汽車運(yùn)用工程試題.doc

汽車運(yùn)用工程1一、概念解釋汽車使用性能汽車應(yīng)該有高運(yùn)輸生產(chǎn)率、低運(yùn)輸成本、安全可靠和舒適方便的工作條件。汽車為了適應(yīng)這種工作條件，而發(fā)揮最大工作效益的能力叫做汽車的使用性能。汽車的主要使用性能通常有：汽車動力性、汽車燃料經(jīng)濟(jì)性能、汽車制動性、汽車操縱穩(wěn)定性、汽車平順性和汽車通過性能。2 滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù)可視為車輪在一定條件下滾動時所需的推力與車輪負(fù)荷之比，或單位汽車重力所需之推力。也就是說，滾動阻力等于汽車滾動阻力系數(shù)與車輪負(fù)荷的乘積，即。其中：是滾動阻力系數(shù)，是滾動阻力，是車輪負(fù)荷，是車輪滾動半徑，地面對車輪的滾動阻力偶矩。3 驅(qū)動力與（車輪）制動力汽車驅(qū)動力是發(fā)動機(jī)曲軸輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)離合器、變速器（包括分動器）、傳動軸、主減速器、差速器、半軸（及輪邊減速器）傳遞至車輪作用于路面的力，而由路面產(chǎn)生作用于車輪圓周上切向反作用力。習(xí)慣將稱為汽車驅(qū)動力。如果忽略輪胎和地面的變形，則，。式中，為傳輸至驅(qū)動輪圓周的轉(zhuǎn)矩；為車輪半徑；為汽車發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；為變速器傳動比；主減速器傳動比；為汽車傳動系機(jī)械效率。制動力習(xí)慣上是指汽車制動時地面作用于車輪上的與汽車行駛方向相反的地面切向反作用力。制動器制動力等于為了克服制動器摩擦力矩而在輪胎輪緣作用的力。式中：是車輪制動器摩擦副的摩擦力矩。從力矩平衡可得地面制動力為。地面制動力是使汽車減速的外力。它不但與制動器制動力有關(guān)，而且還受地面附著力的制約。4 汽車驅(qū)動與附著條件汽車動力性分析是從汽車最大發(fā)揮其驅(qū)動能力出發(fā)，要求汽車有足夠的驅(qū)動力，以便汽車能夠充分地加速、爬坡和實現(xiàn)最高車速。實際上，輪胎傳遞的輪緣切向力受到接觸面的制約。當(dāng)車輪驅(qū)動力超過某值（附著力）時，車輪就會滑轉(zhuǎn)。因此, 汽車的驅(qū)動附著條件，即汽車行駛的約束條件（必要充分條件）為，其中附著力，式中，接觸面對車輪的法向反作用力；為滑動附著系數(shù)。轎車發(fā)動機(jī)的后備功率較大。當(dāng)時，車輪將發(fā)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時，車輪印跡將形成類似制動拖滑的連續(xù)或間斷的黑色胎印。5 汽車動力性及評價指標(biāo)汽車動力性，是指在良好、平直的路面上行駛時，汽車由所受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車動力性的好壞通常以汽車加速性、最高車速及最大爬坡度等項目作為評價指標(biāo)。動力性代表了汽車行駛可發(fā)揮的極限能力。6 附著橢圓汽車運(yùn)動時，在輪胎上常同時作用有側(cè)向力與切向力。一些試驗結(jié)果曲線表明，一定側(cè)偏角下，驅(qū)動力增加時，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)向彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動力相當(dāng)大時，側(cè)偏力顯著下降，因為此時接近附著極限，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向能利用的附著力很少。作用有制動力時，側(cè)偏力也有相似的變化。驅(qū)動力或制動力在不通側(cè)偏角條件下的曲線包絡(luò)線接近于橢圓，一般稱為附著橢圓。它確定了在一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限值。7 臨界車速當(dāng)穩(wěn)定性因素時，橫擺角速度增益比中性轉(zhuǎn)向時的大。隨著車速的增加，曲線向上彎曲。值越小(即的絕對值越大)，過度轉(zhuǎn)向量越大。當(dāng)車速為時，。稱為臨界車速，是表征過度轉(zhuǎn)向量的一個參數(shù)。臨界車速越低，過度轉(zhuǎn)向量越大。過度轉(zhuǎn)向汽車達(dá)到臨界車速時將失去穩(wěn)定性。因為趨于無窮大時，只要極其微小的前輪轉(zhuǎn)角便會產(chǎn)生極大的橫擺角速度。這意味著汽車的轉(zhuǎn)向半徑極小，汽車發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或翻車。8 滑移（動）率仔細(xì)觀察汽車的制動過程，就會發(fā)現(xiàn)輪胎胎面在地面上的印跡從滾動到抱死是一個逐漸變化的過程。輪胎印跡的變化基本上可分為三個階段：第一階段，輪胎的印跡與輪胎的花紋基本一致，車輪近似為單純滾動狀態(tài)，車輪中心速度與車輪角速度存在關(guān)系式；在第二階段內(nèi)，花紋逐漸模糊，但是花紋仍可辨別。此時，輪胎除了滾動之外，胎面和地面之間的滑動成份逐漸增加，車輪處于邊滾邊滑的狀態(tài)。這時，車輪中心速度與車輪角速度的關(guān)系為，且隨著制動強(qiáng)度的增加滑移成份越來越大，即；在第三階段，車輪被完全抱死而拖滑，輪胎在地面上形成粗黑的拖痕，此時。隨著制動強(qiáng)度的增加，車輪的滾動成份逐漸減少，滑動成份越來越多。一般用滑動率描述制動過程中輪胎滑移成份的多少，即滑動率的數(shù)值代表了車輪運(yùn)動成份所占的比例，滑動率越大，滑動成份越多。一般將地面制動力與地面法向反作用力（平直道路為垂直載荷）之比成為制動力系數(shù)。9 同步附著系數(shù)兩軸汽車的前、后制動器制動力的比值一般為固定的常數(shù)。通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制動器制動力分配系數(shù)。它是前、后制動器制動力的實際分配線，簡稱為線。線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，其斜率為。具有固定的線與I線的交點(diǎn)處的附著系數(shù),被稱為同步附著系數(shù)，見下圖。它表示具有固定線的汽車只能在一種路面上實現(xiàn)前、后輪同時抱死。同步附著系數(shù)是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，它是反應(yīng)汽車制動性能的一個參數(shù)。I曲線和曲線同步附著系數(shù)說明，前后制動器制動力為固定比值的汽車，只能在一種路面上，即在同步附著系數(shù)的路面上才能保證前后輪同時抱死。10 制動距離制動距離S是指汽車以給定的初速，從踩到制動踏板至汽車停住所行駛的距離。11 汽車動力因數(shù)由汽車行駛方程式可導(dǎo)出則被定義為汽車動力因數(shù)。以為縱坐標(biāo)，汽車車速為橫坐標(biāo)繪制不同檔位的的關(guān)系曲線圖，即汽車動力特性圖。12 汽車通過性幾何參數(shù)汽車通過性的幾何參數(shù)是與防止間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)。它們主要包括最小離地間隙、接近角、離去角、縱向通過角等。另外，汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差、轉(zhuǎn)彎通道圓及車輪半徑也是汽車通過性的重要輪廓參數(shù)。13 汽車（轉(zhuǎn)向特性）的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)在汽車等速直線行駛時，若急速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤至某一轉(zhuǎn)角并維持此轉(zhuǎn)角不變時，即給汽車轉(zhuǎn)向盤一個角階躍輸入。一般汽車經(jīng)短暫時間后便進(jìn)入等速圓周行駛，這也是一種穩(wěn)態(tài)，稱為轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。汽車等速圓周行駛，即汽車轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，在實際行駛中不常出現(xiàn)，但卻是表征汽車操縱穩(wěn)定性的一個重要的時域響應(yīng)，稱為汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性分為不足轉(zhuǎn)向、中性轉(zhuǎn)向和過度轉(zhuǎn)向三種類型。14 汽車前或后輪（總）側(cè)偏角汽車行駛過程中，因路面?zhèn)认騼A斜、側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時離心力等的作用，車輪中心沿軸方向?qū)⒆饔糜袀?cè)向力，在地面上產(chǎn)生相應(yīng)的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Γ卜Q為側(cè)偏力。輪胎的側(cè)偏現(xiàn)象，是指當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時，即使沒有達(dá)到附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向，即車輪行駛方向與車輪平面的夾角。二、寫出表達(dá)式、畫圖、計算，并簡單說明1寫出帶結(jié)構(gòu)和使用參數(shù)的汽車功率平衡方程式（注意符號及說明）。式中：驅(qū)動力；滾動阻力；空氣阻力；坡道阻力；加速阻力；發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；主傳動器傳動比；變速器檔傳動比；傳動系機(jī)械效率；汽車總質(zhì)量；重力加速度；滾動阻力系數(shù)；坡度角；空氣阻力系數(shù)；汽車迎風(fēng)面積；汽車車速；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；加速度。2畫圖并敘述地面制動力、制動器制動力、附著力三者之間的關(guān)系。 當(dāng)踏板力較小時，制動器間隙尚未消除，所以制動器制動力,若忽略其它阻力，地面制動力，當(dāng)（為地面附著力）時，；當(dāng)時，且地面制動力達(dá)到最大值,即；當(dāng)時,隨著的增加，不再增加。3簡述利用圖解計算等速燃料消耗量的步驟。已知(,),1,2,以及汽車的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)和道路條件(和)，求作出等速油耗曲線。根據(jù)給定的各個轉(zhuǎn)速和不同功率下的比油耗值,采用擬合的方法求得擬合公式。1) 由公式 計算找出和對應(yīng)的點(diǎn)(,),(,),.,(,)。2) 分別求出汽車在水平道路上克服滾動阻力和空氣阻力消耗功率和。 3) 求出發(fā)動機(jī)為克服此阻力消耗功率。4) 由和對應(yīng)的,從計算。5) 計算出對應(yīng)的百公里油耗為 6) 選取一系列轉(zhuǎn)速，.，,找出對應(yīng)車速，。據(jù)此計算出。把這些的點(diǎn)連成線, 即為汽車在一定檔位下的等速油耗曲線,為計算方便,計算過程列于表3-7。等速油耗計算方法,r/min計算公式.,km/h.,.,.,g/(kWh).,L/100km.4寫出汽車的后備功率方程式，分析后備功率對汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的影響。利用功率平衡圖可求汽車良好平直路面上的最高車速，在該平衡點(diǎn)，發(fā)動機(jī)輸出功率與常見阻力功率相等，發(fā)動機(jī)處于100%負(fù)荷率狀態(tài)。另外，通過功率平衡圖也可容易地分析在不同檔位和不同車速條件下汽車發(fā)動機(jī)功率的利用情況。汽車在良好平直的路面上以等速行駛，此時阻力功率為,發(fā)動機(jī)功率克服常見阻力功率后的剩余功率,該剩余功率被稱為后備功率。如果駕駛員仍將加速踏板踩到最大行程，則后備功率就被用于加速或者克服坡道阻力。為了保持汽車以等速行駛，必需減少加速踏板行程，使得功率曲線為圖中虛線，即在部分負(fù)荷下工作。另外，當(dāng)汽車速度為和時，使用不同檔位時，汽車后備功率也不同。汽車后備功率越大，汽車的動力性越好。利用后備功率也可確定汽車的爬坡度和加速度。功率平衡圖也可用于分析汽車行駛時的發(fā)動機(jī)負(fù)荷率，有利于分析汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。后備功率越小，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性就越好。通常后備功率約1020時，汽車燃料經(jīng)濟(jì)性最好。但后備功率太小會造成發(fā)動機(jī)經(jīng)常在全負(fù)荷工況下工作，反而不利于提高汽車燃料經(jīng)濟(jì)性。5 可以用不同的方法繪制I曲線，寫出這些方法所涉及的力學(xué)方程或方程組。如已知汽車軸距、質(zhì)心高度、總質(zhì)量、質(zhì)心的位置(質(zhì)心至后軸的距離) 就可用前、后制動器制動力的理想分配關(guān)系式繪制I曲線。根據(jù)方程組也可直接繪制I曲線。假設(shè)一組值（0.1,0.2,0.3,1.0）,每個值代入方程組（4-30），就具有一個交點(diǎn)的兩條直線，變化值，取得一組交點(diǎn)，連接這些交點(diǎn)就制成I曲線。利用線組和線組對于同一值，線和線的交點(diǎn)既符合，也符合。取不同的值，就可得到一組線和線的交點(diǎn)，這些交點(diǎn)的連線就形成了I曲線。三、敘述題1從已有的制動側(cè)滑受力分析和試驗，可得出哪些結(jié)論？在前輪無制動力、后輪有足夠的制動力的條件下，隨的提高側(cè)滑趨勢增加；當(dāng)后輪無制動力、前輪有足夠的制動力時，即使速度較高，汽車基本保持直線行駛狀態(tài)；當(dāng)前、后輪都有足夠的制動力，但先后次序和時間間隔不同時，車速較高，且前輪比后輪先抱死或后輪比前輪先抱死，但是因時間間隔很短，則汽車基本保持直線行駛；若時間間隔較大，則后軸發(fā)生嚴(yán)重的側(cè)滑；如果只有一個后輪抱死，后軸也不會發(fā)生側(cè)滑；起始車速和附著系數(shù)對制動方向穩(wěn)定性也有很大影響。即制動時若后軸比前軸先抱死拖滑，且時間間隔超過一定值，就可能發(fā)生后軸側(cè)滑。車速越高，附著系數(shù)越小，越容易發(fā)生側(cè)滑。若前、后軸同時抱死，或者前軸先抱死而后軸抱死或不抱死，則能防止汽車后軸側(cè)滑，但是汽車喪失轉(zhuǎn)向能力。2寫出圖解法計算汽車動力因數(shù)的步驟，并說明其在汽車動力性計算中的應(yīng)用。根據(jù)公式，求出不同轉(zhuǎn)速和檔位對應(yīng)的車速，并根據(jù)傳動系效率、傳動系速比求出驅(qū)動力，根據(jù)車速求出空氣阻力，然后求出動力因素，將不同檔位和車速下的繪制在-直角坐標(biāo)系中，并將滾動阻力系數(shù)也繪制到坐標(biāo)系中，就制成動力特性圖。利用動力特性圖就可求出汽車的動力性評價指標(biāo)：最高車速、最大爬坡度（汽車最大爬坡度和直接檔最大爬坡度）和加速能力（加速時間或距離）。3寫出圖解法計算汽車加速性能的步驟（最好列表說明）。手工作圖計算汽車加速時間的過程：列出發(fā)動機(jī)外特性數(shù)據(jù)表（或曲線轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)表，或回歸公式）；根據(jù)給定的發(fā)動機(jī)外特性曲線（數(shù)據(jù)表或回歸公式），按式求出各檔在不同車速下的驅(qū)動力，并按式計算對應(yīng)的車速；按式計算滾動阻力，按式計算對應(yīng)車速的空氣阻力；按式計算不同檔位和車速下的加速度以及加速度的倒數(shù)，畫出曲線以及曲線；按式計算步長的加速時間，對求和，則得到加速時間。同理，按式，計算步長的加速距離，對求和得到加速距離。一般在動力性計算時，特別是手工計算時，一般忽略原地起步的離合器滑磨時間，即假設(shè)最初時刻汽車已經(jīng)具有起步到位的最低車速。換檔時刻則基于最大加速原則，如果相鄰檔位的加速度（或加速度倒數(shù)）曲線相交，則在相交速度點(diǎn)換檔；如果不相交，則在最大轉(zhuǎn)速點(diǎn)對應(yīng)的車速換檔。4寫出制作汽車的驅(qū)動力圖的步驟（最好列表說明）。列出發(fā)動機(jī)外特性數(shù)據(jù)表（或曲線轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)表，或回歸公式）；根據(jù)給定的發(fā)動機(jī)外特性曲線（數(shù)據(jù)表或回歸公式），按式求出各檔在不同車速下的驅(qū)動力，并按式計算對應(yīng)的車速；按式計算滾動阻力，按式計算對應(yīng)車速的空氣阻力；將、繪制在-直角坐標(biāo)系中就形成了驅(qū)動力圖或驅(qū)動力行駛阻力平衡圖。5選擇汽車發(fā)動機(jī)功率的基本原則。根據(jù)最大車速uamax選擇Pe，即汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）6 畫出制動時車輪的受力簡圖并定義符號。地面法向反作用力，重力；制動器制動力矩，車輪角速度，車橋傳遞的推力，制動器制動力，地面制動力。7 分析汽車緊急制動過程中減速度（或制動力）的變化規(guī)律。汽車反應(yīng)時間，包括駕駛員發(fā)現(xiàn)、識別障礙并做出決定的反應(yīng)時間，把腳從加速踏板換到制動踏板上的時間，以及消除制動踏板的間隙等所需要的時間。制動力增長時間，從出現(xiàn)制動力(減速度)到上升至最大值所需要的時間。在汽車處于空擋狀態(tài)下，如果忽略傳動系和地面滾動摩擦阻力的制動作用，在時間內(nèi)，車速將等于初速度(m/s)不變。在持續(xù)制動時間內(nèi)，假定制動踏板力及制動力為常數(shù)，則減速度也不變。8在側(cè)向力的作用下，剛性輪和彈性輪胎行駛方向的變化規(guī)律（假設(shè)駕駛員不對汽車的行駛方向進(jìn)行干預(yù)）。當(dāng)有時，若車輪是剛性的，則可以發(fā)生兩種情況：當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧ξ闯^車輪與地面間的附著極限時()，車輪與地面間沒有滑動，車輪仍沿其本身平面的方向行駛(。當(dāng)?shù)孛鎮(zhèn)认蚍醋饔昧_(dá)到車輪與地面間的附著極限時()，車輪發(fā)生側(cè)向滑動，若滑動速度為，車輪便沿合成速度的方向行駛，偏離了車輪平面方向。當(dāng)車輪有側(cè)向彈性時，即使沒有達(dá)到附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面的方向，出現(xiàn)側(cè)偏現(xiàn)象。四、分析題1確定傳動系最小傳動比的基本原則。2 已知某汽車00.4，請利用、線，分析0.5,0.3以及0.7時汽車的制動過程。時，蹋下制動踏板，前后制動器制動力沿著增加，、，即前后輪地面制動力與制動器制動力相等。當(dāng)與的線相交時，符合前輪先抱死的條件，前后制動器制動力仍沿著增加，而,，即前后制動器制動力仍沿著線增長，前輪地面制動力沿著的線增長。當(dāng)與相交時，的線也與線相交，符合前后輪均抱死的條件，汽車制動力為。當(dāng)時，蹋下制動踏板，前后制動器制動力沿著增加，、，即前后輪地面制動力與制動器制動力相等。當(dāng)與的線相交時，符合后輪先抱死的條件，前后制動器制動力仍沿著增加，而,，即前、后制動器制動力仍沿著線增長，后輪地面制動力沿著的線增長。當(dāng)與相交時，的線也與線相交，符合前后輪都抱死的條件，汽車制動力為。的情況同的情形。3 汽車在水平道路上，輪距為B,重心高度為hg,以半徑為R做等速圓周運(yùn)動,汽車不發(fā)生側(cè)翻的極限車速是多少?該車不發(fā)生側(cè)滑的極限車速又是多少，并導(dǎo)出汽車在該路段的極限車速?不發(fā)生側(cè)滑的極限車速： 不側(cè)翻的極限車速： 4 在劃有中心線的雙向雙車道的本行車道上，汽車以55km/h的初速度實施緊急制動，僅汽車左側(cè)前后輪胎在路面留下制動拖痕，但是，汽車的行駛方向幾乎沒有發(fā)生變化，請產(chǎn)生分析該現(xiàn)象的各種原因（提示：考慮道路橫斷面形狀和車輪制動力大?。Ｆ囋谥苿舆^程中幾乎沒有發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象說明汽車左右車輪的制動力近似相等。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是因為道路帶有一定的橫向坡度（拱度），使得左側(cè)車輪首先達(dá)到附著極限，而右側(cè)車輪地面發(fā)向力較大，地面制動力尚未達(dá)到附著極限，因此才會出現(xiàn)左側(cè)有制動拖印，而右側(cè)無拖印的現(xiàn)象。5 請分析制動力系數(shù)、峰值附著系數(shù)、滑動附著系數(shù)與滑動率的關(guān)系。 當(dāng)車輪滑動率S較小時，制動力系數(shù)隨S近似成線形關(guān)系增加，制動力系數(shù)在S=20%附近時達(dá)到峰值附著系數(shù)。 然后，隨著S的增加，逐漸下降。當(dāng)S=100，即汽車車輪完全抱死拖滑時，達(dá)到滑動附著系數(shù),即。（對于良好的瀝青或水泥混凝土道路相對下降不多，而小附著系數(shù)路面如潮濕或冰雪路面，下降較大。） 而車輪側(cè)向力系數(shù)（側(cè)向附著系數(shù)）則隨S增加而逐漸下降，當(dāng)s=100%時，。（即汽車完全喪失抵抗側(cè)向力的能力，汽車只要受到很小的側(cè)向力，就將發(fā)生側(cè)滑。） 只有當(dāng)S約為20（1222）時，汽車不但具有最大的切向附著能力，而且也具有較大的側(cè)向附著能力。6 某汽車（未裝ABS）在實施緊急制動后，左后輪留下間斷的制動拖痕，而右后輪則留下均勻連續(xù)的制動拖痕，請分析該現(xiàn)象。制動鼓失圓或制動盤翹曲；左側(cè)路面不平左側(cè)懸架振動。7 從制動距離計算式可以得出那些結(jié)論。汽車的制動距離S是其制動初始速度二次函數(shù)，是影響制動距離的最主要因素之一；S是最大制動減速度的雙曲線函數(shù)，也是影響制動距離的最主要因素之一。是隨行駛條件而變化的使用因素，而是受道路條件和制動系技術(shù)條件制約的因素；S是制動器摩擦副間隙消除時間、制動力增長時間的線性函數(shù)，是與使用調(diào)整有關(guān)，而與制動系型式有關(guān)，改進(jìn)制動系結(jié)構(gòu)設(shè)計，可縮短，從而縮短S。五、計算題1 某汽車的總質(zhì)量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2, ,f=0.015,傳動系機(jī)械效率T=0.82,傳動系總傳動比,假想發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為Te=35000N.m, 車輪半徑，道路附著系數(shù)為,求汽車全速從30km/h加速至50km/h所用的時間。由于,所以，,即2 已知某汽車的總質(zhì)量m=4600kg,CD=0.75,A=4m2,旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)1=0.03,2=0.03,坡度角=5,f=0.015, 車輪半徑=0.367m，傳動系機(jī)械效率T=0.85,加速度du/dt=0.25m/s2,ua=30km/h,計算汽車克服各種阻力所需要的發(fā)動機(jī)輸出功率？3 已知某車總質(zhì)量為8025kg,L=4m(軸距),質(zhì)心離前軸的距離為a=2.5m,至后軸距離為b=1.5m,質(zhì)心高度hg=1.15m,在縱坡度為i=3.5的良好路面上等速下坡時 ,求軸荷再分配系數(shù)(注:再分配系數(shù)mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。,4 已知某汽車發(fā)動機(jī)的外特性曲線回歸公式為Ttq=19+0.4ne-15010-6ne2，傳動系機(jī)械效率T=0.90-1.3510-4ne，車輪滾動半徑rr=0.367m,汽車總質(zhì)量4000kg，汽車整備質(zhì)量為1900kg，滾動阻力系數(shù)f=0.009+5.010-5ua,空氣阻力系數(shù)迎風(fēng)面積2.77m2,主減速器速比i0=6.0,飛輪轉(zhuǎn)動慣量If=0.2kgm2,前輪總轉(zhuǎn)動慣量Iw1=1.8 kgm2, 前輪總轉(zhuǎn)動慣量Iw1=3.6 kgm2,發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax=4100r/min,最低轉(zhuǎn)速nmin=720r/min,各檔速比為:檔位IIIIIIIVV速比5.62.81.61.00.8計算汽車在V檔、車速為70km/h時汽車傳動系機(jī)械損失功率，并寫出不帶具體常數(shù)值的公式。5 某汽車的總重力為20100N,L=3.2m,靜態(tài)時前軸荷占55，后軸荷占45， K1=-38920N/rad,K2=-38300N/rad, 求特征車速，并分析該車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。因為，所以汽車為不足轉(zhuǎn)向特性。6 參考汽車?yán)碚搱D523和圖524寫出導(dǎo)出二自由度汽車質(zhì)心沿oy軸速度分量的變化及加速度分量的過程。沿oy軸速度分量：沿oy軸加速度分量：汽車運(yùn)用工程2一、概念解釋1 回正力矩輪胎發(fā)生側(cè)偏時會產(chǎn)生作用于輪胎繞軸的回正力矩。是圓周行駛時使轉(zhuǎn)向車輪恢復(fù)到直線行駛位置的主要恢復(fù)力矩之一?；卣厥怯山拥孛鎯?nèi)分布的微元側(cè)向反力產(chǎn)生的。車輪靜止受到側(cè)向力后，印跡長軸線與車輪平面平行，線上各點(diǎn)相對于平面的橫向變形均為，即地面?zhèn)认蚍醋饔昧ρ鼐€均勻分布。車輪滾動時線不僅與車輪平面錯開距離，且轉(zhuǎn)動了角，因而印跡前端離車輪平面近，側(cè)向變形?。挥≯E后端離車輪平面遠(yuǎn)，側(cè)向變形大。地面微元側(cè)向反作用力的分布與變形成正比，故地面微元側(cè)向反作用力的合力大小與側(cè)向力相等，但其作用點(diǎn)必然在接地印跡幾何中心的后方，偏移距離，稱為輪胎拖距。就是回正力矩。2 汽車動力因數(shù)由汽車行駛方程式可導(dǎo)出則被定義為汽車動力因數(shù)。以為縱坐標(biāo)，汽車車速為橫坐標(biāo)繪制不同檔位的的關(guān)系曲線圖，即汽車動力特性圖。3 汽車動力性及評價指標(biāo)汽車動力性，是指在良好、平直的路面上行駛時，汽車由所受到的縱向外力決定的、所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車動力性的好壞通常以汽車加速性、最高車速及最大爬坡度等項目作為評價指標(biāo)。動力性代表了汽車行駛可發(fā)揮的極限能力。4 同步附著系數(shù)兩軸汽車的前、后制動器制動力的比值一般為固定的常數(shù)。通常用前制動器制動力對汽車總制動器制動力之比來表明分配比例，即制動器制動力分配系數(shù)。它是前、后制動器制動力的實際分配線，簡稱為線。線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，其斜率為。具有固定的線與I線的交點(diǎn)處的附著系數(shù),被稱為同步附著系數(shù)，見下圖。它表示具有固定線的汽車只能在一種路面上實現(xiàn)前、后輪同時抱死。同步附著系數(shù)是由汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的，它是反應(yīng)汽車制動性能的一個參數(shù)。 I曲線和曲線5 汽車通過性幾何參數(shù)汽車通過性的幾何參數(shù)是與防止間隙失效有關(guān)的汽車本身的幾何參數(shù)。它們主要包括最小離地間隙、接近角、離去角、縱向通過角等。另外，汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑和內(nèi)輪差、轉(zhuǎn)彎通道圓及車輪半徑也是汽車通過性的重要輪廓參數(shù)。6 附著橢圓汽車運(yùn)動時，在輪胎上常同時作用有側(cè)向力與切向力。一些試驗結(jié)果曲線表明，一定側(cè)偏角下，驅(qū)動力增加時，側(cè)偏力逐漸有所減小，這是由于輪胎側(cè)向彈性有所改變的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動力相當(dāng)大時，側(cè)偏力顯著下降，因為此時接近附著極限，切向力已耗去大部分附著力，而側(cè)向能利用的附著力很少。作用有制動力時，側(cè)偏力也有相似的變化。驅(qū)動力或制動力在不通側(cè)偏角條件下的曲線包絡(luò)線接近于橢圓，一般稱為附著橢圓。它確定了在一定附著條件下切向力與側(cè)偏力合力的極限值。7 地面制動力制動力習(xí)慣上是指汽車制動時地面作用于車輪上的與汽車行駛方向相反的地面切向反作用力。制動器制動力等于為了克服制動器摩擦力矩而在輪胎輪緣作用的力。式中：是車輪制動器摩擦副的摩擦力矩。從力矩平衡可得地面制動力為。地面制動力是使汽車減速的外力。它不但與制動器制動力有關(guān)，而且還受地面附著力的制約。8 汽車制動性能汽車制動性能，是指汽車在行駛時能在短距離停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。另外也包括在一定坡道能長時間停放的能力。汽車制動性能是汽車的重要使用性能之一。它屬于主動安全的范疇。制動效能低下，制動方向失去穩(wěn)定性常常是導(dǎo)致交通安全事故的直接原因之一。9汽車最小離地間隙汽車最小離地間隙C是汽車除車輪之外的最低點(diǎn)與路面之間的距離。它表征汽車無碰撞地越過石塊、樹樁等障礙物的能力。汽車的前橋、飛輪殼、變速器殼、消聲器和主傳動器外殼等通常有較小的離地間隙。汽車前橋的離地間隙一般比飛輪殼的還要小，以便利用前橋保護(hù)較弱的飛輪殼免受沖碰。后橋內(nèi)裝有直徑較大的主傳動齒輪，一般離地間隙最小。在設(shè)計越野汽車時，應(yīng)保證有較大的最小離地間隙。10曲線簡單地說， 線組就是當(dāng)后輪制動抱死時，汽車前后輪制動力關(guān)系。當(dāng)后輪抱死時，存在 。因為 ，并且 ，所以有 ，將式表示成 的函數(shù)形式，則得出汽車在不同路面上只有后輪抱死時的前、后地面制動力的關(guān)系式為 ，不同 值代入式中，就得到 線組，見下圖。 線組與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為 ，而與 的取值無關(guān)。當(dāng) 時， 。由于 線組是經(jīng)過（ ，0）的射線，所以取不同的 值就可得出 線組。 11 最小燃油消耗特性發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性的曲線族的包絡(luò)線是發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最低燃油消耗率曲線。利用包絡(luò)線就可找出發(fā)動機(jī)提供一定功率時的最經(jīng)濟(jì)工況（負(fù)荷和轉(zhuǎn)速）。把各功率下最經(jīng)濟(jì)工況的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷率標(biāo)明在外特性曲線圖上，便得到最小燃油消耗特性。12滑動（移）率仔細(xì)觀察汽車的制動過程，就會發(fā)現(xiàn)輪胎胎面在地面上的印跡從滾動到抱死是一個逐漸變化的過程。輪胎印跡的變化基本上可分為三個階段：第一階段，輪胎的印跡與輪胎的花紋基本一致，車輪近似為單純滾動狀態(tài)，車輪中心速度與車輪角速度存在關(guān)系式；在第二階段內(nèi)，花紋逐漸模糊，但是花紋仍可辨別。此時，輪胎除了滾動之外，胎面和地面之間的滑動成份逐漸增加，車輪處于邊滾邊滑的狀態(tài)。這時，車輪中心速度與車輪角速度的關(guān)系為，且隨著制動強(qiáng)度的增加滑移成份越來越大，即；在第三階段，車輪被完全抱死而拖滑，輪胎在地面上形成粗黑的拖痕，此時。隨著制動強(qiáng)度的增加，車輪的滾動成份逐漸減少，滑動成份越來越多。一般用滑動率描述制動過程中輪胎滑移成份的多少，即滑動率的數(shù)值代表了車輪運(yùn)動成份所占的比例，滑動率越大，滑動成份越多。一般將地面制動力與地面法向反作用力（平直道路為垂直載荷）之比成為制動力系數(shù)。13側(cè)偏力汽車行駛過程中，因路面?zhèn)认騼A斜、側(cè)向風(fēng)或曲線行駛時離心力等的作用，車輪中心沿軸方向?qū)⒆饔糜袀?cè)向力，在地面上產(chǎn)生相應(yīng)的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，使得車輪發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象，這個力稱為側(cè)偏力。14 等效彈簧車廂（或車身）在發(fā)生側(cè)傾時，所受到懸架的彈性恢復(fù)力相當(dāng)于一個具有懸架剛度的螺旋彈簧，稱之為等效彈簧。二、寫出表達(dá)式、畫圖、計算并簡單說明（用結(jié)構(gòu)使用參數(shù)寫出汽車行駛方程式（注意符號定義）。汽車行駛方程式的普遍形式為，即式中：驅(qū)動力；滾動阻力；空氣阻力；坡道阻力；加速阻力；發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；主傳動器傳動比；變速器檔傳動比；傳動系機(jī)械效率；汽車總質(zhì)量；重力加速度；滾動阻力系數(shù)；坡度角；空氣阻力系數(shù)；汽車迎風(fēng)面積；汽車車速；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；加速度。2 畫圖并說明地面制動力、制動器制動力、附著力三者關(guān)系。 當(dāng)踏板力較小時，制動器間隙尚未消除，所以制動器制動力,若忽略其它阻力，地面制動力，當(dāng)（為地面附著力），；當(dāng)時，且地面制動力達(dá)到最大值,即；當(dāng)時,隨著的增加不再增加。3畫出附著率（制動力系數(shù)）與滑動率關(guān)系曲線，并做必要說明 當(dāng)車輪滑動率S較小時，制動力系數(shù)隨S近似成線形關(guān)系增加，當(dāng)制動力系數(shù)在S=20%附近時達(dá)到峰值附著系數(shù)。 然后隨著S的增加，逐漸下降。當(dāng)S=100，即汽車車輪完全抱死拖滑時，達(dá)到滑動附著系數(shù),即。對于良好的瀝青或水泥混凝土道路相對下降不多，而小附著系數(shù)路面如潮濕或冰雪路面，下降較大。 而車輪側(cè)向力系數(shù)（側(cè)向附著系數(shù)）則隨S增加而逐漸下降，當(dāng)s=100%時，即汽車完全喪失抵抗側(cè)向力的能力，汽車只要受到很小的側(cè)向力，就將發(fā)生側(cè)滑。 只有當(dāng)S約為20（1222）時，汽車才不但具有最大的切向附著能力，而且也具有較大的側(cè)向附著能力。4 用隔離方法分析汽車加速行駛時整車的受力分析圖，并列出平衡方程圖中和式中：分別是車身質(zhì)量、加速度、后軸對車身的推力、前軸對車身的阻力、空氣阻力、經(jīng)傳動系傳至車輪輪緣的轉(zhuǎn)矩、發(fā)動機(jī)曲軸輸出轉(zhuǎn)矩、飛輪轉(zhuǎn)動慣量、飛輪角加速度、主傳動器速比、變速器速比、傳動系機(jī)械效率、輪緣對地面的作用力、車輪滾動半徑。5 列出可用于計算汽車最高車速的方法，并加以說明。驅(qū)動力行駛阻力平衡圖法，即使驅(qū)動力與行駛阻力平衡時的車速功率平衡圖法，即使發(fā)動機(jī)功率與行駛阻力功率平衡時的車速動力特性圖法，即動力因數(shù)與道路阻力系數(shù)平衡6 寫出汽車的燃料消耗方程式，并解釋主要參數(shù)（注意符號定義）。,式中：分別是百公里油耗（L/100km）、發(fā)動機(jī)功率（kW）、發(fā)動機(jī)燃料消耗率（或比油耗，）、車速(km/h)和燃油重度(N/L)。7 列舉各種可用于繪制I曲線的方程及方程組如已知汽車軸距、質(zhì)心高度、總質(zhì)量、質(zhì)心的位置(質(zhì)心至后軸的距離) 就可用前、后制動器制動力的理想分配關(guān)系式繪制I曲線。根據(jù)方程組也可直接繪制I曲線。假設(shè)一組值（0.1,0.2,0.3,1.0）,每個值代入方程組（4-30），就具有一個交點(diǎn)的兩條直線，變化值，取得一組交點(diǎn)，連接這些交點(diǎn)就制成I曲線。利用線組和線組對于同一值，線和線的交點(diǎn)既符合，也符合。取不同的值，就可得到一組線和線的交點(diǎn)，這些交點(diǎn)的連線就形成了I曲線。三、敘述題1寫出計算汽車動力因數(shù)的詳細(xì)步驟，并說明其在計算汽車動力性的用途。根據(jù)公式，求出不同轉(zhuǎn)速和檔位對應(yīng)的車速，并根據(jù)傳動系效率、傳動系速比求出驅(qū)動力，根據(jù)車速求出空氣阻力，然后求出動力因素，將不同檔位和車速下的繪制在-直角坐標(biāo)系中，并將滾動阻力系數(shù)也繪制到坐標(biāo)系中，就制成動力特性圖。利用動力特性圖就可求出汽車的動力性評價指標(biāo)：最高車速、最大爬坡度（汽車最大爬坡度和直接檔最大爬坡度）和加速能力（加速時間或距離）。2 分析變速器速比和檔位數(shù)對汽車動力性的影響。變速器速比增加，汽車的動力性提高，但一般燃料經(jīng)濟(jì)性下降；檔位數(shù)增加有利于充分利用發(fā)動機(jī)的功率，使汽車的動力性提高，同時也使燃料經(jīng)濟(jì)性提高；但檔位數(shù)增加使得變速器制造困難，一般可采用副變速器解決，或采用無級變速器。3 如何根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性計算等速行駛的燃料經(jīng)濟(jì)性？將汽車的阻力功率、傳動系機(jī)械效率以及車速、利用檔位速比、主減速器速比和車輪半徑求得發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，然后利用發(fā)動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速，從發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性圖（或萬有特性圖）上求得發(fā)動機(jī)燃料消耗率，最終得出汽車燃料消耗特性例如百公里油耗。4 分析汽車在不同路面上制動時最大減速度值，并結(jié)合制動力系數(shù)曲線加以說明。當(dāng)車輪滑動率1525時，；當(dāng)車輪滑動率100時，。汽車在不同路面上的最大制動減速度。、g分別附著系數(shù)和重力加速度。5 有幾種方式可以判斷或者表征汽車角階躍輸入穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？請簡單敘述之。橫擺角速度增益穩(wěn)定性因數(shù)前后輪側(cè)偏角絕對值之差()轉(zhuǎn)向半徑之比靜態(tài)裕度。6 試用汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡或者動力特性分析汽車的動力性。根據(jù)汽車行駛方程式，即制作汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖，從而計算出汽車最高車速、最大爬坡度和加速能力。當(dāng)可求出最高車速；當(dāng)時可求出最大爬坡度；當(dāng)時可求出最大加速度，而可計算汽車加速能力。7 從受力分析出發(fā)，敘述汽車前輪抱死拖滑和后輪抱死拖滑對汽車制動方向穩(wěn)定性的影響。從受力情況分析，也可確定前輪或后輪抱死對制動方向穩(wěn)定性的影響。(a) 前軸側(cè)滑 (b) 后軸側(cè)滑例圖 汽車側(cè)滑移分析例圖a是當(dāng)前輪抱死、后輪自由滾動時，在干擾作用下，發(fā)生前輪偏離角（航向角）。若保持轉(zhuǎn)向盤固定不動，因前輪側(cè)偏轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的離心慣性力與偏離角的方向相反,起到減小或阻止前軸側(cè)滑的作用，即汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。例圖 b為當(dāng)后輪抱死、前輪自由滾動時，在干擾作用下，發(fā)生后軸偏離角（航向角）。若保持轉(zhuǎn)向盤固定不動，因后輪側(cè)偏產(chǎn)生的離心慣性力與偏離角的方向相同，起到加劇后軸側(cè)滑的作用，即汽車處于不穩(wěn)定狀態(tài)。由此周而復(fù)始，導(dǎo)致側(cè)滑回轉(zhuǎn)，直至翻車。在彎道制動行駛條件下，若只有后輪抱死或提前一定時間抱死，在一定車速條件下，后軸將發(fā)生側(cè)滑；而只有前輪抱死或前輪先抱死時，因側(cè)向力系數(shù)幾乎為零，不能產(chǎn)生地面?zhèn)认蚍醋饔昧?，汽車無法按照轉(zhuǎn)向盤給定的方向行駛，而是沿著彎道切線方向駛出道路，即喪失轉(zhuǎn)向能力。四、分析題1 已知某汽車00.4，請利用、線，分析0.45,0.3以及0.75時汽車的制動過程。時，蹋下制動踏板，前后制動器制動力沿著增加，、，即前后輪地面制動力與制動器制動力相等。當(dāng)與的線相交時，符合前輪先抱死的條件，前后制動器制動力仍沿著增加，而,，即前后制動器制動力仍沿著線增長，前輪地面制動力沿著的線增長。當(dāng)與相交時，的線也與線相交，符合前后輪均抱死的條件，汽車制動力為。當(dāng)時，蹋下制動踏板，前后制動器制動力沿著增加，、，即前后輪地面制動力與制動器制動力相等。當(dāng)與的線相交時，符合后輪先抱死的條件，前后制動器制動力仍沿著增加，而,，即前、后制動器制動力仍沿著線增長，后輪地面制動力沿著的線增長。當(dāng)與相交時，的線也與線相交，符合前后輪都抱死的條件，汽車制動力為。的情況同的情形。2 試確定汽車彎道半徑為R的橫坡不發(fā)生側(cè)滑的極限坡角（要求繪圖說明）。 或3 請分析汽車制動時附著系數(shù)大小對前、后輪地面法向反作用力的影響。由式可知，制動時汽車前輪的地面法向反作用力隨制動強(qiáng)度和質(zhì)心高度增加而增大；后輪的地面法向反作用力隨制動強(qiáng)度和質(zhì)心高度增加而減小。大軸距汽車前后軸的載荷變化量小于短軸距汽車載荷變化量。例如，某載貨汽車滿載在干燥混凝土水平路面上以規(guī)定踏板力實施制動時，為靜載荷的90%，為靜載荷的38%，即前軸載荷增加90%，后軸載荷降低38%。 4 在劃有中心線的雙向雙車道的本行車道上，汽車以75km/h的初速度實施緊急制動，僅汽車左側(cè)輪胎在路面上留下制動拖痕，但汽車行駛方向輕微地向右側(cè)偏離，請分析該現(xiàn)象。汽車在制動過程中稍微向右側(cè)發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象說明汽車右車輪的制動力稍大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是因為道路帶有一定的橫向坡度（拱度），使得左側(cè)車輪首先達(dá)到附著