精品文档考试教学资料施工组织设计方案 一、概念解释（选其中8题，计20分） 1 人体对振动反应的暴露极限 2 汽车燃料经济性及评价指标 3 汽车制动距离 4 临界车速 5 地面附着力 6 过度转向 7 回正力矩 8 弹性轮胎的侧偏特性 9 迟滞损失 10 稳定性因数 11 功率平衡图 12 发动机动力装置参数 13 I曲线 14 制动强度 二、写出表达式、画图说明、计算（选择其中4道题，计20分） 1 写出带结构、使用参数的汽车行驶方程式（注意符号及说明） 2 写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明） 3 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式（注意符号及说明） 4 用隔离方法分析汽车加速行驶时从动轮的受力分析图，并列出平衡方程。 5 画图并说明最小传动比的选取原则。 6 写出各种可以绘制I曲线的方程及方程组 三、叙述题（选择其中4道题，计20分） 1 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。 2 写出计算汽车加速性能的步骤。 3 画出 加速时汽车车身的受力简图并说明。 4 说明驱动力与切向反作用力之间的关系，在什么条件下，可以认为。 5 列举各种表征汽车方向盘角阶跃输入时汽车稳态转向响应的参数。 6 试用汽车的牵引平衡或者动力特性分析汽车的动力性。 7 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。 四、分析题（选择其中5道题，计20分） １ 已知某汽车φ0＝0.43，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝0.45,φ＝0.24以及φ＝0.68时汽车制动过程（假设逐渐蹋下制动踏板）。 2 分析汽车总质量（空载和满载）对其固有振动频率和振幅的影响，并列出表达式。 3 在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以62km/h初速度紧急制动，左轮在路面上留下制动拖痕，但是汽车行驶方向反而轻微地向右侧偏离，请分析该现象。 4 请分析制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数与滑动率的关系并绘图说明。 5 请分析汽车制动时，整个车身前部下沉而后部抬升的原因（提示：考虑轮胎等弹性、阻尼元件的作用，并采用受力分析方法）。 6 某汽车（未装ABS）在实施紧急制动后，左后轮留下间断的制动拖痕，右后轮留下均匀连续的制动拖痕，请分析产生该现象的原因。 7 某辆新出厂测试检验制动性能合格的汽车。在新柏油公路上实施制动时，右侧车轮出现的制动拖痕比左侧车轮的制动拖痕晚，换而言之，左侧制动拖痕比右侧的长。请分析该现象（提示：应考虑道路横断面）。 五、计算题（选择其中4道题，计20分） 1 某汽车的总质量m=4600kg,CD=0.76,A=4.2m2,旋转质量换算系数=0.035,=0.033,=0.02,传动系机械效率ηT=0.85,传动系总速比,车轮滚动半径，发动机的转矩为Te=20000N·m, 道路附着系数为φ=0.4,求汽车全速从20km/h加速10秒末所能达到的车速。 2 某汽车总质量m=4700kg,CD=0.75,A=4.5m2,旋转质量换算系数δ1=0.035,δ2=0.035,坡度角,,传动系机械效率ηT=0.84, 传动系总速比,车轮滚动半径，发动机的转矩为,加速度,,此时克服道路阻力需要的发动机功率是多少？ 3 已知汽车的B=1.8m,hg=1.15m ,横坡度角为10°,R=50m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为的0.3,不发生侧滑,也不发生侧翻的最大车速是多少? 4 某轿车轴距L=3.0m,质心至前、后轴距离分别为a=1.55m, b=1.45m,汽车绕oz轴转动惯量,前轮总侧偏刚度,后轮总侧偏刚度,转向系总传动比,汽车的总质量为,请求稳定性因数和特征车速（临界车速）。 5 请详细地推导出公式（注意单位和常数）。 6 请详细推导出式（并注明符号的单位。 7 请写出下面两公式变换过程的详细推导步骤： 一、概念解释（选其中8题，计20分） 1 人体对振动反应的暴露极限[返回一] 暴露极限通常作为人体可以承受振动量的上限。当人体承受的振动强度在这个极限之内，将保持健康或安全。 2 汽车燃料经济性及评价指标[返回一] 汽车燃料经济性，是指汽车以最少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。为了评价汽车的燃料经济性，常选取单位行程的燃料消耗量（L/100km）或单位运输工作的燃料消耗量（、）作为评价指标。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，汽车的经济性越差。汽车燃料经济性也可用汽车消耗单位量燃料所经过的行程作为评价指标，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，即或。其数值越大，汽车的燃料经济性越好。由于汽车在使用过程中，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(单位为)与有效载荷(单位：)之间的关系曲线，评价在不同道路条件下汽车燃料经济性，称之为平均燃料运行消耗特性。 3 汽车制动距离[返回一] 制动距离S是指汽车以给定的初速，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。 4 临界车速[返回一] 当稳定性因素时，横摆角速度增益比中性转向时的大。随着车速的增加，曲线向上弯曲。值越小(即的绝对值越大)，过度转向量越大。当车速为时，。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极小，汽车发生激转而侧滑或翻车。 5 地面附着力[返回一] 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时，车轮就会滑转。则就称为附着力，因此,汽车行驶切向约束条件为。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。 6 过度转向[返回一] 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。稳态响应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。在转向盘保持固定转角下，缓慢加速或以不同车速等速行驶时，随着车速的增加，过度转向汽车的转向半径则越来越小。 7 回正力矩[返回一] 轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕轴的回正力矩。是圆周行驶时使转向车轮恢复到直线行驶位置的主要恢复力矩之一。回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。车轮静止受到侧向力后，印迹长轴线与车轮平面平行，线上各点相对于平面的横向变形均为，即地面侧向反作用力沿线均匀分布。车轮滚动时线不仅与车轮平面错开距离，且转动了角，因而印迹前端离车轮平面近，侧向变形小；印迹后端离车轮平面远，侧向变形大。地面微元侧向反作用力的分布与变形成正比，故地面微元侧向反作用力的合力大小与侧向力相等，但其作用点必然在接地印迹几何中心的后方，偏移距离，称为轮胎拖距。就是回正力矩。 8 弹性轮胎的侧偏特性[返回一] 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，车轮中心沿轴方向将作用有侧向力，在地面上产生相应的侧偏力。当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，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，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。 9 迟滞损失[返回一] 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。 10 稳定性因数[返回一] ，称为稳定性因数，其单位为s2／m2。它也是表征汽车稳态响应的一个重要参数。、分别是前后轮的侧偏刚度；分别为轴距、质心到前轴的距离和质心到后轴的距离。 11 功率平衡图[返回一] 汽车在行驶时，不但驱动力与行驶阻力平衡，而且发动机输出功率也与行驶阻力功率向平衡。 用纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率及经常遇到的阻力功率对车速的关系绘制在直角坐标图上，就得到功率平衡图。利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速。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车发动机功率的利用情况。 12 发动机动力装置参数[返回一] 汽车动力传动系统参数主要包括发动机功率、变速器档位数与速比、主减速器的型式与速比。 13 I曲线[返回一] 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、后制动器制动力和的关系曲线，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自的附着力，且前、后制动器制动力（或地面制动力）之和等于附着力。 14 制动强度[返回一] 汽车制动减速度，其中被称为制动强度。若汽车在具有同步附着系数的路面上制动，汽车的前、后轮将同时达到抱死的工况，此时的制动强度。在其他路面上制动时，既不出现前轮抱死也不发生后轮抱死的制动强度必然小于地面附着系数，即。就是说，只有在的路面上，地面的附着条件才能被充分地利用。 二、写出表达式、画图说明、计算（选择其中4道题，计20分） １ 写出带结构、使用参数的汽车行驶方程式（注意符号及说明）[返回二] 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；－主传动器传动比；－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。 ２ 写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明）[返回二] 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；－主传动器传动比；－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。 ３ 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式（注意符号及说明）。[返回二] 式中：分别是百公里油耗（L/100km）、发动机功率（kW）、发动机燃料消耗率（或比油耗，）、车速(km/h)和燃油重度(N/L)。 4 用隔离方法分析汽车加速行驶时从动轮的受力分析图，并列出平衡方程。[返回二] 式中分别是从动轮质量、从动轮地面法向反力、汽车加速度、车轴给从动轮轴的推力、从动轮地面切向力、从动轮转动惯量、车轮角加速度、车轮滚动半径、车轮滚动阻力偶、滚动阻力、重力加速度。 5 画图并说明最小传动比的选取原则。[返回二] 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。 6 写出各种可以绘制I曲线的方程及方程组[返回二] 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利用线组汽车性能和线组对于同一值，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。 三、叙述题（选择其中4道题，计20分） 1 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。 [返回三] 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。 2 写出计算汽车加速性能的步骤。[返回三] 手工作图计算汽车加速时间的过程： ①列出发动机外特性数据表（或曲线转化为数据表，或回归公式）； ②根据给定的发动机外特性曲线（数据表或回归公式），按式求出各档在不同车速下的驱动力，并按式计算对应的车速； ③按式计算滚动阻力，按式计算对应车速的空气阻力； ④按式计算不同档位和车速下的加速度以及加速度的倒数，画出曲线以及曲线； ⑤按式计算步长的加速时间，对求和，则得到加速时间。同理，按式，计算步长的加速距离，对求和得到加速距离。 一般在动力性计算时，特别是手工计算时，一般忽略原地起步的离合器滑磨时间，即假设最初时刻汽车已经具有起步到位的最低车速。换档时刻则基于最大加速原则，如果相邻档位的加速度（或加速度倒数）曲线相交，则在相交速度点换档；如果不相交，则在最大转速点对应的车速换档。 3 画出制动时汽车车身的受力简图并说明。[返回三]
图中和式中:分别是汽车质量、质心到前轴距离、质心到后轴距离、重力加速度、加速度、质心高度、前轮地面法向反力、后轮地面法向反力、附着系数、前轮地面制动力和后轮地面制动力。 4 说明驱动力与切向反作用力之间的关系，在什么条件下，可以认为。[返回三] 当车轮纯滚动前进运动或者当车轮未抱死滚动时 式中：-切向力；－驱动力；-制动力；-滚动阻力。通常,或,所以。 5 列举各种表征汽车方向盘角阶跃输入时汽车稳态转向响应的参数。[返回三] ① 横摆角速度增益 ② 稳定性因数 ③ 前后轮侧偏角绝对值之差() ④ 转向半径之比 ⑤ 静态裕度。 6 试用汽车的牵引平衡或者动力特性分析汽车的动力性。[返回三] ① 根据汽车行驶方程式，即 制作汽车的驱动力－行驶阻力平衡图，从而计算出汽车最高车速、最大爬坡度和加速能力。 ② 。当可求出最高车速；当时可求出最大爬坡度；当时可求出最大加速度，而可计算汽车加速能力。 7 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。[返回三] 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。
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（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与偏离角的方向相反,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（航向角）。若保持转向盘固定不动，因后轮侧偏产生的离心惯性力与偏离角的方向相同，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。 四、分析题（选择其中5道题，计20分） １ 已知某汽车φ0＝0.43，请利用Ｉ、β、ｆ、γ线，分析φ＝0.45,φ＝0.24以及φ＝0.68时汽车制动过程（假设逐渐踏下制动踏板）。 [返回四] ① 时，踏下制动踏板，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，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 ② 当时，踏下制动踏板，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，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。 的条件，汽车制动力为。 2 分析汽车总质量（空载和满载）对其固有振动频率和振幅的影响，并列出表达式。[返回四] 减小非悬挂质量可降低车身的振动频率，增高车轮的振动频率。这样就使低频共振与高频共振区域的振动减小，而将高频共振移向更高的行驶速度，对行驶平顺性有利。 3 在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以62km/h初速度紧急制动，左轮在路面上留下制动拖痕，但是汽车行驶方向反而轻微地向右侧偏离，请分析该现象。[返回四] 汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象说明汽车右车轮的制动力稍大。出现这种现象的原因是因为道路带有一定的横向坡度（拱度），使得左侧车轮首先达到附着极限，而右侧车轮地面法向力较大，地面制动力尚未达到附着极限，因此才会出现左侧有制动拖印，而右侧无拖印的现象。 4 请分析制动力系数、峰值附着系数、滑动附着系数与滑动率的关系并绘图说明。[返回四] ① 当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，当制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。 ② 然后，随着S的增加，逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。（对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。） ③ 而车轮侧向力系数（侧向附着系数）则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，。（即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。） ④ 只有当S约为20％（12～22％）时，汽车不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力。 5 请分析汽车制动时，整个车身前部下沉而后部抬升的原因（提示：考虑轮胎等弹性、阻尼元件的作用，并采用受力分析方法）。 [返回四] 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。 6 某汽车（未装ABS）在实施紧急制动后，左后轮留下间断的制动拖痕，右后轮留下均匀连续的制动拖痕，请分析产生该现象的原因。 [返回四] ①制动鼓失圆或制动盘翘曲；②左侧路面不平③左侧悬架振动。 7 某辆新出厂测试检验制动性能合格的汽车。在新柏油公路上实施制动时，右侧车轮出现的制动拖痕比左侧车轮的制动拖痕晚，换而言之，左侧制动拖痕比右侧的长。请分析该现象（提示：应考虑道路横断面）。[返回四] 汽车在制动过程中稍微向右侧发生侧偏现象，说明汽车右车轮的制动力稍大。出现这种现象的原因是因为道路带有一定的横向坡度（拱度），使得左侧车轮首先达到附着极限，而右侧车轮地面法向力较大，地面制动力尚未达到附着极限，因此才会出现左侧制动拖痕比右侧的长的现象。 五、计算题（选择其中4道题，计20分） 1 某汽车总质量m=4600kg,CD=0.76,A=4.2m2,旋转质量换算系数=0.035,=0.033,=0.02,传动系机械效率ηT=0.85,传动系总速比,车轮滚动半径，发动机的转矩为Te=20000N·m, 道路附着系数为φ=0.4,求汽车全速从20km/h加速10秒末所能达到的车速。[返回五] 由于,又,所以 2 某汽车总质量m=4700kg,CD=0.75,A=4.5m2,旋转质量换算系数δ1=0.035,δ2=0.035,坡度角,,传动系机械效率ηT=0.84, 传动系总速比,车轮滚动半径，发动机的转矩为,加速度,,此时克服道路阻力需要的发动机功率是多少？ [返回五] 3 已知汽车的B=1.8m,hg=1.15m ,横坡度角为10°,R=50m, 求汽车在此圆形跑道上行驶,设侧向附着系数为的0.3,不发生侧滑,也不发生侧翻的最大车速是多少? 解：不侧滑： 不侧翻：
4 某轿车轴距L=3.0m,质心至前、后轴距离分别为a=1.55m, b=1.45m,汽车绕oz轴转动惯量,前轮总侧偏刚度,后轮总侧偏刚度,转向系总传动比,汽车的总质量为,请求稳定性因数和特征车速（临界车速）。 因为，所以汽车为不足转向特性。[返回五] 特征车速 5 请详细地推导出公式（注意单位和常数）。 其中 其中 [返回五] 6 请详细推导出式（并注明符号的单位）。 [返回五] 7 请写出下面两公式变换过程的详细推导步骤： ∵ ∴ ，其中[返回五] | |||||||||||||||||||||||||||
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