汽车理论 孙长金

汽车理论重难点分析一计算题1某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,51=0.03,62=0.03,f=0.01§传动系机械效率nt=0.8Z传动系总传动比i=i0ig=10,假想发动机输出转矩为Te=35000N.m车轮半径r-0.360m,道路附着系数为中-0.4,求汽车全速从30km/h加速墓50km/h所用的时间。归归a-21kt-50-30-1.42.由于t>F甲，所以，△t，即3.6x0.4x9.812已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数6j0.03,6「0.03,坡度角a=5°,f=0.015,车轮半径：=0.367m，传动系机械效率nt=0.85,加速度du/dt=0.25m/s2,u「30km/h,计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输出功率？1GfuacosaGuasinaC^—u36muadue门36003600761403600dt111（4600x0.015x9.81x30cos5+4600x9.81x30sin5+0.85+0.75x4x303+1.06x4600x30x0.25）-^761403600-57.18kw3已知某车总质量为8025kg,L=4m（轴距），质心离前轴的距离为a=2.5m,至后轴距离为b=1.5m,质心高度h=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m=F/F,m=F/F）。f1Z1Zf2Z2Z+1.15xiF1-——5x8025x9.81-3090x9.81N-1.15xiF2=x8025x9.81-4935x9.81Nm1-3090/8025-0.385m22-1-0.385-0.6154已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为Tt=19+0.4n-150X10-6R2，传动系机械效率nt=0.90-1.35X10-4n，车轮滚动半径r=0.367m：汽车总质量4000kg,泊车整备质量为1900kg,滚动阻力系数f=0.009+5.0X16-5*,空气阻力系数X迎风面积=2.77皿,主减速器速比i0=6.0,飞轮转动惯量If=0.2kg•m2,前轮总转动惯量Iw1=1.8kg•m2,前轮总转动惯量Iw1=3.6kg•m2,发动机的最高转速nmax=4100r/min,最低转置nmin=720r/min,各档速比为：档位IIIIIIIV速比5.62.81.61.0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。=0.05(0.45x3.20.55=0.05(0.45x3.20.55x3.2)20100K=因为9.81x3.2<-38300-38920)，所以汽车为不足转向特性。特征车速"疽*K=v2°*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。沿oy轴速度分量:[(u+Au)sinA0+(u+Au)cosA0]-u«u△。+△uA0+u+Au-u«uA0+Au沿oy轴加速度分量:uA0+Aua=lim=u①JuAt—0五、计算题22已知某汽车质量为m=4000kg,前轴负荷1350kg,后轴负荷为2650kg,h=0.88m,L=2.8m,同步附着系数为♦0=0.6，试确定前后制动器制动力分配比例。g10.6=2耶一10.6=2耶一°.9450.88°=0.526190—h―7u2a03请叙述驾驶员、制动系结构形式、制动系调整(踏板自由行程、制动鼓/盘与摩擦片之间间隙)以及道路条件对汽车制动性能的影响，并计算单位初速度变化对汽车制动距离的影响(u0=50km/h,Tju2a0+025.92jmax可知，S是制动器摩擦副间隙消除时间c'.c”.—2是与使用调整有关，而2与制动系型式有关，改S=(+025.92jmax可知，S是制动器摩擦副间隙消除时间c'.c”.—2是与使用调整有关，而2与制动系型式有关，改2、制动力增长时间2的线性函数进制动系结构设计，可缩短'2,从而缩短S,另外，缩短驾驶员反应时间也对缩短制动距离起着重要的作用。

5某轿车轴距L=3.0m,质心至前轴距离a=1.55m,质心至后轴距离b=1.45m,汽车围绕oz轴的转动惯量I=3900kg・n2,前轮总侧偏刚度k=-6300N/rad,后轮总侧偏刚度k=-110000N/rad,转向系总传动比i=20,汽车的总质量为2000kg,请求（画出）稳态横摆角速度增益曲线、车速为u=22.35m/s汽车的稳态横摆角速度增益。1+m('-虹)u2Q=—Peb—P*Ku2L2k2k122.35x3.067.05=44.7deg/s/deg1*2000(1.55_1.45)1.50842223.02-110000-63006请推导出下述公式（注意单位和常数换算）Q=—Peb—P22.35x3.00.377——9549ii9549P(kW)=Te)n(r/min)~eP(kW)=Te)n(r/min)~e100060954960x1000a9549其中2x兀r(m)2兀n(r/min)

ua(km/h)=x3.6=0.377rn60i0i’0，g2兀——x3.6牝0.377其中607请推导出公式（参考P42,注意单位和常数换算）Qt=t367P^b-1Y其中1GfueQt=t367P^b-1Y其中1Gfue=门T3600*761403600dtPe(kw)b(g/kWh)QtPe(kW/QtPe(kW/kWh)x3600~e1000y(N/L)1000x9.81367.1y五、计算题31某汽车总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数5=1+51+52lg（其中51=0.034,52=0.03）,f=0.012，传动系机械效率nT=0.85，传动系总速比i=U0（其中‘g=3.15，i0=4.12），车轮滚动半径r=0.365m,发动机转矩T妒24000N-m，道路附着系数中=0-45,求汽车全速从25km/h加速至40km/h所经过的路程。TiiF=珥0g①Ft计算过程：tr24000x3.15x4.120.365xTiiF=珥0g①Ft计算过程：tr24000x3.15x4.120.365x0.85725345.8N②由于Ft>mg中，因此3.623.62,S=8.52m2已知汽车的B=1.8mh=1.15m,横坡度角为10°,R=22m,求汽车在此圆形跑道上行驶，设侧向附着系数为的0.3，计算发生侧滑的车速（其要求绘图）。u<扑(中+tga)R=(9.81(0.3+0.174)x22=10.11m/s3某轿车的轴距L=3.0m,质心至前轴距离L1=1.55m,质心至后轴距离L「1.45m,汽车围绕oz轴的转动惯量I=3900kg-m2,前轮总侧偏刚度k1=-7000N/rad,后轮总侧偏刚度zk2=-110000N/rad,转向系总传动比i=20,汽车的总质量为2000kg,侧面加速度为0.4g时汽车前后轮侧偏角绝对值之差以1一以2及车速25m/s时转向半径比值R/R0。k=m虹L2=2000—L*2k2k1—32(1.551.45)I=0.0429111[-110000-7000)a1-a2=KayL=0.0429111x0.4x9.81x3.0=0.505deg=1+Ku2=1+0.0429111x252=27.824.请推导出公式七一dud9dudtdtdtr(参考新书P117或旧书P114)o[(u+Au)cosA0-(u+Au)sinA0]一u«u+Au-uA0-AuA0-u«Au-uA0(其中cosA9*1和sinA9*A9)rAu-uA9duxAtdtCFbQ6.请推导两公式Pb—^1.02uyQ=S丑『的变换过程并注明符号的单位。^一1FtuaCFbCs1.02uaYnT3600nT，其中1.02x3600y五、计算题41某汽车总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数5一1+51+52ls(其中51=0.025,52=0.03),,f=0.025,传动系机械效率nt=0.82,传动系总传动比「=K。=10(其中七=3'15),假设发动机输出转矩为T=20000N・m,车轮半径r=0-360m,道路附着系数e为中=0-4,求汽车全速从20km/h加速10s时所能达到的车速。F=勺。七=20000乂10x0.82=45555.5N计算Ft结果，'r0.360。mg9=4600x9.81x.0.40=18050.4N由于Ft>F9，所以，a=9g=0.4x9-81=3-924m/s2v.=v+at=5.56m/s+3.924m/s2x10s=44.8m/s=161.28km/h2某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,,51=0.03,52=0.03,f=0.02§传动系机械效率nt=0.85,传动系总传动比"n'g=9,假想发动机输出转矩T=35000N-m,车轮半径r=0.360m,道路附着系数为9=0-5,求汽车全速从20km/h加速至40km/h所经过的路程。402202由于Ft>mg9，因此2g9,=3.623.62,S=9.45m3已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数51=0.035,52=0.03,坡度角a=5°,f=0.017，传动系机械效率七=°84,传动系总传动比’=V；=9,假想发动机外特性转矩为T=4000N・m车轮半径r=0.367m，加速度dV/dt=0.3m/s2,u=30km/h,此时克服各种阻力功率需要的发动机输出功率是多少？a1Gfucos以Gusin以CAu35muduen36003600761403600dtt1=(4600x0.017x9.81x30cos5+4600x9.81x30sin5+0.84TOC\o"1-5"\h\z+0.75*4*303+1.065x4600x30x0.30)—761403600=61.18kw4已知汽车的B=1.8m,h=1.15m,横坡度角为-10°,R=22m,求汽车在此圆形跑道上行驶，不发生侧翻的最大车速是多少(假设横向附着系数足够大)?bmv2hmgcos10x—>mgsin10xh+xg—v<11.26m/s=40.53km/h5某发动机前置轿车的轴距L=2.6m,质心高度h=0.60m,汽车的总质量为m=1200kg,静止不gdu1/2动时前轴负荷为汽车总重的60%,后轴负荷为汽车总重的40%,计算汽车以d广ms的加速度加速时汽车前后轴动载荷。

F=G—-匕(ma)=1200x9.8x0.6-竺x1200x1=6779Nz1LL2.6F=G—+匕(ma)=1200x9.8x0.4+06x1200x1=4981Nz2LL2.6五、计算题5已知某汽车发动机外特性曲线回归公式为七=-100+0.7ne-100X10-6n2,传动系机械效率nt=0.90-1.35X10-4ne，车轮滚动半径户0.365m,汽车总质量m=4600kg,滚动阻力系数f=0.档位IIIIIIIVV速比5.6:12.8:11.6:11.0:10.8:1计算汽车在V档、车速为40km/h时汽车传动系机械损失功率。P=P（1-门）=-^^[1-（0.9-1.35x10-4n）]机械损失功率meT9549e6已知数据同上题，请计算发动机转速分别为650r/min、3000r/min和5000r/min时汽车在V档的车速（注意：题中不得出现0.377）。1v=3.14x2x0.365x650xx60=18.6km/h650转时：0.8x61v=3.14x2x0.365x3000xx60=86km/h3000转时：0.8x61v=3.14x2x0.365x5000xx60=143km/h5000转时：0.8x6五、计算题61某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数61=0.03,6「0.03,f=0.02,传动系机械效率nt=0.85，传动系速比i=疽0=8.2，轮胎半径r=0.367m，发动机的转矩为T=25000N・m,道路附着系数为.=0.4,求汽车全速从此20km/h加速至10秒时的车速。ea=^2-^由于Ft>F甲，所以，△t，即u=u+a△t=20+3.6x0.4x9.81x10=161.26km/h3已知汽车的B=1.8iLh=1.15m,横坡度角为10°,R=22m,求汽车在此圆形跑道上行驶，设侧向附着系数为的0.3,不发生侧滑的最大车速（要求作图说明）是多少？mcos以一mghsina<mgpcos以RguJg（甲+tga）R=<9.81（0.3+0.174）x22=10.11m/s4某发动机前置轿车的轴距L=2.6m,质心高度h【0.60m道路附着系数为<p=0.4,汽车的总质量为m=1200kg,滚动阻力系数f=0.010，静止不动时前轴负荷为汽车总重的60%,后轴负荷为汽车总重的40%，请比较采用前置前驱动及前置后驱动时的附着利用情况。1200x9.81x0.4(1.56+0.6x0.01)=11548N+0.6x0.4f9mg(L,-fh「92L-9hg0.4x1200x9.81(10.4-0.010x0.60)==8456N2.60-0.40x0.6五、计算题74已知汽车的B=1.8m,hg=1.15m,横坡度角为6=10°（要求给出示意图），R=45m,求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为的0.42,不发生侧滑,也不发生侧翻的最大车速是多少？不发生侧滑的最大车速满足下列条件:cosct.-mgsma.<tc>sa.uJg(9+tga)R=(9.81x(0.42+0.173648)x45=16.2m/s不发生侧翻的最大车速满足:止<—+6Rg2hg(1.810(1.810x2x3.14\l玉+x45x9.8=33.4m/s360故不发生侧滑也不发生侧翻的最大车速应该为16.2m/s.5某轿车轴距L=3.0m,质心至前轴距离a=1.55m,至后轴距离b=1.45m,汽车绕四轴转动惯量七=3900kg・m4前轮总侧偏刚度k1=-6300N/rad,后轮总侧偏刚度k2=-110000N/rad,转向系总传动比i=20,汽车的总质量为2000kg,请求稳定性因数K和特征车速七。m(ab\2000(1.551.45)K=——-—=L2lkkJ3.02l-110000-6300)e0.05

特征车速"疽\：广3,6='65［返回五］a—aK=2K=6写出由ayL导出的详细过程。a—aK=2式ayL中参数为绝对值，而式中侧偏角与侧向加速度均为带符号参数，由于侧向加速度ay与前、后轮的侧偏角a1a、2符号相反，故在式a—a'aL2

特征车速"疽\：广3,6='65［返回五］a—aK=2K=6写出由ayL导出的详细过程。a—aK=2式ayL中参数为绝对值，而式中侧偏角与侧向加速度均为带符号参数，由于侧向加速度ay与前、后轮的侧偏角a1a、2符号相反，故在式a—a'aL2

y因为9.8'x3.2L-38300-38920J，所以汽车为不足转向特性。u特征车速a■1=■,—x3.6=16.1km/h\kd心d0a=+u7请推导出公式yd出(要求有详细的推导步骤)u特征车速a沿oy轴速度分量：[(u+Au)sinA0+(u+Au)cosA0]—u«uA0+AuA0+u+Au—u«uA0+Au沿oy轴加速度分量：a=lim"A0+Au=u①+uyAtrAtT0五、计算题96已知汽车仅受纵向力（切向力）作用时纵向附着系数R0=0-75，而仅受横向力（侧向力）作用时横向力系数中y0=0-40。请问汽车以等速圆周行驶时，纵向和横向附着力是如何变化的？当仅有纵向力（切向力）作用时，纵向力为0.75mg;当仅有横向力（侧向力）作用时，横向力为0.40mg。当既有纵向力也有横向力时，纵向力＜0.75mg;当仅有横向力（侧向力）作用时，横向力＜0.40m，此时，合力等于横向力和纵向力的矢量和。五、计算题101£_u2S=（T'+2）u+a06根据汽车制动距离计算公式：3.622a025.92jmax分析影响制动距离的主要因素，论述缩短汽车制动距离基本思路。汽车制动距离S是其制动初始速度ua0二次函数，ua0是影响制动距离的最主要因素之一；S是最大制动减速度的双曲线函数，也是影响制动距离的最主要因素之一。ua0是随行驶条件而变化的使用因素，而jmax是受道路条件和制动系技术条件制约的因素；

T，T"T'S是制动器摩擦副间隙消除时间2、制动力增长时间2的线性函数，2是与使用T"....一T.，f调整有关，而2与制动系型式有关，改进制动系结构设计，可缩短2，从而缩短S。du的详细推导过程8请写出式。，—山*"七沿oy轴速度分量：[(u+△u)sinA0+(u+Au)cosA0]-u*u△。+△uA0+u+Au-u*uA0+Au的详细推导过程沿oy轴加速度分量：a=lim"A°+Au=um+u

yA,rAt—0五、计算题112解放CA1150PK2L3T1双后桥载货汽车设计核定装载质量m°=9000kg，装备质量为七=6000kg，在水平良好路面(也=0.75〜0.85)，实施紧急制动时恰好前后轮同时抱死，试问该车装载m1=20000kg水泥在水平良好路面(也=0.75~0.85)，并假设制动器最大制动力F呻=”0&中s)实施紧急制动时，汽车的制动力和减速度是多少？由于该车超载，地面附着力大于制动器制动力，所以前后车轮并未抱死，地面制动力为制动器制动力，即：Fb=Fb1+Fb27(气1+F2)=^g=(0.75〜0.85)X(9000+6000)X9.81=110362〜125077.5N制动减速度:J=110362-125077.5=4.245-4.811m/s2maxm20000+6000总3若汽车在划有中心实线的普通二级公路行驶，假设汽车载荷均匀，左、右制动器制动力相等，请问能否保证左右车轮地面制动力同时达到附着极限，并要求写出表达式(提示考虑道路横断面形状)。max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。出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，因此会出现左侧有制动拖印，而右侧无拖印的现象。4某发动机前置轿车的轴距L=2.6m,质心高度h=0.65m,汽车的总质量为m=1200kg,静止不动时前轴负荷为汽车总重的65%，后轴负荷为没车总重的35%，如果汽车以du/dt=-3m/s2的减速度制动，请计算汽车前、后轴动载荷.ahF1=G—-f(ma)=1200bhF=G—+(ma)=12000.65x9.8x0.65x1200ahF1=G—-f(ma)=1200bhF=G—+(ma)=1200a-aK=5写出由TVyK—f基-J]导出aya-aK=5写出由TVyFFa=^y^1FK=(y2F-Y1)—Y2k2，1k1，所以Layk2k11K=(a—a)a—由Lay，因2五、计算题12

①，①，ru7写出由5L(1+Ku2)导出稳态横摆角速度增益为L8-(%-a2)的详细过程。ou/L—L51+Ku2整理，得o+Ku2o-5u/LoL—r+LKuo=5代入ma.,LL1maLmaLL2a「kkiLa「LkLk.代入并把前轮转角作为输入，转向半径作为输出，则有LR_-—+(a_a)R-LR_-—+(a_a)R-L5-(a-a)考试时间120分钟，满分100分要求：闭卷［JL开卷［］；答题纸上答题:］，卷面上答题［V］(填入^)填空题汽车的动力性主要可由汽车的、和三方面的指标来评定。根据动力源的数量以及动力系统结构型式的不同，可将混合动力电动汽车的结构分为：、、。汽车动力装置参数是指、。汽车行驶时，由以及、和等旋转部件能够激发汽车振动。轮胎的最大侧偏力决定于。制动性的评价指标p线与i线交点处的处的附着系数称为汽车的通过性主要取决于和。分析简答题1就汽车使用而言，影响汽车燃油经济性的因素有哪些?2为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高档？3如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性？4阐述一般情况下对前后制动器制动力的分配要求。5“车开得慢，油门踩得小，就一定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？6某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。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，试找出五种改善其转向特性的方法。三.计算说明题1某型货车的有关参数为：总质量为12000kg,质心高为1.2m,轴距为4.0m,质心至前轴距离2.60m,制动力分配系数0.52，试计算此车的同步附着系数。2统计数据表明，装有0.5〜2L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱动（F.F.）轿车，其平均的轴负荷为汽车总重力的61.5%；若是前置发动机后轮驱动（F.R.）轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的55.7%。设一轿车的轴距L=2.6m，质心高度h=0.57m。试比较采用F.F.及F.R-形式时的附着力利用情况，分析时其前轴负荷率取相应形式的平均值。确定上述F.F.型轿车在中=0.2及0.7路面上的附着力，并求由附着力所决定的权限最高车速与极限最大爬坡度及极限最大加速度（在求最大爬坡度和最大加速度时可设Fw=0）。其他有关参数为：m=1600kg，Cd=0.45，A=2.00m2，f=0.02，6=1.00。3二自由度轿车模型的有关参数如下：总质量m=2120kg；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k1=-63743N/rad；后轮总侧偏刚度k2=-113205N/rad。试求：1）稳定性因数K、特征车速uch；2）车速u=22.35m/s时的转向灵敏度。4一轿车驶经有积水层的一良好路面公路，当车速为100km/h时要进行制动。问此时有无可能出现滑水现象而丧失制动能力？轿车轮胎的胎压为179.27kPa°（10分）5设某一汽车的%Fad/s,质量比L%/m1=10刚度比Y=土/K=9。求该车作车身与车轮双质量系统振动的两个主频率气,w2。（10分）6已知一汽车总质量为2150kg，轴距为2.8m，前、后单胎，其轴荷分配：前轴荷为54%，后轴荷为46%，现前后轮装用不同轮胎，每个前轮的侧偏刚度为46800N/rad，每个后轮侧偏刚度为38650N/rad,试确定该车的稳态转向特性的性质及其特征车速或临界车速是多少（km/h）?（12分）7设车身一车轮二自由度汽车模型，其车身部分固有频率f=2Hz。它行驶在波长入=5m的水泥接缝路上，求引起车身部分共振时的车速un（km/h）。该汽车车轮部分的固有频率ft=10Hz，在砂石路上常用车速为30km/h。问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长A=?o（10分）答案或提示一、填空题最高车速、汽车的加速时间、汽车能爬上的最大坡度。串联式、并联式、混联式。发动机的功率、传动系的传动比。路面不平、发动机、传动系、车轮附着条件。制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性。同步附着系数。地面的物理性质、汽车的结构参数和几何参数。二、分析简答题1提示：从汽车使用方面来说，影响汽车燃油经济性的主要因素有行驶车速、档位选择、挂车的应用、正确的保养与调整。2提示：汽车起步后换入高档，此时，发动机负荷率大，后备功率小，燃油经济性较高。（应从提高汽车的燃油经济性方面讨论。）3提示：（应从底盘轻量化和减小传动系的传动比两方面来谈。）如：①缩减轿车总尺寸和减轻质量。（大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。）②汽车外形与轮胎。（降低CD值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。）4答：一般情况下对前后制动器制动力的分配要求是：为了防止后轴抱死发生危险的侧滑，汽车制动系的实际前、后制动力分配线（B线）应总在理想的制动力分配线（I线）下方；为了减少制动时前轮抱死而失去转向能力的机会，提高附着效率，B线应越靠近I线越好。5提示：均不正确。由燃油消耗率曲线知：汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）大小也关系汽车是否省油。6提示：即要K变大，K=—■（――-—）。可在前悬架上装横向稳定杆，后悬架不变；21前悬架不变，减小后悬架侧倾角刚度；同时在前后悬架装横向稳定杆，但保证a/k2-b/k1

变大；同时减小前后悬架侧倾角刚度，但保证a/k2-b/k1变大；增大汽车质量。三、计算说明题1解：同步附着系数^=°L—b，将