汽車?yán)碚摰谖灏嬲n后習(xí)題答案正確2參考

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評與關(guān)注！ 第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性5.1 一轎車（每個(gè)）前輪的側(cè)偏剛度為-50176N/rad、外傾剛度為-7665N/rad。若轎車向左轉(zhuǎn)彎，將使前輪均產(chǎn)生正的外傾角，其大小為4度。設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪負(fù)載轉(zhuǎn)移的影響，試求由外傾角引起的前輪側(cè)偏角。解：有外傾角時(shí)候的地面?zhèn)认蚍醋饔昧椋ㄆ渲衚為側(cè)偏剛度，kr為外傾剛度，為外傾角）于是，有外傾角引起的前輪側(cè)偏角的大小為：代入數(shù)據(jù)，解得0.611 rad，另外由分析知正的外傾角應(yīng)該產(chǎn)生負(fù)的側(cè)偏角，所以由外傾角引起的前輪側(cè)偏角為-0.611rad。5.2 6450N輕型客車在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過多轉(zhuǎn)向和中

2、性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工程師們在懸架上加裝橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的側(cè)傾角剛度，結(jié)果汽車的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。試分析其理論依據(jù)（要求有必要的公式和曲線）。答：由課本P138-140的分析知，汽車穩(wěn)態(tài)行駛時(shí)，車廂側(cè)傾角決定于側(cè)傾力矩和懸架總的角剛度，即。前、后懸架作用于車廂的恢復(fù)力矩增加：，其中，分別為前、后懸架的側(cè)傾角剛度，懸架總的角剛度為前、后懸架及橫向穩(wěn)定桿的側(cè)傾角剛度之和。由以上的分析易知，當(dāng)增加橫向穩(wěn)定桿后汽車前懸架的側(cè)傾角剛度增大，后懸架側(cè)傾角剛度不變，所以前懸架作用于車廂的恢復(fù)力矩增加（總側(cè)傾力矩不變），由此汽車前軸左、右車輪載荷變化量就較大。由課本圖5-46知在這種情況下，如果左右車輪輪胎

3、的側(cè)偏剛度在非線性區(qū)，則汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向量。5.3汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的具體參數(shù)有哪些？它們彼此之間的關(guān)系如何？答：汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有三種類型，即中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向和過多轉(zhuǎn)向。表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)，前、后輪的側(cè)偏角角絕對值之差，轉(zhuǎn)向半徑的比R/R0，靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.等。它們之間的彼此關(guān)系為：（為側(cè)向加速度的絕對值）；(k1，k2分別為汽車前、后輪的側(cè)偏剛度，a為汽車質(zhì)心到前軸的距離，L為前、后軸之間的距離)。5.4舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的方法，并說明汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？答：表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)，前、

4、后輪的側(cè)偏角絕對值之差，轉(zhuǎn)向半徑的比R/R0，靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.等。討論汽車重心位置對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響，由式（5-17）（為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸的距離）當(dāng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)與質(zhì)心位置重合時(shí)，S.M.0，汽車為中性轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之前時(shí)，S.M.為正值，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之后時(shí)，S.M.為負(fù)值，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性。汽車內(nèi)、外輪負(fù)荷轉(zhuǎn)移對穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的影響在側(cè)向力作用下，若汽車前軸左、右車輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車趨于增加不足轉(zhuǎn)向量；若后軸左、右車輪垂直載荷變動(dòng)量較大，汽車趨于減小不足轉(zhuǎn)向量。5.5汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪行駛阻力是否與直線行駛時(shí)一樣？答：不一樣。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)由于側(cè)

5、傾力矩的作用，左、右車輪的垂直載荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，車輪還將受到地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.6主銷內(nèi)傾角和后傾角功能有何不同？答：主銷內(nèi)傾角的作用，是使車輪在方向盤收到微小干擾時(shí)，前輪會(huì)在回正力矩作用下自動(dòng)回正。另外，主銷內(nèi)傾還可減少前輪傳至轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的沖擊，并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷后傾的作用是當(dāng)汽車直線行駛偶然受外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，主銷后傾將產(chǎn)生車輪轉(zhuǎn)向反方向的力矩使車輪自動(dòng)回正，可保證汽車支線行駛的穩(wěn)定性。汽車轉(zhuǎn)向輪的回正力矩來源于兩個(gè)方面，一個(gè)是主銷內(nèi)傾角，依靠前軸軸荷，和車速無關(guān)；一個(gè)是主銷后傾角，依靠側(cè)傾力，和車速有關(guān)；速度越高，回正力矩就越大。5.7橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什

6、么有的車裝在前懸架，有的裝在后懸架，有的前后都裝？答：橫向穩(wěn)定桿的主要作用是增加汽車的側(cè)傾剛度，避免汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生過多的側(cè)傾。另外，橫向穩(wěn)定桿還有改變汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的作用，其機(jī)理在題5.2中有述。橫向穩(wěn)定安裝的位置也是由于前、后側(cè)傾剛度的要求，以及如何調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的因素決定的。5.8某種汽車的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的型號已定。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過多轉(zhuǎn)向，試找出五種改善其特性的方法。答：增加主銷內(nèi)傾角；增大主銷后傾角；在汽車前懸架加裝橫向穩(wěn)定桿；使汽車前束具有在壓縮行程減小，復(fù)原行程增大的特性；使后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向具有趨于不足轉(zhuǎn)向的特性。5.9汽車空載和滿載是否

7、具有相同的操縱穩(wěn)定性？答：不具有相同的操縱穩(wěn)定。因?yàn)槠嚳蛰d和滿載時(shí)汽車的總質(zhì)量、質(zhì)心位置會(huì)發(fā)生變化，這些將會(huì)影響汽車的穩(wěn)定性因數(shù)、輪胎側(cè)偏剛度、汽車側(cè)傾剛度等操縱穩(wěn)定性參數(shù)。5.10試用有關(guān)公式說明汽車質(zhì)心位置對主要描述和評價(jià)汽車操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響。答：以靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)為例說明汽車質(zhì)心位置對穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的影響：（，為中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)至前軸的距離）當(dāng)中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)與質(zhì)心位置重合時(shí)，S.M.0，汽車為中性轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之前時(shí)，S.M.為正值，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性；當(dāng)質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)之后時(shí)，S.M.為負(fù)值，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性。5.11二自由度轎車模型的有關(guān)參數(shù)如下： 總質(zhì)量 m=1

8、818.2kg繞Oz軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 軸距 L=3.048m質(zhì)心至前軸距離 a=1.463m質(zhì)心至后軸距離 b=1.585m前輪總側(cè)偏剛度 k1=-62618N/rad后輪總側(cè)偏剛度 k2=-110185N/rad轉(zhuǎn)向系總傳動(dòng)比 i=20試求：1) 穩(wěn)定性因數(shù)K、特征車速uch。2) 穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線、車速u=22.35m/s時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度。3) 靜態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)S.M.，側(cè)向加速度為0.4g時(shí)的前、后輪側(cè)偏角絕對值之差與轉(zhuǎn)彎半徑的比值R/R0(R0=15m)。4) 車速u=30.56m/s時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動(dòng)的固有（圓）頻率、阻尼比、反應(yīng)時(shí)間與峰值反應(yīng)時(shí)間注意：2）所求的轉(zhuǎn)向靈敏度中的是

9、指轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，除以轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比才是車輪轉(zhuǎn)角。解：1）穩(wěn)定性因數(shù)特征車速2） 穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線如下圖所示：車速u=22.35m/s時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度/20=0.1683） 態(tài)儲(chǔ)備系數(shù)，時(shí)前、后輪側(cè)偏角絕對值之差4） 速u=30.56m/s時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動(dòng)的固有（圓）頻率，阻尼比，反應(yīng)時(shí)間峰值反應(yīng)時(shí)間5.12穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中橫擺角速度增益達(dá)到最大值時(shí)的車速稱為特征車速。證明：特征車速，且在特征車速時(shí)的橫擺角速度增益，為具有相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。答：特征車速指汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達(dá)到最大值時(shí)的車速，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：當(dāng)，即時(shí)等號成立，所以特征車速。此時(shí)的橫擺角

10、速度增益，具有相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車的橫擺角速度增益為u/L，前者是二者的一半。5.13測定汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性常用兩種方法，一為固定方向盤轉(zhuǎn)角法，并以R/R0-ay曲線來表示汽車的轉(zhuǎn)向特性；另一為固定圓周法。試驗(yàn)時(shí)在場地上畫一圓，駕駛員以低速沿圓周行使，記錄轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，然后駕駛員控制轉(zhuǎn)向盤使汽車始終在圓周上以低速連續(xù)加速行使。隨著車速的提高，提高轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角（一般）將隨之加大。記錄下角，并以曲線來評價(jià)汽車的轉(zhuǎn)向特性。試證：，說明如何根據(jù)曲線來判斷汽車的轉(zhuǎn)向特性。證明：設(shè)轉(zhuǎn)向器的總傳動(dòng)比為i,設(shè)低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的前輪轉(zhuǎn)角為，則，（其中R為圓周半徑）。連續(xù)急速行使時(shí)，由式（5-11）：，又，得。所以，證畢。

11、中性轉(zhuǎn)向時(shí)，K=0，是一條直線；不足轉(zhuǎn)向時(shí)，K>0， 將隨車速得增加而逐漸增大；K<0，將隨車速得增加而逐漸減小。5.14習(xí)題圖4是滑柱連桿式獨(dú)立懸架（常稱為Mc Pherson strut suspension）示意圖。試證：1）R.C.為側(cè)傾中心。2）懸架的側(cè)傾角剛度為，式中，ks為一個(gè)彈簧的（線）剛度。 分析：計(jì)算懸架側(cè)傾角剛度時(shí)，要利用虛位移原理進(jìn)行推導(dǎo)。推導(dǎo)時(shí)注意，本題和書中的單橫臂獨(dú)立懸架是有區(qū)別的，主要是本題有一個(gè)角。證明：1）先對左側(cè)懸架分析。當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)，CB桿繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，故AC桿的瞬心必在CB所在的直線上；由于AC桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的約束，A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向平行與AC桿

12、自身，故AC桿的瞬心必在過A點(diǎn)，垂直AC的直線上。由此可得到左側(cè)車輪的瞬心O點(diǎn)，側(cè)傾中心就在DO與汽車中心線的交點(diǎn)上，如圖中所示。2) a.求懸架的線剛度設(shè)車廂不動(dòng)，汽車處于靜止受力狀態(tài)，作用在輪胎上的地面法向反作用力為，再在輪胎上加一微元力，ss為彈簧的虛位移，st為車輪的虛位移，彈簧力相應(yīng)增加,則。設(shè)OD與水平面的夾角為，因?yàn)镺為左側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)瞬心，由圖可知。根據(jù)力矩平衡：。單側(cè)懸架的線剛度為。由式（5-42）整個(gè)懸架的側(cè)傾角剛度為：。5.17 習(xí)題圖5為三種前獨(dú)立懸架對車輪相對車身垂直上下位移時(shí)前束變化的影響。試問圖中哪一條曲線具有側(cè)傾過多轉(zhuǎn)向效果？答：曲線1對應(yīng)的前獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)彎時(shí)車廂

13、側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束增加，車輪向汽車縱向中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束減小，車輪向外轉(zhuǎn)動(dòng)。采用這種懸架導(dǎo)致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了不足轉(zhuǎn)向量，具有側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向效果。曲線2對應(yīng)的前獨(dú)立懸架，曲線較其他兩種更貼近縱坐標(biāo)軸，說明這種懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向量很小，幾乎等于零。 曲線3對應(yīng)的前獨(dú)立懸架，轉(zhuǎn)彎時(shí)車廂側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束減小，車輪向汽車縱向中心線相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束增大，車輪向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。采用這種懸架導(dǎo)致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了過多轉(zhuǎn)向量，具有側(cè)傾過多轉(zhuǎn)向效果。5.18轉(zhuǎn)向盤力特性與哪些因素有關(guān)，試分析之。答：轉(zhuǎn)向盤力隨汽車運(yùn)動(dòng)狀況而變化的規(guī)律稱為轉(zhuǎn)向盤力特性

14、，與下列因素有關(guān)：轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比及其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導(dǎo)向桿系決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學(xué)特性、地面附著條件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)向柱摩擦阻力以及汽車整體動(dòng)力學(xué)特性等。5.19地面作用于輪胎的切向反作用力是如何控制轉(zhuǎn)向特性的？答：參考課本第六節(jié)。第六章汽車的平順性6.1設(shè)通過座椅支承面?zhèn)髦寥梭w垂直加速度的譜密度為一白噪聲，。求在0.580Hz頻率范圍內(nèi)加權(quán)加速度均方根值和加權(quán)振級，并由表6-2查出相應(yīng)人的主觀感受。解 ，查表得，人的主觀感受為很不舒服。6.2設(shè)車速u=20m/s，路面不平度系數(shù)，參考空間頻率。

15、畫出路面垂直位移，速度和加速度的譜圖。畫圖時(shí)要求用雙對數(shù)坐標(biāo)，選好坐標(biāo)刻度值，并注明單位。解：由公式 得到譜圖如下：6.3設(shè)車身-車輪二自由度汽車模型，其車身部分固有頻率。它行駛在波長的水泥接縫路上，求引起車身部分共振時(shí)的車速。該汽車車輪部分的固有頻率，在砂石路上常用車速為。問由于車輪部分共振時(shí)，車輪對路面作用的動(dòng)載所形成的搓板路的波長？解：引起車身部分共振時(shí)的車速：6.4設(shè)車身單質(zhì)量系統(tǒng)的幅頻用雙對數(shù)坐標(biāo)表示時(shí)如習(xí)題圖6所示。路上輸入譜與題6.2相同。求車身加速度的譜密度，畫出其譜圖，并計(jì)算0.110Hz頻率范圍車身加速度的均方根值。解：得到車身加速度密度譜圖如下：6.5車身-車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)

16、參數(shù)：?！叭梭w-座椅”系統(tǒng)參數(shù)：。車速，路面不平度系數(shù)，參考空間頻率n0=0.1m-1。計(jì)算時(shí)頻率步長，計(jì)算頻率點(diǎn)數(shù)。1) 計(jì)算并畫出幅頻特性、和均方根值譜、譜圖。進(jìn)一步計(jì)算值2) 改變“人體-座椅”系統(tǒng)參數(shù)：。分析值隨的變化。3) 分別改變車身-車輪雙質(zhì)量系統(tǒng)參數(shù)：，。繪制三個(gè)響應(yīng)量均方根值隨以上四個(gè)系統(tǒng)參數(shù)變化的曲線。解：1) 幅頻特性、和均方根值譜、的譜圖如下所示15 / 15其中計(jì)算公式如下：由計(jì)算公式 可得及036Hz頻率范圍加權(quán)加速度均方根值與加權(quán)振級為，由表6-2查得車上乘客沒有不舒適的感覺。2) 改變“人體-座椅”系統(tǒng)參數(shù)：。分析值隨的變化。值隨的變化的曲線如下圖所示。如圖可以看出隨的變化，值改變量不大；其