重庆大学《汽车动力学》开卷题库

1、2006.61. 简要按形成原因汽车空气阻力怎么分类？简单概述各种阻力的形成。（P82）汽车空气阻力分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力以及摩擦阻力；1）形状阻力占压差阻力的大部分，主要与边界层流态和车身后的流体分离产生的尾涡有关；2）干扰阻力是由于车身表面凸起物、凹坑和车轮等局部的影响着气流的流动而引起的空气阻力；3）内循环阻力是流经车身内部的气流对通道的作用以及流动中的能量损耗产生的；4）诱导阻力是在侧面由下向上的气流形成的涡流的作用下，车顶上面的气流在后背向下偏转，产生的实际升力中一向后的水平分力；5）摩擦阻力是由于空气粘性使其在车身表面产生的切向力。2. 简述汽车的楔形造型在空

2、气动力特性方面的特点。1）前端低矮，进入底部的空气量少，底部产生的空气阻力小；2）发动机罩与前风窗交接处转折平缓，产生的空气阻力小；3）后端上缘的尖棱，使得诱导阻力较小；4）前低后高，翼形迎角小，使空气升力小；5）侧视轮廓图前小后大，气压中心偏后，空气动力稳定性好。3. 假设某电动汽车的质心位置在前后轮轴中间位置，且前后车轮的侧片刚度相同，电池组放在中间质心位置，试问该车稳态转向特性类型属于哪一类？在以下三种情况下，该车的稳态转向也行会如何变化？1） 将电池组移到前轴放置；2） 将电池组移到后轴放置；3） 将电池组分为两部分（质量相等），分别放在前后轴上。根据稳定性因数公式K=mL2L1k2-

3、L2k1=0该车稳态转向特性属于中性转向。1） 电池组移至前轴上放置，质心前移，变为不足转向；2） 将电池组移到后轴上放置，质心后移，变为过多转向；3） 质心位置不变，仍为中性转向。4. 什么是被动悬架、半主动悬架、主动悬架？说明采用天棚阻尼的可控悬架属于哪一类悬架及其理由。被动悬架是悬挂刚度和阻尼系数都不可调节的传统悬架；半主动悬架的阻尼系数可自动控制，无需力发生器，受减振器原理限制，不能实现最优力控制规律；主动悬架的悬架力可自动控制，需要增设力发生器，理论上可实现最优力控制规律。采用天棚阻尼的可控悬架属于主动悬架，因为其天棚阻尼是可调节的，同时具有自动控制悬架力的力发生器。5. 1）设某车

4、垂向动力学特性可用1/4模型描述，已知簧上质量为300kg，悬架弹簧刚度为21000N/m，悬架阻尼系数为1500Ns/m，如果该车身采用天棚阻尼控制器进行悬架控制，取天棚阻尼系数为4200Ns/m。请分别写出两种模型的频率响应函数，绘出该车被动悬架和采用天棚阻尼的可控悬架的幅频响应曲线；2）证明天棚阻尼系统不存在共振峰。6. 试说明ABS的目的和控制难点，并具体阐述ABSA在高附着路面上的一般控制过程。目的：调节车轮制动压力、控制制动强度以获得最佳滑转率，防止抱死，提高纵向制动能力和侧向稳定性；控制难点：ABS的控制目标是最佳滑移率，但最佳滑移率是一个变值，轮胎、路面、在和、车速、侧偏角不同

5、，对应的最佳滑移率也不同，所以要求ABS能进行自动调节。另外，车轮的滑移率不易直接测得，需要其他的间接参数作为其控制目标参数。一般控制过程（见P116 汽车系统动力学）2014.41. 汽车动力学的建模方法有哪些？（P7 PPT）1） 牛顿第二定律2） 达朗贝尔原理3） 拉格朗日方程4） 凯恩方程2. 汽车动力学按照汽车纵向、横向（操纵动力学）和垂向（行驶动力学）分别包含哪些研究内容？（P5 汽车系统动力学）1）汽车纵向动力学研究车辆的直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系。按车辆的工况的不同，分为驱动动力学和制动动力学；2）操纵动力学研究车辆的 操纵特性，主要与轮胎

6、侧偏力有关，并由此引起车辆的侧滑、横摆和侧倾运动； 3）行驶动力学主要研究由路面的不平激励，通过悬架的轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰以及车轮的运动。3. 按形成原因，汽车空气阻力分为几类？简述各种阻力的形成。（P82）汽车空气阻力分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力以及摩擦阻力；1）形状阻力占压差阻力的大部分，主要与边界层流态和车身后的流体分离产生的尾涡有关；2）干扰阻力是由于车身表面凸起物、凹坑和车轮等局部的影响着气流的流动而引起的空气阻力；3）内循环阻力是流经车身内部的气流对通道的作用以及流动中的能量损耗产生的；4）诱导阻力是在侧面由下向上的气流形成的涡流的作用下，车顶上面的气流在

7、后背向下偏转，产生的实际升力中一向后的水平分力；5）摩擦阻力是由于空气粘性使其在车身表面产生的切向力。4. 某电动汽车的质心位置轮距中间，即质心距前后轮距离相等，a=b=L/2，装备的普通蓄电池1个放在中间质心位置，前后轮胎型号、气压相等，该车具有中性转向特性，为了提高该车一次充电续驶里程，拟将电池更换为2个高性能电池，假设这2个高性能电池重量/体积与原1个普通蓄电池重量/体积相同。按照二自由度操纵稳定性模型理论，试分析以下情况该车稳态转向特性、瞬态转向特性将如何变化？为什么？ （P220 P157 汽车理论）（1） 将2个高性能电池分别放在前后轴上；（2） 将2个高性能电池分别放在前轴上；（

8、3） 将2个高性能电池分别放在后轴上；（4） 将2个高性能电池分别放在中间质心位置。根据稳定性因数公式K=mL2L1k2-L2k1=01） 将2个高性能电池分别放在前后轴上，质心位置不变，为中性转向；2） 将2个高性能电池分别放在前轴上，质心前移，变为不足转向；3） 将2个高性能电池分别放在后轴上，质心后移，仍为过多转向；4） 将2个高性能电池分别放在中间质心位置，质心位置不变，为中性转向。5某车垂向动力学1/4模型，已知簧上质量为550kg，悬架弹簧刚度为52000N/m，悬架阻尼系数为1520Ns/m，簧下质量为52kg，轮胎弹簧刚度为210000N/m，轮胎阻尼忽略不计，如果该车身采用天

9、棚阻尼控制器进行悬架控制，取天棚阻尼系数为4200Ns/m.（见手写稿） （1）分别写出被动系统和采用天棚阻尼控制器后系统的运动微分方程；（P174 汽车系统动力学） （2）推导被动系统固有频率和振型计算公式并计算之，画出振型图；（P222 P224 汽车系统动力学） （3）以路面不平为输入，车身位移为响应（输出），请写出被动模型的频响函数； （4）绘出该车被动悬架和采用天棚阻尼的可控悬架的幅频响应曲线示意图。6.试举2例现代汽车的电子控制系统，说明其基本工作原理。ABS防抱死制动系统：在汽车制动时，通过轮速传感器测量车轮转速信号，来获得滑移率，并通过调节制动压力，控制制动强度，保证滑移率在最

10、佳滑移率附近，防止车轮抱死，提高纵向制动能力和侧向稳定性；ASR防滑控制系统/TCS驱动力控制系统：根据车辆的行驶工况（起步、加速、爬坡等），采用适当的控制算法通过控制作用在车轮上的力矩，使得滑转率保持在最佳滑转率附近，防止驱动轮发生过度滑转，同时保证产生合适的纵向驱动力和侧向力；VSC车辆稳定性控制：ECU根据车速、侧向速度、横摆角速度、转向盘转角等一系列信号，计算出理想的车辆运行状态参数值，通过与各传感器测得的实际车辆运行状态信号值的比较，根据控制逻辑算法计算出期望的横摆力矩，通过控制液压调节制动系统，对车轮施加制动力，以实现所需要的车辆横摆力矩，同时改变驱动轮的驱动力，以实现车辆运行状态

11、的调节；汽车系统动力学复习资料（1）名词解释：（1） 车辆操纵稳定性汽车理论 P130（2） 轮胎侧偏现象汽车理论 P138（3） 超调量 汽车理论 P133（4） 独立悬架 动力学 P191（5） 轮胎拖距汽车理论 P163（6） 侧倾中心汽车理论 P163（7） 特征车速汽车理论 P147（8） TCS或ASR（9） ESP（10） 侧倾转向汽车理论 P173（11） 侧倾外倾汽车理论 P171简答和计算：1.按形成原因，汽车空气阻力可以分为哪些类型，并简述各种阻力的产生原因。在此基础上，提出减少汽车空气阻力的相应措施。（P82）相应措施：1）光顺车身表面的曲线形状，消除或延迟空气附面层剥

12、离和涡流的产生；2）调整迎面和背面的倾斜角度，有效的减少阻力和升力的产生；3）减少凸起物，以减低干扰阻力；4）设计空气动力附件、整理和引导气流流向。2.什么是轮胎侧偏特性，轮胎的回正力矩是怎样产生的？它们受哪些因素的影响？1）汽车在行驶过程中，由于路面的侧向倾斜、侧向风或者曲线行驶时的离心惯性力的作用，车轮中心将受到一个侧向力，相应的地面上产生地面侧向力，由于轮胎具有侧向弹性，因而轮胎胎面中心线发生扭曲，随着车轮的滚动，胎面中心线在地面上的相应轨迹与轮胎中心面与地面的交线形成夹角，即产生侧偏现象，此夹角称为侧偏角；2）侧偏力不是作用在支承面的中间，而是存在一个轮胎拖距，地面侧偏力乘轮胎拖距形成

13、一个绕垂直轴的力矩，它使转向车轮有趋势回复到直线行驶位置，故称为回正力矩；3）影响回正力矩的侧偏特性的因素有：（1）垂直载荷或法向反力。垂直载荷增大，同样侧偏力下侧偏角减小，侧偏刚度增大，最大回正力矩增大。（2）轮胎形式和结构参数。子午线轮胎接地面积宽，侧偏刚度比斜交轮胎大，同样的侧偏角下回正力矩大。扁平率小的轮胎，侧偏刚度大。轮胎气压增大，侧偏刚度增大，但气压过高，刚度不再变化，气压高，接地印记短，轮胎拖距小，回正力矩变小。（3）纵向力。纵向力作用是要消耗一部分附着力，吟哦日侧向能利用的附着力减小，故在一定偏角下，驱动力或制动力增加，侧偏力逐渐有所减小。随着驱动力的增加，回正力矩达最大后再下

14、降。在制动力作用下，回正力矩不断减小。3.汽车转向轮摆振有哪两种形式，如何加以区分。汽车转向车轮的摆振类型主要有两种：强迫振动类型和自激振动类型。区别二者可以从摆振的自身特点加以判断：（1）当车轮发生强迫振动类型的摆振时，必然存在周期性的外界激励持续作用，如车轮不平衡，在波形路面上的陀螺力矩、悬架与转向系运动不协调等；系统的振动频率和激励频率一致，摆振明显发生在共振区域，而共振车速范围较窄；激励的存在与振动体运动无关；（2）当转向轮发生自激振动形式的摆振时，系统无须有持续周期作用的激励，只要有欧绕的单次性激励、系统的振动频率接近系统绕主销振动的固有频率，与车轮的转动频率等不一致，发生振动的车速

15、范围较宽，激励力伴随振动体的运动而产生，振动体运动停止，激励力消失。4.什么是被动悬架、主动悬架和半主动悬架且各有何主要特点。在此基础上，简述你所了解的悬架技术和发展趋势。（见资料）主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置，采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力，因此称为主动悬架。 主动悬架是近十几年发展起来的，由电脑控制的一种新型悬架，具备三个条件：具有能够产生作用力的动力源；执行元件能够传递这种作用力并能连续工作；具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。因此，主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂

16、的高技术装置。例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬架系统的中枢是一个微电脑，悬架上有5种传感器，分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬架状态。同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬架运动。因此，桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬架状态，以求最好的舒适性能。另外，主动悬架具有控制车身运动的功能。

17、当汽车制动或转向时的惯性引起弹簧变形时，主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。5.试说明汽车制动性的定义和评价指标，分析影响制动时汽车方向稳定性的原因。（见资料）在对汽车实施制动过程中，有时会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向能力等现象，从而造成汽车失去控制而离开原来的行驶方向，甚至发生撞入对方车辆行驶轨道、下沟、滑下山坡的危险情况。一般称汽车在制动过程中维持直线行驶或按预定弯道行驶的能力为制动时汽车的方向稳定性。 制动跑偏是指制动时汽车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一轴或两轴发生横向移动的现象。最危险的情况是在高速制动时发生后轴侧滑，此时汽

18、车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制。跑偏与侧滑是有联系的，严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车也有时加剧跑偏的趋势。图1画出了单纯制动跑偏和由跑偏引起后轴侧滑时轮胎留在地面上的印迹的示意图。 前轮失去转向能力，是指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出；直线行驶制动时，虽然转向盘但汽车仍按直线方向行驶的现象。失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的，一般如果汽车后轴不会侧滑，前轮就可能失去转向能力；后轴侧滑，前轮常仍有转向能力（后面将做具体分析）。制动时汽车跑偏的原因有两个： 1） 汽车左、右轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器的制动

19、力不相等。 2） 制动时悬架导向杆系与转向杆系拉杆在运动学上的不协调（相互干涉）。 其中，第一原因是制造、调整误差造成的，汽车究竟向左或向右跑偏，要根据具体情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左（或向右）一方跑偏。造成左右转向轮制动力不等的原因主要有： 1） 同轴两侧车轮的制动蹄片接触情况不同。 2） 同轴两侧车轮制动蹄、鼓间隙不一致。 3） 同轴两侧车轮的胎压不一致或胎面磨损不均。 4） 前轮定位参数失准。 5） 左右轴距不等。 造成跑偏的第二个原因是悬架导向杆系与转向系拉杆发生运动干涉，且跑偏的方向不变。例如一试制中的货车，在紧急制动时总是向右

20、跑偏，在车速30km/h时，最严重的跑偏距离为1.7m。分析原因主要是转向节上节臂处的球头销离前轴中心线太高，且悬架钢板弹簧的刚度又太小造成的。图5 给出了该货车的前部简图。在紧急制动时，前轴向前扭转了一个角度，转向节臂球头销本应相应的移动，但由于球头销又连接在转向纵拉杆上，仅能克服转向拉杆的间隙，使拉杆有少许弹性变形而不允许球头销作相应的移动，致使转向节臂相对于主销作向右的偏转，于是引起转向轮向右转动，造成汽车跑偏。后来改进了设计，使转向节上节臂处球头销的位置下移，在前钢板弹簧扭转相同角度时，球头销位移量减少，转向节偏转也减少；同时增加了前钢板弹簧的刚度，从而基本上消除了跑偏现象。二、制动时

21、后轴侧滑与前轴转向能力的丧失 制动时发生侧滑，特别时后轴侧滑，将引起汽车剧烈的回转运动，严重时可使汽车调头。 由试验与理论分析得知，制动时若后轴车轮先抱死托滑，就可能发生后轴侧滑。若能使前、后轴车轮同时抱死或前轴车轮先抱死，后轴车轮再抱死或不抱死，则能防止后轴侧滑。不过前轴车轮抱死后将失去转向能力。6.什么是稳态转向特性的稳定性因数K，影响K的因素有哪些？根据稳定性因数的大小，汽车的稳态转向特性分为几类，实际的汽车应具有哪种稳态转向特性，并简述理由。（见资料）因为汽车发生不足转向的时候它的转弯半径会增大，从而使离心力减小，而地面附着力又会给汽车提供所需要的驱动力和离心力，汽

22、车就会趋于稳定行驶；当发生过多转向的时候，转弯半径减小，离心力增大，会加剧汽车的转向，严重的话会出现失控甩尾。因此汽车应具有适度的不足转向以保证行驶安全。轮胎和路面可能产生的附着力不是无限的，受到轮胎、载荷和路面特性的限制。转向时车辆产生的离心力和需要的驱动力有可能超出了地面所能提供的附着力，此时，轮胎就会出现滑动。如果这个轮胎位于前轮，就会产生转向不足。如果这个轮胎位于后轮，就会产生转向过度。 当车辆发生转向不足时，车辆的转弯半径会增大，从而使得离心力减小，随着离心力的减小，地面附着力将有可能提供所需要的驱动力和离心力，从而使车辆趋于稳定转向。否则，如果发生了转向过度，则转弯半径变小，离心力

23、会逐渐变大，会导致车辆进一步的转向过度，直至失控甩尾，后果非常严重。 因此，对于车辆来说，都希望有适度的转向不足特性，这样可以有效的避免转向过度的情况，保证驾驶安全。7.试写出车轮制动过程的数学模型，并按照最优控制理论给出其防抱死控制的线性二次型问题的描述，简要说明所建模型的思想。（见资料）8.车辆的稳态转向特性有哪三种类型？分别作简要说明。（见汽车理论 P147）9.根据稳定性因数表达式K=mL2L1k2-L2k1=0试分析回答一下问题：（1） 车辆空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？（不具有）（2） 分析超载时车辆的转向特性变化，从而说明超载特别是严重超载的不安全性。（过多转向）（见Q19

24、）（3） 一款三轮摩托车，原来具有中性转向特性，今将其后轮由单胎变为双胎（即后轮侧偏刚度的绝对值增加1倍），其稳态转向特性将如何变化?（不足转向）（运用稳定性因数计算公式求解）10.什么是临界车速？有一赛车的稳定性因数K=-0.0025s2/m2，求其临界车速。临界车速：当车速为u=sqrt(-1/K)时，稳态横摆角速度增益趋于无穷大，此车速称为临界车速。 U=sqrt(-1/K)=20 (Km/h)11一摩托车前轮侧偏刚度为-10000N/rad，外倾刚度为-1500N/rad，若摩托车转弯使前轮产生了正的12度外倾角。忽略载荷转移的影响，求由此外倾角引起的前轮侧偏角。（汽车理论 P114）

25、-1000*a=pi/180*12*(-1500)a=18即外倾角引起的前轮侧偏角为18度。12. 今有一电动汽车，稳态转向特性为不足转向，2个蓄电池放在质心位置，汽车知心位于前后轮中央（a=b=L/2），为了提高该车一次充电续驶里程，拟将电池更换为4个高性能电池，假设这4个高性能电池重量与原2个蓄电池重量相同,即整车质量不变。试分析以下情况该车稳态转向特性如何变化？（原稳态转向特性为不足转向）（1）放在汽车中部质心位置；（不足转向）（2）全部放在前轴上方；（不足转向）（3）全部放在后轴上方；（讨论，不足、中性或过多）（4）前轴上方和后轴上方各放2个：（不足转向）13.试阐述半主动悬架系统研究

26、的基本内容和方法。14.试阐述汽车悬架系统的组成、功用以及分类。组成：弹性元件、阻尼元件、导向元件作用：缓冲隔振、保持车身姿态和附着压力分类：被动悬架、半主动悬架和主动悬架15.试阐述车辆悬架系统动力学研究的方法和思想。16.今有以微车悬架系统简化模型（单自由度振动模型），用于粗略估算分析，M=500kg，K=25000N/M，试计算其固有频率，并说明减小或增加悬架刚度对汽车平顺性的操纵稳定性的影响。固有频率计算公式：=KM减小悬架刚度，即增大静挠度，可提高汽车的行驶平顺性，但转弯时悬架侧倾刚度的降低会使车身产生较大的侧倾角，使得操纵稳定性变差。17.什么是振动系统的固有频率？已知一个简化的单

27、自由度汽车系统的车身质量m，悬架刚度为k，试写出其固有频率表达式。振动系统的固有频率：物体作自由振动时，其位移随时间按正弦规律变化，即简谐振动；简谐振动的周期或频率与初始条件无关，今与系统的固有特性有关，称其为固有频率或固有周期。固有频率表达式：P=KM18.推导1/4车模型。（见系统动力学 P174）19.超载对汽车操纵稳定性性能的影响。（1）侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配汽车在超载情况下，侧倾时垂直载荷在左右车轮的重新分配的变动量会比正常装载要大，变动量的大小是由装载的质量、装载位置、装载高度和行驶速度等决定。（2）车轮在和重新分配后对轮胎侧偏刚度（绝对值）的影响根据轮胎的侧偏特

28、性可知，侧偏刚度与垂直载荷有关，在某一载荷下达到最大值，大于或小于这个载荷时，侧偏刚度均下降，就一根车轴而言，无侧向力作用于汽车时，车轴左右车轮的垂直载荷相等，但左、右车轮垂直载荷差别越大，平均刚度越小。（3）车轮载荷重新分配后对稳态转向特性的影响根据稳定性因数公式K=1/(a*L)(a1-a2)（a1、a2为前、后轮侧偏角，a为侧向加速度，L为轴距）可知：1）若前轴左右车轮垂直载荷变动量较大，稳定性因数值变大，汽车趋于增加不足转向，但转向会变沉重，驾驶员不能根据道路和交通变化情况迅速的改变行驶方向，转弯后不能及时回正方向；2）若后轴左右车轮垂直载荷变动量较大，稳定性因数值变小，汽车趋于增加过

29、多转向，汽车在车速较高时，只要有极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度，意味着汽车的转向半径极小，汽车容易发生激转而侧滑或翻车。根据以上分析可知，汽车超载对转向特性有很大的影响，很大程度上降低了汽车的操纵稳定性，容易导致事故的发生，应该积极避免。汽车系统动力学复习资料（2）1. 何谓系统动力学？系统动力学研究的任务是什么？（PPT 概述 P32）系统动力学是讨论动态系统的数学模型和响应的学科，是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科；系统动力学研究的任务可分为三种：1）系统设计：已知输入，要求设计系统的特性使其输出满足一定的要求；2）系统辨识（识别

30、）：已知输入和输出，要求研究系统的特性；3）环境预测：已知系统特性和输出，要求研究输入。2. 车辆系统动力学研究的内容和范围有哪些？（PPT 概述 P41）1）路面特性分析、环境分析及环境与路面对车辆的作用；2）车辆系统及其部件的运动学和动力学及车辆内部子系统的相互作用；3）车辆系统最佳控制和最佳使用；4）人一车系统的相互匹配和模型研究，驾驶员模型，以使车辆的工程技术设计适合于人的使用，从而使人一车系统对工作效率最高。研究内容：（1）路面特性分析、环境分析及环境与路面对车辆的作用；        （2）车辆系统及其

31、部件的运动学和动力学；车辆内各子系统的相互作用；        （3）车辆系统最佳控制和最佳使用； （4）车辆人系统的相互匹配和模型研究、驾驶员模型、人机工程等。 研究范围：（1）车辆纵向运动及其子系统的动力学响应(如发动机、传动、加速、制动、防抱死和牵引力控制系统等方面的因素) ；     （2）车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容，即行驶动力学和操纵动力学。3. 车辆系统动力学涉及哪些理论基础？（）（PPT 概述 P47 P48）分

32、析力学、经典力学、线性系统理论、现代控制系统理论和人机工程学答：（1）牛顿矢量力学体系  （2）分析力学体系 （3）虚功率原理 （4）高斯原理4. 何谓多体系统动力学？多刚体系统动力学与多柔体系统动力学各有何特点？采用质量-弹簧-阻尼振动模型和多体系统模型研究车辆动力学问题各有何特点？（系统动力学 P23）1）多体系统动力学是研究多体系统（一般由若干柔性和刚性物体相互连接所组成）运动规律的科学；答：多体系统动力学(包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学)是研究多体系统(一般由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成)运动规律的科学。 多刚体系统动力学

33、特点：多刚体系统动力学的研究对象一般为比较复杂的多体系统，其结构和连接方式也是多种多样的，建立动力学方程很困难；并且，系统的动力学方程多为高阶非线性方程，动力学方程的建立和求解都必须由计算机去完成。 多柔体系统动力学特点：多柔体系统动力学是多刚体系统动力学、分析力学、连续介质力学、结构动力学等多学科交叉发展的产物。 多柔体系统与多刚体系统的区别是：它包含了柔性部件，其变形不可忽略，其逆运动学具有不确定性；它与结构力学的区别是，部件在自身变形运动的同时，在空间中经历着大的刚性移动和转动，刚性运动和变形运动相互影响、强烈耦合。多柔体系统是一个时变、高度耦合、高度非线性的复杂系统

34、，其理论和方法有着自己的独特性。多柔体系统动力学研究可变形体和刚体所组成的系统在经历大范围空间运动时的动力学行为。多刚体系统动力学是将系统中各部件均抽象为刚体，但可以计及各部件连接点(铰接点)处的弹性、阻尼等影响；而多柔体系统动力学则在此基础上还要进一步考虑部件的变形。多刚体系统动力学侧重的是“多体”方面，研究各个物体刚性运动之间的相互作用及其对系统动力学行为的影响；多柔体系统动力学则侧重“柔性”方面，研究柔性体变形与其整体刚性运动的相互作用或耦合，以及这种耦合所导致的独特的动力学效应。 应用：对汽车悬架动力学的分析，可将垂向、纵向及侧向的运动分析统一在同一模型中，将悬架对车辆的行驶

35、平顺性、制动性及操纵稳定性的影响综合起来研究。5. 简述车辆建模的目的。（简化）描述车辆的动力学特性，预测车辆性能并由此产生一个最佳设计方案；解释现有设计中存在的问题，并找出解决方案。6. 期望的车辆特性是什么？如何来评价？7. 何谓轮胎侧偏角、轮胎侧偏刚度？影响轮胎侧偏的因素有哪些？（见资料（1） 第2题）答：轮胎侧偏角是影响轮胎侧向力的一个重要因素，定义为车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正，用表示。  在小侧偏角的情况下，轮胎侧向力与侧偏角近似成比例，其比值称为轮胎侧偏刚度。 影响侧偏的因素：1.侧向载荷的影响。2.车轮定位的影响。8. 何谓轮胎

36、模型？根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为哪几种？整车建模中对轮胎模型需考虑的因素有哪些？（动力学 P34）1） 轮胎模型是用来描述轮胎六分离与车轮运动参数之间数学关系的模型，即描述轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系；2）轮胎模型可以分为：轮胎纵滑模型、轮胎侧偏模型和侧倾模型、轮胎垂向振动模型；3）轮胎参数:：轮胎尺寸、胎压和路面条件。答：轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系。 根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为：  (1)轮胎纵滑模型  (2)轮胎侧偏模型

37、和侧倾模型 (3)轮胎垂向振动模型  需考虑的因素：1)在基本的线性操纵动力学模型中，轮胎只需产生与垂向载荷和侧偏角呈线性关系的侧向力(包括回正力矩)。     2)如果车辆模型考虑了车轮载荷重新分配的影响，那么轮胎模型还必须包括侧向力与轮胎垂向载荷的关系。     3)如果建模中还考虑了车身侧倾角与车轮外倾角的关系，那么轮胎模型中必须包含车轮外倾对轮胎力的影响。     4)在非线性域分析中(即侧向加速度大于0.3

38、g时)，随着车辆模型复杂程度和精度的进一步提高，轮胎模型必须能充分考虑大侧偏角情况下的受力情况，并对其进行精确计算。 5)如果车辆模型包括纵向自由度，那么轮胎模型必须能产生纵向力。因此，在需要同时考虑纵向力和侧向力的联合工况下，轮胎模型必须能够在两个方向准确地分配所能获得的轮胎力。9. 简述轮胎噪声产生的机理。（动力学 P62）1）空气的泵吸效应；随着轮胎的滚动，空气在胎面与路面的空隙中被吸入和挤压。当压缩的空气在接地区的出口处被高速释放到空气中时，就会产生噪声；2）胎面单元振动；当轮胎滚动时，胎面单元作用于路面，当它离开接触区时，胎齿变由高变形状态下恢复，从而引起胎面噪声。同时胎体

39、振动、胎面花纹沟等促进了噪声的辐射。10. 车辆空气动力学研究的主要内容有哪些？车辆的空气阻力有哪些？产生的原因是什么？试分析空气动力对车辆性能的影响，汽车空气动力学装置有哪些？（动力学 P69 P83）空气动力对车辆性能的影响：1）对动力性的影响：影响高速时的加速性能;影响最高车速。2）对燃油经济性的影响：轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别30%，燃油消耗相差达12%以上。3）对安全性的影响：高速时的加速性能影响行车的安全；空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性；空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性。4）对汽车外观的影响：汽车的空气动力特性主要取决于汽车外形；空气动力学影响着人们的审美观。空气

40、动力学装置：前阻风板、后扰流器、底板、裙边、垂直尾翼、车轮整流罩、车轮导流板、负升力翼、轮辐盖、轮毂罩等 11. 简述风洞试验的特点？（动力学 P76）答：风洞试验首先要做出车辆模型，然后安装在风洞的人工流场中，用仪器测量作用在模型上的力和力矩，以及用喷烟或气流染色或贴丝线等办法来观察模型附近流线的变化。风洞一般由动力段、收缩段、试验段以及扩散段组成。动力段的作用是鼓动空气在风洞中流动，以调节试验段中的风速。收缩段的作用是使气流加速，使其达到试验要求的速度。气流沿收缩段流动时，洞壁上不出现气流分离，阻止旋转，消除涡流，保证出口的气流均匀、平直且稳定。试验段是放置被测车辆实车或模型的部分，是风洞

41、的中心。试验段应能尽可能地模拟车辆的真实流场。扩散段是使气流速度降低，把气流的动能部分地转化为压力能，以减少洞壁的摩擦损失，节省风扇电动机的功率。12. 车辆制动性能主要由哪三个方面评价？（动力学 P104）试分析汽车制动跑偏的原因。（见资料）答：1）制动效能，即制动距离与制动减速度。     （2）制动效能的稳定性，即抗热衰退性能，它是指车辆高速行驶或下长坡连续制动时保持一定制动效能的程度。     （3）制动时的方向稳定性，即制动时车辆不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。它通常用制动时车

42、辆按给定路径行驶的能力来评价13. 车辆动力传动系统由哪几部分组成？在激励作用下通常会产生何种振动？标注出图示车辆简化扭振系统各部分的名称？说明其主要激励源？（动力学 P130） 答：组成：离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器、驱动半轴和轮毂，在激励作用下通常会产生弯曲振动和扭转振动。主要激振源是发动机。14. 写出货车动力传动系统动力学方程，并写出刚度矩阵等。（动力学 P134） 15. 路面输入模型有何种？各有何特点？写出各自的表达式？（动力学 P146）1） 频域模型，采用空间频率和一个通用的谱密度函数来大致表达不同粗糙程度的路面，以作为车辆系统的输入激励，表达式与车速无关。

43、表示式（见P146）2） 时域模型，用时间频率代替空间频率，采用车速作为变量来表达不同车速下的路面不平度，表示式（见P147）16. 在整车虚拟仿真中常用的一些典型的特殊路面有哪些？各有何特点？（动力学 P150）17. 简述最新的舒适性评价指标。（ 动力学 P174）18. 车辆平顺性是如何测量的？（P169）答：车辆的平顺性由安装于车辆特定部位的加速度传感器进行测量。近年来多采用压电式加速度传感器，并与电荷放大器结合使用，可测量更高频率范围的加速度信号。19. 车辆典型的共振频率范围通常是多少？（P171）20. 车辆行驶动力学模型是如何简化的？（P172）试写出1/4（P174）、1/2

44、（P183）和整车系统垂直振动的微分方程式（P186），并写成矩阵形式。21. 车辆悬架系统的性能一般用那3个基本参数进行定量评价？各对车辆行驶性能有何影响？（P176）1） 不舒服性参数，是指经ISO2631频率加权后的垂向加速度方均根值，其很大程度决定了车辆行驶平顺性；2）悬架动行程参数，定义为车轮与车身的位移之差的方均根值，用于描述相对静平衡位置的悬架位移变化程度；3）轮胎动载荷，定义为相对于静平衡未知的轮胎载荷变化的方均根值；轮胎在和的变化会引起地面接触印记面积的变化，并导致侧向力和制动力的减少。22. 被动悬架存在的问题是什么？（P190）半主动悬架（P196）和主动悬架（P193）

45、的工作原理是什么？写出器系统运动方程。答：被动悬架系统性能不能根据外部信号的变化而改变。 可控悬架系统具有调节功能的悬架系统。包括1. 车身高度调节系统：车身高度调节系统的主要优点是不论静载如何变化，悬架工作空间可保持恒定或根据需要进行调节。 2.自适应阻尼调节系统：采用双活塞减震器。 3.可切换阻尼系统：减少减振器阻尼切换时间，可实现复杂控制策略。减振器可在二或三个离散阻尼状态之间实现快速切换，切换时间只需1020ms。  4.全主动系统： 采用一个力发生器，称作动器，来取代传统被动悬架中的弹簧和减振器。作动器通常为液动或

46、气动形式，根据控制信号来产生相应大小的作用力。 5.有限带宽主动系统：悬架作动器与一传统的可控减振器结合使用，可使其主动作动响应的频宽为06Hz。有限带宽主动悬架作动器响应相对来说“慢”，因而也称为“慢主动悬架”。为使悬架在超过可控带宽时仍起作用，作动器还必须与一普通弹簧串联，同时也因此减少了系统的能量需求。 6.连续可变阻尼的半主动系统: 连续可变阻尼的半主动悬架，其减振器产生的阻尼力能独立地跟踪力需求信号，而与减振器本身的相对速度无关。23. 操纵性能的总体目标和期望的车辆操纵特性是什么？答：操纵性能的总体目标：一是对于风的扰动或不平路面的干扰，车辆所产生的运动响应必须控制在最小范围；二是对驾驶员的输入响应则应达到最优。 期望的车辆操纵特性 ：(1)稳定性  伴随着外部干扰，车辆应具有迅速恢复原先稳定状态的能力，并且系统响应时间延迟要小，同时还要保证有适当的阻尼。  (2)可操纵性 &