考研汽车理论试题 第5套解剖

一、概念解释（选其中8题，计20分）

１ 汽车使用性能

2 汽车制动性能及评价指标

3 侧偏刚度

4 汽车驱动力图

5 汽车动力性

6 汽车通过性几何参数

7 汽车临界速度

8 1/3倍频分别评价法

9 转向灵敏度 10 侧向力与侧偏力 11 最小燃油消耗特性 12 汽车动力装置参数

13 理想的前后制动器制动力分配曲线

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 写出带结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号定义）。

2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。

3 画出制动力系数和侧向力系数与滑动率关系曲线，并做必要说明（含特征点）。

4 用隔离法分析汽车加速行驶时主动轮的受力分析图，并列出平衡方程组

5 作图描述汽车稳定性因数K 与汽车前后轮侧偏角之差21αα－的对应关系，并说明。

6 写出汽车的燃料消耗方程式（结构和使用参数及符号说明）。

7 画图并说明最小传动比的选取原则（不需要代入具体数值）。

8 逐一列出可以绘制I 曲线的方程及方程组（符号注解）

三、叙述题（选择其中4道题，计20分）

1 以表格或流程图的形式逐一列出计算汽车加速性能的步骤。

2 汽车空气阻力组成部分以及在不同行驶工况空气阻力对汽车使用性能的影响

3 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度i max 。

4 如何选择汽车发动机功率？

5 分析汽车（有或无ABS ）紧急制动过程中实际（不许抽象化）减速度的变化？

6 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。

7 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？

8 描述刚性车轮在侧向力作用下运动方向的变化特点。

四、分析题（选择其中4道题，计20分）

1 分析三种转向特性的稳定性

2 已知某汽车φ0＝0.4，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝0.6,φ＝0.25以及φ＝0.7时汽车的制动过程。

3 试确定汽车在设计车速为40km/h 公路上不发生侧滑的横坡极限坡角（并作图说明）.

4 请叙述驾驶员、制动系结构形式、制动系调整（踏板自由行程、制动摩擦副间隙）以及道路条件对汽车制动性能的影响，并计算单位初速度变化对汽车制动距离的影响（

a u =50km/h ，

2

τ''=0.15s 2τ'=0.2）。 5 假设汽车左、右车轮的制动器制动力相等且技术状况正常，请根据道路横断面形状，分析汽车实施紧急制动时，为什么有时左轮胎有拖痕而右轮胎无拖痕，而汽车向右侧轻微偏离行驶（设附着系数足够大，例如φ＝0.8）？

6 请从受力分析入手（提示，汽车行驶方程式或驱动－附着条件等），分析轿车急加速时驱动轮在路面留下黑色拖印（擦痕）的现象，并解释其与制动拖痕产生机理的异同。

7 某汽车在行驶中突然向右偏驶下路翻车事故，汽车左轮在路面上留下清晰向右弯曲黑色痕迹。驾驶员自述：在行驶中汽车左轮突然抱死向右偏驶而下道。请问驾驶员陈述是否真实？请推断左侧轮胎向右弯曲黑痕是如何形成的（提示从受力分析入手）。

8 请比较前驱动和后驱动汽车上坡（坡度角为α）行驶的附着条件，并解释载货汽车通常采用后驱动而小排量轿车采用前驱动的原因。

五、计算题（选择其中4道题，计20分）

1 某汽车总质量m =4600kg,D C =0.75,A=4m 2,旋转质量换算系数

1δ=0.03,2δ=0.03,传动系机械效率T η =0.83,传动系速比7.80=?=g i i i ,滚动阻力系数

012.0=f ,道路附着系数为φ=0.4,滚动半径m r 365.0=，假设（注：实际不可能）发动机转矩tq T =260k

N·m,求汽车全速从25km/h 加速至55km/h 所用的时间。

2 参考图5－23（新书）和图5－24（旧书）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（要求有详细的推导步骤）。

3 已知某车总质量m=8025kg,，L =4m(轴距),质心离前轴距离为a =3m,至后轴距离为b=1m,质心高度h g =1.20m,在纵坡度为i=4.0%的良好路面等速下坡时 ,轴荷再分配系数(注:再分配系数m f 1=F Z 1/F Z ,m f 2=F Z 2/F Z )。

4 已知汽车的B =1.75m,h g =0.95m ,横坡度角为-15°,R =100m, 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(设横向附着系数为0.45，并要求绘图)?

5 已知某汽车发动机外特性曲线回归公式为T tq =-100+0.7e n -100×10-62

e n ，传动系机械效率ηT =0.90-1.35×10-4e n ，车轮滚动半径m r r 365.0＝,汽车总质量

kg m 4600=，滚动阻力系数f =0.009+5.0×10-5a u ,主减速器速比0i =6.0,各档速比为:

计算汽车在V 档、车速为40km/h 时汽车传动系机械损失功率。

6 已知数据同上题，请计算发动机转速分别为650r/min 、3000r/min 和5000r/min 时汽车在V 档的车速（注意：题中不得出现0.377）。

7．请推导出公式

g

a e e i i rn u n

T P 0377

.09549

==

（注意单位和常数）。

一、概念解释（选其中8题，计２０分）

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。[返回一]

2 汽车制动性能及评价指标

汽车制动性能，是指汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。[返回一]

汽车制动效能、制动效能的恒定性及制动时方向稳定性是汽车制动性的三个重要评价指标。

3 侧偏刚度

由试验测出的在不同载荷下和不同道路上某轮胎的侧偏力-侧偏角关系曲线表明，侧偏角α不超过5°时，侧偏力Y F 与α成线性关系。汽车正常行驶

时，侧向加速度不超过0.4g ，侧偏角不超过4°~5°，可认为侧偏角与侧偏力成线性关系。Y F -α曲线在α＝0°

处的斜率，称为侧偏刚度k ，单位为N/rad

或N /(°)。侧偏刚度为负值。Y F 与α的关系式为α=k F Y 。轿车轮胎的k 值约在-28000~-80000N/rad 范围内。[返回一]

4 驱动力图

若已知发动机外特性

e

tq n T －、传动系机械效率

T η、轮胎半径r 、变速器档位传动比g i 和主传动器传动比0i 。这样，就可根据发动机外特性e

tq n T －曲线图得到汽车驱动力和车速之间的函数a

t u F －曲线图，通常称为汽车驱动力图，它可全面地描述汽车驱动力。[返回一]

5 汽车动力性

汽车动力性，是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。[返回一]

6 汽车通过性几何参数

汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数。它们主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角等。另外，汽车的最小转弯直径和内轮差、转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过性的重要轮廓参数。[返回一]

7 汽车临界速度

当稳定性因素0

r －???

δω曲线向上弯曲。K 值越小(即K 的绝

对值越大)，过度转向量越大。当车速为

K u cr 1

－

=时，∞

→???δωr 。cr u 称为临界车速，是表征过度转向量的一个参数。临界车速越低，过度转向量

越大。过度转向汽车达到临界车速时将失去稳定性。因为

δ

ω/r 趋于无穷大时，只要极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度。这意味着汽车的

转向半径R 极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。[返回一] 8 1/3倍频分别评价法

加权加速度均方根值分量

pwi

σ反映了人体对各1/3倍频带振动强度的感觉。1/3倍频带分别评价法的评价指标就是

pwi

σ中的最大值

m ax

)(pwi σ。此

法认为，当有多个频带的振动能量作用于人体时，各频带的作用无明显联系，对人体的影响主要是由单个影响最突出的频带所造成。因此，要改善行驶平顺性，主要避免振动能量过于集中，尤其是在人体最敏感的频率范围内，不应该有突出的尖峰。[返回一]

汽车等速行驶时，在前轮角阶跃输入下进入的稳态响应就是等速圆周行驶。常用稳态横摆角速度与前轮转角之比

S r ???δω来评价稳态响应。该比值被称为稳态横摆角速度增益或转向灵敏度。[返回一]

10 侧向力与侧偏力

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Y 轴（横向）方向将作用有侧向力y

F ，在地面上产生相应

的地面侧向反作用力

Y F ，Y F 也称为侧偏力。[返回一]

11 最小燃油消耗特性

发动机负荷特性的曲线族的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线。利用包络线就可找出发动机提供一定功率时的最经济工况（负荷和转速）。把各功率下最经济工况的转速和负荷率标明在外特性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。[返回一]

12 汽车动力装置参数

汽车动力传动系统参数主要包括发动机功率、变速器档位数与速比、主减速器的型式与速比。[返回一] 13 理想的前后制动器制动力分配曲线

在设计汽车制动系时，如果在不同道路附着条件下制动均能保证前、后制动器同时抱死，则此时的前、后制动器制动力

1

μF 和

2

μF 的关系曲线，被

称为前、后制动器制动力的理想分配曲线，通常简称为I 曲线。在任何附着条件路面上前、后轮制动器同时抱死，则前、后制动器制动力必定等于各自的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力。[返回一]

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写出带结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号定义）。

汽车行驶方程式的普遍形式为

j

i w f t F F F F F +++=，即

dt du

m g m u A C f g m r i i T a D d

t

k tq ?

?+??+??+???=???δααηsin 15.21cos 2

式中：

t

F －驱动力；

f

F －滚动阻力；

w

F －空气阻力；

i

F －坡道阻力；

j

F －加速阻力；

tq

T －发动机输出转矩；

i －主传动器传动比；

k

i －变速器k

档传动比；

t

η－传动系机械效率；m －汽车总质量；g －重力加速度；f －滚动阻力系数；α－坡度角；D C －空气阻力系数；A －汽车迎风面积；

a

u －汽车车速；δ－旋转质量换算系数；dt du

－加速度。[返回二]

2 画图并说明地面制动力、制动器制动力、附着力三者关系。

当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力

=μF ,若忽略其它阻力，地面制动力

＝xb F ，当

?

F F xb ≤（

?

F 为地面附着力），

μ

F F xb =；②当?

F F xb =m ax 时

μ

F F xb =，且地面制动

力

xb

F 达到最大值

max

xb F ,即

?

F F xb =m ax ；③当

?μF F >时,

?F F xb =,

xb

F 随着

μ

F 的增加不再增加。[

返

回二]

3 画出制动力系数和侧向力系数与滑动率关系曲线，并做必要说明（含特征点）。

当车轮滑动率S 较小时，制动力系数b ?随S 近似成线形关系增加，当制动力系数b ?在S=20%附近时

达到峰值附着系数

P ?。

然后随着S 的增加，

b ?逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，b ?达到滑动附着系数s ?,

即s b

??＝。对于良好的沥青或水泥混凝土道路s ?相对b ?下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路

面，下降较大。

而车轮侧向力系数（侧向附着系数）

l ?则随S 增加而逐渐下降，当s=100%时，0＝l ?，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。

只有当S 约为20％（12～22％）时，汽车才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[返回二] 4 用隔离法分析汽车加速行驶时主动轮的受力分析图，并列出平衡方程组

2

222

22222

22f w t x f x t w p x Z F dt du

r I F F T r F T dt

d I F F dt du

m W F --'=--'=-==ω

?

F ?

F F xb =max μ

xb C

N

踏板力，f

b F F >>

20

100

p

?s

?b

?S

滑动率

b

?l

?

图中和式中符号说明（略） [返回二]

5 作图描述汽车稳定性因数K 与汽车前后轮侧偏角之差21αα－的对应关系，并说明。 汽车稳定性因数K 为

)(12

212

k L k L L m K -=

右边分子和分母同乘以侧向加速度

y

a ，有

)(1)(12

2

112212

Lk L ma Lk L ma a L k L k L a L ma K y y y y y -=-=

整理，得

)(11

1

22k F k F La K Y Y y -=

因222k F Y ＝－

α，11

1k F

Y ＝－α，且侧向加速度y a 与前、后轮的侧偏角1α、2α符号相反。所以，当1α、2α、y a 取绝对值时，)(21αα－-y a 的

关系为

)(1

21αα-=

y

La K

上式表明，)(21αα－与K 成线性关系，其斜率为

y

La 1。若

021>-αα，则0>K ，为不足转向；当021=-αα时，则0=K ，为中性转向：

当

021<-αα时，0

6 写出汽车的燃料消耗方程式（结构和使用参数及符号说明）。

γ

a e e S u g P Q 02.1=

,式中：γ、）、（或、、a e e e S u b g P Q 分别是百公里油耗（L/100km ）、发动机功率（kW ）、发动机燃料消耗率（或比油耗，)/(h ·kW g ）、

车速(km/h )和燃油重度(N/L )。[返回二]

7 画图并说明最小传动比的选取原则（不需要代入具体数值）。

假设05

i =时，

max 22max

a p a a u u u u =?=；

05

i <时，

max 33max 3max 2

,a p a a u u u u <<

其中3

p u 不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。

05

i >时，

max11max1max 2

,a p a a u u u u ><；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变差。

汽车稳态响应

21αα-与y a 关系

[返回二]

8 逐一列出可以绘制I 曲线的方程及方程组（符号注解）

①如已知汽车轴距L 、质心高度

g

h 、总质量m 、质心的位置

2L (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

????

??

?????? ??+-+=1212

2

22421μμμF h mgL F mg L

h L h mg F g g g

绘制I 曲线。

②根据方程组

??

???-+===+g g z z h L h L F F F F

mg F F ???μμμμ12212121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f 线组g

xb g

g

xb h mgL F h h L F 2

12-

-=

??和r 线组

1

2

1g xb xb g g

h mgL F F L h L h ????=-+

++对于同一?值，f 线和r 线的交点既符合1

1Z xb F F ?=，也符

合

2

2Z xb F F ?=。取不同的?值，就可得到一组f 线和r 线的交点，这些交点的连线就形成了I 曲线。[返回二]

三、叙述题（选择其中4道题，计20分）

1 以表格或流程图的形式逐一列出计算汽车加速性能的步骤。 手工作图计算汽车加速时间的过程：

① 列出发动机外特性

e

tq n T -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r i i T r T F T

g tq t t η=0＝

求出各档在不同车速下的驱动力t F ，并按式

0377.06.3602i i rn i i rn u g e g e a ≈??=

π

计算对应的车速

a

u ；

③ 按式

α

cos mg F f =计算滚动阻力

f

F ，按式

2

21

r D w u A C F ρ=

计算对应车速的空气阻力w

f F F +；

④ 按式m F F F dt du w f t δ)

(+-=计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画出a u x － 曲线以及a u x － /1曲线；

⑤ 按式

∑∑

?=?≈x

u

t t 计算步长6.3/a u ?的加速时间t ?，对t ?求和，则得到加速时间。同理，按式∑∑

??=?≈=?=

x u

u s s x

udu

s du x u ds ，计算步长)6.3/()(2x u u a a ?的加速距离s ?，对s ?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。[返回三]

2 汽车空气阻力组成部分以及在不同行驶工况空气阻力对汽车使用性能的影响

空气阻力由压力阻力和摩擦阻力两部分组成。压力阻力主要受形状、扰动和诱导阻力组成。形状阻力主要与汽车的形状有关。干扰阻力由汽车突出部件，如后视镜、门把手、导水槽、驱动轴、悬架导向杆等形成。内循环阻力是由发动机冷却系、车身通风、气流流过汽车内部的阻力形成。诱导阻力是由空气升力在水平方向的分力。摩擦阻力是表面与空气之间形成的粘滞力形成的，所占分额较小。[返回三]

3 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最大爬坡度i max 。

根据汽车行驶方程式或

)

(w f t F F F +-平衡图也可确定汽车的爬坡能力。它是指汽车在良好路面克服

w

f F F +后剩余的全部动力用来克服坡

道阻力时所能爬上的最大坡度m ax

i 。此时汽车在I 档以最低稳定车速行驶，即0=dt du ，则汽车行驶方程式变换为

w

f t i F F F F -=－ （2-60）

假设汽车滚动阻力仍为平路上的数值，则

)

(sin max w f t F F F mg +-=α （2-61）

mg

F F F w f t )

(sin

1

max +-=-α （2-62）

通常，用最大坡度表示汽车的爬坡能力（见下图），所以

??

?

???+-==-])([sin 1max max mg F F F tg tg i w f t α

4 如何选择汽车发动机功率？

①根据最大车速uamax 选择Pe ，即

e T D a D a T e P

f A C m u A C u mgf

P ，则可求出功率、、、、，若给定η+η=

)76140

3600(13max max

②汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）

[返回三]

5 分析汽车（有或无ABS ）紧急制动过程中实际（不许抽象化）减速度的变化？