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 写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意参数及符号说明)。

2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。

3 简述图解计算燃料消耗量的方法。

4 用隔离方法分析汽车加速行驶时整车的受力分析图，并列出平衡方程。

5 写出汽车的后备功率,及其对汽车的动力性和燃料经济性的影响。

6 写出各种可以绘制I曲线的方程及方程组

7 峰值附着系数及其实际应用意义。

三、叙述题（选择其中４道题,计2０分)

1 从制动侧滑受力分析和试验,可以得出哪些结论？

２试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最高速uａｍaｘ。

3 分析变速器速比iｇ和档位数对汽车动力性的影响?

４若汽车在划有中心实线的普通二级公路行驶,假设汽车载荷均匀,左右制动器制动力相等，请问能否保证左右车轮地面制动力同时达到附着极限,并要求写出表达式（提示考虑道路横断面形状）。

5 分析不等速行驶时汽车质心位置对前、后轴轮胎地面法向反作用力的影响。

6 汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。

7 在侧向力的作用下,刚性轮胎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）？

8 汽车的横摆角速度增益及其与车速和轮胎侧偏刚度关系。 9 什么是附着椭圆，尝试写出它的表达式及其应用。

１0 从受力分析出发，叙述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。 四、分析题(选择其中４道题,计2０分） 1 分析三种转向特性的稳定性

2 已知某汽车φ0＝0.35,请利用Ｉ、β、ｆ、γ线,分析φ=0.5，φ=０.2５以及φ=0.72时汽车的制动过程。

3 请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为α）行驶的附着条件，并解释载货汽车通常采用后驱动而小排量轿车采用前驱动的原因。

4 说明驱动力

t

F 与切向反作用力

x

F 之间的关系,在什么条件下,可以认为

x

t F F ≈。

５ 设汽车左、右车轮的制动器制动力相等且技术状况正常，请根据道路的横断面形状，分析汽车实施紧急制动时,左、右轮胎的制动拖痕长度的差异（设附着系数为7.0=s ?)。

６ 请分析汽车制动时,整个车身前部下沉而后部上升的原因(提示：考虑轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法)。

7 某汽车在干燥柏油路面上实施紧急制动时,左右车轮均未留下制动拖痕,而在压实的冰雪路面上实施紧急制动时,左、右车轮均留下明显的制动拖痕，请分析产生上述现象的原因或该车的制动性能(提示:从驾驶员、道路断面形状和制动系技术状况分析)。 ８ 汽车在等速转弯行驶时，外侧车轮往往留下较黑痕迹（高速时类似制动拖痕),请从受力分析的角度解释该现象。

９ 某载货汽车使用说明书给出的汽车最高车速为９５ｋm/h,请问该汽车按规定总质量装载在柏油路面的道路行驶时,有时汽车最高车速为什么会高于或低于９５km/h?

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 ＝4m 2

,旋转质量换算系数1δ ＝0.03，2δ=0．0３,f=0.025,传动系机械效率ηT =0.85,发动机的转矩为T

e

＝20００0，传动系总速比

65

.70==g i i i ，车轮滚动半径m r r 365.0=,道路附着系数为φ=0.４,求汽车全速从2０km/ｈ加速至4０k ｍ/ｈ所用的时间。

2 已知某车总质量为8025kg,L=4ｍ(轴距),质心离前轴距离为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%时， 在良好路面上等速下坡时,轴荷再分配系数(注:再分配系数m ｆ1=F Ｚ１／ＦZ ，m f2=ＦZ2/F Z )。

3_已知汽车的B=1.７5m,h ｇ=0．95m_,横坡度角为10°，Ｒ=37m,＿求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为0.40,不发生侧滑，也不发生侧翻的最大车速是多少

4 某汽车总质量为2０100kg ，L=3.2m ，静态时前轴荷占５5%，后轴荷占45％，求若K 1=-47８20N/rad,K 2=－3８300N/r ａd,求该车的稳态转向特性。 ５ 某发动机前置轿车的轴距L=2.６m,质心高度h ｇ=０.６0m,汽车的总质量为ｍ=１200kg,静止不动时前轴负荷为汽车总重的６0%,后轴负荷为汽车总重的４０%,请比较采用前置前驱动及前置后驱动型式时的附着利用情况。

６ 根据汽车制动距离计算公式:

max 2

0"2'292.25)2(6.31j u u s a a ++=ττ分析影响制动距离的主要因素，论述缩短汽车制动距离基本思路。 7 请详细地推导出公式并注明符号的单位:

s

mL Pb

Q t /1.367γ

=

８ 请写出式r y u dt d a ωυ

+=

的详细推导过程

一、概念解释（选其中８题,计2０分) 1 旋转质量换算系数[返回一]

汽车加速行驶时,需要克服本身质量加速运动的惯性力，该力称为加速阻力

j

F 。加速时平移质量产生平移惯性力，旋转质量产生旋转惯性力偶矩。

为了能用一个公式计算,一般把旋转质量惯性力偶矩在数值上等效转换为平移质量惯性力。对于固定档位,常用系数δ作为考虑旋转质量力偶矩后的汽

车旋转质量换算系数。这时，汽车的加速阻力j

F 为

dt du m

F j δ=。式中，δ为汽车旋转质量换算系数,1>δ；dt du

为汽车加速度。

2 汽车燃料经济性及评价指标［返回一]

汽车燃料经济性，是指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。为了评价汽车的燃料经济性,常选取单位行程的燃料消耗量(L/1００km)或单位运输工作的燃料消耗量（tkm L 100/、kpkm L /）作为评价指标。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,汽车的经济性越差。汽车燃料经济性也可用汽车消耗单位量燃料所经过的行程L km /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USgal mile /。其数值越大，汽车的燃料经济性越好。由于汽车在使用过程中，载荷和道路条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可采用燃料消耗量Q （单位为km L 100/)与有效载荷e

G （单位：t )之间的关系曲线，评价在不同道路条件下汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性。

3 汽车操纵稳定性[返回一]

汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下,汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯)行驶；且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘客偏载)时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。汽车操纵稳定性不仅影响汽车驾驶操作的方便程度,而且也是决定汽车高速行驶安全的一个重要性能。 4 侧向偏离[返回一］

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y

F ，在地面上产生相应的地面侧向

反作用力

Y F ,Y F 也称为侧偏力。轮胎的侧偏现象,是指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。不

同载荷和不同道路上轮胎的侧偏力-侧偏角关系曲线一般称为弹性轮胎的侧偏特性。侧偏特性曲线表明,侧偏角α不超过5°时，Y F 与α成线性关系。

５ 地面切向（反作用)力[返回一]

汽车驱动力t

F 是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器)、传动轴、主减速器、差速器、半轴(及轮边减速器）传递至车轮作用于路

面的力

F ,若不考虑地面滚动阻力偶的作用，则由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力

t

F 。习惯将

t

F 称为汽车驱动力。实际上作用在驱动轮上驱

动汽车前进的力是地面切向反作用力x F 。它在数值上等于驱动力t F

减去滚动阻力f F ，汽车制动时,地面制动力就是地面切向反作用力。

6 附着椭圆[返回一]

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。 7 等速行驶燃料经济特性[返回一]

等速行驶燃料经济特性是汽车燃料经济性的一种常见评价指标。它是指汽车在额定载荷条件下，以最高档或次高档在水平良好路面上等速行驶1０0km 的燃油消耗量。通常测出或计算出10km ／h 或20km/h 速度间隔的等速百公里燃油消耗量,然后在图上绘制曲线，称为等速百公里燃油消耗量曲线,也称为等速行驶燃料经济特性。

8 汽车通过性几何参数[返回一]

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。另外，汽车的最小转弯直径和内轮差、转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过性的重要轮廓参数。 9 汽车临界速度[返回一]

当稳定性因素0

r －???δω曲线向上弯曲。K 值越小（即K 的

绝对值越大),过度转向量越大。当车速为

K u cr 1

－

=时,∞

→???

δωr 。cr u 称为临界车速，是表征过度转向量的一个参数。临界车速越低,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δ

ω/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。 1０ 汽车(转向特性)稳态响应［返回一]

在汽车等速直线行驶时,若急速转动转向盘至某一转角并维持此转角不变时,即给汽车转向盘一个角阶跃输入。一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。汽车等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应,在实际行驶中不常出现，但却是表征汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应，称为汽车稳态转向特性。汽车稳态转向特性分为不足转向、中性转向和过度转向三种类型。

1１ 迟滞损失［返回一]

轮胎在滚动过程中，轮胎各个组成部分间的摩擦以及橡胶元、帘线等分子之间的摩擦，产生摩擦热而耗散,这种损失称为弹性元件的迟滞损失。 １2 汽车驱动力[返回一］

汽车驱动力t

F 是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器）、传动轴、主减速器、差速器、半轴(及轮边减速器）传递至车轮作用于

路面的力

F ,而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力

t

F 。习惯将

t

F 称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形,则

??

??

?==T g tq t t t

i i T T r T F η0。

式中：

t

T 为传输至驱动轮圆周的转矩;r 为车轮半径;

tq

T 为汽车发动机输出转矩；

g

i 为变速器传动比;0i

主减速器传动比;

T η为汽车传动系机械效率。

1３ 轮胎侧偏刚度[返回一]

由试验测出的在不同载荷下和不同道路上某轮胎的侧偏力-侧偏角关系曲线表明，侧偏角α不超过5°时,侧偏力Y F 与α成线性关系。汽车正常行

驶时,侧向加速度不超过０.４g ，侧偏角不超过4°~５°，可认为侧偏角与侧偏力成线性关系。Y F －α曲线在α＝０°处的斜率,称为侧偏刚度k ，

单位为Ｎ／ｒa ｄ或N /（°）。侧偏刚度为负值。Y F 与α的关系式为α=k F Y 。轿车轮胎的k 值约在-２8000～-80００0N/rad 范围内。

14 制动强度[返回一］

汽车制动减速度zg dt du

=,其中z 被称为制动强度。若汽车在具有同步附着系数0?

的路面上制动,汽车的前、后轮将同时达到抱死的工况,此时的

制动强度

?=z 。在其他路面上制动时,既不出现前轮抱死也不发生后轮抱死的制动强度必然小于地面附着系数,即

?

??＝的

路面上,地面的附着条件才能被充分地利用。

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 写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意参数及符号说明）。[返回二]

式中：t

F -驱动力；

f

F －滚动阻力；

w

F －空气阻力；

i

F -坡道阻力;

j

F －加速阻力；

tq

T －发动机输出转矩；

i -主传动器传动比；

k

i -变速器k 档传

动比;

t

η-传动系机械效率;m -汽车总质量；g －重力加速度；f -滚动阻力系数；α-坡度角;D C -空气阻力系数；A －汽车迎风面积；a u －汽车车

速；δ－旋转质量换算系数；dt du

-加速度。

2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。[返回二]

= 1 \* GB ３ ①当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力0

=μF ,若忽略其它阻力,

地面制动力

＝xb F ，当

?

F F xb ≤（

?

F 为地面附着力）时，

μ

F F xb =;②当

?F F xb =m ax 时

μ

F F xb =,且地面制

动力

xb

F 达到最大值

max

xb F ,即

?

F F xb =m ax ；③当

?

μF F >时,

?

F F xb =，随着

μ

F 的增加，

xb

F 不再增加。

3 简述图解计算燃料消耗量的方法。［返回二]

已知(

ei n ,

i P ,

ei

g ）,=i １，2,……,n ,以及汽车的有关结构参数和道路条件(

r

f 和i )，求作出

)

(a S u f Q =等速油耗曲线。根据给定的各个转速

e

n 和不同功率下的比油耗

e

g 值,采用拟合的方法求得拟合公式),(2e e n P f g =。

１） 由公式

计算找出

a

u 和

e

n 对应的点(

1n ,1a u ）,(2n ,2a u ),.．．．.．,(m n ,

am u ）。

2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率r

P 和

w

P 。

3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率

e

P 。

４) 由

e

n 和对应的

e

P ,从

)

,(2e e n P f g =计算

e

g 。

5) 计算出对应的百公里油耗

S

Q 为

γ

a e

e S u g P Q 02.1=

6） 选取一系列转速

1n ,2n ,3n ,4n ，...．.．,m n ,找出对应车速1a u ,2a u ,3a u ,4a u ，……，am u 。据此计算出Sm S S S S Q Q Q

Q Q ,,,,,4321 。

把这些S

Q -

a

u 的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列于表3-7。

?

F μ

xb N

f

F

等速油耗计算方法

e

n

,r/min计算公式

1

n

2

n

3

n

4

n...

m

n

a

u

,km/h

377

.0

i i

rn

k

e1a

u

2

a

u

3a

u

4

a

u...

am

u

r

P,kW

3600

a

r

u

mgf1r P2r P3r P4r P... rm P

w

P,kw

76140

3

a

D

Au

C1w P2w P3w P4w P... wm

P

e

P

T

r

w

P

P

η

)

(+

1

P

2

P

3

P

4

P...

m

P

e

g

,g/(kWh) 1e g2e g3e g4e g... em

g

S

Q

,L/100km

γ

a

e

u

Pg

02

.11S

Q2S Q

3

S

Q

4

S

Q...

Sm

Q

4 用隔离方法分析汽车加速行驶时整车的受力分析图，并列出平衡方程。[返回二]

图中和式

中:

r

F

i

i

dt

d

I

T

T

F

F

F

dt

du

m t

T

g

e

f

tq

t

w

p

p

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、

、'

'

1

2

3

η

ω

分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。

5 写出汽车的后备功率，及其对汽车的动力性和燃料经济性的影响。[返回二]

利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速m ax

a

u

，在该平衡点，发动机输出功率与常见阻力功率相等,发动机处于100%负荷率状态。另外,通过功率平衡图也可容易地分析在不同档位和不同车速条件下汽车发动机功率的利用情况。

汽车在良好平直的路面上以等速3a

u

行驶,此时阻力功率为t

w

f

P

P

η

+

,发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率

=

s

P

)

(

1

w

f

T

e

P

P

P+

η

-

,该剩余功率s

P

被称为后备功率。如果驾驶员仍将加速踏板踩到最大行程,则后备功率就被用于加速或者克服坡道阻力。为了保持汽车以等速3a

u

行驶,必需减少加速踏板行程，使得功率曲线为图中虚线,即在部分负荷下工作。另外,当汽车速度为1a

u

和2a

u

时,使用不同档位时，汽车后备功率也不同。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。功率平衡图也可用于分析汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车的燃油经济性。后备功率越小,汽车燃料经济性就越好。通常后备功率约1０%~20％时,汽车燃料经济性最好。但后备功率太小会造成发动机经常在全负荷工况下工作,反而不利于提高汽车燃料经济性。

6 写出各种可以绘制Ｉ曲线的方程及方程组［返回二］

① 如已知汽车轴距L 、质心高度

g

h 、总质量m 、质心的位置

2L (质心至后轴的距离) 就可用前、后制动器制动力的理想分配关系式

??

??

??

?????? ??+-+=1212

2

22421μμμF h mgL F mg L

h L h mg F g g g

绘制I 曲线。

② 根据方程组

??

???-+===+g g z z h L h L F F F F

mg F F ???μμμμ12212121也可直接绘制I 曲线。

假设一组?值(?＝0.1，0.2,0.３,……,1.0）,每个?值代入方程组(4-30）,就具有一个交点的两条直线，变化?值，取得一组交点，连接这些交点就制成Ｉ曲线。

③ 利用f 线组

g

xb g

g

xb h mgL F h h L F 212-

-=

??和r 线组

1

21g xb xb g g

h mgL F F L h L h ????=-

+

++对于同一?值,f 线和r 线的交点既符合

1

1Z xb F F ?=,也符合

2

2Z xb F F ?=。取不同的?值,就可得到一组f 线和r 线的交点,这些交点的连线就形成了Ｉ曲线。

７ 峰值附着系数及其实际应用意义。［返回二]

一般将地面制动力与地面法向反作用力

z F (平直道路为垂直载荷)之比成为制动力系数

b

?。它是滑动率的函数。由图可知，当较小时，

b

?近似为的线性函数,随着的增加

b

?急剧增

加。当

b ?趋近于p ?时，随着的增加,b ?增加缓慢,直到达到最大值p ?。通常p ?被称为峰值附

着系数。很多试验表明，Ｓ=15％~20%。

若滑动率峰值附着系数

p

?附近,则汽车可近似获得最大制动力,为此人们为汽车装备A

ＢS, 试图使车轮滑动率１５%～２0%附近。 三、叙述题(选择其中4道题，计20分）

1 从制动侧滑受力分析和试验，可以得出哪些结论?［返回三]

在前轮无制动力、后轮有足够的制动力的条件下,随

a

u 的提高侧滑趋势增加；当后轮无制动力、前轮有足够的制动力时，即使速度较高，汽车基

本保持直线行驶状态；当前、后轮都有足够的制动力，但先后次序和时间间隔不同时,车速较高，且前轮比后轮先抱死或后轮比前轮先抱死，但是因时间间隔很短,则汽车基本保持直线行驶；若时间间隔较大,则后轴发生严重的侧滑;如果只有一个后轮抱死,后轴也不会发生侧滑;起始车速和附着系数对制动方向稳定性也有很大影响。即制动时若后轴比前轴先抱死拖滑,且时间间隔超过一定值，就可能发生后轴侧滑。车速越高，附着系数越小,越容易发生侧滑。若前、后轴同时抱死，或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死,则能防止汽车后轴侧滑，但是汽车丧失转向能力。 2 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最高速ｕamax 。[返回三]

驱动力F t

u a km/h

图汽车驱动力－行驶阻力平衡图

1

t F 2

t F 3

t F 4

t F w

f F F +f

F max

a u a u ?

?

????

+-=-])([sin 1max mg F F F tg i w f t