汽车理论课后习题答案部分Word文档格式.docx

汽车理论课后习题答案部分Word文档格式.docx

《汽车理论课后习题答案部分Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车理论课后习题答案部分Word文档格式.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算的结果是如下：

主传动比i0

5.17

5.43

5.83

6.17

6.33

II档起步

0-70km/h加速时间/s

27.3036

27.5032

27.1291

26.5132

25.9787

然后计算各个主传动比下，六工况百公里油耗。

利用第二章作业中所使用的计算六工况百公里油耗的程序进行计算，得到结果如下：

六工况百公里油耗

（L/100km）

13.3811

13.6191

13.9079

14.1410

14.2608

可以绘制出燃油经济性——加速时间曲线如下：

从图上可以发现，随着i0的增大，六工况百公里油耗也随之增大；

这是由于当i0增大以后，在相同的行驶车速下，

发动机所处的负荷率减小，也就是处在发动机燃油经济性不佳的工况之下，导致燃油经济性恶化。

但是对于加速时间来说，随着i0的增加，显示出现增大，然后随之减小，而且减小的速度越来越大。

其实从理论上来说，应该是i0越大，

加速时间就有越小的趋势，但是由于在本次计算当中，加速时间是车速从0加到70km/h，并不能全面反映发动机整个

工作能力下的情况，比如当i0=5.17的时候，车速从刚上IV档到70km/h只有很短的一段，并不能反映出在此住传动比之下，发动机驱动力变小所带来的影响。

因此反映到图线中，加速时间反而有所下降。

从上面的结果发现，i0的选择对汽车的动力性和经济性都有很大影响，而且这两方面的影响是互相矛盾的。

汽车很大部分时间都是工作在直接档（对于有直接档的汽车来说），此时i0就是整个传动系的传动比。

i0如果选择过大，则

会造成发动机的负荷率下降，虽然提高了动力性，后备功率增加，而且在高速运转的情况下，噪音比较大，燃油经济性不好；

如果i0选择过小，则汽车的动力性减弱，但是负荷率增加，燃油经济性有所改善，但是发动机如果在极高负

i0的影响进行两方面的计算与测量，然

荷状态下持续工作，会产生很大震动，对发动机的寿命有所影响。

因此应该对后再从中找出一个能够兼顾动力性和经济性的值。

另外，对于不同的变速器，也会造成对汽车的燃油经济性和动力性的影响。

变速器的档位越多，则根据汽车行驶状况调整发动机的负荷率的可能性越大，可以让发动机经常处在较高的负荷状态下工作，从而改善燃油经济性；

但是对于汽车的动力性，增应该对具体的变速器速比设置进行讨论。

变速器与主减速器的速比应该进行适当的匹配，才能在兼顾动力性和经济性方面取得好的平衡。

通常的做法是绘出不同变速器搭配不同的主减速器，绘制出燃油经济性——加速时间曲线，然后从中取优。

第四章汽车的制动性

4.1一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。

为此时有无可能出现划水现象而丧失制动能力？

轿车轮胎的胎压为179.27kPa。

解：

由Home等根据试验数据给出的估算滑水车速的公式：

uh6.34pi6.34179.2784.9km/h

所以车速为100km/h进行制动可能出现滑水现象。

4.2在第四章第三节二中，举出了CA700轿车的制动系由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果。

试由表

1

中所列数据估算2'

212'

'

的数值，说明制动器作用时间的重要性。

性能指标

制动时间/s

制动距离/m

最大减速度/（m/s2）

真空助力制动系

2.12

12.25

7.25

压缩空气－液压制动系

1.45

8.25

7.65

注：

起始制动速度均为30km/h

1'

分析：

计算2'

2'

的数值有两种方法。

一是利用式（4-6）进行简化计算。

二是不进行简化，未知数有三个，

2

制动器作用时间2（2'

），持续制动时间3，根据书上P79页的推导，可得列出制动时间、制动距离两个方程，再

根据在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶段初速相等列出一个方程，即可求解。

但是结果表明，不进行简化压

缩空气－液压制动系的数值无解，这与试验数据误差有关。

解：

方法一（不简化计算）：

制动时间包含制动器作用时间2（2'

），持续制动时间3。

2'

2'

3t①

s2u0（2'

）16abmax2'

2，s3ab2max32，总制动距离：

abmax2

3

ss2s2u0（2'

）abmax2

62

在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶段初速相等

u1a'

a

u0abmax2'

abmax3

方法二（简化计算）

略去总制动距离的二次小项有：

12"

u0

s（2'

2）u00

3.6225.92abmax

计算结果如下表所示：

2"

2（s）

不简化计算

简化计算

0.97（无解）

0.895

无解

0.445

讨论制动器作用时间的重要性（根据简化计算结果讨论）从实验数据及以上估算出的制动器作用时间数据的比较来看，采用压缩空气---液压制动器后，制动距离缩短了32%，制动时间减少了31.6%，但最大减速度只提高了3.5%，而同时制动器作用时间减少了50.3%。

这样的变化趋势我们可以得到这样的结论：

改用压缩空气---液压制动器后制动距离减少的主要原因在于制动器作用时间的减少。

而且减少制动器作用时间对于减少制动距离效果显著。

所以改进制动器结构形式是提高汽车制动效

能的非常重要的措施。

4.3一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系，其有关参数如下：

载荷

质量（kg）

质心高hg/m

轴距L/m

质心至前轴

距离a/m

制动力分配系数β

空载

4080

0.845

3.950

2.100

0.38

满载

9290

1.170

2.950

1）计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线

2）求行驶车速Ua＝30km/h，在＝0.80路面上车轮不抱死的制动距离。

计算时取制动系反应时间2'

＝0.02s，

制动减速度上升时间2'

＝0.02s。

3）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离s'

。

分析：

1）可由相关公式直接编程计算，但应准确理解利用附着系数和制动效率的概念。

注意画图时利用附着系数和制动效率曲线的横坐标不同。

2）方法一：

先判断车轮抱死情况，然后由前（后）轮刚抱死时的利用附着系数等于实际附着系数求得制动强度。

方法二：

由利用附着效率曲线读得该附着效率时的制动效率求得制动强度。

3）前部管路损坏损坏时，后轮将抱死时制动减速度最大。

计算时，注意此时只有后轮有制动力，制动力为后轮

法向反作用力与附着系数的乘积。

同理可得后部管路损坏时的情况。

该货车的利用附着系数曲线图如下所示（相应的

MATLAB程序见附录）

1）前轴的利用附着系数公式为：

1Lbzhg

制动效率为车轮不抱死的最大制动减速度与车轮和地面间摩擦因数的比值，即前轴的制动效率为

示：

abmax。

利用制动效率曲线，从图中读出：

φ=0.80的路面上，空载时后轴制动效率约等于0.68，满载时后轴制动效

率为0.87。

abmax=制动效率*φ*g

3）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离s'

。

①制动系前部管路损坏时则在后轮将要抱死的时候，FXbFz2G（azhg）Gz

得：

z，abmaxzg

Lhgbmax

22

空载时，abmax＝3.56m/s2，满载时abmax＝4.73m/s2。

制动距离：

s31.6（2'

22'

）ua025.9u2aa0

3.622a025.92abmax

解得空载时s=10.1m,空载时s=7.63m。

②制动系后部管路损坏时

则在前轮将要抱死时，

ua0

abmax＝2.60m/s2，满载时

1'

s31.6（2'

）ua025.92abmax

解得空载时s=13.6m,空载时s=8.02m。

4.4在汽车法规中，对双轴汽车前、后轴制动力的分配有何规定。

说明作出这种规定的理由。

ECE制动法规何我国行业标准关于双轴汽车前、后轴制动力分配的要求见书P95。

作出这种规定的目的是为了保证制动时汽车的方

向稳定性和有足够的制动效率。

4.5一轿车结构参数同题1.8中给出的数据一样。

轿车装有单回路制动系，其制动力分配系数0.65。

试求：

1）同步附着系数。

2）在0.7的路面上的制动效率。

3）汽车能到达的最大制动减速度（指无任何车轮抱死）。

4）若将该车改为双回路制动系统（只改变制动系的传动系，见习题图3），而制动器总制动力与总泵输出管路

压力之比称为制动系增益，并令原车单管路系统的增益为G'

确定习题图3中各种双回路系统以及在一个

回路失效时的制动系增益。

5）计算：

在0.7的路面上，上述双回路系统在一个回路失效时的制动效率以及能够达到的最大减速度。

6）比较各种回路的优缺点。

Lb2.70.651.25

1）同步附着系数：

0Lb2.70.651.250.80。

0hg0.63

2）制动效率

0，前轮先抱死。

制动效率为：

3）最大制动减速度：

abmaxEf0.950.70.665g。

4）易得各种情况下的制动系增益如下表所示：

制动系增益

a）

b）

c）

双回路系统

G'

1回路失效时

0.35G'

0.5G'

2回路失效时

0.65G'

5）分析：

对于a）若一个回路失效其情况和4.3.3一样，参照前面的分析。

对于双回路系统b）和c），当一个回路失效时，如不考虑轴距的影响，其制动效果是一样的，所以只分析一种情况

即可。

一个管路损坏时，前、后车轮的抱死顺序和正常时一样。

对车轮刚抱死时的车轮受力情况进行，注意此时作用在单边车轮上的地面法向反作用力只为总的地面法向反作用力的一半。

注意：

不能简单的认为此时的制动减速度为正常情况的一半。

①对于a）:

若前轴回路失效时则相当于单回路时前部管路损坏，由4.3的推导：

a1.450.7

zmax0.323。

maxLhg2.70.70.63

最大制动减速度：

abmaxzmaxg＝0.323g。

4.3的推导：

制动效率：

Erzmax46.2％。

若后轴回路失效时则相当于单回路时后部管路损坏，根据

1.250.7

0.387。

2.70.70.63

Erzmax55.3％。

②对b）和c）：

由前面的讨论知，0，所以前轮先抱死，当前轮刚要抱死时：

FXb1Gz

Fz1GL（bzhg）

因为一个回路失效，

FXb1FZ1。

以上方程联立解得：

b0.71.25

z0.285。

2Lhg22.70.650.70.63

Erz40.7%，最大制动减速度0.285g。

6）两种回路的优缺点比较

双回路系统a）制动系增益最大，一个回路失效时的最大制动减速度也比b）,c）大，所以其性能较优。

双回路系统b）、c）制动系增益相同，如果不考虑轴距的影响，两者在一个回路失效时的制动效率相同。

但是，c）

在一个回路失效时，制动力作用在一侧车轮上，车身左右受力严重不均衡，会产生跑偏等问题。

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。

FYkk（其中k为侧偏刚度，kr为外倾刚度，γ为外倾角）

于是，有外倾角引起的前轮侧偏角的大小为：

代入数据，解得1＝0.611rad，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

5.2

-0.611rad。

6450N轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工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）

Mr和悬架总的角刚度Kr，

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

即rMr。

Kr

前、后悬架作用于车厢的恢复力矩增加：

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。

系数S.M.等。

它们之间的彼此关系为：

12）（1为侧向加速度的绝对值）；

R1Ku2；

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？

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（12），转向半径的比R/R0，静态储备系数S.M.等。

①讨论汽车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-17）

S.M.=a'

ak2a（a'

为中性转向点至前轴的距离）

Lk1k2L

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。

②汽车内、外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？

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？

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，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？

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。

①增加主销内倾角；

②增大主销后倾角；

③在汽车前悬架加装横向稳定杆；

④使汽车前束具有在压缩行程减小，复原行程增大的特性；

⑤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？

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。

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影响：

ak2a（a'

k2L，为中性转向点至前轴的距离）

Lk1k2Lk1k2

2）稳态横摆角速度增益曲线rua、车速u=22.35m/s时的转向灵敏度r

ssw

3）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

r

2）所求的转向灵敏度r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

1）稳定性因数

特征车速uch1/K20.6m/s74.18km/h

2）稳态横摆角速度增益曲线rua如下图所示：

s

a-ak2a

3）态储备系数S.M.20.1576，

Lk1k2L

ay0.4g时前、后轮侧偏角绝对值之差

12KayL0.00240.4g3.0480.0281rad1.6

R0L,L,R17.4113,R/R01.16

0R120

4）

速u=30.56m/s时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率

Ku5.58rad/s,f00.8874Hz，

阻尼比

ma2k1b2k2IZk1k20.5892，

2LmIZk1k21Ku2

arctan

arctan12

5.12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uch1/K，且在特

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。

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：

ru/L111）

）s1Ku2L（u1Ku）2L1Ku2LK

uu

当1Ku，即u1/K时等号成立，所以特征车速uch1/K。

此时的横摆角速度增益r）su，具有

uch2L

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。

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

sw00/iL，（其中R为圆周半径）。

iR

u/L

连续急速行使时，由式（5-11）：

r1（Ku），又ru/R，得

sw/iiR（1Ku）。

所以sw1Ku2，证毕。

sw0

增大；

K<

0，sw1，sw将随车速得增加而逐渐减小。

sw0

5.14习题图4是滑柱连杆式独立悬架（常称为McPhersonstrutsuspension）示意图。

试证：

1）R.C.为侧倾中心。

2）悬架的侧倾角刚度为Kr2ks（mp）2，式中，ks为一个弹簧的（线）刚度。

n

计算悬架侧倾角刚度时，要利用虚位移原理进行推导。

推