汽车运用工程3—7章习题答案.doc

一、 概念解释
1．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，车轮中心沿轴方向将作用有侧向力，在地面上产生相应的地面侧向反作用力，使得车轮发生侧偏现象，这个力称为侧偏力。
2．地面制动力
制动力习惯上是指汽车制动时地面作用于车轮上的与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力。
3．汽车制动性能
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。
4. 滑动（移）率
描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即滑动率的数值代表了车轮运动成份所占的比例，滑动率越大，滑动成份越多。
5. 同步附着系数
具有固定的线与I线的交点处的附着系数,被称为同步附着系数。
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。
7．回正力矩
回正力矩是轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕轴方向恢复直线行驶的力矩。
8. 汽车最小离地间隙
汽车最小离地间隙C是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。
9．制动距离
制动距离S是指汽车以给定的初速，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。
10．临界车速
当车速为时，的称为临界车速。
11、悬挂质量分配系数：

简答题
1. 用图叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。
①  当（为地面附着力）时，；

②当时，且地面制动力达到最大值,即；

③当时,,随着的增加，不再增加。

2．画出附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明。
①   当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，当制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。
②   然后随着S的增加，逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。
③   而车轮侧向力系数（侧向附着系数）则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，，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。
④   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。
3． 在侧向力的作用下，刚性轮和弹性轮胎行驶方向的变化规律（假设驾驶员不对汽车的行驶方向进行干预）。
当有时，若车轮是刚性的，则可以发生两种情况：
①当地面侧向反作用力未超过车轮与地面间的附着极限时()，车轮与地面间没有滑动，车轮仍沿其本身平面的方向行驶。
②当地面侧向反作用力达到车轮与地面间的附着极限时()，车轮发生侧向滑动，若滑动速度为，车轮便沿合成速度的方向行驶，偏离了车轮平面方向。
当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，出现侧偏现象。
二、 分析题
1．已知某汽车φ0＝0.4，分析φ＝0.3以及φ＝0.7时汽车的制动过程。
  当φ＝0.3时，比φ0＝0.4小，在I曲线下方，利用线和线分析，前轮先抱死，当 线与I曲线相交， 则后轮也抱死；
当φ＝0.7时，比φ0＝0.4大，在I曲线方，利用线和线分析，后轮先抱死，当线与I曲线相交，则前轮也抱死。
2. 某汽车（装有ABS装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖痕，请分析出现该现象的原因。
ABS装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。
3．请分析汽车制动时附着系数大小对前、后轮地面法向反作用力的影响。
。由式可知，制动时汽车前轮的地面法向反作用力随制动强度和质心高度增加而增大；后轮的地面法向反作用力随制动强度和质心高度增加而减小。大轴距汽车前后轴的载荷变化量小于短轴距汽车载荷变化量。例如，某载货汽车满载在干燥混凝土水平路面上以规定踏板力实施制动时，为静载荷的90%，为静载荷的38%，即前轴载荷增加90%，后轴载荷降低38%。
4. 从制动距离计算式可以得出那些结论。
　①汽车的制动距离S是其制动初始速度二次函数，是影响制动距离的最主要因素之一；②S是最大制动减速度的双曲线函数，也是影响制动距离的最主要因素之一。③是随行驶条件而变化的使用因素，而是受道路条件和制动系技术条件制约的因素；④S是制动器摩擦副间隙消除时间、制动力增长时间的线性函数，是与使用调整有关，而与制动系型式有关，改进制动系结构设计，可缩短，从而缩短S。
5. 请分析制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数与滑动率的关系。
①   当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。
②   然后，随着S的增加，逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。（对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。）
③   而车轮侧向力系数（侧向附着系数）则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，。（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。）
④   只有当S约为20％（12～22％）时，汽车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。

6. 确定传动系最小传动比的基本原则。
7．从受力分析出发，叙述汽车前轮抱死拖滑和后轮抱死拖滑对汽车制动方向稳定性的影响。
从受力情况分析，也可确定前轮或后轮抱死对制动方向稳定性的影响。

(a) 前轴侧滑              (b) 后轴侧滑
例图 汽车侧滑移分析
例图a是当前轮抱死、后轮自由滚动时，在干扰作用下，发生前轮偏离角（航向角）。若保持转向盘固定不动，因前轮侧偏转向产生的离心惯性力与偏离角的方向相反,起到减小或阻止前轴侧滑的作用，即汽车处于稳定状态。
例图 b为当后轮抱死、前轮自由滚动时，在干扰作用下，发生后轴偏离角（航向角）。若保持转向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力与偏离角的方向相同，起到加剧后轴侧滑的作用，即汽车处于不稳定状态。由此周而复始，导致侧滑回转，直至翻车。
在弯道制动行驶条件下，若只有后轮抱死或提前一定时间抱死，在一定车速条件下，后轴将发生侧滑；而只有前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向力系数几乎为零，不能产生地面侧向反作用力，汽车无法按照转向盘给定的方向行驶，而是沿着弯道切线方向驶出道路，即丧失转向能力。
8、6450轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论根据(要求有必要的公式和曲线)。
答： 稳定性系数：
、变化，
原来K0,现在K>0,即变为不足转向。
9、汽车的稳态响应有哪几种类型?表征稳态响应的具体参数有哪些?它们彼此之间的关系如何(要求有必要的公式和曲线)？
答： 汽车稳态响应有三种类型 ：中性转向、不足转向、过多转向。
几个表征稳态转向的参数：
1．前后轮侧偏角绝对值之差(a1-a2);
2. 转向半径的比R/R;
3．静态储备系数S.M.
10、举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？
答：方法：1.a1-a2 >0时为不足转向，a1-a2 =0时 为中性转向，a1-a2 <0时为过多转向；
2. R/R0>1时为不足转向，R/R0=1时为中性转向，R/R0<1时为过多转向；
3 .S.M.>0时为不足转向，S.M.=0时为中性转向，S.M.<0时为过多转向。
汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移使得 汽车质心至前后轴距离a、b发生变化，K也发生变化。
11、稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速。证明： 特征车速=，且在特征车速时的稳态横摆角速度增益，为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角速度增益的一半。
答： 转向灵敏度
特征车速
,中性转向时
得证。
12、试说明传动系中最大传动比如何确定？
最大爬坡度＋附着力＋最低稳定车速

13、简述汽车平顺性分析中7自由度模型中7个自由度。
7个自由度模型
悬挂质量：车身＋车架＋车架上的总成 m2－3自由度 （垂直、俯仰、侧倾）
减振器＋悬架弹簧 非悬挂质量：车轮＋车轴 m1－4自由度 （垂直）

三、 计算题
1．已知某车总质量为8025kg,L=4m(轴距),质心离前轴的距离为a=2.5m,至后轴距离为b=1.5m,质心高度hg=1.15m,在纵坡度为i=3.5的良好路面上等速下坡时 ,求轴荷再分配系数(注:再分配系数mf1=FZ1/FZ,mf2=FZ2/FZ)。
解： ，

,
2 某汽车的总重力为,,静态时前轴荷占55％，后轴荷占45％， ,, 求特征车速，并分析该车的稳态转向特性。
解：因为，所以汽车为不足转向特性。
3. 已知某汽车质量为m=4000kg,前轴负荷1350kg,后轴负荷为2650kg,hg=0.88m，L=2.8m,同步附着系数为 φ0=0.6，试确定前后制动器制动力分配比例。
解：
 ，        ，
=0.5261

4. 某轿车轴距L=3.0m,质心至前轴距离a=1.55m,质心至后轴距离b=1.45m,汽车围绕oz轴的转动惯量Iz=3900kg·m2,前轮总侧偏刚度 k1=-6300N/rad,后轮总侧偏刚度 k2=-110000N/rad,转向系总传动比i=20,汽车的总质量为2000kg,请求（画出）稳态横摆角速度增益曲线、车速为ｕ＝22.35m/s汽车的稳态横摆角速度增益。
解：