山东理工大学汽车理论

课后作业

第一章汽车的动力性

1、汽车使用性能：

2. 指出汽车的主要使用性能名称。

3. 什么是汽车的驱动力，请写出它的表达式。

4. 汽车的驱动力图

5. 汽车的驱动力图是如何制作的？

6．滚动阻力如何产生的？它是作用在汽车（轮胎）的切向力吗？

7. 迟滞损失

8. 滚动阻力系数

9．滚动阻力偶与滚动阻力系数的关系。

10.滚动阻力是否是作用在汽车轮胎圆周上的切向力？为什么？

11.能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？

12.作用在汽车上的是滚动阻力偶矩，但是在汽车行驶方程式中出现的却是滚动阻力，请论述之。

13.驱动力F t是否为真正作用在汽车上驱动汽车前进的（反）作用力，请说明理由。

14.简述汽车动力性及其评价指标

15.影响滚动阻力系数的因素有哪些？

16.柏油或水泥路面经使用后，滚动阻力系数增加而附着系数下降，请说明其原因。

17.汽车旋转质量换算系数

18.简述汽车旋转质量换算系数的物理意义

19.汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？

20.汽车空气阻力是怎样形成的？

21.汽车空气阻力由哪几部分组成？

22.附着力

23.附着系数

24.影响附着系数的因素是什么？

25.什么是道路阻力系数ψ，请写出它的表达式。

26.什么是汽车的加速阻力，请写出它的表达式。

27.从理论力学力系（力偶矩）平衡和汽车工程两个角度，分析汽车行驶方程式中各项的意义和使用（适用）条件。

28.利用驱动－附着条件原理分析不同汽车驱动型式的适用条件。

29.试从物理和力学意义分析汽车行驶方程式中的各个力。

30.汽车旋转质量换算系数及加速阻力的力学和工程意义。

31.请说明汽车最高车速与汽车实际行驶中遇到的最高车速是否一致，为什么？

32.汽车用户说明书上给出的最高车速是如何确定的？

33.如何确定汽车样车的最高车速？在汽车设计和改装车设计阶段如何确定汽车最高车速？

34.用作图法或数值计算法确定的汽车最高车速是一个固定值，而汽车（例如样车）的最高车速却是一个平均值，为什么？

35.汽车的驱动－附着条件及其表达式

36.写出汽车行驶方程式（要求给出结构和使用参数）。

37.写出用汽车结构参数和使用参数表达的汽车行驶方程式。

38.写出用汽车结构参数和使用参数表达的汽车等速行驶方程式。

39.写出用汽车结构参数和使用参数表达的汽车在平路等速行驶的行驶方程式。

40.已知某汽车的总质量m=4600kg，C D=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，传动系效率ηT=0.85，加速度dV/dt=0.2m/s2，u a=30km/h，

41.如何制取驱动力——行驶阻力平衡图?

42.克服各种阻力功率需要的发动机输出功率是多少？

43.试用驱动力——行驶阻力平衡图分析汽车的最高速ｕamax。

44.试用驱动力——行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度i max。

45.试用驱动力——行驶阻力平衡图分析汽车的最大加速度dy/dt max。

46.汽车动力因数

47.汽车动力特性

48.试用汽车的动力特性图来分析汽车的动力性能。

49.写出汽车的后备功率的表达式并解释之

50.汽车的后备功率对汽车的动力性和燃料经济性有何影响？

51.分析变速器速比i g和档位数对汽车动力性的影响？

52.分析主传器传动比i对汽车动力性的影响？

53.分析汽车重力G对汽车动力性的影响？

54.说明驱动力F t与切向反作用力F x之间的关系，在什么条件下，可以认为F t≈F x。

55.汽车等速下坡行驶条件下，作用在汽车上的哪些力是驱动汽车前进的力？

56.说明小排量轿车、豪华轿车、商用车（载货汽车、大客车）、越野汽车采取何种驱动型式，并说明原因。

第二章汽车的燃油经济性

1.汽车的燃料经济性的含义。

2.汽车燃料经济性的评价指标。

3.汽车的燃料经济性评价试验方法有哪些？

4.写出汽车的燃料消耗方程式。

5.何谓等速行驶燃料经济特性？

6.分析等速行驶燃料经济特性曲线的特点。为什么汽车中速行驶较省油？

7.汽车设置超速挡的目的和拖挂行驶省油的原因。

8.试分析影响汽车燃料经济性的主要因素。

9.如何根据发动机负荷特性计算多工况燃油消耗？（等速、等加速、等减速、怠速）。

第三章汽车传动系参数的选择

1.选择汽车发动机功率方法有哪些，请简单叙述之？

2.试分析汽车主传动器传动比i0对汽车动力性和燃料经济性的影响。

3.传动系中最大传动比确定的原则是什么？

4.如何确定变速器的档数和各档间的速比分配？

第四章汽车的制动性

1.汽车制动性

2.汽车制动性的主要评价指标

3.制动器制动力

4.何谓地面制动力和地面附着力？

5.请叙述制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间关系和区别？

6.滑动率

7.制动力系数

8.滑移附着系数

9.峰值附着系数

10.叙述车轮的滑移率与纵向附着系数的关系，并绘图说明？

12.汽车制动过程从时间上大致可以分为几个阶段？

13.什么是汽车的制动距离？它与哪些因素有关？

14.分析汽车制动过程中减速度的变化规律？

15.汽车在不同路面上制动时最大减速度值为何值？

16.什么是汽车制动效能的恒定性？

17.影响汽车制动器热衰退性的主要因素是什么？

18.汽车制动跑偏

19.造成制动跑偏的主要原因是什么？

20.制动侧滑

21.试说明汽车制动时在侧向力作用下发生后轴侧滑更危险？

22.汽车制动时后轮抱死拖滑容易发生侧滑的危险，请问有哪些干扰因素可造成侧滑？

23.已知某汽车质量为m=400kg，前轴负荷1350kg，后轴负荷为2650kg，h g=0.88m，L=2.8m，同步附着系数为0.6，试确定前后制动器制动力分配(比例)系数是多少？

24. 汽车同步附着系数=0.4，试分析汽车在良好路面上同步附着系数=0.7的制动过程? (提示:利用、、、线组分析)。

25.请叙述在分析汽车制动性时使用“I曲线”的意义

26. 线组与线组的含义

27.汽车的同步附着系数从0.4增加到0.7时，对汽车的制动性有什么影响?

28.叙述汽车紧急制动后轮先抱死时，影响汽车是否发生侧滑的使用条件因素。

29.汽车制动时使汽车减速的力有哪些？

30.解放CA1150PK2L3T1双后桥载货汽车设计核定装载质量为9000kg，整备质量为6000kg，在水平良好路面( )，实施紧急制动时恰好前后轮同时抱死，试问该车装载20000kg 水泥在水平良好路面( )实施紧急制动时，试近似计算此时汽车的制动力和减速度。

31.从制动器制动力、地面制动力和附着力三者关系可得出何种结论？

32.通常汽车前后制动器制动力具有固定的分配比，采取何种措施使得汽车无论在空载还是满载均可获得比较满意的制动效果？

33.从道路上测量得到的制动距离与定义的制动距离是否相等，为什么？

第五章汽车的操纵稳定性

1.什么是汽车的操纵性？什么是汽车稳定性？

2.什么是汽车的稳态和瞬态响应？

3. 什么是弹性轮胎的侧偏特性？

4.什么是侧偏力和侧偏回正力矩？它们主要与哪些因素有关？

5.汽车稳态转向特性有几种？

6.一般来说，汽车应该具有哪一种转向特性？为什么？

7. 汽车的稳定性因素Ｋ

8. 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性？请简单叙述之。

9.汽车的临界速度

10.汽车的特征车速

11.汽车转向瞬态响应的评价指标是什么？

12. 汽车的横摆角速度增益

13.影响汽车的横摆角速度增益的因素有哪些？

14. 有一汽车的总质量为20100N，L=3.2m，静态时前轴荷占55%，后轴荷占45%，

k1=38920N/rad，k2 =38300N/rad，求该车的稳态转向特性和特征或临界车速。

15、有一汽车的总质量m=20100kg，L=3.2m，静态时前轴荷占55%，后轴荷占45%，求若

k1=47820N/rad，k2 =38300N/rad，求该车的稳态转向特性。

16.已知道汽车轮距B=1.7m，重心高度h g=1.15m，在横向坡度角为12°，半径为22m的圆形高速跑道上等速行驶，试求不发生横向翻车的最大速度。

17. 结合汽车使用的实际，分析汽车侧偏力与侧偏角之间的关系。

18. 什么是附着（椭）圆，请写出其表达式。

19. 写出稳态转向灵敏度表达式，并分析不同稳定性因素时汽车转向稳定性。

20. 写出稳定性因数K=0时汽车的转向灵敏度表达式，并绘图说明。

21. 写出稳定性因数K<0时汽车的转向灵敏度表达式，并绘图说明。

22. 写出稳定性因数K>0时汽车的转向灵敏度表达式，并绘图说明。

23. 绘制汽车稳定性因数K=0时汽车的转向半径变化轨迹（假设u=常数）。

24.绘制汽车稳定性因数K>0时汽车的转向半径变化轨迹（假设u=常数）。

25绘制汽车稳定性因数K<0时汽车的转向半径变化轨迹（假设u=常数）。

26.用图描述汽车稳定性因数K与汽车前后轮侧偏角之差α1-α2的对应关系，并加以说明。

27.用图描述汽车侧向加速度a y与前后轮侧偏角之差α1-α2的对应关系，并加以说明。

28.说明汽车稳定性因数K与汽车前后轮侧偏角之差α1-α2的对应关系，并绘图说明。

29. 说明汽车转向半径R与汽车前后轮侧偏角之差α1-α2的对应关系，并绘图说明。

30说明汽车转向半径比R/R0与汽车纵向（切向）速度u或u2的对应关系，并绘图说明。

31.写出由导出的详细过程。

32.写出由导出的详细过程。

33.写出由导出的详细过程(其中 )。

34.写出转向灵敏度表达式并分析不同汽车稳定性因素时转向灵敏度变化特性。

第六章、第七章

1.汽车的接近角

2. 汽车的离去角

3.汽车的最小离地间隙

4.汽车的纵向通过角

5.简述汽车通过性的影响因素。

6. 汽车在横坡不发生侧翻的极限角度是多少？

7. 汽车在横坡不发生侧滑的极限坡角是什么？

8. 保证汽车在横坡上先滑后翻的条件是什么？

9. 试确定汽车在水平道路上，轮距为B，重心高度为hg，以半径为R做等速圆周运动，那么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?

10. 已知汽车的B=1.8m，hg=1.15m，横坡度角为10°，R=22m，求汽车在此圆形跑道上行驶，不发生侧翻的最大车速是多少(设附着系数足够大)?

11. 汽车的行驶平顺性

12. 汽车的行驶平顺性的评价指标有那些？

13. 汽车的行驶平顺性的评价方法有哪些？

14. 画出汽车简化为单自由度的振动模型，并说明它主要用于哪种评价项目？

15. 画出汽车简化为两自由度的振动模型，并说明它主要用于哪种评价项目？

及答案

试卷及答案

一：试

卷

一、名词解释（20分）

（1）滚动阻力系数f和旋转质量换算系数δ：

（2）附着系数和利用附着系数：

（3）汽车制动时的跑偏和侧滑：

（4）汽车的操纵稳定性和平顺性：

（5）汽车的接近角和离去角

二、（1）写出汽车的行驶平衡方程式（两种形式）。

（2）什么是汽车的动力因数？试利用动力特性图评价汽车的动力性（以四挡汽车为例）。（14分）

三、什么是汽车的等速百公里油耗曲线？说明汽车中速行驶省油的原因。（8分）

四、如何选择汽车变速器的最大传动比？（6分）

五、画图说明地面制动力、制动器制动力和附着力的关系。（8分）

六、已知某车前轮由普通斜交胎换为同规格的子午胎，试分析汽车的主要使用性能会有哪些改变？（8分）

七、已知汽车轴距L，质心高度hg，质心到前后轴的距离分别为a、b，制动力分配系数为。试：（1）推导该车同步附着系数φ0

（2）若L=4m，前后轴荷分配大小的比值为3：7，β=0.4，hg=1.0m，分析该车在φ=0.7的路面上的制动过程。（利用I、β线，f、r线组，绘图分析）（18分）

八、（1）、有几种形式可以判定或表征汽车的稳态转向特性，具体予以说明；

（2）、某4×2车型总质量为2150kg，轴距L=2.8m，前、后轴轴荷分配分别为54%和46%，每个前轮的侧偏刚度大小为38100N/kg，每个后轮的侧偏刚度大小为37600N/kg，试确定该车的稳态响应的转向特性，并求解特征车速或临界车速。（18分）

二、答

案

汽车理论A卷答案

名词解释：

1、 f：汽车车轮一定条件下滚动时，所需推力与车轮负荷之比。反映了轮胎滚动过程中能量损失的大小。δ：将考虑到的旋转质量惯性力矩转化为平移质量惯性力，所需要的折算系数。

2、附着系数：轮胎在路面上滚动时，所受到的最大切向作用力与垂直载荷之比。有轮胎和路面共同决定，反映了路面和轮胎的接触强度；

利用附着系数：汽车以一定减速度进行制动时，除去z=φ0之外，不发生车轮抱死所要求的最小路面附着系数总大于其制动强度，该路面系数称为利用附着系数，其大小反映了制动过程中附着条件的利用程度。

3、制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。最危险的情况是在高速制动时发生后轴侧滑，此时汽车常发生不规则的急剧回转运而失去控制。跑偏与侧滑是有联系的，严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势。

4、汽车的操纵稳定性：驾驶者不感到过分疲劳条件下，汽车能遵循通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。平顺性：保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击对驾驶员和成员舒适性保持在一定界限之内，对载货汽车还包括货物完好性。

5、接近角γ1：汽车满载、静止时，前端突出点向前轮所引切线与地面间的夹角。γ1越大，通过性越好。

离去角γ2：汽车满载、静止时，后端突出点向后轮所引切线与地面间的夹角。γ2越大，通过性越好。

第一题评分标准：上述五组共计十个名词，每个2分，共计：20分。答题时，只要正确解释出名词的含义便可得分。

1.（1）写出汽车的行驶平衡方程式。

（2）什么是汽车的动力因数？试利用动力特性图评价汽车的动力性（以三挡汽车为例）。

答：（1）Ft=F f+F w+F i+F j?

（2）动力因数是指单位车重所受到的后备驱动力。

D=( F t - F w ) /G

利用动力特性图（D-f---Va图）来评价汽车动力性过程如下：

∵D=f+i+δdv/dt

∴

<1> f线与直接档D-Va曲线的交点对应的车速

Vmax即为汽车的最高车速Vmax

<2>求最大爬坡度时，dv/dt=0，∴D=f+i，因此，

D曲线与f曲线的距离就表示汽车的上坡能力。

Ⅰ档时，坡度较大，此时i max=DⅠmax-f误差较大，应用DⅠmax =fcαmax+sinαmax计算而得

αma=arcsin[DⅠmax -f(1- DⅠmax +f2)1/2]/(1+f2)

<3>加速时，i=0，dv/dt=g(D-f)/δ,可利用dt=dv/j,通过对1/j-Va曲线积分，便可求得加速时间。

第二题评分标准：(1)4分每个2分；（2）D、<1>、<2>、<3>、图线各2分，共计10分。

1.什么是汽车的等速百公里油耗曲线？说明汽车中速行驶省油的原因。

答：汽车在一定载荷下，以最高挡在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量，为汽车等速百公里油耗。常测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗量，然后在图上连成曲线，称为等速百公里油耗曲线。从图线上可以看出，汽车在接近于低速的中等车速时燃油消耗量最低。因为在车速很小时，虽然阻功率较小，但发动机负荷也小，使得比油耗值大，二者综合来看，燃油消耗量并不低。而在车速很高时，虽然发动机负荷大，使得比油耗值较小，阻功率较大，二者综合来看，燃油消耗量也非常高。

第三题评分标准：定义2分，图线2分，原因4分，共计8 分。

1.如何选择汽车变速器的最大传动比？

? 答：确定最大传动比时，要从以下三方面考虑：

1.应满足最大爬坡度的要求：

2.应满足附着条件的要求：

3.保证汽车的最小稳定车速的实现：

第四题评分标准：（1）（2）（3）各2分，共计6分。

画图说明地面制动力、制动器制动力和附着力的关系。（8分）第五题评分标准：图线4分，两等式各2分，共计8分。

1.已知某车前轮由普通斜交胎更换为同尺寸的子午胎，汽车的使用性能会有哪些改

变？

答：由于子午胎滚动阻力系数f比普通斜交胎低，所以更换后，汽车受到的阻力减小，动力性、经济性提高；并且子午胎的附着系数要比普通斜交胎高，可增大汽车的有效驱动力，提高汽车在困难路面的通过能力，同时，也增加了汽车制动时的地面附着力，使制动性提高；子午胎的质量比普通斜交胎小，可降低汽车自重和非簧载质量，可提高动力性和经济性，并有效改善平顺性；子午胎接地面宽，侧偏刚度较普通斜交胎高，在相同侧偏力下，在前轴引起的侧偏角将减小，使汽车的稳态转向特性趋于减小不足转向；子午胎胎体径向弹性大，可缓和不平路面上的冲击并吸收大部分的冲击能量，使平顺性得到改善。

第六题评分标准：每项2分，解释出4项，即可得满分8分。

1.已知汽车轴距L，质心高度h g，质心到前后轴的距离分别为a、b，制动力分配系数

为β。试：

1.推导该车同步附着系数φ0

2.若L=4m，前后轴荷分配大小的比值为3：7，β=0.4，h g=1.0m，分析该车在

φ=0.7的路面上的制动过程。

?答：（1）同步附着系数φ0为理想的前、后制动器制动力分配I曲线和实际的制动器制动力分配线β线的交点处所对应的附着系数。

∵β线上的点满足前、后制动器制动力分别等于各自的附着力，设两轮受到的地面垂直反力为F Z1、F Z2，

∴

而实际的前后制动器制动力分配系数为固定比值

∴φ=φ0时满足

经整理得

（2）由已知条件a:b=7:3,且a+b=L可求得b=0.3L=1.2m，将L、b、h g、β值代入上式，可得φ0=0.4。当该车在φ=0.7的路面上进行制动时，制动过程如下：

开始制动时，前、后轮均未抱死，故前后轮地面制动力和制动器制动力一样按β线增长，直至到B点，β线与的r线相交，地面制动力符合后轮先抱死的状况，后轮开始抱死。此后，再增加踏板力，前后轮地面制动力将沿r线变化。因继续制动时，后轮的法向反作用力有所减少，因

而后轮地面制动力沿r线稍有下降。但前轮未抱死，当前后轮制动器制动力沿β线增长时，前轮的地面制动力仍与制动器制动力相等。当前、后轮制动器制动力到达B’点时，r线与I曲线相交于点A，前轮达到抱死所需的地面制动力，前后轮均抱死，汽车获得的减速度为0.7g。由上面的分析可知，φ>φ0时，β线在I曲线上方，制动时总是后轮先抱死，因而容易发生后轴侧滑，使汽车失去方向稳定性。

第七题评分标准：（1）6分，（2）计算2分，图线2分过程分析8分，共计18分。

八、（1）、有几种形式可以判定或表征汽车的稳态转向特性，具体予以说明；

（2）、某4×2车型总质量为2150kg，轴距L=2.8m，前、后轴轴荷分配分别为54%和46%，每个前轮的侧偏刚度大小为38100N/kg，每个后轮的侧偏刚度大小为37600N/kg，试确定该车的稳态响应的转向特性，并求解特征车速或临界车速。（18分）

答：（1）有五种：

稳定性因数K：K>0,K=0,K<0,分别对应汽车稳态转向的不足转向、中性转向和过多转向；

前后轴侧偏角之差（α１－α２）：（α１－α２）>0,（α１－α２）=0,（α１－α２）<0

分别对应汽车稳态转向的不足转向、中性转向和过多转向；

转向半径之比Ｒ／Ｒ０：Ｒ／Ｒ０＞１，Ｒ／Ｒ０＝１，Ｒ／Ｒ０＜１，分别对应汽车稳态转向的不足转向、中性转向和过多转向；

静态储备系数S.M.: S.M. ＞０ S.M.＝０，S.M.＜０，分别对应汽车稳态转向的不足转向、中性转向和过多转向；

特征车速对应不足转向，临界车速对应过多转向．

（2）已知前轴轴荷分配为54%，

则b=0.54L=1.512m

a=L-b=1.288m

且已知m=2150kg； k1=-(38100×2)=-76200(N/kg)，k2=-(37600×2)=-75200(N/kg)

∴

∵K<0，∴该车的稳态转向特性为过多转向，其对应的临界速度Vcr，

第八题评分标准：（1）１０分，每项2分；（2）８分，k计算6分，Vcr计算2分；共计１８分