汽车运用工程各类题型模拟题及详细答案之四
二、写出表达式、画图说明、计算（选择其中4道题，计２０分）
１ 写出结构使用参数的汽车行驶方程式（注意符号及说明）
汽车行驶方程式的普遍形式为
即:
式中：
－驱动力；
－滚动阻力；
－空气阻力；
－坡道阻力；
－加速阻力；
－发动机输出转矩；
－主 减速器传动比；－变速器档传动比；
－传动系机械效
率；－汽车总质量；
－重力加速度；
－滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力
系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－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
j
i w f t F F F F F +++=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
0t
F f
F w
F i
F j
F tq
T 0
i k
i k t
ηm g
f αD C A a u
δdt du
?
F ?
F F xb =max μ
xb C
N
踏板力，f
b F F >>
①当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力,若忽略其它阻力，地面
制动力
，当
（
为地面附着力），
；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。[返回二]
3 简述图解计算等速燃料消耗量的步骤
已知(
,,),1,2,……,,以及汽车的有关结构参数和道路条件(
和)，求作出
等速油耗曲线。根据给定的各个转速
和不同功率下的比油耗
值,采用拟合的方
法求得拟合公式
。
1) 由公式
计算找出
和
对应的点(
,),(,),......,(,)。
2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率
和
。
3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率
。
4) 由
和对应的
,从
计算
。
5) 计算出对应的百公里油耗
为
=μF 0
＝xb F ?
F F xb ≤?
F μ
F F xb =?
F F xb =max μ
F F xb =xb
F max
xb F ?
F F xb =max ?
μF F >?F F xb =xb
F μ
F ei n i P ei g =i n r
f i )
(a S u f Q =e
n e
g )
,(2e e n P f g =0
377
.0i i r
n u k e a =a
u e
n 1n 1a u 2n 2a u m n am u r
P w
P 360015.2136003
?=
=a D a w w Au C u F P αcos 36003600r a a r r Gf u
u F P ==
e
P e
n e
P )
,(2e e n P f g =e
g S
Q γ
a e
e S u g P Q 02.1=
6) 选取一系列转速
，，，，......，,找出对应车速，，，，……，
。据此计算出
。
把这些－的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列
于 下表。
等速油耗计算方法
[返回二]
4 有几种确定汽车最高车速的方法？并有哪几种作图法可确定最高车速。
1n 2n 3n 4n m n 1a u 2a u 3a u 4a u am
u Sm
S S S S Q Q Q Q Q ,,,,,4321K K S
Q a
u
通常有三种方法可求的汽车的最高车速，它们分别是驱动力－行驶阻力平衡图法、动力因数－滚动阻力平衡图法、功率平衡图法。
①驱动力－行驶阻力平衡图法，即使驱动力与行驶阻力平衡时的车速
②功率平衡图法，即使发动机功率与行驶阻力功率平衡时的车速
③动力特性图法，即动力因数与道路阻力系数平衡
[返回二] 5 画图并说明最小传动比的选取原则。
假设时，；
时，
其中
不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。
时，
；后备功率大，动力性变好，燃油经济性变差。 [返回
二]
6 写出可以绘制I 曲线的各种方程及方程组
)(=+-w f t F F F 0
/)(=η+-T w f e P P P
D 05
i =max 22max
a p a a u u u u =?=05
i ,a p a a u u u u <<3 p u 05 i >max11max1max 2 ,a p a a u u u u >< ①如已知汽车轴距、质心高度、总质量、质心的位置(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绘 制I 曲线。 ②根据方程组 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利用线组 和线组 对于 同一 值，线和线的交点既符合 ，也符合 。取不同的 值， 就可得到一组 线和线的交点，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 简述影响通过性因素。 汽车的最大单位驱动力、行驶速度、汽车车轮、液力传动、差速器、悬架、拖带挂车、驱动防滑系统(ASR )、驾驶方法.[返回三] 2 分析滚动阻力偶与滚动阻力系数的关系 轮胎在滚动过程中，轮胎各个组成部分间的摩擦以及橡胶元、帘线等分子之间的摩擦，产生摩擦热而耗散，这种损失称为弹性元件的迟滞损失。将充气轮胎视为由无数弹簧－阻尼器单元组成的弹性轮。当每个单元进入印迹时，弹簧－阻尼器组成的轮胎单元首先被压缩，然后松 L g h m 2L ?? ?? ?? ?????? ??+-+=1212 2 22421μμμF h mgL F mg L h L h mg F g g g ?? ???-+===+g g z z h L h L F F F F mg F F ???μμμμ12212121????f g xb g g xb h mgL F h h L F 212- -= ??r ?f r 11Z xb F F ?=2 2Z xb F F ?=?f r 弛。由于存在阻尼消耗压缩能量，轮胎内部阻尼摩擦产生迟滞损失，这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。滚动阻力可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比，或单位汽车重力所需之推力。也就是说，滚动阻力等于汽车滚动阻力系数与车轮负荷的乘积。[返回三] 3 分析影响附着系数的因素。 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力超过某值（附着力 ）时，车轮就会滑转。因此,汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为。附着 力 的计算式为 。式中， 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。[返回三] 4 试用驱动力－行驶阻力平衡图分析汽车的最高车速 。 为了形象地说明汽车行驶时驱动力和行驶阻力的关系，通常将汽车驱动力以及始终存在 的两个行驶阻力 和 绘制成力和车速的关系曲线图，称为汽车驱动力-行驶阻力平衡图， 见图2-23。这样就可利用图解法来分析汽车的动力性。 t F ? F ? F F F F F t w i f ≤≤++? F z F F ??=z F ?max a u t F f F w F 驱动力-行驶阻力平衡图清楚地描述了不同档位、不同车速条件下驱动力和常见行驶阻力的 关系。利用驱动力-行驶阻力平衡图可方便地确定汽车的最高车速 ，即最高档驱动力曲线 和常见阻力曲线 的平衡点（两条曲线交点）对应的车速 。 [返回三] 5 分析汽车质量重力 对汽车动力性的影响。 [返回三] 由上述公式可以得出 是影响汽车动力行的重要因素。 6 如何依据发动机负荷特性（发动机万有特性），做出汽车行驶特性？ ①将负荷特性曲线族的不同转速下的最低比油耗点连接起来，就可获得汽车行驶特性（曲线），或者②将万有特性图中对应最低比油耗连线，也可获得汽车行驶特性。[返回三] 7 汽车制动过程从时间上大致可以分为几个阶段，并绘图说明？ max a u a i u F -4a w f u F F -+)(mg G =mg G = 汽车反应时间 ，包括驾驶员发现、识别障碍并做出决定的反应时间，把脚从加速踏板 换到制动踏板上的时间，以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间，制动力上升 （增加） 时间 ，持续制动时间（汽车制动减速度达到最大平均值），解除制动时间。 [返回三] 8 造成制动跑偏的主要原因。 汽车制动跑偏有两个主要原因：因制造或调整误差造成汽车左、右车轮，特别是左、右前轮制动器制动力不相等；因结构设计原因，使汽车制动时悬架受力状态发生变化，造成悬架导向杆系在运动学上不协调。[返回三] 9 画出简化为７自由度的汽车振动模型。四个车轮的垂直振动，一个车身垂直振动，围绕 x 轴的侧倾和围绕y 轴的俯仰运动，共7个自由度。 1τ1τ'1τ''2τ'2 τ''3τ4τ 四、分析题（选择其中4道题，计20分） 1 分析等速百公里油耗曲线的变化规律，如何利用它来分析比较汽车的燃料经济性 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。通常测出或计算出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。[返回四] 由于等速油耗仅反映了汽车的稳态工况，而在实际行驶中汽车常为非稳态工况。因此，在分析汽车燃料经济性时，除等速百公里油耗曲线外，还常用数值计算法确定按某行驶工况循环试验行驶时的总平均百公里油耗量。为此，必须进行加速、减速以及停车怠速的耗油量的计算。 2 已知某汽车φ0＝0.3，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝0.4,φ＝0.3以及φ＝0.75时汽车的制动过程。 ① 时，蹋下制动踏板，前后制动 器制动力沿着增加， 、 ，即前后轮地面制动力与制 动器制动力相等。当 与 的线相交时，符合后轮先抱死的条件，前后 制动器制动力仍沿着 增加，而, ，即前后制动 器制动力仍沿着 线增长，前轮地面制动力沿着 的线增长。当 与相交时， 的线也与线相交，符合前后轮均抱死的条件，汽车制动力为 4.0=?β1 1μF F xb =2 2μF F xb =β 4.0＝?f β11μF F xb <2 2μF F xb =β 4.0=?f f I 4.0=?r I gm 3.0 ②当 时， 蹋下制动踏板，前后制动器制动力沿着 增加， 、 ， 即前后轮地面制动力与制动器制动力相等。当与 的线相交时，符合前轮先抱死的 条件，前后制动器制动力仍沿着增加，而 , ，即前、后制动器制动 力仍沿着 线增长，后轮地面制动力沿着 的线增长。当与相交时，的 线也与线相交，符合前后轮都抱死的条件，汽车制动力为。 ③ 的情况同的情形 。 [返回四] 3 汽车在水平道路上，轮距,重心高度 ,道路横向附着系数 ， 以弯道半径R ＝1000m 做等速圆周运动,求汽车既不发生侧翻的极限车速和也不发生侧滑的极限车速。 不发生侧滑的极限车速： 不侧翻的极限车速： 3.0=?β 11μF F xb =2 2μF F xb =β 3.0=?r β 11μF F xb ＝2 2μF F xb <β 3.0=?r r I 3.0=?f I gm 45.075.0=?4.0=?m B 45.1=m h g 97.0=39 .0=l ? 4 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。 如果，且，，则 后驱动 前驱动 四轮驱动 前后轮动载荷变化量 对于前轮其动态地面法向反作用力的增量为－,而后轮的为。显然，当汽车以极限附着能力在大坡度角加速上坡时，动载荷的绝对值达到最大。货车经常在公路行驶，而轿车主要在城市道路行驶，由于货车需要爬坡较大，所以采用后驱动。轿车主要在城市平路行驶，而前轴附着力下降较小，所以采用前驱动。越野汽车行驶条件较为恶劣，所以采用四轮驱动。 [返回四] 5 请分析汽车急加速时，整个车身前部上升而后部下降的原因（提示：考虑轮胎、悬架等弹性、阻尼元件的存在，并采用受力分析方法）。 汽车加速时，加速阻力的方向向后，从而使后轮的地面法向反作用力增加，而使汽车后悬架弹性元件受到压缩，而前轮地面法向反作用力减小，而使前悬架弹性元件得以伸张。综合效应使汽车前部抬升，而后部下降。这可通过对汽车整车进行力分析得出 1cos ≈α i ≈≈ααsin rf L >>1g g g h L fh L G L h f L L G F ?????--= - -=) (1)(112 ? ??g g h L f h L G F ++= )(21G F F F F Z Z Z ????==+=)(21) (w i j g F F F L h F ++= ?F ?F ? 6 某汽车在干燥的柏油路面上实施紧急制动时，左、右车轮均未留下制动拖痕，而在压实的冰雪路面上实施紧急制动时，左、右车轮均留下明显的制动拖痕，请分析上述现象原因或该车制动系技术状况。[返回四] 在柏油路面行驶时 由于柏油路面附着系数比较大，驾驶员采取紧急制动时车轮抱死所需要的制动力打不到地面能提供的最大附着力，所以不产生制动拖印；而在冰雪路面上行驶时，由于路面的附着系数比较小，能提供的附着力比较小，所以制动时制动力打到路面所能提供的最大附着力，所以出现制动拖印。该车的制动系工作正常。 7 某汽车在行驶中突然发生向右偏驶而下路翻车事故，汽车左轮在路面上留下清晰的向右弯曲 的黑色痕迹。驾驶员自述：在行驶中汽车左前轮突然抱死，而使汽车向右侧偏驶，造成汽车驶向右侧而下道。请问驾驶员的陈述是否为真？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）。 驾驶员陈述为假。 因为左前轮抱死时，汽车应向左偏驶，弧线向左弯曲；左前轮迹弧线向右弯曲，是因汽车高速行驶时突然向右转，左前轮发生侧滑形成的侧滑印迹。汽车高速右转时，汽车在离心力的作用下外侧车轮的侧向反作用力和法向阀作用力增加，轮和车身也出现侧倾趋势，加上车轮存在侧滑趋势，这样就使左侧轮胎接地面积变小，轮胎局部达到附着极限，从而在地面上形成弧形黑色痕迹。 [返回四] 五、计算题（选择其中4道题，计20分） 1 某汽车总质量m =4600kg,C D =0.75,A =4m 2,旋转质量换算系数 （其中 , ），,f =0.025,传动系机械效率ηT =0.82,传动系总传动比 （其中 g i 211δδδ++=025.01＝δ03 .02=δ10 0==g i i i ,假设发动机输出转矩为T e =20000N·m, 车轮半径，道路附着系数为 ,求汽车全速从20km/h 加速10s 时所能达到的车速。 ①计算 结果， 。 ②由于 ,所以， [返回五] 2 某汽车的总质量m=4600kg,C D =0.75,A=4m 2,, ,,f=0.025,传动系机械效率 ηT =0.85,传动系总传动比 ,假想发动机输出转矩 , 车轮半径 ，道路附着系数为,求汽车全速从20km/h 加速至40km/h 所经过的路程。 由于,因此 ,[返回五] 3 已知某汽车的总质量m=4600kg,C D =0.75,A=4m 2,旋转质量换算系数, ,坡度 角α=5°,f=0.017,传动系机械效率 ,传动系总传动比 ,假想发动机外特性转矩 为T e =4000N·m , 车轮半径，加速度dV/dt=0.3m/s 2,u a =30km/h,此时克服各种阻力功率需要的发动机输出功率是多少？ ) 15.3=g i m r 360.0=4 .0=?t F N r i i T F g tq t 5.4555582.0360.010 200000=??= = N mg 4.1805040.0.81.94600=??=?? >F F t 2 /924.381.94.0s m g a =?==?h km s m s s m s m at v v /28.161/8.4410/924.3/56.5201==?+=+=03.01＝δ03.02=δ9 0==g i i i m N T tq ?=35000m r 360.0=5.0=??>mg F t 22226.3206.3402-=S g ?m S 45.9=035.01＝δ03 .02=δ84 .0=T η9 0==g i i i m r 367.0=kw dt du mu Au C Gu Gfu P a a D a a t e 18.6136001) 30.0304600065.176********.05sin 3081.946005cos 3081.9017.04600(84 .01 ) 3600761403600sin 3600cos (133 =???+??++??+???= +++=δααη [返回五] 4 已知汽车的B =1.8m,h g =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(假设横向附着系数足够大)? [返回五] 5 某发动机前置轿车的轴距L =2.6m ，质心高度h g =0.60m ，汽车的总质量为m =1200kg ，静止不 动时前轴负荷为汽车总重的60％，后轴负荷为汽车总重的40％，计算汽车以的加 速度加速时汽车前后轴动载荷。 [返回五] 7 请详细推导出式 10cos 10sin 210cos 2 g g h r mv h mg b mg ? +?>?h km s m v /53.40/26.11=<2 /1s m dt du =()()N 4981112006.26.04.081.91200N 6779112006.26 .06.081.9120012 21=??-??=+==??-??=-=ma L h L mgL F ma L h L mgL F g Z g Z r y u dt dv dt d u dt dv a ωθ-=-= υ =υ=00和u u θ?υ-?≈-θ?υ?-θ?υ-?+≈-θ?υ?+υ-θ??+u u u u u u u ]sin )(cos )[()sin 1cos (θ?≈θ?≈θ?和其中 [返回五] r t x dt du t u a υω-≈?θ?υ-?=→?lim
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