汽车理论杨志华课后参考答案

《汽车理论》各章“复习与思考”参考答案第一章1．掌握汽车的动力性的含义和评价指标。参考课本上的。2.掌握驱动力的计算和影响因素。与驱动轮地面推力的关系如何？答：计算见式（1-1），影响因素见该式下文。两者关系，见P12式（1-1b）下面的两段论述。3.如何理解“静力半径用于受力分析，滚动半径用于运动分析”？答：见P15-16加着重点文字。4.掌握轮胎的滚动阻力偶矩的产生机理。掌握匀速滚动条件下驱动轮和从动轮的受力分析。掌握滚动阻力系数及其影响因素。为什么说“驱动轮和整车的滚动阻力在受力图上画不出来”？答：参见P16-22。关于“...画不出来”：因为驱动轮真正受到的地面切向力是向前的推力，其滚动阻力只是这个真实推力比（名义）驱动力少的那部分；整车的地面切向力也是向前的推力，而不是其滚动阻力。5.掌握空气阻力、坡度阻力和道路阻力的计算。答：参考课本上。6.掌握旋转质量换算系数的含义及其影响因素，列出用结构参数和使用参数表达的汽车受力平衡方程以及汽车功率平衡方程。参考课本上。7.利用汽车的驱动力-行驶阻力平衡图示意求解动力性指标。掌握动力性指标的定量计算方法。何谓动力因数？动力特性图和功率平衡图是什么？后备功率与负荷率是什么？答：参考课本上相关图示与公式。8.为什么计算加速时间通常采用“分段累加”的数值方法，而不形成精确的代数解？答：见式（1-18）下面文字。9.如何绘制汽车在一定坡度条件下的驱动力-行驶阻力平衡图？答：在图1-16中，阻力线在的基础上，添加坡度阻力，即阻力线变为。10.掌握附着率的含义，附着率与附着系数的关系，并列出附着率的基本计算公式。假定发动机输出、传至驱动轮的驱动转矩足够大，汽车是否能够爬上任意预期的坡度？许多创造“陆地行驶速度纪录”的汽车，安装了喷气乃至火箭发动机，请着重从附着条件方面解释其原因。答：含义、关系、公式等，参考课本上。公式不易全面记忆，建议掌握其推导思想。假定发动机输出、传至驱动轮的驱动转矩足够大，汽车也不能确保爬上任意预期的坡度，因为有道路附着条件的限值，参见各等效坡度的公式。为了创造“陆地行驶速度纪录”，汽车需要获得极大的地面切向力，以克服高速行驶的阻力（主要是空气阻力），轮式驱动机构无法获得如此大的附着力（如，按式（1-32a）或（1-32b）计算，其附着率将远超实际路面附着系数），因此安装了喷气乃至火箭发动机。第二章1.掌握汽车的燃油经济性的含义，以及等速行驶燃油消耗量和多工况循环燃油消耗量的含义。答：参考课本上。2.掌握万有特性和负荷特性。理解给定车辆和工况（速度、坡度、加速度）条件下的瞬时燃油消耗率的确定方法。掌握等速行驶百公里燃油消耗量的计算公式和等加速行驶燃油消耗量的计算方法。查阅有关资料，了解加速和减速时发动机喷油量的控制。答：参考课本上，并自行拓展阅读。3.“同样行驶100km，以发动机燃油消耗率b更低的工况行驶一定更省油”，这个说法对吗？答：这个说法不对。以等速油耗计算式（2-5）为例，比如以很高的速度行驶，发动机的负荷率很高，使得燃油消耗率b很低，但是行驶阻力也很大，百公里燃油消耗量可能比中速行驶还高。4.汽车燃油经济性的影响因素有哪些？提高燃油经济性的途径有哪些？答：参考课本上。5.很多轿车在进行原地起步加速时间的测试（或计算）时，在3挡可以达到100km/h的速度，但是日常驾驶中往往在更低的车速、如60km/h就升入5挡或6挡，试解释其原因。答：作为动力性指标，“原地起步加速时间”的评价是以节气门全开（可理解为“油门踩到底”）为条件，追求极致加速能力，以家用级轿车为例，每个档位都加速至6000r/min左右才换挡，所以3档（甚至2档）速度就能破百。而日常驾驶，为了节约燃油、降低噪音和减轻磨损，很少把油门踩到底，而且各档换档转速相对更低，也就是升档更早。6.收集有关资料，拓展电动汽车方面的知识，了解我国各阶段的乘用车燃料消耗量限值标准、“双积分政策”、新能源汽车补贴政策的变化等产业和行业动态。答：自行拓展阅读。第三章1.掌握发动机最大功率的选取方法。答：参考课本上。2.从车用内燃机实际特性与动力装置理想特性的差异出发，理解汽车传动系的匹配功用，理解“从理论上说，传动系的传动比数目越多、传动比间隔越小，对汽车的动力性和燃油经济性就越有利。”答：参见P99-102的有关论述。3.全面、综合考虑传动比数目、间隔、最大传动比和最小传动比的选取问题。答：阅读并理解原文。4.同样的路况与车速条件下，分别追求汽车的动力性（指加速和爬坡能力）和燃油经济性，传动系挡位选取的目标如何？以整车的功率平衡图或发动机的相应特性图进行演示。答：“传动系档位选取的目标”，即“第三节换挡规律分析”部分的“匹配的原则”，参见P113-116有关叙述。5.给定行驶工况和相关车辆参数，计算燃油消耗量与确定变速器理想传动比有何异同？答：相同之处在于：都要利用整车动力学分析方法（即第一章的理论），都要已知发动机的万有特性或负荷特性。答：区别在于：计算燃油消耗量的前提，是已知传动比；确定理想传动比，在已知条件中不包含传动比，确定的原则是追求燃油消耗量最低。6.查阅相关资料，了解自动变速器的换挡规律理论。答：自行拓展阅读。第四章1.掌握汽车的制动性的含义和评价指标。答：参考课本上。2.理解制动器制动力和地面制动力的含义，掌握两者随制动踏板力变化的规律。答：参考课本上，建议结合图4-3，加强理解。3.掌握附着系数与滑动率的关系。查阅资料，了解ABS的控制方法。答：掌握图4-4的主要结论。自行拓展阅读。4.掌握制动过程，制动距离的计算及其影响因素，理解关于最大制动减速度的讨论。答：掌握图4-7的主要结论。理解式（4-4）的计算原理，掌握其下所讨论的三个影响因素。关于第三个影响因素，理解最大制动减速度取决于附着系数和最大制动器制动力的两种情况。5.掌握制动时汽车跑偏、侧滑与失去转向的原因。掌握前轮抱死和后轮抱死时汽车受力分析的基本思想。答：制动跑偏的原因，见P131-133。侧滑与失去转向的原因（对比），见P133-134。前轮抱死和后轮抱死时汽车受力分析的基本思想，见图4-11及说明文字，关键结论见P135开头两自然段。6.掌握制动时轴荷转移的计算。掌握固定制动器制动力分配系数汽车的线和曲线的含义、绘制方法和影响因素。掌握同步附着系数及其影响因素。掌握线组和线组的含义与绘制。轴荷转移，见式（4-7a）、（4-7b）。线和曲线的含义、绘制和影响因素，参考课本上。尤其应理解：I曲线与道路条件和制动系统设计无关，仅取决于车辆质量参数。同步附着系数及其影响因素，参考课本上。线组和线组的含义与绘制，参考课本上。7.掌握全力制动时，随着制动踏板力的加大，前、后轮地面制动力的变化过程。掌握在不同的“同步附着系数与地面附着系数的匹配”下，车轮的抱死次序、制动时的方向稳定性。重点结合图4-15，理解和记忆。8.理解利用附着系数的含义，掌握其计算。如何理解“利用附着系数与第一章第五节中附着率的定义有相同的思想”？掌握制动效率的含义与计算。利用附着系数的含义和计算，参考课本上。利用附着系数与附着率的共同点：都是在给定车辆和预期工况的条件下，对地面附着能力提出的最低要求。制动效率的含义与计算，参考课本上。9.分别利用图4-15、图4-17和图4-18的思想，评价前、后轮制动器制动力分配的合理性。结合汽车构造等知识，理解各种制动力调节阀的功用和理论目标。查阅有关标准，了解其中对于制动器制动力分配要求的表达方式和内容。图4-15的思想：P147加着重点的文字；图4-17的思想：P149加着重点的文字；图4-18的思想：P150加着重点的文字。自行复习。自行拓展阅读。10.掌握提高制动抗热衰退性能的方法。查阅资料，理解公路上设置“避险车道”和“冷却水池”的目的。提高制动抗热衰退性能的方法，参考课本上。自行拓展阅读，结合热衰退问题理解。11.利用本章知识全面分析汽车增大载荷后对制动性可能产生哪些影响？建议思路：制动性=制动效能+方向稳定性+抗制动衰退性能制动效能：加载后，对制动距离的影响。方向稳定性：加载后，对制动跑偏、侧滑和失去转向的影响，有必要可以分开前轴荷与后轴荷讨论。可以借助各种曲线图，综合分析各车轮加载对于各车轮抱死次序和汽车最大制动减速度的影响。（“最大制动减速度”，可以指所有车轮均抱死条件下的，也可以指无任何车轮抱死条件下的。）方便起见，此问题的研究，可以假定汽车没有ABS等装置。抗制动衰退性能：加载后，对制动器热负荷的影响。第五章1.掌握汽车操纵稳定性的含义、基本研究内容、控制系统模型和评价方法。参考课本上。2.掌握轮胎的侧偏特性及其影响因素。参考课本上。3.掌握理想刚性汽车模型与线性二自由度汽车模型。理解线性二自由度汽车模型的受力分析思想与微分方程的建立方法。掌握典型的转向盘输入特性与车辆响应特性。理想刚性汽车模型与线性二自由度汽车模型：参考课本上。线性二自由度汽车模型的受力分析思想与微分方程的建立方法：建议重点理解图5-26，较繁琐的数学推导式可能不易记忆。典型的转向盘输入特性与车辆响应特性：P188-191。4.掌握稳态响应的含义、类型与评价参数。按“线性二自由度汽车模型”，什么情况下会出现“向左转动转向盘，汽车向右转弯”的现象？稳态响应的含义、类型与评价参数：参考课本上。“向左转动转向盘，汽车向右转弯”的解释：P197。5.理解瞬态响应数学模型求解的基本思路。掌握瞬态响应的稳定条件和评价参数。理解线性二自由度汽车模型对上述问题研究的准确度的影响。建议理解：瞬态响应的数学模型，即式（5-21），是在线性二自由度汽车模型微分方程的基础上，加上“前轮角阶跃输入”这一条件得到的。稳定条件：P209加着重点的三段文字。评价参数：P211-213。线性二自由度汽车模型对上述问题研究的准确度的影响：P213-214。6.了解线性系统的频率响应特性的数学模型。常用哪些参数评价转向盘正弦输入下汽车的频率响应特性？线性系统的频率响应特性的数学模型：参见P214-217（“1.频率响应特性的理论基础”）。基本思想可总结为：写出微分方程→频率响应函数→幅频特性、相频特性、固有频率、阻尼比。常用参数评价转向盘正弦输入下汽车的频率响应特性：参见P220。7.理解对线性二自由度汽车模型的“修正”与“补充”的含义和研究内容。着重理解P221的内容。8.掌握侧倾力矩和侧倾角刚度的力学机理和影响因素。查阅资料，了解悬架运动学分析与校核的方法。理解对线性二自由度汽车模型的修正所涉及的三个因素：地面法向力、车轮外倾角、地面纵向力。查阅资料，拓展各种关乎行驶安全性的底盘电子控制系统的原理和控制方法的知识。侧倾问题的基本逻辑：式（5-41），基本因素：侧倾力矩取决于车辆（重点是悬架的运动学特性）和侧向加速度，侧倾角刚度取决于车辆（重点是悬架的结构、尺寸和刚度特性，以及橡胶衬套、横向稳定杆等）。地面法向力问题的基本逻辑：理解式（5-53）、（5-54）的原理→引起轮胎侧偏刚度变化，重点图5-57→引起汽车操纵稳定性变化，重点P237最下两段…车轮外倾角：重点理解P239“1.侧倾外倾”部分。地面纵向力：理解表5-5。9.理解对线性二自由度汽车模型的补充所涉及的三个方面：侧倾转向、侧倾干涉转向、变形转向。“回正力矩”的效果一定是抑制汽车的转弯、即增大汽车的不足转向吗？侧倾转向：P246-248。独立悬架主要是前束值变化，非独立悬架体现为“轴转向”。侧倾干涉转向：理解图5-65。变形转向：P249-252,4个分支。“回正力矩”的效果：P252“前轮的回正力矩会增大汽车的不足转向，后轮的回正力矩则会减小汽车的不足转向”。10.掌握刚性汽车的准静态侧翻阈值的计算方法。了解“刚性汽车准静态”模型的不足之处。图5-67的分析计算，结论式（5-61）。“刚性汽车准静态”模型的不足之处：两点，P255-256。11.查阅有关资料，了解电动助力转向、线控转向等技术的原理和基本技术特色，这些技术在解决转向系统“轻与灵的矛盾”、提高操纵安全性与路感等方面的作用。自行拓展阅读。12.利用本章知识，试综合分析轮胎特性、转向系设计和悬架设计等对汽车操纵稳定性的影响。全面复习本章内容。建议在复习过程中，列一个归纳表，把对汽车操纵稳定性有影响的各种车辆因素分别填入“轮胎特性”、“转向系设计”和“悬架设计”三栏，并逐一注明基本原理。这个表列全了，对本章知识点的掌握也就更系统、更立体了。第六章1.掌握汽车的平顺性含义和振动响应量。参考课本上。2.了解基于实测的平顺性指标的计算方法。理解各种加权的原理。基本理解P262-264“3.平顺性的评价方法”部分的基本思想与方法。3.理解功率谱密度函数的含义。掌握空间频率与时间频率下，路面不平度的位移谱、速度谱和加速度谱。理解速度谱的特殊性。功率谱密度函数的含义：P265-266。理解式（6-1）-（6-12）。由式（6-11）可见，给定道路与车速的条件下，速度谱是常数。4.理解以功率谱密度或均方根作为响应量的定量评价参数。掌握这两个参数的计算原理。结合速度谱的特殊性，理解为什么本章着重研究响应量对不平度速度输入的幅频特性。结合P265-266的楷体“（1）信号的强度表达”、“（2）随机信号的功率谱分析”论述，掌握P270-271的结论。为什么本章着重研究响应量对不平度速度输入的幅频特性：式（6-14）、（6-15）及其下文字。5.掌握汽车振动系统逐级简化的条件。掌握单质量系统模型及其微分方程。掌握三个振动响应量对不平度速度输入的幅频特性的计算原理。掌握固有频率和阻尼比对三个振动响应量的功率谱密度的影响。简化条件：图6-12。单质量系统模型及其微分方程：掌握图6-13、式（6-21）。加速度：理解式（6-29）；相对动载：理解P281第一自然段文字；动挠度：理解式（6-30）。固有频率和阻尼比对三个振动响应量的功率谱密度的影响：图6-15、图6-16及说明文字。6.掌握双质量系统模型及其微分方程。掌握利用传递特性的思想计算振动响应量对不平度速度输入的幅频特性的原理，理解采用数值方法计算均方根的原因。掌握固有频率、阻尼比、质量比和刚度比对三个振动响应量的均方根的影响。双质量系统模型及其微分方程：掌握图6-17、式（6-32）、式（6-33）。利用传递特性的思想计算振动响应量对不平度速度输入的幅频特性的原理：理解式（6-36）、式（6-37）、图6-18。幅频特性的计算：理解式（6-38）、式（6-40）、式（6-41）。采用数值方法计算均方根的原因：P293第一自然段。固有频率、阻尼比、质量比和刚度比对三个振动响应量的均方根的影响：重点理解图6-23、6-24、6-25和6-26，尤其是每幅图的d）。掌握每幅图的说明文字。7.掌握建立三质量系统模型的方法。理解利用传递特性计算人体加速度的幅频特性的方法。了解人体—座椅单质量系统固有频率和阻尼比的选取原则。建立三质量系统模型的方法：理解图6-27。利用传递特性计算人体加速度的幅频特性