考研汽车理论试题第套

1、概 念 解 释 （选 其 中8 题， 计 2、写岀表达式、画图、计算并简单说明（选择其中4道题，计2 0分）（注意符号定义）三、叙述题（选择其中 4 道题，计 20 分）四、分析题（选择其中 4 道题，计 20 分）五、计算题（选择其中 4道题，计20分）(Uao=5Okm/h , t 2 = t 2 =)（注意单位和常数换算）（参考P42,注意单位和常数换算）一、概念解释（选其中8题，计2 0分）1回正力矩轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕Oz轴的回正力矩Tz。Tz是圆周行驶时使转向车轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。车轮静止受到侧向力后，印

2、迹长轴线 aa与车轮平面cc平行，aa线上各点相对于cc平面的横向变形均为h，即地面侧向反作用力沿 aa线均匀分布。车轮滚动时 aa线不仅与车轮平面错开距离h，且转动了角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，侧向变形大。地面微元侧向反作用力的 分布与变形成正比，故地面微元侧向反作用力的合力大小与侧向力卩丫相等，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移距离e，称为轮胎拖距。Fye就是回正力矩 Tz。2汽车动力因数由汽车行驶方程式可导岀FtFwGFi FfGm duG dldu g dtdu g dt则D被定义为汽车动力因数。以D为纵坐标，汽车车速 Ua为横坐标绘制不同

3、档位的D-虫的关系曲线图，即汽车动力特性图。3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 。4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tg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

4、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。5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。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 力显着下降，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

5、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地面制动力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Fb。制动Ff = T / rT器制动力厂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：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Fb为Fb= T /r F 。地面制动力Fb是使汽车减速的外力。它不但与制动器制动力F有关，而且还受地面附着力F的制约。8汽车制动性能汽车制动性能，是指汽车在行驶时在短距离停车且维持行驶方向稳定

6、性和在下长坡时能维持一定车速的 能力。另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。汽车制动性能是汽车的重要使用性能之一。它属于主动安全的范畴。制动效能低下，制动方向失去稳定性常常是导致交通安全事故的直接原因之一。9汽车最小离地间隙汽车最小离地间隙 C是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。它表征汽车无碰撞地越过石块、树桩等障碍物的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较小的离 地间隙。汽车前桥的离地间隙一般比飞轮壳的还要小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免受冲碰。后桥 内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小。在设计越野汽车时，应保证有较大的最小离地间 隙。ior曲线

7、简单地说,r线组就是当后轮制动抱死时，汽车前后轮制动力关系。当后轮抱死时，存在F xb2Fz2mgLLihgmgjFxbhgL L。因为 Fxb mg 并且 FxbFxbiFxb2F xb2所以有mgLi(Fxb1 Fxb2 )hgL，将式表示成 Fxb2 f (Fxbi)的函数形式，则得岀汽车在不同路面上只有后轮抱死时的前、后地面制动力的关系式为hg FmgLiLhg xb1 Lh；，不同值代入式中，就得到 r线组，见下图mgLir线组与横坐标的交点为hg ，而与的取值无关。当拖痕，此时 w 0。动率s描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即Uw r w s 100%Uw滑动率s的数值代表了车轮

8、运动mgLimgLixb2Fxbi= 0时，L + hg。由于r线组是经过（hg , o）的射线，所以取不同的值就可得岀r 线组11最小燃油消耗特性 发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。12滑动（移）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Uw与车轮角

9、速度w存在关系式Uw r w ；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Uw与车轮角速度w的关系为Uw r w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即Uw r w;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Fz （平直道路为成份所占的比例，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垂直载荷）之比成为制动力系数13侧偏力作用有侧向力 Fy，在地面上产生相应的地面侧向反作用力Fy，使得车轮发

10、生侧偏现象，这个力Fy称为侧偏力。14等效弹簧车厢（或车身）在发生侧倾时，所受到悬架的弹性恢复力相当于个具有悬架刚度的螺旋弹簧，称之为汽车行驶过程中，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轴方向将等效弹簧。二、写岀表达式、画图、计算并简单说明（选择其中4道题，计2 0分）1用结构使用参数写岀汽车行驶方程式（注意符号定义）。汽车行驶方程式的普遍形式为FtFfFwFiFj 即式中：Ft 驱动力;Ff 滚动阻力;Fw 空气阻力；Fi 坡道阻力； Fj 加速阻力；Ttq 发动机输出转矩；10 主减速器传动比；ik-变速器k档传动比;t 传动系机械效率；m 汽车总质量;g 重力加

11、速度;滚动阻力系数;-坡度角;CD-空气阻力系数；A -汽车迎风面积； Ua汽车车速；-旋转质量换算系数;dudt -加速度。F ,若忽略其它阻力，地面制动力2画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系 当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力Fxb = ，当 FxbF （ F为地面附着力）， 当Fxbmax F时Fxb F，且地面制动力Fq达到最大值Fxbmax ,即Fxbmax 当F F时，Fxb F , Fxb随着F的增加不再增加。3画岀附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明 当车轮滑动率 S较小时，制动力系数b随S近似成线形关系增加，当制动力系数b在S=

12、20%附近时达到峰值附着系数P。 然后随着S的增加，b逐渐下降。当 S=100%，即汽车车轮完全抱死拖滑时，b达到滑动附着系数s,即b= s。对于良好的沥青或水泥混凝土道路s相对 b下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。=0 而车轮侧向力系数（侧向附着系数）I则随S增加而逐渐下降，当 s=100%时，1 ，即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。 只有当S约为20% （1222%）时，汽车才不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力。4用隔离方法分析汽车加速行驶时整车（车身）的受力分析图，并列岀平衡方程dud e匚图中和式中：m3、

13、dt、 P2、 P1、 w、 t、 tq、 f、dt、i0、Ig、 T、 t、r 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。Ft (Ff Fw)05列岀可用于计算汽车最高车速的方法，并加以说明。驱动力-行驶阻力平衡图法，即使驱动力与行驶阻力平衡时的车速功率平衡图法，即使发动机功率与行驶阻力功率平衡时的车速Pe(PfPw)/ T 0i)动力特性图法，即动力因数D与道路阻力系数平衡 Do （f6写岀汽车的燃料消耗方程式，

14、并解释主要参数（注意符号定义）qpege1.02ua,式中：QS、Pe、ge（或be）、ua、分别是百公里油耗（L/100km八发动机功率（kW、发动机燃料消耗率（或比油耗，g/（kW h）、车速（km/h）和燃油重度（N/L） o7列举各种可用于绘制I曲线的方程及方程组如已知汽车轴距L、质心高度hg、总质量m、质心的位置 L2（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mgL2hg2F i绘制I曲线。Fi F 2 mgF 1F z1L2hg根据方程组 F 2Fz2Ljhg也可直接绘制|曲线。假设一组值（=,）,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,

15、取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线。F xb2利用f线组hgmgL?hg 和r线组hgmgLiL 4对于同一值，f线和r线的交点既符合 FxmFz1，也符合Fxb2Fz2。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写岀计算汽车动力因数的详细步骤，并说明其在计算汽车动力性的用途。D Ft Fw根据公式G，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，根据车速求岀空气阻力，然后求岀动力因素D，将不同档位和车速下的 D绘制在Ua- 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。

16、利用动力特性图就可求岀汽车的动力和加速能力（加速时间或距性评价指标：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） 离）2分析变速器速比ig和档位数对汽车动力性的影响。变速器速比ig增加，汽车的动力性提高，但一般燃料经济性下降；档位数增加有利于充分利用发动机的功率，使汽车的动力性提高，同时也使燃料经济性提高；但档位数增加使得变速器制造困难，一般可 采用副变速器解决，或采用无级变速器。3如何根据发动机负荷特性计算等速行驶的燃料经济性?Pe将汽车的阻力功率1 ,Gfua cos；(60TGua sin3600Cd Au?76140mu? du3600 dt传动系机械效率以及车速、利用档位

17、速比、主减速器速比和车轮半径求得发动机曲轴转速60uai0ig 123.6，然后利用发动机功率和转速，从发动机负荷特性图（或万有特性图）上求得发动机燃料消耗率，最终得岀汽车燃料消耗特性例如百公里油耗Pege1.02Ua。4分析汽车在不同路面上制动时最大减速度值，并结合制动力系数曲线加以说明汽车在当车轮滑动率s 15 %25 %时，jmax pg ;当车轮滑动率s 100 %时，jmax sg 不同路面上的最大制动减速度jmax g。、g分别附着系数和重力加速度。5有几种方式可以判断或者表征汽车角阶跃输入稳态转向特性？请简单叙述之。横摆角速度增益K稳定性因数Lgk1前后轮侧偏角绝对值之差（1u/

18、LL2k1)uu/L1 Ku22)转向半径之比R/R。SM静态裕度LiLiLk2k1 k2k 2 L 2ki Li6试用汽车的驱动力-行驶阻力平衡或者动力特性分析汽车的动力性。根据汽车行驶方程式 Ft Ff Fw Fi Fj，即制作汽车的驱动力一行驶阻力平衡图，从而计算出汽车最高车速FtF fFw、最大爬坡度FtFf F|和加速能力FtFfFwFjoDFtFwDFtFw=f cos sin时可求岀最大爬坡G。当D f可求出最高车速；当G度；D当FtFwGj max时可求岀最大加速度，而DFtFwG可计算汽车加速能力。7从受力分析出发，叙述汽车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

19、。从受力情况分析，也可确定前轮或后轮抱死对制动方向稳定性的影响。例图a是当前轮抱死、后轮自由滚动时，在干扰作用下，发生前轮偏离角 （航向角）。若保持转 向盘固定不动，因前轮侧偏转向产生的离心惯性力 FC与偏离角 的方向相反，FC起到减小或阻止前轴 侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。（航向角）。若保持转例图b为当后轮抱死、前轮自由滚动时，在干扰作用下，发生后轴偏离角向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力FC与偏离角的方向相同，Fc起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态。由此周而复始，导致侧滑回转，直至翻车在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生侧

20、 滑；而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数几乎为零，不能产生地面侧向反作用力，汽车无法 按照转向盘给定的方向行驶，而是沿着弯道切线方向驶出道路，即丧失转向能力。四、分析题（选择其中 4道题，计20分）1已知某汽车0 o=，请利用i、B、f、丫线，分析0 = , 0 =以及0 =时汽车的制动过程。0.3时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，Fxb1FF2，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与 =0.4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增加，而Fxb1F 1, Fxb2 F 2,即前后制动器制动力仍沿着线增长，前轮地面制动力沿着0.3的f线增长。当f与I相

21、交时，0.3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0.3gm。当 0.45时，蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着增加，Fxb1 F 1、Fxb2F 2，即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与.45的r线相交时，符合后轮先抱死的条件，前F = F F F后制动器制动力仍沿着增加，而 xb1 1, xb22，即前、后制动器制动力仍沿着线增长，后轮地面制动力沿着.45的r线增长。当r与I相交时，O.45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.45gm。.75的情况同.45的情形。2试确定汽车弯道半径为R的横坡不发生侧滑的极限坡角（要求绘图说明）。mg sinu

22、 m一 cosmg costan 1(-解得：gRtan 1 (-gR3请分析汽车制动时附着系数大小对前、后轮地面法向反作用力的影响FzimgL(L2hg b), Fz2mgT(L1hg b)o由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力Fz1随制动强度和质心高度增加而增大；后轮的地面法向反作用力Fz2随制动强度和质心高度增加而减小。大轴距L汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。例如，某载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，前轴载荷增加Fz，后轴载荷降低Fz，而 Fz1为静载荷的90%,Fz2为静载荷的38%。4在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以75km/

23、h的初速度实施紧急制动，仅汽车左侧轮胎在路面上留下制动拖痕，但汽车行驶方向轻微地向右侧偏离，请分析该现象。汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象说明汽车右车轮的制动力稍大。岀现这种现象的原因是 因为道路带有一定的横向坡度（拱度），使得左侧车轮首先达到附着极限，而右侧车轮地面法向力较大,地面制动力尚未达到附着极限，因此才会岀现左侧有制动拖印，而右侧无拖印的现象。（坡度角为a） 行驶的附着条件，并解释载货汽车通常采用后驱动而小i，L1f，则5请比较前驱动和后驱动汽车上坡 排量轿车采用前驱动的原因。如果cos 1,且sin后驱动前驱动四轮驱动前后轮动载荷变化量力在大坡度角加速上坡时，动载荷的绝对值达

24、到最大。货车经常在公路行驶，而轿车主要在城市道路行 驶，由于货车需要爬坡较大，所以采用后驱动。轿车主要在城市平路行驶，而前轴附着力下降较小，所 以采用前驱动。越野汽车行驶条件较为恶劣，所以采用四轮驱动。6请分析汽车加速时，整个车身前部抬高而后部下沉的原因（提示：考虑悬架及轮胎等弹性元件，并采用受力分析方法）。汽车加速时，加速阻力的方向向后，从而使后轮的地面法向反作用力增加，而使汽车后悬架弹性元件受到压缩，而前轮地面法向反作用力减小，而使前悬架弹性元件得以伸张。综合效应使汽车前部抬 升，而后部下降。这可通过对汽车整车进行力分析得岀。7请以减速器速比为例，叙述汽车后备功率对汽车动力性和燃油经济性的影响。减速器速比增大使得相同发动机转速对应的车速下降，功率平衡图中的功率曲线在速度轴向左移，从而使后备功率增加，动力性提高，而燃料经济性下降；反之，则后备功率减小，动力性下降，燃料经 济性提高。8某汽车（装有 ABS装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖 痕，请分析岀现该现象的原因。ABS装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。五、计算题（选择其中4道题，计20分）1已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=,A=4m2,旋转质量换算系数S i=