力矩。从力矩平衡可得地面制动力Fb为制动力
Fb＝T?/r?F?的制约。
。地面制动力Fb是使汽车减速的外力。它不但与制动器
F?有关，而且还受地面附着力
F?
4 汽车驱动与附着条件
汽车动力性分析是从汽车最大发挥其驱动能力出发，要求汽车有足够的驱动力，以便汽车能够充分地加速、爬坡和实现最高车速。实际上，轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力Ft超过某值（附着力时，车轮就会滑转。因此, 汽车的驱动－附着条件，即汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为
F?）
Ff?Fi?Fw?Ft?F?，其中附着力
F???Fz，式中，Fz接触面对车轮的法向反作用力；?为滑动附着系数。
轿车发动机的后备功率较大。当
Ft?F?时，车轮将发生滑转现象。驱动轮发生滑转时，车轮印迹将形成类似
制动拖滑的连续或间断的黑色胎印。
5 汽车动力性及评价指标
汽车动力性，是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标。动力性代表了汽车行驶可发挥的极限能力。
6 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。 7 临界车速
?r??r??r????－u当稳定性因素K?0时，横摆角速度增益??K?0比中性转向时??K?0的大。随着车速的增加，??S曲线向
ucr?－上弯曲。K值越小(即K的绝对值越大)，过度转向量越大。当车速为
?r?1???K时，??。ucr称为临界
车速，是表征过度转向量的一个参数。临界车速越低，过度转向量越大。过度转向汽车达到临界车速时将失去稳定性。因为?r/?趋于无穷大时，只要极其微小的前轮转角便会产生极大的横摆角速度。这意味着汽车的转向半径R极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。
8 滑移（动）率
仔细观察汽车的制动过程，就会发现轮胎胎面在地面上的印迹从滚动到抱死是一个逐渐变化的过程。轮胎印迹的变化基本上可分为三个阶段：第一阶段，轮胎的印迹与轮胎的花纹基本一致，车轮近似为单纯滚动状态，车轮中心速度uw与车轮角速度?w存在关系式uw?r?w；在第二阶段内，花纹逐渐模糊，但是花纹仍可辨别。此时，轮胎除了滚动之外，胎面和地面之间的滑动成份逐渐增加，车轮处于边滚边滑的状态。这时，车轮中心速度uw与车轮角速度?w的关系为uw?r?w，且随着制动强度的增加滑移成份越来越大，即uw??r?w；在第三阶段，车轮被完全抱死而拖滑，轮胎在地面上形成粗黑的拖痕，此时?w?0。随着制动强度的增加，车轮的滚动成份逐渐减少，滑动成份越来越多。一般用滑动率s描述制动过程中轮胎滑移成份的多少，即
s?uw?r?w?100%uw滑动率s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。一般将地
面制动力与地面法向反作用力Fz（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数?b。 9 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?。它是前、后制动器制动力的实际分配线，简称为?线。?tg??1??线通过坐标原点，其斜率为
?。具有固定的?线与I线的交点处的附着系数?0,被称为同步附着系数，
见下图。它表示具有固定?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。
同步附着系数说明，前后制动器制动力为固定比值的汽车，只能在一种路面上，即在同步附着系数的路面上才能保证前后轮同时抱死。[返回一]
I曲线和β曲线
10 制动距离
制动距离S是指汽车以给定的初速ua0，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。
]
11 汽车动力因数
Ft?FwFi?Ff?mdu?du?duD????(f?i)????GGGdtgdtgdt 由汽车行驶方程式可导出
则D被定义为汽车动力因数。以D为纵坐标，汽车车速ua为横坐标绘制不同档位的D－ua的关系曲线图，即汽车动力特性图。 12 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。另外，汽车的最小转弯直径和内轮差、转弯通道圆及车轮半径也是汽车通过性的重要轮廓参数。
13 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。汽车稳态转向特性分为不足转向、中性转向和过度转向三种类型。
14 汽车前或后轮（总）侧偏角
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Y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FY，FY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FY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，即车轮行驶方向与车轮平面的夹角。
二、写出表达式、画图、计算，并简单说明（选择其中4道题，计２０分） 1 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明）。
Pe?1?t?Pf?Pi?Pw?Pj?3?muadu1Gfuacos?Guasin?CDAua?(???)?t36003600761403600dt
式中：Ft－驱动力；
Ff－滚动阻力；Fw－空气阻力；Fi－坡道阻力；
Fj－加速阻力；
Ttq－发动机输出转矩；
i0－主传动器传动比；ik－变速器k档传动比；?t－传动系机械效率；m－汽车总质量；g－重力加速度；f－滚动阻力系数；?－坡度角；CD－空气阻力系数；A－汽车迎风面积；ua－汽车车速；?－旋转质量换算
du系数；dt－加速度。
2 写出ｎ档变速器ｍ档传动比表达式（注意符号及说明）。
若n?5,且ig5?1,则ig4?q,ig3?q2,ig2?q3,ig1?q4?q?4ig14i3,?ig4?4ig1,ig3?4i2,i?g2g1g1
3 画图并叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。 ① 当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力
F??0,若忽略其它阻力，地面制动力
Fxb＝0，当Fxb?F?（F?为地面附着力）时，Fxb?F?； ②当③当
Fxbmax?F?时
Fxb?F?，且地面制动力Fxb达到最大值Fxbmax,即
Fxbmax?F?；
F??F?时,
Fxb?F?,随着
F?的增加，Fxb不再增加。
Fb??FfF?CFxbmax?F?踏板力，NFxb?F?
4 简述利用图解计算等速燃料消耗量的步骤。
已知(nei,Pi,gei),i?1,2,……,n,以及汽车的有关结构参数和道路条件(
fr和i)，求作出QS?f(ua)等速油耗曲
线。根据给定的各个转速ne和不同功率下的比油耗ge值,采用拟合的方法求得拟合公式ge?1) 由公式
f(P2,ne)。
ua?0.377neriki0
计算找出ua和ne对应的点(n1,ua1),(n2,ua2),......,(nm,uam)。 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Pr和Pw。
3FwuaCDAuaPw??360021.15?3600
Pr?
3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率Pe。 4) 由ne和对应的Pe,从ge?f(P2,ne)Fruau?aGfrcos?36003600
计算ge。
5) 计算出对应的百公里油耗QS为
PegeQS?1.02ua?
6) 选取一系列转速n1，n2，n3，n4，......，nm,找出对应车速ua1，ua2，ua3，ua4，……，uam。据此计算出QS1,QS2,QS3,QS4,??,QSm。
把这些QS－ua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,计算过程列于表3-7。
等速油耗计算方法
ne,r/min ua,km/h Pr计算公式 n1 0.377rneiki0 n2 ua2 Pr2n3 ua3 Pr3n4 ua4 Pr4... ... ... ... ... nm uam Prmua1 Pr1,kWPw mgfrua3600 3CDAua76140 ,kw PePw1Pw2Pw3Pw4Pwm (Pw?Pr)?T P1 ge1P2 ge2P3 ge3P4 ge4Pm gemge,g/(kWh) QS,L/100km
Pge1.02ua? ... ... QS1 QS2 QS3 QS4 QSm 5 写出汽车的后备功率方程式，分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响。
利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速uamax，在该平衡点，发动机输出功率与常见阻力功率相等，发动机处于100%负荷率状态。另外，通过功率平衡图也可容易地分析在不同档位和不同车速条件下汽
大学汽车理论期中期末考试试题及答案
