汽車?yán)碚?012A卷參考答案

1、汽車?yán)碚?012A卷參考答案一、問答題（共40分）1. 汽車在城市工況的油耗與公路工況的油耗比較，哪個更高？為什么？（6分）答：汽車在城市工況的油耗比在公路（或市郊）工況的油耗高。1）城市工況平均車速低，汽車行駛阻力或功率小，但因發(fā)動機負(fù)荷率小，發(fā)動機燃油消耗率（比油耗）較大，因此汽車百公里油耗較大；2）怠速模式比較多，怠速油耗也比較大；3）起步加速工況多，發(fā)動機的動態(tài)油耗比穩(wěn)態(tài)的高，也導(dǎo)致加速過程的 實際油耗增加。公路工況百公里油耗小的原因：1）平均車速比較高，汽車行駛阻力或功率比較大，但發(fā)動機負(fù)荷率比較高，發(fā)動機燃油消耗率比城市工況的減少很多。2）加減速模式很少，且車速比較平穩(wěn)，怠速模式也

2、很少。2. 當(dāng)動力蓄電池的荷電狀態(tài)（SOC大于下限值時，請簡要描述并聯(lián)型混合動力汽車在驅(qū)動工況的電動機輔助控制策略。（6分）答：當(dāng)蓄電池SOC高于規(guī)定的下限值時，控制策略為：1）當(dāng)汽車車速低于規(guī)定值，或發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于起動轉(zhuǎn)速（見下圖所示），汽車由純電動機驅(qū)動，發(fā)動機關(guān)閉；2）當(dāng)汽車處于低負(fù)荷區(qū)，如汽車需求轉(zhuǎn)矩（或駕駛員需求轉(zhuǎn)矩）低于圖中“關(guān)閉轉(zhuǎn)矩曲線”時, 發(fā)動機處于低油耗區(qū)，因此也關(guān)閉發(fā)動機，汽車由純電動機驅(qū)動；3 ）當(dāng)汽車處于中高負(fù)荷區(qū)，如汽車需求轉(zhuǎn)矩（或駕駛員需求轉(zhuǎn)矩）高于圖中“關(guān)閉轉(zhuǎn)矩曲線”線時，發(fā)動 機在高效區(qū)，因此汽車由發(fā)動機驅(qū)動，電動機停止工作；4）當(dāng)需求轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩曲

3、線時，電動機啟動，汽車由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動。（此時發(fā)動機可在發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩曲線或高轉(zhuǎn)矩區(qū)運行，不足部分由電動機提供。）ISOC cs_lo_soc起動轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速3. 汽車變速器檔位增多以后， 對汽車動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性有何影響？為什么？ （ 6分） 答：1）擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率附近高功率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力。2）擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機在低燃油消耗率轉(zhuǎn)速區(qū)工作的可能性，降低了油耗。4. 什么叫制動跑偏？前輪的制動力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏，還是后輪制動力不相等度大容易導(dǎo)致跑偏？為什么？（6分）答：制動跑偏：制動時汽車自動向左或右偏駛。與后輪制動力不相等度大比較，前

4、輪的制動力不相等度大更容易導(dǎo)致跑偏。前輪制動力不相等度大，即前輪左右制動力相差大，由于前輪為轉(zhuǎn)向輪，地面制動力大的那一側(cè)轉(zhuǎn)向輪的地面制動力繞主銷的力矩大于地面制動力小的那一側(cè)轉(zhuǎn)向輪的，因此在前軸產(chǎn)生了一個轉(zhuǎn)動力矩。由于轉(zhuǎn)向系各處的間隙和零部件的彈性變形，這個轉(zhuǎn)矩使前輪發(fā)生轉(zhuǎn)彎行駛（跑偏） 。另外，前輪主銷還有后傾，地面制動力大的那一 側(cè)前輪的地面?zhèn)认蜃饔昧€對前輪產(chǎn)生一個同方向的偏轉(zhuǎn)力矩，加大了跑偏程度。而后輪不是轉(zhuǎn)向輪，也無主銷，因此后輪制動力不相等所引起的跑偏相對要小些。5. 何謂利用附著系數(shù)？何謂制動效率？如何從這兩個指標(biāo)來判斷汽車前后軸制動力分配的合理性？（ 6分）答:利用附著系數(shù)是指

5、：對應(yīng)于制動強度，車輪地面制動力與車輪垂直載荷之比。或用公式表達(dá):F xbiFzi或利用附著系數(shù)定義為：以一定制動強度制動時，不發(fā)生車輪抱死所要求的最小 路面附著系數(shù)。制動效率是指：車輪不抱死時的最大制動強度與路面附著系數(shù)的比值?；蛴霉奖磉_(dá)：前軸的制動效率Ef =Zf甲后軸的制動效率Er利用附著系數(shù)越接近制動強度，或者說利用附著系數(shù)曲線與直線：二z越靠近，則地面的附著條件發(fā)揮越充分，則前后軸制動力分配的合理程度越高；前后軸的制動效率越高，也說明地面附著力的利用程度高，汽車的制動距離減少，前后軸制動力分配的合理程度越高。6. 汽車在轉(zhuǎn)向盤角階躍輸入下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性有哪幾種類型，實際的汽車應(yīng)該具

6、有什么樣的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性，為什么？工程上描述汽車穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)向特性的評價參數(shù)有 哪些？ （ 10分）答：汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性有三種類型：即中性轉(zhuǎn)向，過多轉(zhuǎn)向，不足轉(zhuǎn)向。通常汽車應(yīng)該具有一定的不足轉(zhuǎn)向特性， 這是因為過多轉(zhuǎn)向汽車當(dāng)達(dá)到臨界車速時， 橫擺角速度 增益達(dá)到無窮大，即使只有很小的轉(zhuǎn)角輸入也會產(chǎn)生極大的橫擺角速度，這就意味著轉(zhuǎn)而中性轉(zhuǎn)向的汽車在使用條件等略有變向半徑極小， 汽車將發(fā)生激轉(zhuǎn)而側(cè)滑或者翻車。 化的情況下將可能轉(zhuǎn)變?yōu)檫^多轉(zhuǎn)向。工程上描述汽車穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)向特性的評價指標(biāo)有：1）前后輪側(cè)偏角絕對值之差， （ 2）轉(zhuǎn)向半徑比 R/R0，（ 3）靜態(tài)儲備系數(shù)、名詞解釋（每個 4分，共 20 分）1

7、） 輪胎側(cè)偏特性 答：由于實際的車輪具有側(cè)向彈性，在有側(cè)偏力 向附著極限，車輪行駛方向也將偏離車輪平面Fy 作用下，即使 Fy 未達(dá)到車輪的側(cè) cc 的方向，即輪胎產(chǎn)生了側(cè)偏現(xiàn)象，該特性稱為輪胎的側(cè)偏特性2） 外傾側(cè)向力答：由于車輪有外傾，則汽車前進(jìn)時車輪有繞車輪軸線與地面交點0行駛的趨勢，若不受約束， 則車輪將偏離汽車前進(jìn)方向向外滾動； 實際上，由于輪軸的作用，使汽車只 能沿前進(jìn)方向向前行駛，因此，車輪中心受到一個來自于輪軸的側(cè)向力Fy,以把車輪拉回至前進(jìn)方向，與此同時，地面必作用有一反向側(cè)向力。該力就是外傾側(cè)向力3）側(cè)傾軸線和側(cè)傾中心答：側(cè)傾軸線是車廂側(cè)傾軸線上的點, 車輛相對于地面轉(zhuǎn)動時

8、的瞬時軸線, 車廂側(cè)傾軸 線通過車廂在前后軸處橫斷面上的瞬時轉(zhuǎn)動中心4）側(cè)傾外傾答：汽車在側(cè)向力作用下會使車廂出現(xiàn)側(cè)傾, 由于懸架及其導(dǎo)向桿系與車廂的結(jié)構(gòu)約束 關(guān)系, 車輪外傾角必然發(fā)生變化, 進(jìn)而會引起外傾地面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ淖兓? 又由地面 側(cè)向反作用力等于外傾地面?zhèn)认蚍醋饔昧偷孛鎮(zhèn)绕χ涂芍?輪胎側(cè)偏角必然發(fā)生變化,引起,汽車的轉(zhuǎn)向特性也隨之發(fā)生變化。5）軸加權(quán)系數(shù)和頻率加權(quán)系數(shù)答：對不同方向振動,人體敏感度不一樣。該標(biāo)準(zhǔn)用軸加權(quán)系數(shù)描述這種敏感度。對不同頻率的振動, 人體敏感度也不一樣。 例如,人體內(nèi)臟在椅面 z 向振動 4-8Hz 發(fā)生共振, 8-12.5Hz 對脊椎影響大。椅面水

9、平振動敏感范圍在 0.5-2Hz 。標(biāo)準(zhǔn)用頻率加權(quán)函數(shù) w 描 述這種敏感度。、某貨車采用三檔變速器，各檔速比為3.122, 1.745, 1.00，滾動阻力系數(shù)f=0.018 ,能爬12的坡，如希望能爬18。的坡，將該變速器按四檔重新設(shè)計（第四檔為直接擋）變速器各檔速比應(yīng)為多少？（8分）解：爬頭檔時，車速低，勻速，即則 Ftmax =FfFmaxTe max： g1 i tr=Gf cosamaxG sin amaxig2nig3ni g4n設(shè)新變速器頭檔速比為ig1n，坡度amaxn/得：ig1nf cosamax nsin amaxni g1f cosamaxsin amaxT i ie

10、 max1 g 1 n 丨 0 t=Gf cos amax n *Gsin amax n rig1n=i g1.f COSamax sin amaxf COSamaxn sinamaxn= 3.122*0.018cos180 si n1800.018cos120 sin120= 4.5149按四檔變速器設(shè)計，因 也 =2.5873 _ 1.7 _1.8得ig4ni g2n令 ig4n =1 由i g 2ni g3 nq = 3；ig1nig2n = i g1n / q = 3；ig1n =2.7317ig3n = ig2n / q = 3 ig1n - 1.6528變速器各檔速比4.5149

11、2.7317 1.6528 1或：2、3擋速比不按等比級數(shù)，按下面的方法分配也可以:ig1nig2nig3niJ maxJ max旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),1 Z I=1.i-712m r.2.2f ig io T）（12 分）四、某前輪驅(qū)動轎車的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量m = 1400 kg ,質(zhì)心位置：a =1.5m,b =1.2m,hg = 0.5m；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩130N.m；I 檔傳動比 ig! =3.95，主減速比i。=4.2，傳動效率 =0.9，車輪半徑r = 0.3m飛輪轉(zhuǎn)動慣量If =0.26 kg.m2,全部車輪的轉(zhuǎn)動慣量a打=4.6kg.m2。問：當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)為0.7時，在加速過程

12、中汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)矩能否充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度？（忽略滾動阻力和空氣阻力,解：按汽車行駛方程，汽車加速度為Ft - Ff - Fw、m忽略滾動阻力和空氣阻力，不考慮附著條件，則由發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的最大加速度為J maxF t max w、mT i ie max1 g V0 tr、m= 2.9862m/s2=1 j丄m r m22f ig io T2r=1460.26* 3. 95A2*42A2*. J. 54761400* 0.3A21400* 0.3A2解法1:在附著系數(shù)為0.7的路面上，由附著條件決定的最大加速度如下:前輪地面切向力Fx1F x1= Fz1 （魚-匹 j）L Lg罟八

13、mj解得:= 2.7018 : 2.9862m/s2因此在面附著系數(shù)為0.7路面上發(fā)動機轉(zhuǎn)矩不能充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度。解法2：由發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的最大加速度j max所需要的前輪附著率大于路面附著系數(shù)0.7 ,因此在面附著系數(shù)為 前輪附著率0.7路面上，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩不能充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度。qhgcos gqbhg1 J max(iL L cos： ggb hg J maxLTg= 0.7844 0.7五、在僅僅考慮車身垂直振動的情況下（即不考慮汽車的俯仰運動），抽象得到的汽車及其前后懸架系統(tǒng)構(gòu)成的振動系統(tǒng)如下圖所示，其中車身質(zhì)量為Mb，前后懸架剛度為Ks,前后懸架阻尼系數(shù)為 CS。（ 20分）Mba）畫出相應(yīng)的車身質(zhì)量 M做垂直運動的受力圖并列出振動運動微分方程式；（6分）b）列出系統(tǒng)固有頻率 3 0和阻尼比E表達(dá)式；（6分）c）假使前后輪路面不平度輸入相同，寫出車身以路面不平度乙為輸入，車身質(zhì)量 Mb垂直振動位移Zb、速度Zb、加速度Zb為輸出的頻率響應(yīng)函數(shù)；（8分）解：車身質(zhì)量Mb做垂直運動的受力圖列出振動系統(tǒng)運動微分方