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汽车理论期末考试复习题和答案(同名23702)五、计算题1、已知某汽车的总质量m=3000kg,CD=0.75,A=3m2,旋转质量换算系数δ=1.06,坡度角α=5°,f=0.015,车轮半径r=0.367m,传动系机械效率η=0.85,加速度du/dt=0.25m/s2,ua=30km/h,计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输出功率?(g=9.81m/s2)。2、设一F.F驱动轿车轴距L=2.6m,质心高度hg=0.57m,其前轴负荷为总重的61.5%。确定其在=0.2和=0.7路面上所能达到的极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)。其它有关参数为:m=1600kg,CD=0.45,A=2m2,f=0.02,δ=1。3、已知某车总质量为m=2000kg,L=4m(轴距),质心离前轴的距离为a=2.5m,离后轴的距离为b=1.5m,质心高度hg=0.6m,在坡度i=3.5%的良好路面上下坡时,求前后轴的轴荷分配系数(注:前轴荷分配系数mf1=Fz1/Fz,后轴为mf2=Fz2/Fz)。4、设车身—车轮二自由度汽车模型,其车身部分固有频率f0=2Hz,行驶在波长λ=5m的水泥接缝路面上,求引起车身共振时的车速u。若该车车轮部分的固有频率f1=10Hz,在砂石路上常用的车速为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波长λ=?5、已知某型货车满载时有关参数如下:总质量m=9290kg,质心高度hg=1.17m,轴距L=3.95m,质心到前轴距离a=2.95m,制动力分配系数β=0.38。1)求前后轴利用附着系数表达式(制动强度z的函数),并求出同步附着系数;2)求当行驶车速u=30km/h,在=0.8的路面上车轮不抱死的制动距离。(计算时取制动系反应时间τ1=0.02s,制动持续时间τ2=0.2s,制动距离)一、概念解释1汽车使用性能汽车应该有高运输生产率、低运输成本、安全可靠和舒适方便的工作条件。汽车为了适应这种工作条件,而发挥最大工作效益的能力叫做汽车的使用性能。汽车的主要使用性能通常有:汽车动力性、汽车燃料经济性能、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性和汽车通过性能。
重要轮廓参数。
13汽车(转向特性)的稳态响应在汽车等速直线行驶时,若急速转动转向盘至某一转角并维持此转角不变时,即给汽车转向盘一个角阶跃输入。一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶,这也是一种稳态,称为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。汽车等速圆周行驶,即汽车转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应,在实际行驶中不常出现,但却是表征汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应,称为汽车稳态转向特性。汽车稳态转向特性分为不足转向、中性转向和过度转向三种类型。14汽车前或后轮(总)侧偏角汽车行驶过程中,因路面侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时离心力等的作用,车轮中心沿轴方向将作用有侧向力,在地面上产生相应的地面侧向反作用力,也称为侧偏力。轮胎的侧偏现象,是指当车轮有侧向弹性时,即使没有达到附着极限,车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向,即车轮行驶方向与车轮平面的夹角。二、写出表达式、画图、计算,并简单说明(选择其中4道题,计20分)1写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式(注意符号及说明)。式中:-驱动力;-滚动阻力;-空气阻力;-坡道阻力;-加速阻力;-发动机输出转矩;-主传动器传动比;-变速器档传动比;-传动系机械效率;-汽车总质量;-重力加速度;-滚动阻力系数;-坡度角;-空气阻力系数;-汽车迎风面积;-汽车车速;-旋转质量换算系数;-加速度。2写出n档变速器m档传动比表达式(注意符号及说明)。3画图并叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。①
当踏板力较小时,制动器间隙尚未消除,所以制动器制动力,若忽略其它阻力,地面制动力,当(为地面附着力)时,;②当时,且地面制动力达到最大值,即;③当时,,随着的增加,不再增加。4简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。已知(,,),1,2,……,,以及汽车的有关结构参数和道路条件(和),求作出等速油耗曲线。根据给定的各个转速和不同功率下的比油耗值,采用拟合的方法求得拟合公式。1)由公式计算找出和对应的点(,),(,),......,(,)。2)分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率和。3)求出发动机为克服此阻力消耗功率。4)由和对应的,从计算。5)计算出对应的百公里油耗为6)选取一系列转速,,,,......,,找出对应车速,,,,……,。据此计算出。把这些-的点连成线,即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列于表3-7。
等速油耗计算方法,r/min计算公式...,km/h...,...,......,g/(kWh)
...,L/100km...5写出汽车的后备功率方程式,分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响。利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速,在该平衡点,发动机输出功率与常见阻力功率相等,发动机处于100%负荷率状态。另外,通过功率平衡图也可容易地分析在不同档位和不同车速条件下汽车发动机功率的利用情况。汽车在良好平直的路面上以等速行驶,此时阻力功率为,发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率,该剩余功率被称为后备功率。如果驾驶员仍将加速踏板踩到最大行程,则后备功率就被用于加速或者克服坡道阻力。为了保持汽车以等速行驶,必需减少加速踏板行程,使得功率曲线为图中虚线,即在部分负荷下工作。另外,当汽车速度为和时,使用不同档位时,汽车后备功率也不同。汽车后备功率越大,汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。功率平衡图也可用于分析汽车行驶时的发动机负荷率,有利于分析汽车的燃油经济性。后备功率越小,汽车燃料经济性就越好。通常后备功率约10%~20%时,汽车燃料经济性最好。但后备功率太小会造成发动机经常在全负荷工况下工作,反而不利于提高汽车燃料经济性。
6可以用不同的方法绘制I曲线,写出这些方法所涉及的力学方程或方程组。①如已知汽车轴距、质心高度、总质量、质心的位置(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绘制I曲线。②根据方程组也可直接绘制I曲线。假设一组值(=0.1,0.2,0.3,……,1.0),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,取得一组交点,连接这些交点就制成I曲线。③利用线组和线组对于同一值,线和线的交点既符合,也符合。取不同的值,就可得到一组线和线的交点,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从已有的制动侧滑受力分析和试验,可得出哪些结论?在前轮无制动力、后轮有足够的制动力的条件下,随的提高侧滑趋势增加;当后轮无制动力、前轮有足够的制动力时,即使速度较高,汽车基本保持直线行驶状态;当前、后轮都有足够的制动力,但先后次序和时间间隔不同时,车速较高,且前轮比后轮先抱死或后轮比前轮先抱死,但是因时间间隔很短,则汽车基本保持直线行驶;若时间间隔较大,则后轴发生严重的侧滑;如果只有一个后轮抱死,后轴也不会发生侧滑;起始车速和附着系数对制动方向稳定性也有很大影响。即制动时若后轴比前轴先抱死拖滑,且时间间隔超过一定值,就可能发生后轴侧滑。车速越高,附着系数越小,越容易发生侧滑。若前、后轴同时抱死,或者前轴先抱死而后轴抱死或不抱死,则能防止汽车后轴侧滑,但是汽车丧失转向能力。2写出图解法计算汽车动力因数的步骤,并说明其在汽车动力性计算中的应用。根据公式,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,根据车速求出空气阻力,然后求出动力因素,将不同档位和车速下的绘制在-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。利用动力特性图就可求出汽车的动力性评价指标: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)和加速能力(加速时间或距离)。3写出图解法计算汽车加速性能的步骤(最好列表说明)。手工作图计算汽车加速时间的过程:①列出发动机外特性数据表(或曲线转化为数据表,或回归公式);②根据给定的发动机外特性曲线(数据表或回归公式),按式求出各档在不同车速下的驱动力,并按式计算对应的车速;③按式计算滚动阻力,按式计算对应车速的空气阻力;④按式计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数,画出曲线以及曲线;⑤按式计算步长的加速时间,对求和,则得到加速时间。同理,按式,计算步长的加速距离,对求和得到加速距离。一般在动力性计算时,特别是手工计算时,一般忽略原地起步的离合器滑磨时间,即假设最初时刻汽车已经具有起步到位的最低车速。换档时刻则基于最大加速原则,如果相邻档位的加速度(或加速度倒数)曲线相交,则在相交速度点换档;如果不相交,则在最大转速点对应的车速换档。4写出制作汽车的驱动力图的步骤(最好列表说明)。①列出发动机外特性数据表(或曲线转化为数据表,或回归公式);②根据给定的发动机外特性曲线(数据表或回归公式),按式求出各档在不同车速下的驱动力,并按式计算对应的车速;③按式计算滚动阻力,按式计算对应车速的空气阻力;将、绘制在-直角坐标系中就形成了驱动力图或驱动力-行驶阻力平衡图。5选择汽车发动机功率的基本原则。①根据最大车速uamax选择Pe,即②汽车比功率(单位汽车质量具有的功率)6画出制动时车轮的受力简图并定义符号。地面法向反作用力,重力;制动器制动力矩,车轮角速度,车桥传递的推力,制动器制动力,地面制动力。7分析汽车紧急制动过程中减速度(或制动力)的变化规律。汽车反应时间,包括驾驶员发现、识别障碍并做出决定的反应时间,把脚从加速踏板换到制动踏板上的时间,以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间。制动力增长时间,从出现制动力(减速度)到上升至最大值所需要的时间。在汽车处于空挡状态下,如果忽略传动系和地面滚动摩擦阻力的制动作用,在时间内,车速将等于初速度(m/s)不变。在持续制动时间内,假定制动踏板力及制动力为常数,则减速度也不变。8在侧向力的作用下,刚性轮和弹性轮胎行驶方向的变化规律(假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预)。当有时,若车轮是刚性的,则可以发生两种情况:①当地面侧向反作用力未超过车轮与地面间的附着极限时(),车轮与地面间没有滑动,车轮仍沿其本身平面的方向行驶(。②当地面侧向反作用力达到车轮与地面间的附着极限时(),车轮发生侧向滑动,若滑动速度为,车轮便沿合成速度的方向行驶,偏离了车轮平面方向。当车轮有侧向弹性时,即使没有达到附着极限,车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向,出现侧偏现象。四、分析题(选择其中4道题,计20分)1
确定传动系最小传动比的基本原则。
2已知某汽车φ0=0.4,请利用I、β、f、γ线,分析φ=0.5,φ=0.3以及φ=0.7时汽车的制动过程。
①时,蹋下制动踏板,前后制动器制动力沿着增加,、,即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与的线相交时,符合前轮先抱死的条件,前后制动器制动力仍沿着增加,而,,即前后制动器制动力仍沿着线增长,前轮地面制动力沿着的线增长。当与相交时,的线也与线相交,符合前后轮均抱死的条件,汽车制动力为。②当时,蹋下制动踏板,前后制动器制动力沿着增加,、,即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与的线相交时,符合后轮先抱死的条件,前后制动器制动力仍沿着增加,而,,即前、后制动器制动力仍沿着线增长,后轮地面制动力沿着的线增长。当与相交时,的线也与线相交,符合前后轮都抱死的条件,汽车制动力为。③的情况同的情形。3汽车在水平道路上,轮距为B,重心高度为hg,以半径为R做等速圆周运动,汽车不发生侧翻的极限车速是多少?该车不发生侧滑的极限车速又是多少,并导出汽车在该路段的极限车速?不发生侧滑的极限车速:不侧翻的极限车速:4在划有中心线的双向双车道的本行车道上,汽车以55km/h的初速度实施紧急制动,仅汽车左侧前后轮胎在路面留下制动拖痕,但是,汽车的行驶方向几乎没有发生变化,请产生分析该现象的各种原因(提示:考虑道路横断面形状和车轮制动力大小)。汽车在制动过程中几乎没有发生侧偏现象说明汽车左右车轮的制动力近似相等。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,而右侧车轮地面发向力较大,地面制动力尚未达到附着极限,因此才会出现左侧有制动拖印,而右侧无拖印的现象。5请分析制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数与滑动率的关系。①
当车轮滑动率S较小时,制动力系数随S近似成线形关系增加,制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。②
然后,随着S的增加,逐渐下降。当S=100%,即汽车车轮完全抱死拖滑时,达到滑动附着系数,即。(对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多,而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面,下降较大。)③
而车轮侧向力系数(侧向附着系数)则随S增加而逐渐下降,当s=100%时,。(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。)④
只有当S约为20%(12~22%)时,汽车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。6某汽车(未装ABS)在实施紧急制动后,左后轮留下间断的制动拖痕,而右后轮则留下均匀连续的制动拖痕,请分析该现象。①制动鼓失圆或制动盘翘曲;②左侧路面不平③左侧悬架振动。7从制动距离计算式可以得出那些结论。①汽车的制动距离S是其制动初始速度二次函数,是影响制动距离的最主要因素之一;②S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。③是随行驶条件而变化的使用因素,而是受道路条件和制动系技术条件制约的因素;④S是制动器摩擦副间隙消除时间、制动力增长时间的线性函数,是与使用调整有关,而与制动系型式有关,改进制动系结构设计,可缩短,从而缩短S。五、计算题(选择其中4道题,计20分)1某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,,,f=0.015,传动系机械效率ηT=0.82,传动系总传动比,假想发动机输出转矩为Te=35000N.m,车轮半径,道路附着系数为,求汽车全速从30km/h加速至50km/h所用的时间。由于,所以,,即2已知某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋转质量换算系数δ1=0.03,δ2=0.03,坡度角α=5°,f=0.015,车轮半径=0.367m,传动系机械效率ηT=0.85,加速度du/dt=0.25m/s2,ua=30km/h,计算汽车克服各种阻力所需要的发动机输出功率?3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hg=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mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。,,4已知某汽车发动机的外特性曲线回归公式为Ttq=19+0.4ne-150×10-6ne2,传动系机械效率ηT=0.90-1.35×10-4ne,车轮滚动半径rr=0.367m,汽车总质量4000kg,汽车整备质量为1900kg,滚动阻力系数f=0.009+5.0×10-5ua,空气阻力系数×迎风面积=2.77m2,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,最低转速nmin=720r/min,各档速比为:档位IIIIIIIVV速比1.00.8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。5某汽车的总重力为20100N,L=3.2m,静态时前轴荷占55%,后轴荷占45%,K1=-38920N/rad,K2=-38300N/rad,求特征车速,并分析该车的稳态转向特性。因为,所以汽车为不足转向特性。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:沿oy轴加速度分量:一、填空以及有关的选择1、汽车动力性评价指标:(1)汽车的最高车速umax;(2)汽车的加速时间t;(3)汽车的最大爬坡度imax。2、原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速能力。3、汽车的行驶阻力有滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi、加速阻力Fj。4、汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的油耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。我国及欧洲,燃油经济性指标的单位为L/100km5、汽车动力装置参数是指发动机的功率、传动系的传动比。6、确定最大传动比时,要考虑三方面的问题:最大爬坡度、附着率以及汽车最低稳定车速7、制动性的评价指标包括:制动效能、制动效能恒定性、制动时汽车的方向稳定性。8、只有汽车具有足够的制动器制动力,同时地面又提供高的附着力时,才能获得足够的地面制动力。9、附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。10、评价制动效能的指标是制动距离和制动减速度。11、决定汽车制动距离的主要因素是:制动器起作用时间、最大制动减速度即附着力(最大制动器制动力)以及起始制动车速。12、增力式制动器恒定性差,盘式制动器恒定性好。13、汽车的稳态响应特性有三种类型:不足转向、中性转向、过多转向。14、高宽比对轮胎侧偏刚度影响很大,采用高宽比小的轮胎是提高侧偏刚度的主要措施。15、稳态响应的三种类型:1)当K=0时,中性转向;2)当K>0时,不足转向。当不足转向量增加时,K增大,特征车速降低;3)当K<0时,过多转向。临界车速越低,过多转向量越大。16、(1),中性转向;(2),,不足转向;(3),过多转向。17、椅面水平轴向的频率加权函数最敏感的频率范围是0.5~2Hz。18、汽车支承通过性的指标评价:牵引系数、牵引效率及燃油利用指数。19、汽车通过性几何参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。二、名词解释滚动阻力系数:是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比。驻波现象:在高速行驶时,轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复,其残余变形形成了一种波,这就是驻波。坡度阻力:汽车重力沿坡道的分力。附着力:地面对轮胎切向反作用力的极限值(最大值)附着条件:地面作用在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的附着力。后备功率:发动机功率与滚动阻力和空气阻力消耗的发动机功率的差值。即比功率:单位汽车总质量具有的发动机功率,单位:kW/t。制动器制动力:在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的切向力称为制动器制动力。制动力系数:地面制动力与作用在车轮上的垂直载荷的比值。峰值附着系数:制动力系数最大值称为峰值附着系数。一般出现在s=15%~20%。滑动附着系数:s=100%的制动力系数称为滑动附着系数。侧向力系数:地面作用于车轮的侧向力与车轮垂直载荷之比。制动器的热衰退:制动器温度上升后,制动器产生的摩擦力矩常会有显著下降,这种现象称为制动器的热衰退。f线组:后轮没有抱死、前轮抱死时,前、后轮地面制动力的关系曲线。r线组:前轮没有抱死、后轮抱死时,前、后轮地面制动力的关系曲线。中性转向点:使汽车前、后轮产生相等侧偏角的侧向力作用点。静态储备系数S.M.:中性转向点到前轮的距离与汽车质心到前轴距离a之差与轴距L之比。.牵引系数TC:单位车重的挂钩牵引力(净牵引力)。牵引效率(驱动效率)TE:驱动轮输出功率与输入功率之比。燃油利用指数Ef:单位燃油消耗所输出的功,。间隙失效:汽车与地面间的间隙不足而被地面托住,无法通过的情况。顶起失效:当车辆中间底部的零件碰到地面而被顶住的情况。接近角γ1:汽车满载、静止时,前
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