汽车理论最新版课后答案

1、第五章汽车的操纵稳定性5.1 一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad。若轿车向左转弯，将使前轮均产生正的外倾角，其大小为 4度。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮负载转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏 角。解：有外倾角时候的地面侧向反作用力为Fy k k （其中k为侧偏刚度，kr为外倾刚度，丫 为外倾角）于是，有外倾角引起的前轮侧偏角的大小为：ki k代入数据，解得i =0.611 rad,另外由分析知正的外倾角应该产生负的侧偏角，所以由外倾角引起的前轮侧偏角为-0.611rad。5.2 6450N轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工

2、程师们在悬架上加装横向稳定杆以提高前悬架的 侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论依据（要求有必要的公式和曲线）。答：由课本P138-140的分析知，汽车稳态行驶时，车厢侧倾角决定于侧倾力矩Mr和悬架总的角刚度Kr,前、后悬架作用于车厢的恢复力矩增加:Tr1 Kr1 r , T r2K r2 rK r为前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角其中K r1 , K r2分别为前、后悬架的侧倾角刚度，悬架总的角刚度刚度之和。由以上的分析易知，当增加横向稳定杆后汽车前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧倾角刚度不变，所以前悬架作用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾力矩不变），由此汽车前轴左、右车轮载荷变

3、化量就较大。由课本图5-46知在这种情况下，如果左右车轮轮胎的侧偏刚度在非线性区，则汽车趋于增加不足转向量。5.3 汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它们彼此之间的关系如何？答：汽车的稳态响应有三种类型，即中性转向、不足转向和过多转向。表征稳态响应的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角角绝对值之差（12）,转向半径的比 R/R。，静态储备系数S.M.等。它们之间的彼此关系为：2）（ 1为侧向加速度的绝对值）RRo1 Ku2 ；koaS.M.= 一 （k1, k2分别为汽车前、后轮的侧偏刚度， a为汽车质心到前轴的距离，L为前、后轴之间的距k1k2 L离）。（i 2）,转向

4、半径的比R/R0,5.4 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特 性？答：表示汽车稳态转向特性的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角绝对值之差 静态储备系数S.M.等。讨论汽车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-17）S M = aaa （ a'为中性转向点至前轴的距离）Lk1k2 L当中性转向点与质心位置重合时，S . M. =0,汽车为中性转向特性；当质心在中性转向点之前时，a' a, s.m.为正值，汽车具有不足转向特性；当质心在中性转向点之后时，a' a, s.m.为负值，汽车具有过多转向特性。汽车内、外

5、轮负荷转移对稳态转向特性的影响在侧向力作用下，若汽车前轴左、右车轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于增加不足转向量；若后轴左、右车轮垂 直载荷变动量较大，汽车趋于减小不足转向量。5.5 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？答：不一样。汽车转弯时由于侧倾力矩的作用，左、右车轮的垂直载荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，车 轮还将受到地面侧向反作用力。5.6 主销内倾角和后倾角功能有何不同？答：主销内倾角的作用，是使车轮在方向盘收到微小干扰时，前轮会在回正力矩作用下自动回正。另外，主销内 倾还可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转向轻便。主销后倾的作用是当汽车直线行驶偶然受外力作用而稍有偏转时，

6、主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可保证汽车支线行驶的稳定性。汽车转向轮的回正力矩来源于两个方面，一个是主销内倾角，依靠前轴轴荷，和车速无关；一个是主销后倾角， 依靠侧倾力，和车速有关；速度越高，回正力矩就越大。5.7 横向稳定杆起什么作用？为什么有的车装在前悬架，有的装在后悬架，有的前后都装？答：横向稳定杆的主 要作用是增加汽车的侧倾刚度，避免汽车在转向时产生过多的侧倾。另外，横向稳定杆还有改变汽车稳态转向特性的 作用，其机理在题 5.2中有述。横向稳定安装的位置也是由于前、后侧倾刚度的要求，以及如何调节稳态转向特性的 因素决定的。5.8 某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的

7、型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型，其稳态转向特性为过多 转向，试找出五种改善其特性的方法。答：增加主销内倾角；增大主销后倾角；在汽车前悬架加装横向稳定杆；使汽车前束具有在压缩行程减 小，复原行程增大的特性；使后悬架的侧倾转向具有趋于不足转向的特性。5.9 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？答：不具有相同的操纵稳定。因为汽车空载和满载时汽车的总质量、质心位置会发生变化，这些将会影响汽车的 稳定性因数、轮胎侧偏刚度、汽车侧倾刚度等操纵稳定性参数。5.10 试用有关公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性、稳态响应指标的影响。答：以静态储备系数为例说明汽车质心位置对稳态响应指标的

8、影响：5.11 = aak2a （a'k2 L ,为中性转向点至前轴的距离）Lk1k2 Lk1 k2当中性转向点与质心位置重合时，S.M. =0,汽车为中性转向特性；当质心在中性转向点之前时，a' a, s.m.为正值，汽车具有不足转向特性;当质心在中性转向点之后时，a' a, s.m.为负值，汽车具有过多转向特性。5.11二自由度轿车模型的有关参数如下：总质量m=1818.2kg2绕Oz轴转动惯量I z 3885kg m轴距L=3.048m质心至前轴距离a=1.463m质心至后轴距离b=1.585m前轮总侧偏刚度ki=-62618N/rad后轮总侧偏刚度k2=-110

9、185N/rad转向系总传动比i=20试求：1) 稳定性因数K、特征车速ucho2) 稳态横摆角速度增益曲线 ua、车速u=22.35m/s时的转向灵敏度 二。ssw3) 静态储备系数S.M.,侧向加速度为0.4g时的前、后轮侧偏角绝对值之差12与转弯半径的比值R/R0(R0=15m)。4) 车速u=30.56m/s时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有(圆)频率 0、阻尼比 、反应时间 与峰值反应时间注意：2)所求的转向灵敏度 工中的sw是指转向盘转角，除以转向系传动比才是车轮转角。sw解：1)稳定性因数m abL2 k2k11818.21.4633.04821101851.5856261822

10、0.0024s2 /m2特征车速 uch1/K 20.6m/s 74.18km/hCh2)稳态横摆角速度增益曲线 一匚ua如下图所示:s车速u=22.35m/s时的转向灵敏度-3.3690 /20=0.168swI HSFUTEHr Uit RE bmIL lodte-总jKm 也。M 口 a 口昌& a i八的/一a - a k2 a3）态储备系数 S.M. 0.1576,L k1k2 Lay 0.4g时前、后轮侧偏角绝对值之差2 K ayL 0.0024 0.4g 3.048 0.0281rad 1.6R0 L, L,R L 17.4113, R/R0 1.16R124）速 u=3

11、0.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆0 L kk2 1 Ku25.58rad/s, f0 0.8874Hz,u mIZ2, 2, ,m a k1 b k2I Z k1 k2阻尼比12Z 120.5892 ,2L,mIZk1k21 Ku 2arctan 12mua反应时间Lk0.1811s0.3899s角，并以二纥 ay曲线来评价汽车的转向特性。试证:sw0工 1 Ku2,说明如何根据 二w u2曲线来判断汽车的转 sw0sw0t 12arctan 峰值反应时间0-.15.12稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速uch。证明：特征车速 Uch J17K,且在特

12、征车速时的横摆角速度增益，为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角速度增益的一半。答：特征车速指汽车稳态横摆角速度增益达到最大值时的车速，汽车稳态横摆角速度增益为：r) u/L 111s 1 Ku21/112L.KL( Ku) 2L gKuu'u当1 Ku ,即u 而K时等号成立，所以特征车速uch "K。此时的横摆角速度增益 )s -,具有u2L相等轴距L中性转向汽车的横摆角速度增益为u/L ,前者是二者的一半。5.13 测定汽车稳态转向特性常用两种方法，一为固定方向盘转角法，并以R/R0-ay曲线来表示汽车的转向特性；另一为固定圆周法。试验时在场地上画一圆，驾驶员以低速沿圆周行

13、使，记录转向盘转角sw0,然后驾驶员控制转向sw (一般)将随之加大。记录下 sw盘使汽车始终在圆周上以低速连续加速行使。随着车速的提高，提高转向盘转角向特性。证明：设转向器的总传动比为i,设低速运动时的前轮转角为0,则sw0 o/i ,（其中R为圆周半径）。 iR连续急速行使时，由式（5-11 ）:r(1 Ku2)/口，又 r U/R,得u/ LL2/i 一 （1 Ku2）。 iR所以上1 Ku2 ,证毕。 sw0中性转向时，K=0,二”1,一”u2是一条直线；不足转向时，K>0, w 1,sw将随车速得增加而逐渐sw0sw0sw0增大；K<0,一吧sw将随车速得增加而逐渐减小。

14、sw05.14 习题图4是滑柱连杆式独立悬架（常称为Mc Pherson strut suspension）示意图。试证:1） R.C.为侧倾中心。2）悬架的侧倾角刚度为 K r 2ks（mp）2,式中，ks为一个弹簧的（线）刚度。分析：计算悬架侧倾角刚度时，要利用虚位移原理进行推导。推导时注意，本题和书中的单横臂独立悬架是有区别的，主要是本题有一个角。证明：1）先对左侧悬架分析。当车轮上下跳动时，CB杆绕B点转动，故AC杆的瞬心必在 CB所在的直线上；由于 AC杆导向机构的约束， A点的运动方向平行与 AC杆自身，故AC杆的瞬心必在过 A点，垂直AC的直线上。由此可得 到左侧车轮的瞬心 O&

15、#39;点，侧倾中心就在 DO'与汽车中心线的交点上，如图中所示。Fz',再在轮胎上加一微元力Fz' , 2） a.求悬架的线刚度Ki设车厢不动，汽车处于静止受力状态，作用在轮胎上的地面法向反作用力为ss为弹簧的虚位移， st为车轮的虚位移，弹簧力相应增加Q,则 Q ks sso设O'D与水平面的夹角为，因为O'为左侧车轮的运动瞬心，由图可知ss cosAo mn根据力矩平衡：Fz, n cosQmks ssm。单侧悬架的线刚度为 Kl Z ks( m )2。stn cos由式(5-42)整个悬架的侧倾角刚度为：K r 1Ki (2pcos )2 2ks

16、(mp)2。5.17 习题图5为三种前独立悬架对车轮相对车身垂直上下位移时前束变化的影响。试问图中哪一条曲线具有侧倾 过多转向效果？答：曲线1对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束增加，车轮向汽车纵向中心线转 动，外侧前轮处于压缩行程，前束减小，车轮向外转动。采用这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了不足转向量，具有 侧倾不足转向效果。曲线2对应的前独立悬架，曲线较其他两种更贴近纵坐标轴，说明这种悬架的侧倾转向量很小，几乎等于零。曲线3对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束减小，车轮向汽车纵向中心线相反方 向转动，外侧前轮处于压缩行程，前束增大，车轮向内转动。采用这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了过多转向量， 具有侧倾过多转向效果。5.18