《汽车理论》知识点最新全总结

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汽车理论知识点全总结 第一部分填空题 第一章汽车的动力性 1从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发,汽车的动力性指标主要是( 1) 汽车的最高车速 Umax( 2) 汽车 的加速时间 t( 3) 汽车的最大爬坡度 imax。 2常用 原地起步加速时间 和 超车加速时间 来表明汽车的加速性能。 3汽车在良好路面的行驶阻力有 滚动阻力 , 空气阻力 , 坡道阻力 , 加速阻力 。 4汽车的驱动力系数是 驱动力 与 径向载荷 之比。 5汽车动力因数 D du/g dt。 6汽车行驶的总阻力可表示为 FFfFwFjFi 。其中, 主要由轮胎变形所产生的阻力称 滚动阻力 。 7汽车加速时产生的惯性阻力是由 平移质量 和 旋转质量 对应的惯性力组成。 8附着率是指汽车直线行驶状况下,充分发挥驱动力作用时要求的 最低地面附着系数 。 9汽车行驶时,地面对驱动轮的切向反作用力不应小于 滚动阻力 、 加速阻力 与 坡道阻力 之和,同时也不可能大于 驱动轮法向反作用力 与 附着系数 的乘积。 10.车速达到某一临界车速时,滚动阻力迅速增长,此时轮胎发生 驻波 现 象。 第二章汽 车的燃油经济性 1国际上常用的燃油经济性评价方法主要有两种即以欧洲为代表的 百公里燃油消耗量 和以美国为代表的 每加仑 燃油所行驶的距离 。 2评价汽车燃油经济性的循环工况一般包括 等速行驶 , 加速、减速 和 怠速停车 多种情况。 3货车采用拖挂运输可以降低燃油消耗量,主要原因有两个( 1) 带挂车后阻力增加,发动机的负荷率增加,使 燃油消耗率 b 下降 ( 2) 汽车列车的质量利用系数(即装载质量与整车整备质量之比)较大 。 4从结构方面提高汽车的燃油经济性的措施有 缩减轿车尺寸和减轻质量 、 提高发动机经济性 、 适当增加传动系 传动比 和 改善汽车外形与轮胎 。 5发动机的燃油消耗率,一方面取决于 发动机的种类、设计制造水品 ;另一方面又与 汽车行驶时发动机的负荷率 有关。 6等速百公里油耗正比于等速行驶时的 行驶阻力 与 燃油消耗率 , 反比于传动效率 。 第三章汽车动力装置参数的选定 1汽车动力装置参数系指 发动机的功率 和 传动系的传动比 ;它们对汽车的 动力性 和 燃油经济性 有很大影响。 2确定最大传动比时,要考虑三方面的问题 最大爬坡度 、 附着率 及 汽车最低稳定车速 。 3确定最小传动比时,要考虑的问题 保证发动机输出功率的充分发挥 、 足够的后备功率储备 、 受 驾驶性能限制 和 综合考虑动力性和燃油经济性 。 4某厂生产的货车有两种主传动比供用户选择,对山区使用的汽车,应选择 传动比 大的主传动比,为的是 增大车 轮转矩 ,使 爬坡能力 有所提高。但在空载行驶时,由于 后备功率大 ,故其 燃油经济性 较差。 5在同一道路条件与车速下,虽然发动机发出的功率相同,但变速器使用的档位越低, 后备功率 越大,发动机的 负荷率 越低,燃油消耗率 越高 。 6单位汽车总质量具有的发动机功率称为 比功率 ,发动机提供的行驶功率与需要的行驶功率之差称为 后备功率 。 7变速器各相邻档位速比理论上应按 等比 分配,为的是 充分 利用发动机提供的功率 ,提高汽车的 动力性 。 8增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性,这是因为就动力性而言,挡位数多,增加了 发动机发挥最大 功率附近高功率的 机会,提高了汽车的 加速 和 爬坡 能力。就燃油经济性而言,挡位数多,增加了 发动机在低燃油消 耗率区工作的 可能性,降低了 油耗 。 9对汽车动力性和燃油经济性有重要影响的动力装置参数有两个,即 最小传动比 和 传动系挡位数 。 第四章汽车的制动性 1汽车制动性的评价指标是( 1) 制动效能,即制动距离与制动减速度 ( 2) 制动效能的恒定性,即抗热衰退性能 ( 3) 制动时汽车 的方向稳定性 。 2制动效能是指汽车 迅速降低车速直至停车 的能力,评定指标是 制动距离 和 制动减速度 。 汽车的制动距离是指 从驾驶员开始操纵制动控制装置(制动踏板)到汽车完全停止住为止 汽车驶过的距离,它的值 取决于 制动踏板力 、 路面附着条件 、 车辆载荷 和 发动机是否结合 等因素。 3决定汽车制动距离的主要因素是 制动器起作用的时间 , 最大制动减速度即附着力(或最大制动器制动力) 和 起始制动车速 。 4汽车在附着系数为 的路面上行驶,汽车的同步附着系数为 o,若 o,汽车 前轮 先抱死;若 o,汽 车 后轮 先抱死;若 o, 汽车 前后轮同时 抱死。 5汽车制动跑偏的原因有两个( 1) 汽车左右车轮,特别是前轴左、右车轮(转向轮)制动器的制动力不相等 ( 2) 制动时悬架导向杆系与转向系杆在运动学上的不协调(互相干涉) 。 8制动效能是指在 良好路面上 ,汽车以一定 初速 制动到停车的制动距离或制动时汽车的 减速度 。 第五章汽车的操纵稳定性 1保证汽车良好操纵稳定性的条件是 汽车具有适度的不足转向特性 ,因为( 1) 过多转向有失去稳定性的危险 ( 2) 中性转向在汽车使用条件变动时易转变为过多转向特性 。 2汽车的时域响应可分为 不随时间变化的稳态响应 和 随时间变化的瞬态响应 。 3汽车的稳态转向特性可分为三种类型 不足转向 、 中性转向 和 过多转向 。 5侧偏特性主要是指 侧偏力 、 回正力矩 与 侧偏角 间的关系,它是研究汽车操纵稳定性的基础。 6轮胎侧偏角是 轮胎接触地面印迹的中心线与车轮平面的夹角 ,当前轮侧偏角(绝对值)小于后轮侧偏角(绝对 值)时,汽车有 过多转向 特性。 7某种小轿车在试验场上测得结果为中性转向,若将后轮气压降低,则可变为 过度 转向特征,并存在一个 临界 车 速。 第六章汽车的平顺性 1研究平顺性的目的是 控制汽车振动系统的动态特性 ,使乘坐者不舒服的感觉 不超过一定界限,平顺性的评价方 法有 加权加速度均方根值法 和 振动剂量值 两种。 2“ ISO2631”标准用加速度均方根值给出了在 1-80Hz 摆动频率范围内人体对振动反应的 暴露极限 、疲劳 -降低工效 界限、 降低舒适界限 三种不同的感觉界限。 3人体对垂直振动的敏感频率范围是 412.5Hz,对水平振动的敏感频率范围是 0.52Hz, ISO2631-11997E标 准采用 加权加速度均方根值 考虑人体对不同频率振动的敏感程度的差异。 第七章汽车的通过性 1根据地面对汽车通过性影响的原因,汽车通过性可分为 支撑通 过性 和 几何通过性 。 2支撑通过性常采用 牵引系数 、 牵引效率 和 燃油利用指数 三项指标来评价。 3间隙失效可分为 顶起失效 、 触头失效 和 拖尾失效 。 第二部分判断题 1.同步附着系数 o 是地面附着性能有关的一个参数。 () 【同步附着系数是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数】 2.汽车转弯行驶时,轮胎常发生侧偏现象,滚动阻力随之大幅度减小。 () 【轮胎侧偏时,滚动阻力变大】 3. 汽 车 动 力 装 置 参 数 的 选 定 对 汽 车 的 动 力 性 和 平 顺 性 有 很 大 影 响 。 () 【汽车动力装置参数系指发动机的功率、传动系的传动比,它们对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响】 4.制动时使滑动率保持在较低值,便可获得较大的制动力系数与较高的侧向力系数。 () 【侧向力系数为侧向力与垂直载荷之比。滑动率越低,同一侧偏角条件下的侧向力系数 l 越大,即轮胎保持转向、 防止侧滑的能力越大。所以制动时若能使滑动率保持在较低值,便可获得较大的制动力系数和 较高的侧向力系数】 5. 减 小 车 轮 部 分 高 频 共 振 时 加 速 度 的 有 效 方 法 是 降 低 轮 胎 的 刚 度 。 () 【降低轮胎刚度 Kt 能使 t 和 t 加大,这是减小车轮部分高频共振时加速度的有效方法;降低非悬挂质量 m1 使 t 和 t 都加大,车轮部分高频共振时的加速度基本不变,但车轮部分动载荷 m1z1下降 ,对降低相对动载 Fd/G 有利。 车身型振动在强迫振动情况下,激振频率 接近 1 时产生低频振动,按一阶主振型振动,车身质量 m2 的振幅 比车轮质量 m1 的振幅大将近 10 倍,所以主要是车身质量 m2 在振动,称为车身型振动。车轮型振动当激振频率 接近 2 时,产生高频共振,按二阶主振型振动,此时车轮质量 m1 的振幅比车身质量 m2 的振幅大将近 100 倍(实 际由于阻尼存在不会相差这么多),称为车轮型振动】 6.若车轮外倾角增加的话,则导致轮胎的侧向附着性能随之降低。 () 【随着外倾角的增大轮胎与路面的接触情况越来越差,会影响最大地面侧向反作用力(侧向附着力)而损害汽车的 极限性能,降低极限侧向加速度】 7.轮胎气压低,导致轮胎拖距大,而回正力矩也很大。 () 【轮胎的气压低,接地印迹长,轮胎拖距大,而回正力矩也很大】 8.在确定主减速器的传动比时,若以动力性为主要目标,可选较小的 Io 值。 () 【传动比越大,动力性越好,燃油经济性越差;同样,传动比越小,动力性越差,燃油经济性越好】 9.要提高汽车行驶平顺性,必须要增加悬架系统的固有频率。 () 【降低固有频率 o 可以明显减小车身加速度,这是改善平顺性的一个基本措施,但注意,降低 o 是有限度的】 10.汽车试验的主观评价法始终是操纵稳定性的最终评定法。 () 【由于汽车是由人来驾驶的,因此主观评价法始终是操纵稳定性的最终评定方法】 11.从保证汽车方向稳定性的角度出发。首先不能出现只有前轴车轮抱死或前轴车轮比后轴车轮先抱死的情况,以防 止危险的后轴侧滑。其次,尽量减少只有后轴车轮抱死或前后轮都抱死的情况,以维持汽车的转向能力。 () 【从保证汽车方向稳定性的角度出发,首先不能出现只有后轴车轮抱死或后轴车轮比前轴车轮先抱死的情况,以防 止危险的后轴侧滑;其次,尽量减少只有前轴车轮抱死 或前、后轮都抱死的情况,以维持汽车的转向能力。最理想 的情况就是防止任何车轮抱死,前、后车轮都处于滚动状态,这样就可以确保制动时的方向稳定性。就一般汽车而 言,根据其前、后轴制动器制动力的分配、载荷情况及路面附着系数和坡度等因素,当制动器制动力足够时,制动 过程可能出现如下三种情况,即 1)前轮先报死拖滑,然后后轮抱死拖滑 2)后轮先报死拖滑,然后前轮抱死拖滑 3) 前、后轮同时抱死拖滑。其中,情况 1)是稳定工况,但在制动时汽车丧失转向能力,附着条件没有充分利用;情 况 2)中后轴可能出现侧滑,是不稳定工况,附着利用率也低; 而情况 3)可以避免后轴侧滑,同时前转向轮只有 在最大制动强度下才使汽车失去转向能力,较之前两种工况,附着条件利用情况较好】 12.传动系挡位数的增加会改善汽车的动力性和燃油经济性。 () 【就动力性而言,挡位数多,增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会,提高了汽车的加速性能与爬坡能力。 就燃油经济性而言,挡位数多,增加了发动机在低燃油消耗区工作的可能性,降低了油耗。所以增加挡位数会改善 汽车的动力性和燃油经济性】 13.现代汽车采用超速挡,可以减小传动系的总传动比。在良好道路条件下采用超速档,可以更好地利用发动 机功率, 提高汽车燃油经济性。 () 【选择挡位越高,传动比越小,后备功率越小,负荷率越高,燃油消耗率越 b 越小,故燃油经济性越好】 14.地面制动力达到附着力数值后还能随着制动踏板力的上升而增加。 () 【当制动器踏板力 Fp 或制动系液压力 P 上升到某一值(制动器液压力 Pa)、地面制动力 Fxb 达到附着力 F 值时, 车轮即抱死不转而出现拖滑现象。制动系液压力 PPa 时,制动器制动力 F由于制 动器摩擦力矩的增长而仍按直线 关系继续上升。但是,若作用在车轮上的法向载荷为常数,地面制动力 Fxb 达到附着力 F 的值后就不再增加了。 由此可见,汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力,但同时又受地面附着条件的限制,所以只有汽车具有足够 的制动器制动力,同时地面又能提供高的附着力时,才能获得足够的地面制动力】 15.通过转向盘的角输入或力输入的响应来研究平直路面等速行驶的操纵稳定性。 () 【汽车的操纵稳定性同汽车行驶时的瞬态响应有密切关系。常用转向盘角阶跃输入下 的瞬态响应来表征汽车的操纵 稳定性】 16.特征车速 Uch 是表征过多转向的一个参数。 () 【中性转向 K0;不足转向 K0,当车速为 Uch( 1/K)时,汽车的稳态横摆角速度增益达到最大值,而且其横 摆角速度增益为与轴距 L 相等的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。 Uch 称为特征车速,是表征不足转向量的一 个参数。当不足转向量增加时, K 增大,特征车速 Uch 降低;过多转向 K0 时不足转向, K 对于前置发动机前轮驱动( F.F.)式轿车, 空气升力 W1 2Z 1F 2 Lf rC A u , 由 m1600kg, 平均的前轴负荷为汽车总重力的 61.5 , 静态轴荷的法向反作用力 Fzs1 0.615X1600X9.8 9643.2N , 汽车前轮法向反作用力的简化形式为 Fz1 Fzs1-Fzw1 9643.2-- 221 rLf uAC 地面作用于前轮的切向反作用力为 Fx1 Ff2Fw Gf385.0 215.21 aD uAC 120.7 215.21 aD uAC 附着力利用情况 1 1 2 2 12 0.7 21 .15 196 43 .2 2 D a X Z Lf r CA uF F C A u ii 对于 前置发动机 后 轮驱动( F.R.)式轿车 同理可得 2 2 22 1 7 4 .7 2 1 .1 5 16 9 4 6 .2 2 D a X Z L r r CA u F F C A u 一般地, CLr 与 CLf 相差不大,且空气升力的值远小于静态轴荷的法向反作用力,以此可得 12XX ZZ FF ,前置 发动机前轮驱动有着更多的储备驱动力。 结论 本例中, 前置发 动机 前轮驱动 ( F.F)式 的轿车附着力利用率高。 2 对 F.F.式轿车进行动力性分析 1 附着系数 0.2 时 i 求 极限最高车速 忽略空气升力对前轮法向反作用力的影响, Fz1 9643.2 N。 最大附着力 1 z1F F 1928.6 N 。 令加速度和坡度均为零,则由书中式 ( 1 15) 有 1 X1 W f2F F F F , 则 W 1 f2F F F 1928.6-0.02X0.385X1600X9.8 1807.9 N, 又 2 W maxF 21.15D aCAu 由此 可推出其 极限最高车速 maxau 206.1 km/h。 ii 求 极限最大爬坡度 计算最大爬坡度时加速度为零,忽略空气阻力。 前轮的地面反作用力 11 c o s s in s gzz hbF F G LL 最大附着力 1 z1F F 由书中式( 1 15),有 1 X 1 i f 2F F F F si n c osaG G fL 以上三式联立得 m ax tan gb afi Lh 0.095。 iii 求极限最大加速度 令坡度阻力和空气阻力均为 0, Fz1 9643.2 N 1 z1F F 1928.6N 由书中式( 1 15) 1 X 1 f2 m axF F F ma 解得 maxa 1.13。 2 当附着系数 0.7 时, 同理可得 最高车速 maxau 394.7 km/h。 最大爬坡度 max 0.347i 。 最大加速度 maxa 4.14 方法二 忽略空气阻力与滚动阻力,有 /1/ / g bLq hL ,最大爬坡度 maxiq ,最大加速度 max .a qg 所以 0.2 时, 2m a x m a x0 .1 1 8 , 1 .1 6 /i a m s。 0.7 时, 2m a x m a x0.3 73 , 3.6 6 /i a m s 1.8 一轿车的有关参数如下 总质量 1600kg; 质心位置 a1450mm,b1250mm,hg630mm; 发动机最大扭矩 Memax140Nm2, 档传动比 i13.85; 主减速器传动比 i04.08; 传动效率 m0.9; 车轮半径 r300mm; 飞轮转动惯量 If0.25kg m2; 全部车轮 惯量 Iw4.5kg m2其中后轮 Iw2.25 kg m2,前轮的 Iw2.25 kg m2。 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 bL 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。 分析本题的解题思路为比较由发动机扭矩决定的最大加速度和附着系数决定的最大加速度的大小关系。如果 前者大于后者,则发动机扭矩将不能充分发挥而产生应有的加速度。 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 maxFta m ; 01m a x m a xr mM e i iFt 6597.4 N; 22w f 1 0 22II1 miim r m r 1.42; 解得 2max 2.9 1 /a m s 。 前轮驱动汽车的附着率 1 qC b hg qLL ; 等效坡度 max 0.297aq g 。 则有, C1 0.7540.6,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 C1 0.6, 代入 q0.297, hg0.63m, L2.7m, 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。 1.9 一辆后轴驱动汽车的总质量 2152kg,前轴负荷 52,后轴负荷 48,主传动比 i04.55,变速器传动比一 挡 3.79,二档 2.17,三档 1.41,四档 1.00,五档 0.86。质心高度 hg 0.57m, CDA1.5m2,轴距 L2.300m, 飞轮转动惯量 If0.22kg m2,四个车轮总的转动惯量 Iw3.6kg m2,车轮半径 r 0.367m。该车在附着系数 0.6 的路面上低速滑行曲线和直接档加速曲线如习题图 1 所示。图上给出了滑行数据的拟合直线 v19.76-0.59T, v 的单 位 km/h, T 的单位为 s,直接档最大加速度 amax 0.75m/s2( ua 50km/h)。设各档传动效率均为 0.90,求 1) 汽车在该路面上的滚动阻力系数。 2) 求直接档的最大动力因数。 3) 在此路面上该车的最大爬坡度。 解 1)求滚动阻力系数 汽车在路面上滑行时,驱动力为 0,飞轮空转, 质量系数中该项为 0。 w22I 3 .61 1 1 .0 1 22 1 5 2 0 .3 6 7mr 。 行驶方程退化为 0duGf m dt,减速度 du Gfdt m 。 根据滑行数据的拟合直线可得 20.5 9 0.1 64 /3.6du msdt 。 解得 0 .0 1 6 9duf g dt 。 2)求直接档最大动力因数 直接档 22w f 4 0 22II1 1 .0 2 7miim r m r 。 动力因数 duDf gdt 。 最大动力因数 m a x m a x 1 . 0 2 70 . 0 1 6 9 0 . 7 5 0 . 0 9 69 . 8D f ag 。 3)在此路面上该车的最大爬坡度 由动力因数的定义,直接档的最大驱动力为 m a x 04 m a x 4 m a x 4 rtq ttw T i iF F D G 最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度 m a x 01 m a xrtq tT i i G f G i 以上两式联立得 m a x m a x 4 14 wG f G i F D Gii 2m a x 1 m a x 4 0. 65 421.15 D aCAi i u D fG 由地面附着条件,汽车可能通过的最大坡度为 / 0 .3 3 81 / / g aLq hL 。 所以该车的最大爬坡度为 0.338。 4.5 一轿车结构参数同题 1.8 中给出的数据一样。轿车装有单回路制动系,其制动力分配系数 0.65 。试求 1) 同步附着系数。 2) 在 0.7 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 0.7 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 . 7 0 . 6 5 1 . 2 5 0 . 8 00 . 6 3gLbh 。 2)制动效率 0 ,前轮先抱死。制动效率为 1 . 2 5 0 . 9 52 . 7 0 . 6 5 0 . 7 0 . 6 3f g bE Lh 。 3)最大制动减速度 m a x 0 .9 5 0 .7 0 .6 6 5bfa E g 。 5.11 二自由度轿车模型的有关参数如下 总质量 m1818.2kg 绕 Oz 轴转动惯量 23885 mkgI z 轴距 L3.048m 质心至前轴距离 a1.463m 质心至 后 轴距离 b1.585m 前轮总侧偏刚度 k1-62618N/rad 后轮总侧偏刚度 k2-110185N/rad 转向系总传动比 i20 试求 1 稳定性因数 K、特征车速 uch。 2 稳态横摆角速度增益曲线 asr u 、车速 u22.35m/s 时的转向灵敏度 sw r 。 3 静态储备系数 S.M.,侧向加速度为 0.4g 时的前、后轮侧偏角绝对值之差 21 与转弯半径的比值 R/R0R015m。 4 车速 u30.56m/s 时,瞬态响应的横摆角速度波动 的固有(圆)频率 0 、阻尼比 、反应时间 与峰 值反应时间 注意 2)所求的转向灵敏度 r sw 中的 sw 是指转向盘转角,除以转向系传动比才是车轮转角。 解 1)稳定性因数 222 122 /0024.062618585.1110185463.1048.3 2.1818 mskbkaLmK 特征车速 7 4 . 1 8 k m /h/2 0 . 6 m /1 sKu ch 2) 稳态横摆角速度增益曲线 asr u 如下图所示 车速 u22.35m/s 时的转向灵敏度 3.3690 sw r /200.168 版权所有,翻版必究 促进交流,相互 学习
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