《汽车运用工程》复习.docx.pdf

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1、1.驱动力与（车轮）制动力 汽车驱动力好是发动机曲轴输出转矩经离合器、变速器（包括分动器）、传动轴、主减速 器、差速器、半轴（及轮边减速器）传递至车轮作用于路面的力“ ，而由路面产生作用于车轮圆 周上切向反作用力好。习惯将好称为汽车驱动力。如果忽略轮胎和地面的变形， F=L = 则r , 人=几 10 听。式中，人为传输至驱动轮圆周的转矩；旷为车轮半径；為为汽车发动机 输出转矩；仗为变速器传动比；0主减速器传动比；丁为汽车传动系机械效率。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 Fh o 制动器制 动力耳等于为了克服制动器. 摩擦力矩而在轮胎轮缘作用的

2、力F?=TJr。式中：是车轮制动器 摩擦副的摩擦力矩。从力矩平衡可得地面制动力丘为Fb=TJ匕壮。地面制动力冷是使汽车减速 的外力。它不但与制动器制动力耳有关，而且还受地面附着力J 的制约。 （本题5分） 2汽车（转向特性）的稳态响应 在汽车等速直线行驶时，若急速转动转向盘至某一转角并维持此转角不变时，即给汽 车转向盘一个角阶跃输入。一般汽车经短暂时间后便进入等速圆周行驶，这也是一种稳态，称 为转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应。汽车等速圆周行驶，即汽车转向盘角阶跃输入下进入 的稳态响应，在实际行驶中不常出现，但却是表征汽车操纵稳定性的一个重要的时域响应，称 为汽 车稳态转向特性。汽车稳态转向特

3、性分为不足转向、中性转向和过度转向三种类型。（本题5 分） 3等速行驶燃料经济特性 等速行驶燃料经济特性是汽车燃料经济性的一种常见评价指标。它是指汽车在额定载荷条件 下，以最高档或次高档在水平良好路面上等速行驶100km的燃油消耗量。通常测出或计算岀 10kn）/h或20km/h速度间隔的等速百公里燃油消耗氐然后在图上绘制曲线，称为等速百 公里燃油消耗量曲线，也称为等速行驶燃料经济特性。 4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

4、性曲线图上，便得到最小燃油消耗特性。 5弹性轮胎的侧偏现象与侧偏特性 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，车轮中心沿丫轴方 向将作用有侧向力 Fy , 在地面上产生相应的地面侧向反作用力 卩丫 , F Y也称为侧偏力。轮胎的 侧偏现象，是指当车轮有侧向弹性时，即使竹没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮 平面的方向。不同载荷和不同道路上轮胎的侧偏力?侧偏角关系曲线一般称为弹性轮胎的侧偏特 性。侧偏特性曲线表明，侧偏角不超过5。时，竹与。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。，可以认为侧偏角与侧偏力成线性关系。 6附着系数

5、 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力疗超过某值（附着力）时, F+F+F F F 车轮就会滑转。因此 , 汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为/ 十匚十J。附着力 ?的计算式 为%= 叭。式中，览接触面对车轮的法向反作用力；为滑动附着系数，通常简称为附着系数。 7汽车操纵稳定性 汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转 向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶；且当受到外界干扰（路不平、侧风、货物或乘 客偏载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。汽车操纵稳定性不仅影响汽车驾驶操作的 方便程度，而且也是决定汽车高速行驶安全的一个重要性

6、能 81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、后制动器制动力耳“和尸竝的关系曲线，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 制动力必定等于各白的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力。 三、问答与计算题： 1.为什么前轮较后轮先制动抱死不易产生剧烈侧滑？后轮较前轮先制动抱死易产生“甩尾”现 象？（10分） 答：如果前轮在制动力作用下还在滚动，而后轮己经抱死。若在制动惯性力的基础上述存在一 个侧向干扰力，那么合力将与车俩纵轴线成一定夹角。侧

7、向干扰力必须用地面作用在车轮上的 等值侧向力来平衡，因为后轮己经滑移, 所以侧向力实际上只能作用在前轮上，由侧向干扰力 与地面侧向形成的力矩使合力与车辆纵轴线形成的夹角增大，汽车冋转趋势增大，处于不稳定 状态 , 易发生甩尾现象（6分）；如果前轮抱死，后轮仍继续滚动，则相应的力矩将使上述的 夹角减小，车辆处于稳定状态，车辆将继续沿着原来的方向运动，既不易产生侧滑（4分）。 2. 已知车速Va=30km/h,道路坡度i = 0.1,汽车总重Ga=38000N,车轮动力半径i*d=0.367m, 传动效率Ht=0.85,滚动阻力系数f = 0.013,空气阻力系数CD=0.75,汽车迎风面积A =

8、 3.8m 2 汽油机i0ig=18o求发动机的输出扭矩皿。 （10 分） 解： 5+W+ 洽+歸 因为詈分） 3写岀计算汽车动力因数的详细步骤，并说明其在计算汽车动力性的用途。 根据公式G , 求出不同转速和档位对应的车速，并根据传动系效率、传 动系速比求出驱动力，根据车速求岀空气阻力，然后求岀动力因素将不同档位和车速 卜的D绘制在 Ua -D直角坐标系中，并将滚动阻力系数也绘制到坐标系中，就制成动力特性 图。利用动力特性图就可求出汽车的动力性评价指标：最高车速、最大爬坡度（汽车最大爬坡度 和直接档最大爬坡度）和加速能力（加速时间或距离）。 4汽车的燃料经济性评价试验方法有哪些？ （G “

9、d + 21.15 x r = 06Nm（3分） 常选取单位行程的燃料消耗量，即A/00如7,或单位运输工作的燃料消耗量，即 L/lOOlkm. Ukphn.前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性，也可用于分析不同部件（如发动 机、传动系等）装在同一种汽车上对汽车燃料经济性的影响；后者常用于比较和评价不同容载量 的汽车燃料经济性。其数值越大，汽车燃料经济性越差。 汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所经过的行程，即如7/厶作为评价指标， 称为汽车经济性因数。例如，美国采用每加仑燃料能行驶的英里数，即MPG或mile/USgal. 其 数值越大，汽车燃料经济性越好。 汽车在使用过程中，载荷和道路

10、条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可釆用燃料消耗量 0（单位为L/100S）与有效载荷G （单位为间的关系曲线，评价在不同道路条件下的汽车燃料 经济性。 55分析汽车发动机后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响 通过功率平衡图可容易地分析在不同档位和不同车速条件卞汽车发动机功率的利用情况。 汽车在良好平直的路面上以等速叫3行驶，此时阻力功率为 Pf + Pv 发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率 (3)在炎热干燥地带，空气中灰尘多；而湿热带，空气中水蒸气浓 度大。灰尘和水蒸气由进气系统或曲轴箱通风口进入发动机污染机 油，导致机油变质。 (4)机油温度高，粘度下降，油性变差，使零件磨损加剧； 2

11、80 3672x0.8x0.7 A Qy 和2 10000（0.1 + 0.013）+ 2u5 J ge 3672 G贝+ / ） + （5 分） =16 厶/00km（5 分） （5）供油系受热后，部分汽油蒸发，使供油系产生气阻。 5?发动机排岀的三种主要污染物形成的主要原因和主要影响因素是什 么？ 答：co是碳氢燃料在燃烧过程中的中间产物，主要影响因素为混合气 的浓度；HC既有未燃燃料，又有燃烧不完全的产物，也有部分被分 解的产物，主要影响因素为混合气过浓、过稀，燃料雾化不良，或混 入废气过多等一切妨碍燃料燃烧的条件；NO*是空气中的氧与氮在高 温高压下反应生成的，为主要影响因素为燃烧气体

12、的温度和氧的浓 度，以及停留在高温下的时间。 1 ?汽车传动系的功率损失有哪些？分析其影响因素。 答：传动系的功率损失有：（1）机械损失；（2）液力损失。机械 损失是指齿轮、传动副、轴承、油封等处的磨擦损失，与相互啮和齿 轮的对数、传递的扭矩有关。液力损失指消耗于润滑油的搅动、润滑 油与旋转零件之间的表面磨擦等功率损失，与润滑油的品种、温度、 箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关. 1,汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受 到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。 2汽车动力性的评价指标：a.最高车速uamax b.加速时间t c.最大爬坡度imax 0 w min

13、 2000 3000 ntq 5000 z,p z,max w/ （r-min ? 】） 图1? 3汽油发动机处特性中的功军与转柜曲线 160140 loo80604020 605040302010 乡 VW 3发动机的转速特性发动机的转速特性，即发动机的功率Pe、转矩Ttq、燃油消耗率b与发动机 曲轴转速nZ间的函数f （n）关系曲线。 夕we性曲线（节气1全开，供油量最大）部分负荷特性鞍（节 气门部分开启，部分供油） 4传动系损失的功率PT可分为：机械损失和液力损失 5汽车行驶方程式 TU 1 q ： 1 J . 6 动力特性图毗 * = Gf cos a+ -u? + C?sina+ J

14、rn - - 二二出十 - G盟 ”上竝动力因数。 后轮驱动时，附着条是匚“曲 w附着条件二地面作哺在驱动轮上的切向反力小于驱动轮的 附着力。 力和空气阻尺亦宙 +匕）力消耗的发动机功率的差值是后备功率。后备功率用于加速和 T 爬 坡。 9电动汽车的类型：纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。10 混合动力电动汽车的 结构根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可以分为串联式、并联式和混联式。 “混合动力电动汽车的节油原理1）为了满足急加速、以最高车速行驶与快速上坡对驱动功率的要 求，传统的内燃机汽车所配备的发动机功率往往相当大。储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况 波动，在汽车

15、的一般行驶中吸收、储存电能，而在需耍提供大功率时提供电能，从而可以采用小型 的发动机，工作中发动机的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最优工作区域 节气门开疑度的不同 5汽车行驶方程式 6动力特性图 ara/（km? h ） 汽庄的材力飾竹IB 8后备功率机 功率与滚 发动 动阻 由动力特性图确定动力性评价指标 7附着条件 内；2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内燃机，以节约燃 油；3）在混合动力电动汽车的电力驱动部分中，电动机能够作为发动机工作。汽车减速滑行或紧 急制动时，可以利用发电机回收部分制动能量，转化成电能存入蒂电池，进一步提高汽车的燃油经 济性。 12制动性

16、的评价指标包括：制动效能一制动距离与制动减速度；制动效能恒定性；制动时的方向稳 定性。 13汽车的制动跑偏的原因：1）. 左右车轮制动力 不相等制动力不相等AFb =丛叱1005 度2）悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学“ 林b 上不协 调 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。（叙述4分，整体1分） 2汽车操纵稳定性 汽车操纵稳定性，是指在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及 转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶；且当受到外界干扰（路不平、侧风

17、、货物或乘客偏 载）时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的性能。汽车操纵稳定性不仅影响汽车驾驶操作的方 14（1）前轮抱死吋，Fj的方向与前轴侧滑的方向相反, Fj能阻 止或减小前轴侧滑，汽车处于稳定状态。（2）后轮抱死时，Fj 与后轴侧滑方向一致，惯性力加剧后轴侧滑，后轴侧滑又加剧惯 性力，汽车将急剧转动，处于不稳定状态。 15 I曲线：在各种附着系数的路面上制动吋，要使前、后车轮同 时抱死，前、后轮制动器制动力应满足的关系曲线。 卩0二0.786（满裁） Q 线/ 15 7_ S Hi莎满我） 盘 10 5 05 10 15 20 25 30 35 Ai/kN 图4? 29 一（相当干货车的莎

18、线与1曲坡 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 z 004-35 1 （?卜法規轿车的制动力分配 芝功率时的最低燃油i 矣 P=z+0? 05 便程度，而且也是决定汽车高速行驶安全的一个重要性能。（叙述4分，整体1分） 3附着椭圆 汽车运动时，在轮胎上常同时作用有侧向力与切向力。一些试验结果曲线表明， 一定侧偏角下， 驱动力增加时， 侧偏力逐渐有所减小， 这是由于轮胎侧向弹性有所改变的关系。 当驱动力相当大时， 侧偏力显著下降，因为此时接近附着极限，切向力已耗去大部分附着力，而侧向能利用的附着力很 少。作用有制动力时，侧偏力也有相似的变化。驱动力或制动力在不通侧

19、偏角条件下的曲线包络线 接近于椭圆，一般称为附着椭圆。它确定了在一定附着条件下切向力与侧偏力合力的极限值。（叙 述4分，整体1分） 4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。汽车制动性能是汽车的重要使用性能之 一。它属于主动安全的范畴。制动效能低下，制动方向失去稳定性常常是导致交通安全事故的直接 原因之一。（叙述4分，整体1分） 5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。它表征汽车无碰撞地越过石 块、树桩等障碍物的能力。汽车的前桥、飞轮壳、变速

20、器壳、消声器和主传动器外壳等通常有较 小的离地间隙。汽车前桥的离地间隙一般比飞轮壳的还要小，以便利用前桥保护较弱的飞轮壳免 受冲碰。后桥内装有直径较大的主传动齿轮，一般离地间隙最小。在设计越野汽车时，应 保证有较大的最小离地间隙。（叙述4分，整体1分） 1汽车的燃料经济性评价试验方法有哪些？ 常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km,或单位运输工作的燃料消耗量，即 L/100tkm. L/kpkmo前者用于比较相同容量的汽车燃料经济性, 也可用于分析不同部件（如发动 机、传动系等）装在同一种汽车上对汽车燃料经济性的影响；后者常用于比较和评价不同容载量的 汽车燃料经济性。其数值越大，汽车燃料

21、经济性越差。 汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所经过的行程，即km/L作为评价指 标，称为汽车经济性因数。例如，美国采用每加仑燃料能行驶的英里数，即MPG或mi le/USgaL其数值越大，汽车燃料经济性越好。 汽车在使用过程中，载荷和道路条件对汽车燃料的消耗影响很大，也可采用燃料消耗量Q（单 位为L/100km）与有效载荷G （单位为t）之间的关系曲线，评价在不同道路条件下的汽车燃料 经济性。 （每一步3分，整体1分） 2试用汽车的驱动力一行驶阻力平衡或者动力特性分析汽车的动力性。 根据汽车行驶方程式F严F+F严F严耳,即 臨? 0 * 几CD-A-U父du - =m? D = - -

22、 -=j D = - - 当G 咖“时可求出最大加速度，而G 可计算汽车加速能 力。 （每一步4分，整体2分） 3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Q （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宀 与偏离角。的方向相反，化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Q （航向角

23、）。若 保持转向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力耳与偏离角Q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。（每图4 分，整体2分） du d6 du ax = - v = - vcor 1请推导出公式山dt dt(15分) 。 (u + Aw) cos A0 一(1)+ AD) sin

24、 A0 - w - M + Aw - 1)A0 一A1)A0 - w Aw - 1)A0 ( 其中cosAO ? 1 和sin A0 ? A0) = lim /TO AM - x)AO du = dt -BCD,. A （每一步3分，整体1分） V + AV u x 2已知某车总质量为8025他厶二4加（轴距），质心离前轴的距离为2. 5/77,至后 轴距离为E. 5m,质心高度/?=1. 15/77,在纵坡度为/=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m二FFz, m二FF。（10分） 8025x1.58025x2.5 齐4 X9 -81 = 30 9X9 -81

25、 “4 X9 - 81 = 516X9-81N = 3009/8025 = 0.375 m= 1 0.375 = 0.625 （写出八弋4 分 每一步3 分） 1、问答题（10分）：利用图形对曲线进行解释。 简单地说， / 线组就是当后轮制动抱死时，汽车前后轮制动力关系。当后 Fxb=“W(p ,并且Fxh = Fxh + 将式表示成?2 =/ （? 1 ）的函数形 式，则得出汽车在不同路面上只有后 轮抱死 mg厶 入式中，就得到厂线组，见下图。尸线组与横坐标的交点为, 而与的取 线，所以取不同的值就可得出线组 ?2 =处2 轮抱死时，存在 时的前、后地面制动力的关系式为 不同。值代 F二如g

26、厶 值无关。当尸 / 尸。时， L+ （P 。 mg 由于尸线组是经过（九,0）的射 、 / （每一个公式2分，图2分，叙述3分，整体1分） 2、计算题（7分）： 已知某汽车的总质量m二4600kg, CD二0. 75, A二4m：旋转质量换算系数5产0. 03, 5 2二0.03,坡度角a二5，仁0.015,传动系机械效率口二0. 85,传动系总速比 心施=8.4, % =1,车轮滚动半径z; = 0.368/77 加速度du/dt=0. 2m/s2, ua=30km/h, 请计算此时 汽车克服各种阻力需要的发动机输出功率。 1 ,Gfua cos a Gua sin a CDAua ” r

27、)z 3600 3600 76140 (4600x0.015x9.81x30cos5 + 4600x9.81x30sin5 + =54.79M （公式3分，计算4分） 3、问答题（10分）： 分析汽车发动机后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响 通过功率平衡图可容易地分析在不同档位和不同车速条件下汽车发动机 功率的利用情况。 汽车在良好平直的路面上以等速叫3行驶，此时阻力功率为 8mua du - ) 3600 dt 0.75x4x303 “76140 + 1.06x4600x30x0.20) 1 3600 n, 发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率 该剩余功率仪被称为后备功率。如果驾驶员仍

28、将加速踏板踩到最大行程, 则后备功率就被用 于加速或者克服坡道阻力。为了保持汽车以等速叫3行驶，必需减少加速踏板行程，使得功率 曲线为图中虚线，即在部分负荷下工作。另外，当汽车速度为签】和叫2时，使用不同档位 时，汽车后备功率也不同。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车 的爬坡度和加速度。功率平衡图也可用于分析汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车的 燃油经济性。后备功率越小，汽车燃料经济性就越好。通常后备功率约10%?20%时，汽车燃 料经济性最好。但后备功率太小会造成发动机经常在全负荷工况下工作，反而不利于提高汽车燃 料经济性。 （每一个公式2分，叙述5分，整体1分） 4、问答题（8分）：请用图形解释“同步附着系数” 两轴汽车的前、后制动器制动力的比值一般为固定的常数。通常用前制动 器制动力对汽车总制动器制动力之比来表明分配比例，即制动器制动力分配系数0。它是前、后 制动器制动力的实际分配线，简称为“线。0线通过坐标原 1 一0 称为同步附着系数，见下图。它表示具有固定0线的汽车只能在一种路面上实现前、后轮同时 抱死。同步附着系数是由汽车结构参数决定的，它是反应汽车制动性能的一个参数。 点，其斜率为 o具有固定的0线与I线的交点处的附着系数，被 I曲线和B曲线 （写出公式1分，图3分，叙述3分，整体1分）