汽車動力學題庫

1、.2006.61. 簡要按形成原因汽車空氣阻力怎么分類？簡單概述各種阻力的形成。 （P82）汽車空氣阻力分為形狀阻力、干擾阻力、內循環(huán)阻力、誘導阻力以及摩擦阻力；1）形狀阻力占壓差阻力的大部分， 主要與邊界層流態(tài)和車身后的流體分離產生的尾渦有關； 2）干擾阻力是由于車身表面凸起物、 凹坑和車輪等局部的影響著氣流的流動而引起的空氣阻力； 3）內循環(huán)阻力是流經車身內部的氣流對通道的作用以及流動中的能量損耗產生的； 4）誘導阻力是在側面由下向上的氣流形成的渦流的作用下，車頂上面的氣流在后背向下偏轉，產生的實際升力中一向后的水平分力； 5）摩擦阻力是由于空氣粘性使其在車身表面產生的切向力。2.3.簡述

2、汽車的楔形造型在空氣動力特性方面的特點。1）前端低矮，進入底部的空氣量少，底部產生的空氣阻力??；2）發(fā)動機罩與前風窗交接處轉折平緩，產生的空氣阻力?。?）后端上緣的尖棱，使得誘導阻力較??；4）前低后高，翼形迎角小，使空氣升力??；5）側視輪廓圖前小后大，氣壓中心偏后，空氣動力穩(wěn)定性好。假設某電動汽車的質心位置在前后輪軸中間位置，且前后車輪的側片剛度相同，電池組放在中間質心位置，試問該車穩(wěn)態(tài)轉向特性類型屬于哪一類？在以下三種情況下，該車的穩(wěn)態(tài)轉向也行會如何變化？1）將電池組移到前軸放置；2）將電池組移到后軸放置；3）將電池組分為兩部分（質量相等） ，分別放在前后軸上。根據穩(wěn)定性因數公式? ?1?2

3、K=2(-)=0? ?2?1該車穩(wěn)態(tài)轉向特性屬于中性轉向。1）電池組移至前軸上放置，質心前移，變?yōu)椴蛔戕D向；2）將電池組移到后軸上放置，質心后移，變?yōu)檫^多轉向；3）質心位置不變，仍為中性轉向。4. 什么是被動懸架、半主動懸架、主動懸架？說明采用天棚阻尼的可控懸架屬于哪一類懸架及其理由。被動懸架是懸掛剛度和阻尼系數都不可調節(jié)的傳統(tǒng)懸架；半主動懸架的阻尼系數可自動控制，無需力發(fā)生器，受減振器原理限制，不能實現最優(yōu)力控制規(guī)律；主動懸架的懸架力可自動控制，需要增設力發(fā)生器，理論上可實現最優(yōu)力控制規(guī)律。采用天棚阻尼的可控懸架屬于主動懸架，因為其天棚阻尼是可調節(jié)的，同時具有自動控制懸架力的力發(fā)生器。5.

4、1）設某車垂向動力學特性可用 1/4 模型描述，已知簧上質量為 300kg，懸架彈簧剛度為 21000N/m ，懸架阻尼系數為 1500Ns/m，如果該車身采用天棚阻.尼控制器進行懸架控制， 取天棚阻尼系數為 4200Ns/m。請分別寫出兩種模型的頻率響應函數，繪出該車被動懸架和采用天棚阻尼的可控懸架的幅頻響應曲線； 2）證明天棚阻尼系統(tǒng)不存在共振峰。6. 試說明 ABS的目的和控制難點，并具體闡述 ABSA在高附著路面上的一般控制過程。.目的：調節(jié)車輪制動壓力、控制制動強度以獲得最佳滑轉率，防止抱死，提高縱向制動能力和側向穩(wěn)定性；控制難點：ABS的控制目標是最佳滑移率， 但最佳滑移率是一個變

5、值， 輪胎、路面、在和、車速、側偏角不同，對應的最佳滑移率也不同，所以要求 ABS 能進行自動調節(jié)。另外，車輪的滑移率不易直接測得，需要其他的間接參數作為其控制目標參數。一般控制過程（見P116 汽車系統(tǒng)動力學）2014.41. 汽車動力學的建模方法有哪些？（ P7 PPT）1） 牛頓第二定律2） 達朗貝爾原理3） 拉格朗日方程4） 凱恩方程2. 汽車動力學按照汽車縱向、橫向（操縱動力學）和垂向（行駛動力學）分別包含哪些研究內容？（ P5 汽車系統(tǒng)動力學）1）汽車縱向動力學研究車輛的直線運動及其控制的問題， 主要是車輛沿前進方向的受力與其運動的關系。按車輛的工況的不同，分為驅動動力學和制動動力

6、學；2）操縱動力學研究車輛的 操縱特性，主要與輪胎側偏力有關，并由此引起車輛的側滑、橫擺和側傾運動；3）行駛動力學主要研究由路面的不平激勵， 通過懸架的輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰以及車輪的運動。3. 按形成原因，汽車空氣阻力分為幾類？簡述各種阻力的形成。 （P82）汽車空氣阻力分為形狀阻力、干擾阻力、內循環(huán)阻力、誘導阻力以及摩擦阻力；1）形狀阻力占壓差阻力的大部分， 主要與邊界層流態(tài)和車身后的流體分離產生的尾渦有關； 2）干擾阻力是由于車身表面凸起物、 凹坑和車輪等局部的影響著氣流的流動而引起的空氣阻力； 3）內循環(huán)阻力是流經車身內部的氣流對通道的作用以及流動中的能量損耗產生的； 4）誘導

7、阻力是在側面由下向上的氣流形成的渦流的作用下，車頂上面的氣流在后背向下偏轉，產生的實際升力中一向后的水平分力； 5）摩擦阻力是由于空氣粘性使其在車身表面產生的切向力。4. 某電動汽車的質心位置輪距中間，即質心距前后輪距離相等， a=b=L/2，裝備的普通蓄電池 1 個放在中間質心位置，前后輪胎型號、氣壓相等，該車具有中性轉向特性，為了提高該車一次充電續(xù)駛里程，擬將電池更換為 2 個高性能電池，假設這 2 個高性能電池重量 / 體積與原 1 個普通蓄電池重量 / 體積相同。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型理論， 試分析以下情況該車穩(wěn)態(tài)轉向特性、瞬態(tài)轉向特性將如何變化？為什么？ （P220 P157 汽

8、車理論）（ 1） 將 2 個高性能電池分別放在前后軸上；（ 2） 將 2 個高性能電池分別放在前軸上；（ 3） 將 2 個高性能電池分別放在后軸上；（ 4） 將 2 個高性能電池分別放在中間質心位置。根據穩(wěn)定性因數公式.? ?12K=2(-)=0? ?211） 將 2 個高性能電池分別放在前后軸上，質心位置不變，為中性轉向；2） 將 2 個高性能電池分別放在前軸上，質心前移，變?yōu)椴蛔戕D向；3） 將 2 個高性能電池分別放在后軸上，質心后移，仍為過多轉向；4） 將 2 個高性能電池分別放在中間質心位置， 質心位置不變，為中性轉向。5某車垂向動力學 1/4 模型，已知簧上質量為 550kg，懸架彈

9、簧剛度為 52000N/m ，懸架阻尼系數為 1520Ns/m，簧下質量為 52kg，輪胎彈簧剛度為 210000N/m，輪胎阻尼忽略不計， 如果該車身采用天棚阻尼控制器進行懸架控制， 取天棚阻尼系數為 4200Ns/m.（見手寫稿）（ 1）分別寫出被動系統(tǒng)和采用天棚阻尼控制器后系統(tǒng)的運動微分方程； （P174汽車系統(tǒng)動力學）（ 2）推導被動系統(tǒng)固有頻率和振型計算公式并計算之，畫出振型圖； （P222P224 汽車系統(tǒng)動力學）（ 3）以路面不平為輸入，車身位移為響應（輸出） ，請寫出被動模型的頻響函數；（ 4）繪出該車被動懸架和采用天棚阻尼的可控懸架的幅頻響應曲線示意圖。6.試舉 2 例現代汽

10、車的電子控制系統(tǒng)，說明其基本工作原理。ABS防抱死制動系統(tǒng)：在汽車制動時，通過輪速傳感器測量車輪轉速信號，來獲得滑移率，并通過調節(jié)制動壓力， 控制制動強度，保證滑移率在最佳滑移率附近，防止車輪抱死，提高縱向制動能力和側向穩(wěn)定性；ASR防滑控制系統(tǒng) /TCS驅動力控制系統(tǒng)：根據車輛的行駛工況（起步、加速、爬坡等），采用適當的控制算法通過控制作用在車輪上的力矩，使得滑轉率保持在最佳滑轉率附近， 防止驅動輪發(fā)生過度滑轉， 同時保證產生合適的縱向驅動力和側向力；VSC車輛穩(wěn)定性控制： ECU根據車速、側向速度、橫擺角速度、轉向盤轉角等一系列信號，計算出理想的車輛運行狀態(tài)參數值， 通過與各傳感器測得的實

11、際車輛運行狀態(tài)信號值的比較， 根據控制邏輯算法計算出期望的橫擺力矩， 通過控制液壓調節(jié)制動系統(tǒng)， 對車輪施加制動力， 以實現所需要的車輛橫擺力矩， 同時改變驅動輪的驅動力，以實現車輛運行狀態(tài)的調節(jié)；汽車系統(tǒng)動力學復習資料（1）名詞解釋：（ 1） 車輛操縱穩(wěn)定性汽車理論 P130（ 2） 輪胎側偏現象汽車理論 P138（ 3） 超調量 汽車理論 P133（ 4） 獨立懸架 動力學 P191（ 5） 輪胎拖距汽車理論 P163（ 6） 側傾中心汽車理論 P163（ 7） 特征車速汽車理論 P147（ 8） TCS或 ASR（ 9） ESP（ 10） 側傾轉向汽車理論 P173.（ 11） 側傾外傾

12、汽車理論 P171 簡答和計算：1.按形成原因，汽車空氣阻力可以分為哪些類型，并簡述各種阻力的產生原因。在此基礎上，提出減少汽車空氣阻力的相應措施。（P82）相應措施：1）光順車身表面的曲線形狀，消除或延遲空氣附面層剝離和渦流的產生；2）調整迎面和背面的傾斜角度，有效的減少阻力和升力的產生；3）減少凸起物，以減低干擾阻力；4）設計空氣動力附件、整理和引導氣流流向。2.什么是輪胎側偏特性，輪胎的回正力矩是怎樣產生的？它們受哪些因素的影響？1）汽車在行駛過程中，由于路面的側向傾斜、側向風或者曲線行駛時的離心慣性力的作用， 車輪中心將受到一個側向力， 相應的地面上產生地面?zhèn)认蛄Γ?由于輪胎具有側向彈

13、性， 因而輪胎胎面中心線發(fā)生扭曲， 隨著車輪的滾動， 胎面中心線在地面上的相應軌跡與輪胎中心面與地面的交線形成夾角，即產生側偏現象，此夾角稱為側偏角；2）側偏力不是作用在支承面的中間，而是存在一個輪胎拖距，地面?zhèn)绕Τ溯喬ネ暇嘈纬梢粋€繞垂直軸的力矩， 它使轉向車輪有趨勢回復到直線行駛位置， 故稱為回正力矩；3）影響回正力矩的側偏特性的因素有：（ 1）垂直載荷或法向反力。垂直載荷增大，同樣側偏力下側偏角減小，側偏剛度增大，最大回正力矩增大。（ 2）輪胎形式和結構參數。子午線輪胎接地面積寬，側偏剛度比斜交輪胎大，同樣的側偏角下回正力矩大。扁平率小的輪胎，側偏剛度大。輪胎氣壓增大，側偏剛度增大，但氣

14、壓過高，剛度不再變化，氣壓高，接地印記短，輪胎拖距小，回正力矩變小。（ 3）縱向力。縱向力作用是要消耗一部分附著力，吟哦日側向能利用的附著力減小，故在一定偏角下，驅動力或制動力增加，側偏力逐漸有所減小。隨著驅動力的增加，回正力矩達最大后再下降。在制動力作用下，回正力矩不斷減小。3.汽車轉向輪擺振有哪兩種形式，如何加以區(qū)分。汽車轉向車輪的擺振類型主要有兩種： 強迫振動類型和自激振動類型。 區(qū)別二者可以從擺振的自身特點加以判斷：（ 1）當車輪發(fā)生強迫振動類型的擺振時， 必然存在周期性的外界激勵持續(xù)作用，如車輪不平衡， 在波形路面上的陀螺力矩、 懸架與轉向系運動不協(xié)調等； 系統(tǒng)的振動頻率和激勵頻率一

15、致， 擺振明顯發(fā)生在共振區(qū)域， 而共振車速范圍較窄； 激勵的存在與振動體運動無關；（ 2）當轉向輪發(fā)生自激振動形式的擺振時，系統(tǒng)無須有持續(xù)周期作用的激勵，只要有歐繞的單次性激勵、 系統(tǒng)的振動頻率接近系統(tǒng)繞主銷振動的固有頻率， 與車輪的轉動頻率等不一致， 發(fā)生振動的車速范圍較寬， 激勵力伴隨振動體的運動而產生，振動體運動停止，激勵力消失。4.什么是被動懸架、主動懸架和半主動懸架且各有何主要特點。在此基礎上，簡述你所了解的懸架技術和發(fā)展趨勢。 （見資料）.5.試說明汽車制動性的定義和評價指標， 分析影響制動時汽車方向穩(wěn)定性的原因。（見資料）6.什么是穩(wěn)態(tài)轉向特性的穩(wěn)定性因數 K，影響 K 的因素有

16、哪些？根據穩(wěn)定性因數的大小，汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性分為幾類，實際的汽車應具有哪種穩(wěn)態(tài)轉向特性，并簡述理由。（見資料）7.試寫出車輪制動過程的數學模型， 并按照最優(yōu)控制理論給出其防抱死控制的線性二次型問題的描述，簡要說明所建模型的思想。 （見資料）8.車輛的穩(wěn)態(tài)轉向特性有哪三種類型？分別作簡要說明。（見汽車理論P147）9.根據穩(wěn)定性因數表達式? ?K=2( 1-2)=0? ?2?1試分析回答一下問題：（ 1） 車輛空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性？（不具有）（ 2） 分析超載時車輛的轉向特性變化， 從而說明超載特別是嚴重超載的不安全性。（過多轉向）（見 Q19）（ 3） 一款三輪摩托車，原來具有

17、中性轉向特性， 今將其后輪由單胎變?yōu)殡p胎 （即后輪側偏剛度的絕對值增加 1 倍），其穩(wěn)態(tài)轉向特性將如何變化 ?（不足轉向）（運用穩(wěn)定性因數計算公式求解）10.什么是臨界車速？有一賽車的穩(wěn)定性因數 K=-0.0025s2/m2，求其臨界車速。臨界車速：當車速為 u=sqrt(-1/K)時，穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益趨于無窮大，此車速稱為臨界車速。U=sqrt(-1/K)=20 (Km/h)11一摩托車前輪側偏剛度為 -10000N/rad，外傾剛度為 -1500N/rad，若摩托車轉彎使前輪產生了正的 12 度外傾角。忽略載荷轉移的影響，求由此外傾角引起的前輪側偏角。（汽車理論 P114）-1000*a

18、=pi/180*12*(-1500)a=18即外傾角引起的前輪側偏角為18 度。12. 今有一電動汽車，穩(wěn)態(tài)轉向特性為不足轉向， 2 個蓄電池放在質心位置，汽車知心位于前后輪中央（ a=b=L/2），為了提高該車一次充電續(xù)駛里程，擬將電池更換為 4 個高性能電池，假設這 4 個高性能電池重量與原 2 個蓄電池重量相同 , 即整車質量不變。 試分析以下情況該車穩(wěn)態(tài)轉向特性如何變化？ （原穩(wěn)態(tài)轉向特性為不足轉向）（ 1）放在汽車中部質心位置； （不足轉向）（ 2）全部放在前軸上方；（不足轉向）（ 3）全部放在后軸上方；（討論，不足、中性或過多）.（ 4）前軸上方和后軸上方各放2 個：（不足轉向）1

19、3.試闡述半主動懸架系統(tǒng)研究的基本內容和方法。14.試闡述汽車懸架系統(tǒng)的組成、功用以及分類。組成：彈性元件、阻尼元件、導向元件作用：緩沖隔振、保持車身姿態(tài)和附著壓力分類：被動懸架、半主動懸架和主動懸架15.試闡述車輛懸架系統(tǒng)動力學研究的方法和思想。16.今有以微車懸架系統(tǒng)簡化模型（單自由度振動模型） ，用于粗略估算分析，M=500kg， K=25000N/M，試計算其固有頻率，并說明減小或增加懸架剛度對汽車平順性的操縱穩(wěn)定性的影響。固有頻率計算公式：= ?減小懸架剛度， 即增大靜撓度， 可提高汽車的行駛平順性， 但轉彎時懸架側傾剛度的降低會使車身產生較大的側傾角，使得操縱穩(wěn)定性變差。17.什么

20、是振動系統(tǒng)的固有頻率？已知一個簡化的單自由度汽車系統(tǒng)的車身質量m，懸架剛度為 k，試寫出其固有頻率表達式。振動系統(tǒng)的固有頻率： 物體作自由振動時， 其位移隨時間按正弦規(guī)律變化， 即簡諧振動；簡諧振動的周期或頻率與初始條件無關， 今與系統(tǒng)的固有特性有關， 稱其為固有頻率或固有周期。固有頻率表達式：P= ?18.推導 1/4 車模型。（見系統(tǒng)動力學P174）19.超載對汽車操縱穩(wěn)定性性能的影響。（ 1）側傾時垂直載荷在左、右側車輪上的重新分配汽車在超載情況下， 側傾時垂直載荷在左右車輪的重新分配的變動量會比正常裝載要大，變動量的大小是由裝載的質量、 裝載位置、裝載高度和行駛速度等決定。（ 2）車輪

21、在和重新分配后對輪胎側偏剛度（絕對值）的影響根據輪胎的側偏特性可知， 側偏剛度與垂直載荷有關， 在某一載荷下達到最大值，大于或小于這個載荷時， 側偏剛度均下降， 就一根車軸而言， 無側向力作用于汽車時，車軸左右車輪的垂直載荷相等，但左、右車輪垂直載荷差別越大，平均剛度越小。（ 3）車輪載荷重新分配后對穩(wěn)態(tài)轉向特性的影響根據穩(wěn)定性因數公式 K=1/(a*L)(a1-a2)（ a1、a2 為前、后輪側偏角， a 為側向加速度， L 為軸距）可知：.1）若前軸左右車輪垂直載荷變動量較大，穩(wěn)定性因數值變大，汽車趨于增加不足轉向，但轉向會變沉重， 駕駛員不能根據道路和交通變化情況迅速的改變行駛方向，轉彎

22、后不能及時回正方向；2）若后軸左右車輪垂直載荷變動量較大，穩(wěn)定性因數值變小，汽車趨于增加過多轉向，汽車在車速較高時， 只要有極其微小的前輪轉角便會產生極大的橫擺角速度，意味著汽車的轉向半徑極小，汽車容易發(fā)生激轉而側滑或翻車。根據以上分析可知， 汽車超載對轉向特性有很大的影響， 很大程度上降低了汽車的操縱穩(wěn)定性，容易導致事故的發(fā)生，應該積極避免。汽車系統(tǒng)動力學復習資料（2）1. 何謂系統(tǒng)動力學？系統(tǒng)動力學研究的任務是什么？（ PPT 概述 P32）系統(tǒng)動力學是討論動態(tài)系統(tǒng)的數學模型和響應的學科，是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學科，也是一門認識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題的交叉綜合學科；系統(tǒng)動力學研究的任

23、務可分為三種： 1）系統(tǒng)設計：已知輸入，要求設計系統(tǒng)的特性使其輸出滿足一定的要求； 2）系統(tǒng)辨識（識別）：已知輸入和輸出，要求研究系統(tǒng)的特性； 3）環(huán)境預測：已知系統(tǒng)特性和輸出，要求研究輸入。2. 車輛系統(tǒng)動力學研究的內容和范圍有哪些？（ PPT 概述 P41）1）路面特性分析、環(huán)境分析及環(huán)境與路面對車輛的作用；2）車輛系統(tǒng)及其部件的運動學和動力學及車輛內部子系統(tǒng)的相互作用；3）車輛系統(tǒng)最佳控制和最佳使用；4）人一車系統(tǒng)的相互匹配和模型研究， 駕駛員模型， 以使車輛的工程技術設計適合于人的使用，從而使人一車系統(tǒng)對工作效率最高。3. 車輛系統(tǒng)動力學涉及哪些理論基礎？（） （ PPT 概述 P47

24、 P48）分析力學、經典力學、線性系統(tǒng)理論、現代控制系統(tǒng)理論和人機工程學4. 何謂多體系統(tǒng)動力學？多剛體系統(tǒng)動力學與多柔體系統(tǒng)動力學各有何特點？采用質量 -彈簧 -阻尼振動模型和多體系統(tǒng)模型研究車輛動力學問題各有何特點？（系統(tǒng)動力學 P23）1）多體系統(tǒng)動力學是研究多體系統(tǒng) （一般由若干柔性和剛性物體相互連接所組成）運動規(guī)律的科學；5. 簡述車輛建模的目的。（簡化）6. 期望的車輛特性是什么？如何來評價？7. 何謂輪胎側偏角、輪胎側偏剛度？影響輪胎側偏的因素有哪些？ （見資料（ 1）第2題）8. 何謂輪胎模型？根據車輛動力學研究內容的不同，輪胎模型可分為哪幾種？整車建模中對輪胎模型需考慮的因素

25、有哪些？（動力學P34）1）輪胎模型是用來描述輪胎六分離與車輪運動參數之間數學關系的模型，即.描述輪胎在特定工作條件下的輸入和輸出之間的關系； 2）輪胎模型可以分為：輪胎縱滑模型、輪胎側偏模型和側傾模型、 輪胎垂向振動模型； 3）輪胎參數 :：輪胎尺寸、胎壓和路面條件。9. 簡述輪胎噪聲產生的機理。 （動力學 P62）1）空氣的泵吸效應； 隨著輪胎的滾動， 空氣在胎面與路面的空隙中被吸入和擠壓。當壓縮的空氣在接地區(qū)的出口處被高速釋放到空氣中時，就會產生噪聲；2）胎面單元振動；當輪胎滾動時，胎面單元作用于路面，當它離開接觸區(qū)時，胎齒變由高變形狀態(tài)下恢復，從而引起胎面噪聲。同時胎體振動、胎面花紋溝

26、等促進了噪聲的輻射。10. 車輛空氣動力學研究的主要內容有哪些？車輛的空氣阻力有哪些？產生的原因是什么？試分析空氣動力對車輛性能的影響，汽車空氣動力學裝置有哪些？（動力學 P69 P83）空氣動力對車輛性能的影響： 1）對動力性的影響： 影響高速時的加速性能 ;影響最高車速。 2）對燃油經濟性的影響：轎車空氣動力性的差異可使空氣阻力相差別 30%，燃油消耗相差達 12%以上。 3）對安全性的影響：高速時的加速性能影響行車的安全； 空氣升力影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動性； 空氣動力穩(wěn)定性影響汽車的操縱穩(wěn)定性。 4）對汽車外觀的影響：汽車的空氣動力特性主要取決于汽車外形；空氣動力學影響著人們的審美觀?？諝鈩恿W裝置：前阻風板、后擾流器、底板、裙邊、垂直尾翼、車輪整流罩、車輪導流板、負升力翼、輪輻蓋、輪轂罩等11. 簡述風洞試驗的特點？（動力學P76）12. 車輛制動性能主要由哪三個方面評價？ （動力學 P104）試分析汽車制動跑偏的原因。（見資料）13. 車輛動力傳動系統(tǒng)由哪幾部分組成？在激勵作用下通常會產生何種振動？標注出圖示車輛簡化扭振系統(tǒng)各部分的名稱？說明其主要激勵源？（動力學P130）14. 寫出貨車動力傳動系統(tǒng)動力學方程，并寫出剛度矩陣等。 （動力學 P132）15. 路面輸入模型有何種？各有何