考研汽车理论试题 第8套
一、概念解释(选其中8题,计２0分)
1 附着力与附着系数
2 汽车动力性及评价指标
3 汽车操纵稳定性 ４ 汽车制动跑偏 ５ 汽车平顺性及评价指标 ６ 同步附着系数 7 地面制动力 8 汽车制动效能恒定性 ９ 汽车通过性几何参数 10 迟滞损失
11 列出你所知道的汽车使用性能 12 弹性轮胎的侧偏特性 １3 汽车驱动力 14 侧偏力 15 功率平衡图
二、写出表达式或画图或计算,并简单予以说明(选择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（注意符号及说明)。
2 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式（注意符号及说明）。
3 画出制动减速度与制动时间关系曲线，并说明制动过程四阶段。 ４ 画出前轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图。 5 有几种计算汽车最高车速的方法?并绘图说明。 ６ 列出各种可以绘制I 曲线的方程及方程组。
三、叙述题(选择其中4道题，计2０分)
1 用表格的形式列出计算汽车动力因数的步骤，并说明在计算汽车动力性的用途。 ２ 叙述制作汽车驱动力图的步骤。
3 试用驱动力-行驶阻力平衡图分析汽车的最大加速度
max )/(dt du 。
4 制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间有什么联系和区别?
5 车轮滑动率与纵向附着系数间有什么联系？
6＿_列出其叙述汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。 7 列出其叙述汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。 8 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性?请简单叙述之。 9 道路阻力系数ψ以及它在不同条件下的表达式。 10 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。
四、分析题（选择其中４道题，计20分）
1 已知某汽车φ0=0.4，请利用I 、β、ｆ、γ线,分析φ＝0.5，φ＝0.3以及φ=０.7时汽车的制动过程。 ２ 利用驱动－附着条件原理,分析不同驱动型式汽车的适用条件。
3 叙述变速器档位数对汽车动力性和燃油经济性的影响，并讨论当前各种汽车选用变速器档位数的趋势，采用何种变速器可以最终解决档位数和汽车动力性与经济性要求之间的矛盾。
4 在划有中心线的双向双车道的本行车道上,汽车以58km ／h 的初速度实施紧急制动，仅汽车左轮留下制动拖痕,但汽车行驶方向轻微向右偏驶，请分析该现象(要求绘制受力分析图)。
5 某起交通事故现场勘察发现，地面没有制动拖痕。事后实施紧急制动，发现汽车制动系仍有制动力。请分析这种现象（提示:从驾驶员、道路及制动系技术状况三个方面分析)。
６ 请分析汽车急加速时，整个车身前部上升而后部下降的原因（提示:考虑轮胎等弹性、阻尼元件的作用，并采用受力分析方法)。 ７ 请分析不同道路(路面材料及路况）对汽车制动时前、后轮地面法向反作用力的影响。
五、计算题（选择其中4道题，计２0分）
１ 某汽车的总质量m=4600kg ，C Ｄ=0.76,A=4m 2,旋转质量换算系数1δ=0.0３5，2δ＝0．029,f =0.02５,传动系机械效率T η＝0.8３,传动系总传动比
9
0==g i i i ,假想发动机输出转矩为T e =２０００0N·m ， 车轮半径m r 365.0=,道路附着系数为φ＝０.4,求汽车全速从２0ｋm/ｈ加速至40km ／h 所
经过的路程。
２ 已知汽车的B =１．8m ，g
h =1．15ｍ ,横坡度角为
=β1０°
，R=35ｍ, 求汽车在此圆形跑道上行驶，不发生侧翻的最大车速是多少(设横向附
着系数足够大65.0=l ?)?
3 某汽车的总重量m=2０１０0N,Ｌ＝3.2m,静态时前轴荷占55％，后轴荷占4５％，k 1＝－38920N/rad ,k 2＝－3８3００Ｎ/ｒa ｄ, 求特征车速和该车的稳态转向特性。
4 某轿车的轴距L =3.0ｍ,质心至前轴距离a ＝1.55m,至后轴距离b =1.45m,汽车绕oz 轴的转动惯量I z =3900kg·m ２
,前轮总侧偏刚度ｋ1=-６300N/rad,后轮总侧偏刚度k 1=-１100０0Ｎ/r ａd,转向系传动比ｉ=20,汽车总质量m=２000kg,求稳定性因数K 和特征车速ｕch 。
5 请推导出公式
g
a e e i i rn u n
T P 0377
.09549
==
(注意单位和常数）。
6 请详细推导出式
s
mL Pb Q t /1.367γ
=
,并注明符号的单位。
7 请推导出公式
dt d u dt d a y θυ+=
（要求有详细的推导步骤）
一、概念解释（选其中８题，计２0分）
1 附着力与附着系数[返回一]
轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力
t
F 超过某值
?
F 时,车轮就会滑转，
?
F 称为附着力。汽车行驶的约束条件为
?
F F F F F t w i f ≤≤++。附着力
?
F 的计算式为
z
F F ??=。式中，
z F 接触面对车轮的法向反作用力；?为滑动附着系数,通常简称为附着系数。
２ 汽车动力性及评价指标[返回一]
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。 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 汽车制动跑偏[返回一]
制动跑偏,是指汽车在制动过程中自动向左或向右偏驶的现象。制动侧滑，是指制动时汽车的某轴或多轴发生横向移动的现象。严重的跑偏必然侧滑,对侧滑敏感的汽车也有跑偏的趋势。通常,跑偏时车轮印迹重合,侧滑前后印迹不重合。 ５ 汽车平顺性及评价指标［返回一]
汽车行驶平顺性,是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时,能保证乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉,以及保持所运货物完整无损的性能。由于行驶平顺性主要是根据乘员的舒适程度来评价,又称为乘坐舒适性。 6 同步附着系数[返回一]
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β。它是前、后制动器制动力的实际
分配线，简称为β线。β线通过坐标原点,其斜率为β
β
θ-=
1tg 。具有固定的β线与I 线的交点
处的附着系数
?,被称为同步附着系数，见下图。它表示具有固定
β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。 ７ 地面制动力[返回一]
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
。制动器制动力μF 等于为了克服制动器摩
擦力矩而在轮胎轮缘作用的力r
T F /μμ＝。式中:
μ
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
b
F 为?μ≤F r T F b /＝。地面
制动力
b
F 是使汽车减速的外力。它不但与制动器制动力
μ
F 有关，而且还受地面附着力
?
F 的制约。
8 汽车制动效能恒定性[返回一］
汽车在繁重的工作条件下,例如高速制动或下长坡制动时,制动器需要较长时间实施高强度制动，使得制动器温度迅速上升,摩擦力矩显著下降,这种现象通常称为热衰退现象。
当汽车涉水后,因水进入制动器,短时间内制动效能的降低，称为水衰退现象。汽车应能在短时间内迅速回复制动效能。 汽车制动效能抵抗热衰退现象和水衰退现象的能力，称为汽车制动效能的恒定性。 ９ 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。 10 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。 11 列出你所知道的汽车使用性能［返回一]
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。 １２ 弹性轮胎的侧偏特性[返回一]
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。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°,可以认为侧偏角与侧偏力成线性关系。
I 曲线和β曲线
13 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0
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。
1４ 侧偏力[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侧
偏力
Y F 。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。
１5 功率平衡图[返回一]
汽车在行驶时,不但驱动力与行驶阻力平衡，而且发动机输出功率也与行驶阻力功率向平衡。
用纵坐标表示功率,横坐标表示车速,将发动机功率及经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上,就得到功率平衡图。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。
二、写出表达式或画图或计算,并简单予以说明(选择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(注意符号及说明）。[返回二］
()
)3600761403600sin 3600cos (11
3
dt du mu Au C Gu Gfu P P P P
P a a
D a a t j w i f
t
e δααηη+++=+++=
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 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式(注意符号及说明)。[返回二] )
3600761403600(1
1.3673
dt
du
mu Au C Gfu P b
P Q a a D a T e e t δηγ
++==
其中
式中：
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;e P
-发动机功率;b －发动机燃料消耗率（比油耗);γ-燃油重度。
3 画出制动减速度与制动时间关系曲线，并说明制动过程四阶段。［返回二]
汽车反应时间
1τ，包括驾驶员发现、识别障碍并做出决定的反应时间1τ',把脚从加速踏板
换到制动踏板上的时间
1τ'',以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间2
τ'。 制动力增长时间
2
τ''，从出现制动力(减速度)到上升至最大值所需要的时间。
在汽车处于空挡状态下,如果忽略传动系和地面滚动摩擦阻力的制动作用，在2
1ττ'＋时间内，车速将等于初速度0u （ｍ/s ）不变。 在持续制动时间
3
τ内，假定制动踏板力及制动力为常数，则减速度j 也不变。
制动力的消除也需要一段时间
4
τ。
４
画出前轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图。
［返回二］
5 有几种计算汽车最高车速的方法?并绘图说明。［返回二]
通常有三种方法可求的汽车的最高车速,它们分别是驱动力－行驶阻力平衡图法、动力因数－滚动阻力平衡图法、功率平衡图法。
6 列出各种可以绘制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。
三、叙述题（选择其中4道题，计20分)
１
用表格的形式列出计算汽车动力因数的步骤，并说明在计算汽车动力性的用途。[返回三]
根据公式
G F F D w
t -=
，求出不同转速和档位对应的车速，并根据传动系效率、传动系速比求出驱动力，根据车速求出空气阻力,然后求出动
力因素D ，将不同档位和车速下的D 绘制在a u
-D 直角坐标系中，并将滚动阻力系数也绘制到坐标系中,就制成动力特性图。利用动力特性图就
可求出汽车的动力性评价指标：最高车速、最大爬坡度（汽车最大爬坡度和直接档最大爬坡度)和加速能力(加速时间或距离）。 ２ 叙述制作汽车驱动力图的步骤。［返回三]
①列出发动机外特性
e
tq n T -数据表(或曲线转化为数据表,或回归公式）；
②根据给定的发动机外特性曲线(数据表或回归公式)，按式r i i T r T F T g tq t t η=0＝
求出各档在不同车速下的驱动力t F ,并按式
0377.06.3602i i rn i i rn u g e g e a ≈??=
π
计算对应的车速
a
u ;
③按式
α
cos mgf F f =计算滚动阻力
f
F ,按式
2
21
r D w u A C F ρ=
计算对应车速的空气阻力w
f F F +;
将t F 、w f F F +绘制在a u －t F
直角坐标系中就形成了驱动力图或驱动力－行驶阻力平衡图。
3 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最大加速度
max )/(dt du 。[返回三]
由图可以看出最大的加速度的产生应该在一挡时驱动力与阻力相差最大的时候
即()t f w max max du 1F F F dt m δ??
=-- ?
??
４ 制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间有什么联系和区别？[返回三］
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。
５ 车轮滑动率与纵向附着系数间有什么联系?[返回三］
纵向附着系数b
?与车轮滑动率S 的关系如图所示，纵向附着系数的最大值出现在滑动率为S=1
５%
20％,滑动率再增加纵向附着系数将逐渐下降,直至滑动率达到100%。
20
100
p
?s
?b
?S
滑动率
b
?l
?
6 列出其叙述汽车在不同路面上制动时最大减速度值及其平均值。[返回三]
当车轮滑动率=s 15%～２５%时,g j p ?=max ；当车轮滑动率=s １00％时，g
j s ?=max 。汽车在不同路面上的最大制动减速度
g
j ?=max 。
?、ｇ分别附着系数和重力加速度。
７ 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性?请简单叙述之。[返回三]
① 横摆角速度增益221
22121/)(1/Ku L
u u k L k L L m L u S
r +=
-+=???
δω
② 稳定性因数
)(12
212k L k L L m K -=
③ 前后轮侧偏角绝对值之差(
21αα-)
④ 转向半径之比
/R R ⑤静态裕度
L L k L k L L k k k L L L SM 1
12
2121211--+=-'=
＝。
８ 道路阻力系数ψ以及它在不同条件下的表达式。[返回三]
由于
f i F F F Gf cos G sin ψαα
=+=+,当α不大时,cos 1α≈,sin i α≈,则有
()
F Gf Gi=
G f+i ψ=+令f i ψ+=，ψ称为道路阻力系数
9 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。[返回三]
在侧向力的作用，若汽车车轮为刚性轮，则在侧向力不大于附着力的条件下,汽车保持原行驶方向;当侧向力超过附着极限时,车轮即汽车偏离原行驶方向。
四、分析题（选择其中4道题，计2０分)
1 已知某汽车φ0＝0．４,请利用I 、β、ｆ、γ线,分析φ=0．５,φ=0.3以及φ=0.7时汽车的制动过程。 [返回四]
① 3.0=?时,蹋下制动踏板,前后制动器制动力沿着β增加，11
μF F xb =、
2
2μF F xb =,
即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当β
与3.0=?的
f
线相交时，符合前轮先抱死的
条件，前后制动器制动力仍沿着β增加，而11μF F xb <,2
2μF F xb =，即前后制动器制动力仍
沿着
β线增长,前轮地面制动力沿着3.0=?的f
线增长。当
f 与I 相交时,3.0=?的r 线也
与I 线相交,符合前后轮均抱死的条件，汽车制动力为gm 3.0。
② 当5.0=?时,蹋下制动踏板,前后制动器制动力沿着β增加,11μF F xb =、22μF F xb =，
即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当β
与5.0＝?的r 线相交时，符合后轮先抱死
的条件，前后制动器制动力仍沿着
β增加，而11μF F xb ＝,22μF F xb <，即前、后制动器制动力仍沿着β线增长,后轮地面制动力沿着5.0=?的r
线增长。当r 与I 相交时，5.0=?的f 线也与I 线相交，符合前后轮都抱死的条件,汽车制动力为
gm 5.0。 ③
7.0=?的情况同5.0=?的情形。[返回四]
2 利用驱动-附着条件原理，分析不同驱动型式汽车的适用条件。