(1)理论大题
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1.38统计数据表明，装有0.5～2L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱动（F.F.）轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的61.5％；若是前置发动机后轮驱动(F.R.)轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的55.7％。
设一轿车的轴距L=2.6m，质心高度h=0.57m。
试比较采用F.F及F.R.形式时的附着力利用情况，分析时其前轴负荷率取相应形式的平均值。
确定上述F.F轿车在φ＝0.2及0.7路面上的附着力，并求由附着力所决定的极限最高车速与极限最大爬坡度及极限最大加速度（在求最大爬坡度和最大加速度时可设Fw=0）。
其它有关参数为：m=1600kg,C D=0.45,A=2.00m2,f=0.02,δ≈1.00。
1.40总质量1600kg ；质心位置：a =1450mm,b =1250mm,hg =630mm ；发动机最大扭矩M emax =140Nm 2，Ⅰ档传动比i 1=3.85；主减速器传动比i 0=4.08； 传动效率ηm =0.9；车轮半径r=300mm ；飞轮转动惯量I f =0.25kg ·m 2；全部车轮惯量∑I w =4.5kg ·m 2(其中后轮I w =2.25 kg ·m 2,前轮的I w =2.25 kg ·m 2)。
若该轿车为前轮驱动，问：当地面附着系数为0.6时，在加速过程中发动机扭矩能否充分发挥而产生应有的最大加速度？应如何调整重心在前后方向的位置（b 位置），才可以保证获得应有的最大加速度。
若令b L为前轴负荷率，求原车得质心位置改变后，该车的前轴负荷率。
解：忽略滚动阻力和空气阻力，若发动机能够充分发挥其扭矩则max max Ft a m=δ； 01max max rm Me i i Ft η=＝6597.4 N ； 22w f 1022I I 1m i i mr mr ηδ+∑=＋=1.42； 解得2max 2.91/a m s =。
前轮驱动汽车的附着率1q C b hg q L Lϕ=-； 等效坡度max 0.297a q g==。
则有，Cφ1＝0.754>0.6,所以该车在加速过程中不能产生应有的最大加速度。
为在题给条件下产生应有的最大加速度，令Cφ1＝0.6，代入q=0.297，hg=0.63m ，L=2.7m ， 解得b ≈1524mm ，则前轴负荷率应变为 b/L= 0.564，即可保证获得应有的最大加速度。
1.44 已知某路面车辆的满载质量为1700 kg ，发动机最大输出转矩为180N ·m ，对应的发动机转速为2800r/min ；驱动轮滚动半径为365mm ；空气阻力系数为0.48；迎风面积为2.8 m 2；第1挡和最高挡工作时传动系统的总传动比分别为20.5和4.63，相应的传动系统机械效率分别为0.85和0.92。
若滚动阻力系数为0.015，重力加速度取为9.8m/s2，试求：（1）该车第1挡的最大动力因数；（2）该车最高挡的最大爬坡度。
解：此时车速：0g i n r 0.377ua i ⋅==0.377×0.365×2800／20.5=18.79 汽车驱动力Ft=r i i T to g tq η=180×20.5×0.85／0.365÷1000=8.59KN 又2W max F 21.15D a C A u ==0.48×2.8×18.79／21.152÷1000=0.022KN 第I 档的最大驱动力因数 Dmax=（Ft —Fw ）／G=(8.59-0.022)÷1700÷9.8÷1000=0.514﹙2﹚最高速时该车最大的驱动力Ft=r i i T to g tq η=2.10KN 此时车速：g i n r 0.377ua i ⋅==83.22KN 空气阻力2W max F 21.15D a C A u ==0.44KN 此时的动力因数D ′=（Ft ′—Fw ′）／G=0.10动力因数：duD f gdt δ=+ 当爬坡度最大时时0=dtdu=Dmax ′—f=0.1-0.015=0.0854.10某汽车在初始车速u0 开始制动，假定其有效制动过程为制动增强和制动持续两个阶段，如图4-1所示。
（1）该车在水平良好路面上采取制动，试推导出制动距离的计算公式；（2）该车在附着系数 ϕ =0.8路面上直线行驶，从初始车速80km/h 开始制动，假定t1=0.5s ，试求制动距离。
du/dt=kt，故∫du/dt=∫kt dt，因此，有：t=0时，u=u0，因此，有：即，在t1时的制动速度为：即，在t1时间内制动距离为：在t2时间内，汽车以jmax 作匀减速运动，且初速为t1时的制动速度，末速度为零，故t2时间内制动距离为：故所求总制动距离为：（2）根据题意，jmax =0.8g=7.84m/s2 （将jmax=7.84m/s2、t1=0.5s和u0=80km/h代入所推导制动距离公式，并注意单位换算，即可得制动距离）。
S=37m4.20 某前置前轮驱动的轿车，轴距L=2.55m ，质心高度hg=0.58m ，满载质量为1460 kg，静态时前轮承载为61%。
采用常规制动系统，制动力分配系数β=0.828 。
（1）该车在附着系数ϕ=0.7 的路面上制动时，试计算前轮能提供的最大制动力。
（2）在前轮刚抱死时后轮能提供多大的制动力？（1）质心到前轴距离a=L×(1-0.61)=0.9945m 到后轴距离b=L×0.61=1.5555m地面作用于前后轴，法向作用力分别为11005.9N=1460×9.8／2.55×（0.9945—0.7×0.58）=3302.06N最大制动力Fxb1max==11005.9×0.7=7704.13N﹙2﹚前轮刚抱死时Fu1= Fxb1max ，由制动器分配的=7704.13×（1—0.828）／0.828=1600.37N而后轮抱死时提供最大的制动力Fxb2max= =3302.06×0.7=2311.442N 由Fu2＜Fxb2max ，则后轮最大制动力为1600.37N4.26 已知某汽车质量为m=4000kg ，前轴负荷1350 kg ，后轴负荷为2650 kg ，hg=0.88m ，L=2.8m ，同步附着系数为0.6，试确定该车的制动器制动力分配系数是多少？1350:2650=27﹕53，则质心到前轴的距离a=L ×53／（27+53）=1.855 到后轴的距离b=L ×27／(27+53)=0.945前后轮同时抱死时Fu1／Fu2=b+hg ／a —hg=／1－=0.945+0.6×0.88／(1.855-0.6×0.88)=1.11 则=0.534.39总质量1600kg ；质心位置：a =1450mm,b =1250mm,hg =630mm ；轿车装有单回路制动系，其制动力分配系数0.65β=。
试求1)同步附着系数. 2)在0.7ϕ=的路面上的制动效率。
3)汽车能到达的最大制动减速度（指无任何车轮抱死）。
4)若将该车改为双回路制动系统（只改变制动系的传动系，见习题图3），而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称为制动系增益，并令原车单管路系统的增益为G ’。
确定习题图3中各种双回路系统以及在一个回路失效时的制动系增益。
5)计算：在0.7ϕ=的路面上，上述双回路系统在一个回路失效时的制动效率以及能够达到的最大减速度。
6)比较各种回路的优缺点。
解：1）同步附着系数：0 2.70.65 1.250.800.63g L b h βϕ-⨯-===。
2）制动效率 0ϕϕ<，前轮先抱死。
制动效率为1.250.952.70.650.70.63f g b E L h βϕ===-⨯-⨯。
3）最大制动减速度：max 0.950.70.665b f a E g ϕ==⨯=。
若前轴回路失效时则相当于单回路时前部管路损坏，由 4.3的推max 1.450.70.3232.70.70.63g a z L h ϕϕ⨯===++⨯。
最大制动减速度：max max b a z g =＝0.323g 。
制动效率：maxr z E ϕ==46.2％。
若后轴回路失效时则相当于单回路时后部管路损坏，根据4.3的推导：max 1.250.70.3872.70.70.63g b z L h ϕϕ⨯===--⨯。
最大制动减速度：max max b a z g =＝0.387g 。
制动效率：max r z E ϕ==55.3％。
②对b)和c)：由前面的讨论知，0ϕϕ<，所以前轮先抱死，当前轮刚要抱死时：1Xb F Gz β=1()z g G F b zh L=+ 因为一个回路失效，1112Xb Z F F ϕ=。
以上方程联立解得：0.7 1.250.28522 2.70.650.70.63g b z L h ϕβϕ⨯===-⨯⨯-⨯。
制动效率：40.7%r z E ϕ==，最大制动减速度0.285g 。
(6）两种回路的优缺点比较双回路系统a)制动系增益最大，一个回路失效时的最大制动减速度也比b),c)大，所以其性能较优。
双回路系统b)、c)制动系增益相同，如果不考虑轴距的影响，两者在一个回路失效时的制动效率相同。
但是，c)在一个回路失效时，制动力作用在一侧车轮上，车身左右受力严重不均衡，会产生跑偏等问题。
5.19 有一汽车的总重量为20100N，L=3.2m，静态时前轴荷占55%，后轴荷占45%，k1=-38920N/rad，k2=-38300 N/rad，求该车的稳态转向特性和特征（或临界）车速。
由题意知55%Ga=45%Gb （a+b）=L 则a=45%L=1.44m，，b=55%L=1.76m=0.0015 =25.82m／s5.20 何谓汽车的操纵稳定性？试分析说明为什么希望汽车的稳态转向特性具有适度的不足转向特性为好？已知某4×2 小客车前、后轮为单胎，总质量为2010kg，轴距L为3.2m，前轴荷为53.5%，每个前轮胎的侧偏刚度为-38142N/ rad，每个后轮胎的侧偏刚度为-37485N/ rad，试确定该车的稳态转向特性是那种性质？如果该车以36km/h的速度、转向盘转角为330°作定圆周等速行驶时，求此时汽车的横摆角速度是多少？已知转向系统的总传动比i=22，悬架系统的侧倾影响不予考虑。
解：汽车的操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张，疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。
