汽车理论期末考试试卷及答案)[1]

FZ 11 = G (b + zhg ) /( 2 L) FZ 22 = G (a − zhg ) /( 2 L)
z 为制动强度。 左右载荷转移类似。 FZ 11 = FZ 22 Ga y b hg 2 Ag L Ga y a G = 2 − hg 2 Ag L + G
a y 为侧向加速度，A 为轮距。
1、(10 分)利用功率平衡图分别分析汽车总质量 M、空气阻力系数 CD、传动效率 η和主传动比 i0 对最高车速影响的规律。 解：画出功率平衡图。
总质量增加，空气阻力系数增加，传动效率增加都导致阻力功率增加，最高 车速下降。表现为阻力曲线的移动。 主传动比增加，导致最高档驱动功率曲线移动，对最高车速的影响未定，参 见书 P60 页图（上图） 。最高车速有可能增加也有可能减少，因为最高车速的最 大值是最大功率与阻力曲线的交点图中曲线 2 注：评分标准：画出功率平衡图得 2 分，对总质量增加，空气阻力系数增加， 传动效率增加三项总分 5 分。主传动比 3 分 2、 （10 分）试判断下面两图中，哪一种前悬架的外倾特性有利于不足转向，并 简要说明理由。
=Hale Waihona Puke Baidu
1250 × 9.8 × sin 0.05 × 100 = 17.01 kW 3600
3 档时，质量换算系数
δ3
∑I = 1+
W
mr 2
+
2 2 I f ig i0 η T
mr 2
1.25 × 4 0.25 × 4.08 2 × 1.0 2 × 0.9 = 1+ + = 1 + 0.044 + 0.033 = 1.077 1250 × 0.30 2 1250 × 0.3 2
K=
m a b 1300 1.2 1.3 ( − )= ( − ) = 7.56e − 4 > 0 2 2 L k 2 k1 2.5 − 60000 − 55000
因此，为不足转向。 侧向加速度
ay =
u 2 22 2 = = 4.84 m/s2 R 100
前轮转角 L 2.5 δ = + LKa y = + 2.5 × 7.56e − 4 × 4.84 = 0.0341rad = 1.96 D R 100 作用在汽车质心上的离心力 Fy = ma y = 1300 × 4.84 = 6292 N
注评分标准：判断同步附着系数 1 分；说明有前后和内外载荷转移 2 分；给 出前后载荷转移公式 2 分；给出左右载荷转移公式 2 分；判断是否能保证前轮先 于后轮抱死 3 分。如果学生能利用上面的公式推导同步附着系数在两个通道上的变化应
该给加分奖励
三(12 分)、一辆跑车在 100km/h 速度时能以恒定的加速度（a=0.5m/s）爬 5％的 无限长坡， 试确定该车在此车速下的阻力功率。 已知： 该车空气阻力系数 CD=0.32, 2 迎风面积 A=1.71m ,各档速比：i1=2.17,i2=1.41,i3=1.0，主减速比 i0=4.08,总传 动效率 0.9;空车质量 m0=1100kg,乘客二人的质量和 mu=150kg，滚动阻力系数 2 f=0.013, 该 车 发 动 机 飞 轮 的 转 动 惯 量 If=0.25kgm , 每 个 车 轮 的 转 动 惯 量 为 1.25kgm2，车轮滚动半径 r=0.30m。汽车的最高车速是 180km/h（由发动机的最 高转速限制） 。 解：最高车速 180 km/h，必然在 3 档时达到。由于最高车速由发动机的最高转速 限制，因此可以确定 1 档最高车速＝180/2.17＝82.9 km/h， 2 档最高车速＝180/1.41＝127.6 km/h 本题需要计算的车速可以在 2 档和 3 档达到，因此本题应该分为 2 档和 3 档计算。 坡度 5％，因此角度 α = arctan 0.05 = 0.05rad 总质量 m = 1100 + 150 = 1250kg 滚动阻力功率 Pf =
答：由题意知，0.7 为该车同步附着系数。转弯行驶时，由于有前后和内外载荷 转移，外前轮载荷最大，内后轮载荷最小，对于 x 型布置车辆，不能保证外前轮 先于内后轮抱死，而内前轮先于外后轮抱死是能够保证的。要求分成两部分来分 析；同时要指明加速度的变化对载荷转移量的影响，以及对抱死时间差别的影响 公式： 前后载荷转移，地面法向反作用力：
3600
a=
1.11 × 1250 × 100 × 0.5 = 19.27 kW 3600
所以，2 档时阻力功率 P = Pf + Pw + Pi + Pj = 4.42 + 7.19 + 17.01 + 19.27 = 47.89 kW 本题评分标准： 正确计算两种档位下阻力功率的给满分 12 分，计算错误扣 3 分。 仅正确计算一种档位下阻力功率的给 10 分，计算错误扣 3 分。 滚动阻力功率、空气阻力功率、坡度阻力功率、质量换算系数、加速阻力功率各 得 2 分。 四、 （13 分）汽车以 22m/s 的速度在半径为 100 米的圆圈上匀速行驶，按二自由度 模型考虑说明该汽车的稳态转向特性， 并计算维持汽车在轨道上行驶所必须的前 轮转角和后轮的侧偏角。已知：汽车的总质量 m=1300kg，质心距前轮中心距离 a=1.2m,距后轮中心 b=1.3m,前轴总侧偏刚度 k1=-55000N/rad,后轴总侧偏刚度 k2=-60000N/rad。 解：稳定性因数
2
10 σ z = ⎡ ∫ G z ( f )df ⎤ ⎢ ⎥ ⎦ ⎣ 0.1
1/ 2
1 10 = ⎡9.95 × 10 − 4 × ( ∫ f 2 df + ∫ 1df )⎤ ⎢ ⎥ 0.1 1 ⎣ ⎦
1/ 2
= 9.29 × 10 −3 = 0.096(m / s 2 )
本题评分标准 过程正确，结果正确，得满分 15 分。写出式（1）得 2 分，写出式（2）得 2 分， 写出均方根值公式得 3 分。 思路正确，公式正确，结果不正确，得 12 分。
本题评分标准： 正确计算稳定性因数，给 5 分，计算错误扣 2 分。 正确计算前轮转角，给 4 分，计算错误扣 1 分。 正确计算后轮侧偏角，给 4 分，计算错误扣 1 分。 五、 （15 分）设车身单质量系统的幅频|z/q|用双对数坐标表示时如下图所示，路 面不平度系数为Ｇq（ｎ0）＝2．56×１０-6ｍ2／ｍ-1,参考空间频率 n0=0.1m-1。设 汽车行驶速度 u=25m/s,计算 0.1-10Hz 频率范围内车身加速度的均方根值 σ z 。
列出方程
⎧ F y = F y 2 + F y1 ⎨ ⎩ F y 2 ⋅ b = F y1 ⋅ a
解得， Fy 2 =
a 1.2 Fy = × 6292 = 3020 N a+b 1.2 + 1.3 Fy 2 k2 = 3020 = −0.05rad = −2.89 D − 60000
后轮侧偏角 α 2 =
δ 3 = 1+
∑I
W
mr 2
+
2 2 I f ig i0 η T
mr 2
= 1+
1.25 × 4 0.25 × 4.08 2 ×1.412 × 0.9 + = 1 + 0.044 + 0.066 = 1.11 1250 × 0.30 2 1250 × 0.3 2
2 档时加速阻力功率 Pj =
δ 2 mu a
算法，注意 PAI 的取值的区别
因此，f＝0.1～1 时， G z ( f ) = (2πf ) 2 × 1 × 25.24 × 10 −6 = 9.95 × 10 −4 f f＝1～10 时， Gz ( f ) = (2πf ) 2 × 1 / f 2 × 25.24 × 10 −6 = 9.95 × 10 −4 均方根值
图 2.1 图 2.2 解：图 2.1 为双横臂悬架。车轮外倾倾斜方向与地面侧向反作用力相反，侧偏 角绝对值增大。如果前轮的侧偏角绝对值增大，则有利于不足转向。 图 2.2 为单横臂悬架，在这种情况下，车轮外倾倾斜方向与地面侧向反作用力相 同，侧偏角绝对值减小。如果前轮的侧偏角绝对值减小，则减少不足转向。 注评分标准：判断悬架形式 1 分；判断车轮外倾倾斜方向与地面侧向反作用 力相反或相同 1 分；判断侧偏角绝对值增大或减小 1 分；判断是否有利于不足转 向 2 分。 3、（10 分）某轿车的制动系是 x 型布置，并且在后轮的轮缸中安装有比例阀。 假设在直线制动时，当路面附着系数为 0.7 时，汽车刚刚好能保证前轮先于后轮 抱死。如果该车在 0.7 的路面上转弯行驶并且进行制动，是否也能保证前轮先于 后轮抱死？试分析之（要求有必要的假设与计算公式）。
3 档时加速阻力功率 Pj =
δ 3 mu a
3600
a=
1.077 × 1250 × 100 × 0.5 = 18.70 kW 3600
所以，3 档时阻力功率 P = Pf + Pw + Pi + Pj = 4.42 + 7.19 + 17.01 + 18.7 = 47.32 kW 2 档时，质量换算系数
z 解： Gz (ω ) = H ( jω ) z~ q G (ω ) = ω Gq (ω ) q q
2 2
2
（1）
而
z = 1， （f＝0.1～1） ； q z （f＝1～10） = 1/ f ， q
（2）
或
2 2 2 −6 Gq × 0.01 × 25 = 25.24 × 10 −6 要注意有不同的 (ω ) = 4π G q ( n 0 ) n 0 u = 4π × 2.56 × 10
汽车理论期末考试题目（2006） （B 卷）答案
一、判断题（30 分） ：在叙述对的序号前面打√；错的在序号前面打×，并在答 题纸上简要说明理由。 1、甲车行驶 100 公里耗油 7 升，乙车行驶 100 公里耗油 7.2 升，所以说甲车 的燃油经济性优于乙车。 答:错。需要等速百公里油耗。题中没有说等速。主要是工况没有讲清楚，是城 市 100 公里还是郊区 100 公里，而且汽车如果是卡车还应该说明载荷的情况。 2、驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一个重要指标，它是汽车驱动轮在 不滑转工况下充分发挥驱动力作用要求的最低地面附着系数。 答:对 3、 在路面随机输入下双轴汽车车身各点垂直位移的均方根值的大小与各点到 轴距中心的距离有关。 答:对 4、确定最大传动比时，要考虑三个方面的问题：最大爬坡度，附着率，最低 稳定车速。 答:对 5、制动法规要求，在附着系数为 0.2-0.8 的路面上制动时前轮要先于后轮抱 死， 因此将同步附着系数提高到 0.85 以上就可以保证汽车的制动系合乎法规 的要求。 答：错。还要考虑 β 曲线和 I 曲线之间的距离，要考虑制动效率的问题。 6、设车身—车轮二自由度汽车模型，它行驶在波长λ=10m 的水泥接缝路上， 在车速 ua= 72km/h 时引起车身部分共振，那么其车身部分的固有频率 f0=2Hz。 答:对 7、增加轿车后轮的侧偏刚度，有利于操纵稳定性。 答:对 8、汽车的前后总侧偏角应当包括：弹性侧偏角（要考虑到垂直载荷和外倾角 等因素的变化） ，侧倾转向角，变形转向角。 答:对 9、汽车车轮部分的固有频率 ft= 10Hz，由于车轮部分共振时，车轮对路面作 用的动载荷所形成的搓板路的波长 λ=1.5m 则该沙石路上常用的车速是 27Km/h。 答：错。 u = f λ = 10 ×1.5 = 15m / s = 54km / h 10、汽车因数 T.B 是汽车峰值反应时间和质心侧偏角的乘积。是汽车稳态转向 特性的重要评价指标。 答：错。是瞬态特性评价指标。 注：评分标准：判断错误得 0 分；只答对对错得 1 分，说清楚理由再得 2 分。 二、回答下列问题（30 分） ：
G cos αfu a 1250 × 9.8 × cos 0.05 × 0.013 × 100 = = 4.42 kW 3600 3600
3 C D Au a 0.32 × 1.71 × 100 3 = = 7.19 kW 76140 76140
空气阻力功率 Pw =
坡度阻力功率 Pi =
G sin αu a 3600