汽车理论2012A卷参考答案

1、汽车理论2012A卷参考答案一、问答题（共40分）1. 汽车在城市工况的油耗与公路工况的油耗比较，哪个更高？为什么？（6分）答：汽车在城市工况的油耗比在公路（或市郊）工况的油耗高。1）城市工况平均车速低，汽车行驶阻力或功率小，但因发动机负荷率小，发动机燃油消耗率（比油耗）较大，因此汽车百公里油耗较大；2）怠速模式比较多，怠速油耗也比较大；3）起步加速工况多，发动机的动态油耗比稳态的高，也导致加速过程的 实际油耗增加。公路工况百公里油耗小的原因：1）平均车速比较高，汽车行驶阻力或功率比较大，但发动机负荷率比较高，发动机燃油消耗率比城市工况的减少很多。2）加减速模式很少，且车速比较平稳，怠速模式也

2、很少。2. 当动力蓄电池的荷电状态（SOC大于下限值时，请简要描述并联型混合动力汽车在驱动工况的电动机辅助控制策略。（6分）答：当蓄电池SOC高于规定的下限值时，控制策略为：1）当汽车车速低于规定值，或发动机转速低于起动转速（见下图所示），汽车由纯电动机驱动，发动机关闭；2）当汽车处于低负荷区，如汽车需求转矩（或驾驶员需求转矩）低于图中“关闭转矩曲线”时, 发动机处于低油耗区，因此也关闭发动机，汽车由纯电动机驱动；3 ）当汽车处于中高负荷区，如汽车需求转矩（或驾驶员需求转矩）高于图中“关闭转矩曲线”线时，发动 机在高效区，因此汽车由发动机驱动，电动机停止工作；4）当需求转矩大于发动机最大转矩曲

3、线时，电动机启动，汽车由发动机和电动机共同驱动。（此时发动机可在发动机最大转矩曲线或高转矩区运行，不足部分由电动机提供。）ISOC cs_lo_soc起动转速发动机转速3. 汽车变速器档位增多以后， 对汽车动力性和燃油经济性有何影响？为什么？ （ 6分） 答：1）挡位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。2）挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗率转速区工作的可能性，降低了油耗。4. 什么叫制动跑偏？前轮的制动力不相等度大容易导致跑偏，还是后轮制动力不相等度大容易导致跑偏？为什么？（6分）答：制动跑偏：制动时汽车自动向左或右偏驶。与后轮制动力不相等度大比较，前

4、轮的制动力不相等度大更容易导致跑偏。前轮制动力不相等度大，即前轮左右制动力相差大，由于前轮为转向轮，地面制动力大的那一侧转向轮的地面制动力绕主销的力矩大于地面制动力小的那一侧转向轮的，因此在前轴产生了一个转动力矩。由于转向系各处的间隙和零部件的弹性变形，这个转矩使前轮发生转弯行驶（跑偏） 。另外，前轮主销还有后倾，地面制动力大的那一 侧前轮的地面侧向作用力还对前轮产生一个同方向的偏转力矩，加大了跑偏程度。而后轮不是转向轮，也无主销，因此后轮制动力不相等所引起的跑偏相对要小些。5. 何谓利用附着系数？何谓制动效率？如何从这两个指标来判断汽车前后轴制动力分配的合理性？（ 6分）答:利用附着系数是指

5、：对应于制动强度，车轮地面制动力与车轮垂直载荷之比。或用公式表达:F xbiFzi或利用附着系数定义为：以一定制动强度制动时，不发生车轮抱死所要求的最小 路面附着系数。制动效率是指：车轮不抱死时的最大制动强度与路面附着系数的比值。或用公式表达：前轴的制动效率Ef =Zf甲后轴的制动效率Er利用附着系数越接近制动强度，或者说利用附着系数曲线与直线：二z越靠近，则地面的附着条件发挥越充分，则前后轴制动力分配的合理程度越高；前后轴的制动效率越高，也说明地面附着力的利用程度高，汽车的制动距离减少，前后轴制动力分配的合理程度越高。6. 汽车在转向盘角阶跃输入下的稳态转向特性有哪几种类型，实际的汽车应该具

6、有什么样的稳态转向特性，为什么？工程上描述汽车稳态的转向特性的评价参数有 哪些？ （ 10分）答：汽车的稳态转向特性有三种类型：即中性转向，过多转向，不足转向。通常汽车应该具有一定的不足转向特性， 这是因为过多转向汽车当达到临界车速时， 横摆角速度 增益达到无穷大，即使只有很小的转角输入也会产生极大的横摆角速度，这就意味着转而中性转向的汽车在使用条件等略有变向半径极小， 汽车将发生激转而侧滑或者翻车。 化的情况下将可能转变为过多转向。工程上描述汽车稳态的转向特性的评价指标有：1）前后轮侧偏角绝对值之差， （ 2）转向半径比 R/R0，（ 3）静态储备系数、名词解释（每个 4分，共 20 分）1

7、） 轮胎侧偏特性 答：由于实际的车轮具有侧向弹性，在有侧偏力 向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面Fy 作用下，即使 Fy 未达到车轮的侧 cc 的方向，即轮胎产生了侧偏现象，该特性称为轮胎的侧偏特性2） 外倾侧向力答：由于车轮有外倾，则汽车前进时车轮有绕车轮轴线与地面交点0行驶的趋势，若不受约束， 则车轮将偏离汽车前进方向向外滚动； 实际上，由于轮轴的作用，使汽车只 能沿前进方向向前行驶，因此，车轮中心受到一个来自于轮轴的侧向力Fy,以把车轮拉回至前进方向，与此同时，地面必作用有一反向侧向力。该力就是外倾侧向力3）侧倾轴线和侧倾中心答：侧倾轴线是车厢侧倾轴线上的点, 车辆相对于地面转动时

8、的瞬时轴线, 车厢侧倾轴 线通过车厢在前后轴处横断面上的瞬时转动中心4）侧倾外倾答：汽车在侧向力作用下会使车厢出现侧倾, 由于悬架及其导向杆系与车厢的结构约束 关系, 车轮外倾角必然发生变化, 进而会引起外倾地面侧向反作用力的变化, 又由地面 侧向反作用力等于外倾地面侧向反作用力和地面侧偏力之和可知,轮胎侧偏角必然发生变化,引起,汽车的转向特性也随之发生变化。5）轴加权系数和频率加权系数答：对不同方向振动,人体敏感度不一样。该标准用轴加权系数描述这种敏感度。对不同频率的振动, 人体敏感度也不一样。 例如,人体内脏在椅面 z 向振动 4-8Hz 发生共振, 8-12.5Hz 对脊椎影响大。椅面水

9、平振动敏感范围在 0.5-2Hz 。标准用频率加权函数 w 描 述这种敏感度。、某货车采用三档变速器，各档速比为3.122, 1.745, 1.00，滚动阻力系数f=0.018 ,能爬12的坡，如希望能爬18。的坡，将该变速器按四档重新设计（第四档为直接挡）变速器各档速比应为多少？（8分）解：爬头档时，车速低，匀速，即则 Ftmax =FfFmaxTe max： g1 i tr=Gf cosamaxG sin amaxig2nig3ni g4n设新变速器头档速比为ig1n，坡度amaxn/得：ig1nf cosamax nsin amaxni g1f cosamaxsin amaxT i ie

10、 max1 g 1 n 丨 0 t=Gf cos amax n *Gsin amax n rig1n=i g1.f COSamax sin amaxf COSamaxn sinamaxn= 3.122*0.018cos180 si n1800.018cos120 sin120= 4.5149按四档变速器设计，因 也 =2.5873 _ 1.7 _1.8得ig4ni g2n令 ig4n =1 由i g 2ni g3 nq = 3；ig1nig2n = i g1n / q = 3；ig1n =2.7317ig3n = ig2n / q = 3 ig1n - 1.6528变速器各档速比4.5149

11、2.7317 1.6528 1或：2、3挡速比不按等比级数，按下面的方法分配也可以:ig1nig2nig3niJ maxJ max旋转质量换算系数,1 Z I=1.i-712m r.2.2f ig io T）（12 分）四、某前轮驱动轿车的有关参数如下：总质量m = 1400 kg ,质心位置：a =1.5m,b =1.2m,hg = 0.5m；发动机最大转矩130N.m；I 档传动比 ig! =3.95，主减速比i。=4.2，传动效率 =0.9，车轮半径r = 0.3m飞轮转动惯量If =0.26 kg.m2,全部车轮的转动惯量a打=4.6kg.m2。问：当地面附着系数为0.7时，在加速过程

12、中汽车发动机转矩能否充分发挥而产生应有的最大加速度？（忽略滚动阻力和空气阻力,解：按汽车行驶方程，汽车加速度为Ft - Ff - Fw、m忽略滚动阻力和空气阻力，不考虑附着条件，则由发动机最大转矩产生的最大加速度为J maxF t max w、mT i ie max1 g V0 tr、m= 2.9862m/s2=1 j丄m r m22f ig io T2r=1460.26* 3. 95A2*42A2*. J. 54761400* 0.3A21400* 0.3A2解法1:在附着系数为0.7的路面上，由附着条件决定的最大加速度如下:前轮地面切向力Fx1F x1= Fz1 （鱼-匹 j）L Lg罟八

13、mj解得:= 2.7018 : 2.9862m/s2因此在面附着系数为0.7路面上发动机转矩不能充分发挥而产生应有的最大加速度。解法2：由发动机最大转矩产生的最大加速度j max所需要的前轮附着率大于路面附着系数0.7 ,因此在面附着系数为 前轮附着率0.7路面上，发动机转矩不能充分发挥而产生应有的最大加速度。qhgcos gqbhg1 J max(iL L cos： ggb hg J maxLTg= 0.7844 0.7五、在仅仅考虑车身垂直振动的情况下（即不考虑汽车的俯仰运动），抽象得到的汽车及其前后悬架系统构成的振动系统如下图所示，其中车身质量为Mb，前后悬架刚度为Ks,前后悬架阻尼系数为 CS。（ 20分）Mba）画出相应的车身质量 M做垂直运动的受力图并列出振动运动微分方程式；（6分）b）列出系统固有频率 3 0和阻尼比E表达式；（6分）c）假使前后轮路面不平度输入相同，写出车身以路面不平度乙为输入，车身质量 Mb垂直振动位移Zb、速度Zb、加速度Zb为输出的频率响应函数；（8分）解：车身质量Mb做垂直运动的受力图列出振动系统运动微分方