汽车运用工程I（汽车理论）试题1交通学院交通类专业一、概念解释（选其中8题，计分）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）侧偏角二、写出表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中4道题，计分）1 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）。2 写出按传动比按等比级数分配的档变速器第档传动比表达式（注意符号及说明）3 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。4 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。5 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。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 从已有的制动侧滑受力分析和试验，可得出哪些结论？2 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。3 写出图解法计算汽车加速性能的步骤（最好列表说明）。4 写出制作汽车的驱动力图的步骤（最好列表说明）。5 选择汽车发动机功率的基本原则。6 画出制动时车轮的受力简图并定义符号。7 分析汽车紧急制动过程中减速度（或制动力）的变化规律。8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）。四、分析题（选择其中4道题，计20分）1 确定传动系最小传动比的基本原则。2 已知某汽车00.4，请利用、线，分析0.5,0.3以及0.7时汽车的制动过程。3汽车在水平道路上，轮距为B,重心高度为hg,以半径为R做等速圆周运动,汽车不发生侧翻的极限车速是多少?该车不发生侧滑的极限车速又是多少，并导出汽车在该路段的极限车速?4在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以55km/h的初速度实施紧急制动，仅汽车左侧前后轮胎在路面留下制动拖痕，但是，汽车的行驶方向几乎没有发生变化，请产生分析该现象的各种原因（提示：考虑道路横断面形状和车轮制动力大小）。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。6某汽车（未装ABS）在实施紧急制动后，左后轮留下间断的制动拖痕，而右后轮则留下均匀连续的制动拖痕，请分析该现象。7 从制动距离计算式可以得出那些结论。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, ,f=0.015,传动系机械效率T=0.82,传动系总传动比,假想发动机输出转矩为Te=35000N.m, 车轮半径，道路附着系数为,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1=0.03,2=0.03,坡度角=5,f=0.015, 车轮半径=0.367m，传动系机械效率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？3 已知某车总质量m=8025kg,L=4m(轴距),质心离前轴的距离为a=2.5m,至后轴距离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T=0.90-1.3510-4ne，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+5.010-5ua,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=0.2kgm2,前轮总转动惯量Iw1=1.8 kgm2, 前轮总转动惯量Iw1=3.6 kgm2,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IIIIIIIVV速比5.62.81.61.00.8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 某汽车总重力G=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。试题答案一、概念解释汽车使用性能 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。其中：是滚动阻力系数，是滚动阻力，是车轮负荷，是车轮滚动半径，地面对车轮的滚动阻力偶矩。返回一3 驱动力与（车轮）制动力 汽车驱动力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，而由路面产生作用于车轮圆周上切向反作用力。习惯将称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形，则，。式中，为传输至驱动轮圆周的转矩；为车轮半径；为汽车发动机输出转矩；为变速器传动比；主减速器传动比；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作用力。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。式中：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为。地面制动力是使汽车减速的外力。它不但与制动器制动力有关，而且还受地面附着力的制约。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。当车轮驱动力超过某值（附着力）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，其中附着力，式中，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 同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 当稳定性因素时，横摆角速度增益比中性转向时的大。随着车速的增加，曲线向上弯曲。值越小(即的绝对值越大)，过度转向量越大。当车速为时，。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，车轮中心速度与车轮角速度存在关系式；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，车轮中心速度与车轮角速度的关系为，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即；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。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。一般用滑动率描述制动过程中轮胎滑动成份的多少，即滑动率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。一般将地面制动力与地面法向反作用力（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数。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。具有固定的线与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。返回一10 制动距离 制动距离S是指汽车以给定的初速，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。返回一11 汽车动力因数 由汽车行驶方程式可导出则被定义为汽车动力因数。以为纵坐标，汽车车速为横坐标绘制不同档位的的关系曲线图，即汽车动力特性图。返回一12 汽车通过性几何参数 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。返回一13 汽车（转向特性）的稳态响应 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。返回一14 汽车前或后轮（总）侧偏角 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，车轮中心沿轴方向将作用有侧向力，在地面上产生相应的地面侧向反作用力，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，即车轮行驶方向与车轮平面的夹角。返回一二、写出表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中4道题，计分）1 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式（