汽车理论习题及答案

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I

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目录

第 1 章 汽车动力性 ......................................................................................................................1

第 2 章 汽车的燃油经济性...........................................................................................................9

第3 章 汽车动力装置参数的选择.............................................................................................12

第 4 章 汽车的制动性.................................................................................................................13

第 5 章 汽车的操纵稳定性.........................................................................................................19

第 6 章 汽车平顺性 ....................................................................................................................25

第 7 章 汽车的通过性.................................................................................................................28

综合题 ............................................................................................................................................29

I

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第 1 章 汽车动力性

第 1 章 汽车动力性

1.1 简述汽车动力性及其评价指标。

1.2 汽车行驶阻力是怎样形成的？

1.3 试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式。

1.4 滚动阻力系数与哪些因素有关？

1.5 汽车的滚动阻力可以分为哪几种？

1.6 能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？

1.7 某轿车总质量 m=1200kg，前轮载荷占整车载荷的 60%；车轮侧向力系

数 k =1800kg/rad，前束角β=2°，该轿车两前
α

轮互置前束角β后产生相应行驶阻力 Fv ，如

图1-1 所示。

（1）设轿车前进时侧向力与前束角的关

系为F =k β，试求因前束引起的行驶阻力；
V α

（2）若该轿车滚动阻力系数f =0.015，试

求整车的滚动阻力Ff ；

（3）试比较前束引起的行驶阻力与滚动阻力。

1.8 转弯时滚动阻力的大小取决

于行驶速度和转向半径 R ， 转弯时的

滚动阻力系数f R=f +Δf 。设转弯时在离

心力FC 作用下，前、后轮均有侧偏角，

分别是 α 和 α，质心距前、后轮的距
1 2

离分别是l 和l ，转向时用两

轮模型分
a b

析侧向力引起的滚动阻力如图 1-2 所

ΔF u2
=Δ f ( + )
示。试推导出附加滚动阻力系数 b l1 aα l2 sinα sin 的表达式（提
W gRL

示：先求出由FY1 和FY2 所引起的附加阻力ΔF ）。

1.9 用受力图分析汽车从动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推导

切向力方程式。

1.10 用受力图分析汽车驱动轮在平路加速或减速行驶时的受力情况，并推

1

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汽车理论习题集

导切向力方程式。

1.11 解释汽车加速行驶时质量换算系数的意义。汽车旋转质量换算系数由

哪几部分组成？与哪些因素有关？

1.12 汽车轮胎半径增大，其他参数不变时，对汽车的加速性能和爬坡性能

有何影响？说明理由。

1.13 如果轮胎使用不当，高速行驶时汽车的轮胎可能会发生爆裂，试简述

轮胎出现了什么现象，并说明原因，如何有效避免轮胎发生爆胎。

1.14 汽车的最高行驶车速对应于发动机的最高转速，这种说法对吗？为什

么？
1.15＊1 一辆车重为320000N的重型货车以108km/h的速度在公路上行驶，空

气温度 24°C，大气压强 101kPa。货车宽2440mm，高 4118mm，空气阻力系数

为0.65。货车安装子午线型轮胎，计算这些条件下的空气阻力和克服空气阻力所

需的发动机功率，计算滚动阻力和克服滚动阻力所需的发动机功率。

＊ 2
1.16 一辆具有 1.95m 前端面积和空气阻力系数为 0.42 的轿车，以 90km/h

速度行驶，如果车辆遇到 40km/h 速度的顺风或者逆风，计算顺风、逆风两种条

件下的空气阻力和克服空气阻力所需要的发动机功率。

1.17 驱动力是否为真正作用在汽车上驱动汽车前进的（反）作用力，请说

明理由。

1.18 汽车用户说明书上给出的最高车速是如何确定的？

1.19 如何确定汽车样车的最高车速？在汽车设计和改装车设计阶段如何确

定汽车最高车速？

1.20 用作图法或数值计算法确定的汽车最高车速是一个固定值，而汽车（例

如样车）的最高车速却是一个平均值，为什么？

1.21 汽车空车与满载时相比，动力性有无变化？为什么？

1.22 超车时该不该换入低一挡的排挡？为什么？

1.23 影响附着系数的因素有哪些？

＊ 2
1.24 已知某轿车发动机的转动惯量

为0.09kg·m ，发动机的最大转矩/转速为
272.8 N·m/4400r·min-1 ；变速器的相关数据如表1-1 所示。

1 带＊的题目均改编自（美）Thomas D.Gillespie著.车辆动力学基础. 赵六奇，金达锋，译.北京：

清华大学出版社，2006.

2

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第 1 章 汽车动力性

表 1-1 某轿车变速器的数据

挡位 1 2 3 4 5

2
转动惯量/(kg·m ) 0.15 0.10 0.08 0.06 0.03

传动比 4.28 2.79 1.83 1.36 1.00

传动效率 0.966 0.967 0.972 0.973 0.970

2
主减速器的转动惯量0.136kg·m ，传动比2.92，传动效率0.99；驱动轮和从

2
动轮的转动惯量均为 1.24 kg·m ，车轮的周长2.01m；半径0.32m。

（1）计算传动系统在挂1 挡时的有效转动惯量；

（2）忽略转动惯量带来的损失，试计算该轿车1 挡和 5 挡的最大驱动力和

对应的最高车速。

1.25 沥青或水泥路面经使用后，滚动阻力系数增加而附着系数下降，请说

明其原因。

1.26 分析驱动－附着条件公式的地面法向反作用力与道路条件的关系。

1.27 说明小排量轿车、豪华轿车、商用车（载货汽车、大客车）、越野汽

车采取何种驱动形式，并说明原因。

1.28 利用驱动－附着条件原理分析汽车不同驱动形式的适用条件。

1.29 汽车的驱动－附着条件为F F F F F + + ≤ ≤ ，其中F F ? 。已知
f W j t ? ? Z

汽车（转弯或侧偏）行驶过程中驱动轴左右车轮的地面法向反作用力分别为Fzl 和

F F F < ( )
F v ( ) F ?F + 是否成立，并说明原因。
，且 ，此时公式
zr zl zr t max zl zr

1.30＊ 试计算某后轮驱动轿车在中等摩擦路面上因附着条件限制的加速度，

分别考虑差速器能够锁止和不能锁止两种情况，已知条件如表 1-2 所示。

表 1-2 某轿车的基本参数

参数 参数值 参数 参数值

总重量/N 17578 附着系数 0.62

前轴载荷/N 9345 主减速器传动比 2.90

后轴载荷/N

8233 轮胎半径/m 0.33

质心高/mm 533 前悬架侧倾刚度/[N·m·( °)-1] 1560

轴距/mm 2743 前悬架侧倾刚度/[N·m·( °)-1] 380

轮距/mm 1499

3

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汽车理论习题集

1.31＊ 试计算某前轮驱动车辆由于附着条件限制的加速性能，该轿车的参数

如表 1-3 所示。

表 1-3 某轿车的基本参数

参数 参数值 参数 参数值

总重量/N 13795 附着系数 0.62

前轴载荷/N 8678 主减速器传动比 3.70

后轴载荷/N 5117 轮胎半径/m 0.32

质心高/mm 483 前悬架侧倾刚度/[N·m·( °)-1] 130

轴距/mm 2667 前悬架侧倾刚度/[N·m·( °)-1] 84

轮距/mm 1524

1.32 试用汽车的动力特性图来分析汽车的动力性能。

1.33 画出具有四挡变速器汽车的动力特性图和驱动力—行驶阻力平衡图，

说明它们有什么共同点和不同点。

1.34 画图说明什么是汽车的后备功率？写出汽车的后备功率的表达式并解

释之。

1.35 汽车的后备功率对汽车的动力性和燃油经济性有何影响？

2
1.36 已知某汽车的总质量m=4600kg，C =0.75，A=4m ，旋转质量换算系数
D

du 2
δ1.35 ，坡度角α=5°，f =0.015，传动系效率η 0.85 ，加速度 0.2 m/s ，
T
dt

u =30km/h，此时克服各种阻力需要的发动机输出功率是多少？
a

1.37 已知某轻型货车的汽油发动机使用外特性的T ?n 曲线的拟合公式为
tq

2 3 4
? n ? ? n ? ? n ? ? n ?
T =?19.313+295.27 ?165.44 +40.874 ?3.8445
tq ? ? ? ? ? ? ? ?
?1000? ?1000? ?1000? ?1000?

式中，T 为发动机转矩（N·m ）；n 为发动机转速（r/min ）。
tq

该车的其他基本参数如表 1-4 所示。

表 1-4 某轻型货车的基本参数

参数 参数值 参数 参数值

装载质量/kg 2000 飞轮转动惯量If /(kg·m2) 0.218

2
整车整备质量/kg 1800 二前轮转动惯量IW1/(kg·m ) 1.798

4

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第 1 章 汽车动力性

2
总质量/kg 3880 四后轮转动惯量IW2/(kg·m ) 3.598

车轮半径/m 0.367 变速器 4 挡/5 挡

传动系机械效率ηt 0.85 轴距L /m 3.2

滚动阻力系数f 0.013 质心距前轴距离（满载）a /m 1.947

空气阻力系数×迎风面积/m2 2.77 质心高（满载）h /m 0.9
g

主减速器传动比i0 5.83

变速器（4 挡和 5 挡）的传动比如表 1-5 所示。

表 1-5 变速器传动比

1 挡 2 挡 3 挡 4 挡 5 挡

四挡变速器 6.09 3.09 1.71 1.00 —

五挡变速器 5.56 2.769 1.644 1.0 0.793

确定该轻型货车的动力性能（货车可装用4 挡或 5 挡变速器，任选其中的一

种进行整车性能计算）。

1）绘制汽车驱动力—行驶阻力平衡图；

2）求汽车最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率；

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2 挡起步加速行

驶至 70km/h 的车速—时间曲线，求汽车用2 挡起步加速行驶至70km/h 的时间。

（注：本题最好上机计算，可以选择Excel、VB、VC 等软件进行计算和画

图）

1.38 统计数据表明，装有 0.5～2L 排量发动机的轿车，若是前置发动机前

轮驱动（F.F. ）轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的 61.5%；若是前置发动

机后轮驱动（F.R. ）轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的 55.7%。设某轿车

的轴距L=2.6m，质心高度h=0.57m。试比较采用F.F.和F.R.型式时的附着力利用

情况，分析时其前轴负荷率取相应型式的平均值。

确定上述F.F.型轿车在?0 2.

及 0.7 路面上的附着力，并求由附着力所决定的极限最高车速与极限最大爬坡度

及极限最大加速度（在求最大爬坡度和最大加速度时，可设FW 0 ）。其他有关

2
参数为：m=1600kg，C =0.45，A=2.00m ，f =0.02，δ=1.00。
D

1.39＊ 3.0L 发动机排量的金牛座（Taurus）GL 轿车，前轴载荷 8673N，后

5

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汽车理论习题集

轴载荷4882N，轴距2692mm，质心高508mm，假设驾驶员体重890N，前排乘

2
客体重 49%分配到前轴，51% 分配到后轴。该车从静止起步以 1.83m/s 的加速

度爬 6%的坡度，求解此时载荷分布（即FZ1 和FZ2 ）。
1.40＊ 一轿车的有关参数如下：总质量 1600kg，质心位置 a=1450mm ，

b=1250mm，h =630mm；发动机最大转矩 T140N m ? ；1 挡传动比i 3.85 ；
g tqmax 1

主减速器传动比i =4.08；传动效率η 0.85 ；车轮半径r=300mm；飞轮转动惯量
0 t

I =0.25kg·m2 ； 全 部 车 轮 的 转 动 惯I量 . 4?5kg m2 （ 其 中 前 轮 的
f ∑W

2 ，后轮的 2 ）。若该轿车为前轮驱动，当地面附着
I 2 25. kg? m I . 2 25kg m ?
W W

系数为 0.6 时，在加速过程中发动机转矩能否充分发挥而产生应有的最大加速

度？应如何调整质心在前、后方向的位置（即 b 值），才能保证获得应有的最大

b
加速度。若令 ×100% 为前轴负荷率，求原车的质心位置改变后，该车的前轴
L

负荷率。

（解题时，为计算方便，可忽略滚动阻力与空气阻力）
1.41＊ 如果你想买一部微型旅行车牵引你的船和拖车外出，如图 1-3 所示，

在湖边度过周末。虽然你很喜欢新式的

前驱动旅行车，但你不确定它是否能将

你的船通过陡峭的斜坡从水中拖上来。

车辆的参数如表 1-6 所示。

表 1-6 旅行车及小船/拖车组合后的基本参数

旅行车 参数 小船/拖车组合 参数

前轴重量/N 6764 总重/N 5340

后轴重量/N 5118

拖钩负载/N 1112

质心高度/mm 622 拖钩到拖车车轮距离/mm 2794

拖钩高度/mm 356 质心高度/mm 889

拖钩距后轮距离/mm 584

轴距/mm 3048

当路面附着系数为0.3 时，分别计算出这辆车车轮没有发生滑转的情况下，

前轮驱动、后轮驱动和四轮驱动三种情况下的最大爬坡度。

6

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第 1 章 汽车动力性

计算中假定纵向加速度为0，忽略滚动阻力，并假设船已经脱离水面，因此

没有浮力的作用，sinθcosθ，1 θ ，L= b+c （旅行车轴距）；L =e+f （拖钩到
t

拖车车轮的距离），? W / W （船和拖车与汽车的重力比）。分别以旅行车和小
b

船/拖车为分离体分析受力。

1.42 一辆后轴驱动汽车的总质量为2152kg，前轴负荷52%，后轴负荷48%，

主减速器传动比i =4.55，变速器各挡传动比如下：1 挡 3.79，2 挡2.17，3 挡 1.41，
0

2
4 挡 1.00，5 挡0.86。质心高度h =0.57m，C A=1.5m ，轴距L=2.300m，飞轮转
g D

2 2
动惯量I =0.22kg·m ，四个车轮总的转动惯量I =3.6kg·m ，车轮半径r=0.367m。
f W

该车在附着系数?0 6. 的路面上低速滑行曲线和直接挡加速曲线如图1-4 所示。

图上给出了滑行数据的拟合直线u . 19 .76T 0 59 ? ，u 的单位km/h，T 的单位s，
直接挡最大加速度a =0.75m/s2 （u =50km/h ）。设各挡传动效率均为0.90，求：
max a

1）汽车在该路面上的滚动阻力系数。

2）求直接挡的最大动力因素。

3）在此路面上该车的最大爬坡度。

1.43 某轿车设计时，预期最高车速为 165 km/h，预期满载质量m=1450kg，

参照同类型轿车，传动系统效率η 0.85 ，滚动阻力系数f . 0 015 ，空气阻力系
t

2
数CD 0.35 ，迎风面积A . 1 98 m 。

（1）预选发动机功率。

（2）若1 挡最大动力因数D 0.35 ，求最大爬坡度i 。

1max max

（3）若最高挡最大动力因数D0max 0.10 ，该挡旋转质量换算系数δ1 03. ，

求该汽车在平直路面上以最高挡行驶时能达到的最大加速度（假设地面附着力足

7

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汽车理论习题集

够）？

（4 ）该轿车是否可以选用最高挡以某一车速匀速行驶在i % 5 的上坡路

上？

（5）若该轿车拖带一房屋拖车旅行，该轿车—房屋拖车组是否可以选用最

i % 5 1000
高挡以某一速度均速行驶在 的上坡路上？假设此时该拖车的质量是

kg；拖车车轮的滚动阻力系数与轿车车轮相同。

1.44 已知某路面车辆的满载质量为 1700 kg，发动机最大输出转矩为

180N·m，对应的发动机转速为2800r/min；驱动轮滚动半径为365mm；空气阻力
系数为 2
0.48；迎风面积为2.8m ；第1 挡和最高挡工作时传动系统的总传动比分

别为20.5 和4.63，相应的传动系统机械效率分别为0.85 和 0.92。若滚动阻力系

2
数为0.015，重力加速度取为9.8m/s ，试求：

（1）该车第1 挡的最大动力因数；

（2）该车最高挡的最大爬坡度。

1.45 根据某一使用自动变速器的车辆（在用的轿车），画出其驱动力与行

驶阻力的平衡图，并确定其在某一道路上行驶时的动力性指标。

1.46 根据某一使用机械式变速器的车辆（在用的轿车），画出其驱动力与行

驶阻力的平衡图或功率平衡图，并确定其在某一道路上行驶时的动力性指标。

1.47 加装液力变矩器的汽车具有较理想的动力特性，试说明主要原因是什

么？

8

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第 2 章 汽车的燃油经济性

第2 章 汽车的燃油经济性

2.1 “车开得慢，加速踏板踩得小，就一定省油”，或者“只要发动机省

油，汽车就一定省油”这两种说法对吗？为什么？

2.2 试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。

2.3 试分析汽车变速器由 4 挡增加至 6 挡（最大、最小速比不变）对汽车

动力性和燃油经济性的影响。

2.4 汽车的燃油经济性试验评价方法有哪些？

2.5 何谓等速行驶燃油经济特性？如何利用等速行驶燃油经

济特性分析比

较汽车的经济性？

2.6 如何根据发动机负荷特性计算等速行驶的燃油经济性？试分析影响汽

车燃油经济性的主要因素。

2.7 如何制作等速燃油消耗特性曲线（提示：考虑试验及数据处理）？

2.8 说明汽车行驶条件对燃油经济性的影响。

2.9 豪华型轿车为什么比经济型轿车百公里燃油消耗量大？

2.10 试从汽车结构方面简述影响汽车燃油经济性的因素。

2.11 试说明如何用发动机“最小燃油消耗特性曲线”和克服行驶阻力应

提供的功率曲线，确保发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。

2.12 如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性？

2.13 为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动

力性？试举例说明。

2.14 试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响。

2.15 分析轮胎对汽车动力性和燃油经济性有些什么影响？

2.16 为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高挡？

2.17 达到最佳动力性的换挡时机是什么？达到最佳燃油经济性的换挡时

机是什么？两者是否相同？

2.18 图2-1 是某轻型货车汽油发动机的负荷特性与万有特性，货车的其他

参数与题 1.37 相同。负荷特性曲线的拟合公式为

b B =+B P +B P2 +B P3 +B P4
0 1 e 2 e 3 e 4 e

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汽车理论习题集

( ) ( )
式中，b 为燃油消耗率g/ kW [h ? ]；P 为发动机净功率 kW 。
e

拟合公式中的系数如表2-1 所示。

表 2-1 拟合公式的系数

n / (r ?min?1) B0 B1 B2 B3 B4

815 1326.8 －416.46 72.379 －5.8629 0.17768

1207 1354.7 －303.98 36.657 －2.0553 0.043072

1614 1284.4 －189.75 14.524 －0.51184 0.0068164

2012 1122.9 －121.59 7.0035 －0.18517 0.0018555

2603 1141.0 －98.893 4.4763 －0.091077 0.00068906

3006 1051.2 －73.714 2.8593 －0.05138 0.00035032

3403 1233.9 －84.478 2.9788 －0.047449 0.00028230

3804 1129.7 －45.291 0.71113 －0.00075215 －0.000038568

怠速油耗Q0 299mL/s. （怠速转速400 r/min ）。
id

1）绘制该轻型货车的功率平衡图。

2）绘制最高挡与次高挡的等速百公里油耗曲线。

3）利用计算机求该货车按JB3352 —1983 规定的六工况循环行驶的百公里油

耗。计算中确定燃油消耗率值时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，

可由相邻转速的两条曲线用插值法求得。

六工况循环的参数如表2-2 所示。

表 2-2 六工况循环参数

工况 累计行程/ m 时间/ s 累计时间/ s 车速/( km ?h?1) 说明

Ⅰ 50 7.2 7.2 25 等速

Ⅱ 200 16.7 23.9 25～40 匀加速度为0.25 m/s2

Ⅲ 450 22.5 46.4 40 等速

Ⅳ 625 14.0 60.4 40～50 匀加速度为0.2 m/s2

Ⅴ 875 18.0 78.4 50 等速

Ⅵ 1075 19.3 97.7 50～25 匀加速度为0.36 m/s2

10

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第 2 章 汽车的燃油经济性

2.19 某轿车按给定的速度变化曲线作加速行驶，请根据汽油发动机的万有

特性曲线如图 2-1 所示，计算加速过程中的燃油消耗量。已知发动机的功率

P 30kW，初始车速ua0 10km/h ，经过时间Δt1 2 s，车速达到 40km/h；又经

过时间
=Δ t2 4 s，车速达到60km/h；再经过时间Δt3 4 s，车速达到90km/h。等

Pb
速单位时间油耗计算公式为Qt ，其中b 为燃油消耗率[g/(kW ?h) ]，汽油
367.1γ

重度γ 7N/L 。

2.20 说明用已知的某一发动机负荷特性图确定无级变速器调节特性的过

程。

2.21 汽油发动机排气净化的措施有哪些？

2.22 柴油机碳烟的种类及其形成机理是什么？

11

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汽车理论习题集

第3 章 汽车动力装置参数的选择

3.1 请简单叙述选择汽车发动机功率方法有哪些？

3.2 试分析汽车主减速器传动比i0 对汽车动力性和燃油经济性的影响。

3.3 传动系中最大传动比的确定原则是什么？

3.4 如何确定变速器的挡数和各挡间的速比分配？

3.5 改变题 1.38 轻型货车的主减速器传动比，作出i0 为 5.17、5.43、5.83、

6.17、6.33 时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同i0 值对汽车性能的影响和

采用不同变速器对汽车性能的影响。

3.6 某四轮轿车为前轮驱动，要求设计其动力装置参数，已知条件如表 3-1

所示。

表 3-1 轿车的基本参数

基本参数 参数值 基本参数 参数值

滚动阻力系数f 0.015 发动机最大转矩 Ttqmax / (N·m) 60

空气阻力系数CD 0.36 最高挡传动比 ig4 0.90

迎风面积A /m2 1.98 传动系统总传动效率ηT 0.9

整车满载质量m / kg 1000 驱动轮的滚动半径r / m 0. 245
r

发动机最大输出功率对应
4800
-1
的转速np / (r·min )

（1）设计计算此车主减速器传动比的值，要求最高车速（理论上）在发动

机最大输出功率点获得，已知最高挡工作时，与发动机最大输出功率对应的驱动

力为708N。

（2 ）假定附着力足够，最大爬坡度的设计要求值为 18°。根据上面的已知

条件和所确定的主减速器传动比，变速器第 1 挡传动比至少为多大（不计空气阻

力）？

（3）若满载时驱动轮轴所承受的载荷占整车重量的60% ，汽车质心高度与

轴距比λ=0.3，路面附着系数为0.7，求受限于路面附着力的最大爬坡度是多少？

（4 ）假设已经按照（1）和（2）进行了设计，试求汽车的 1 挡最大动力因

数是多少（不计空气阻力）？

12

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第 4 章 汽车的制动性

第 4 章 汽车的制动性

4.1 什么是地面制动力？什么是地面附着力？

4.2 请叙述制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间关系和区别是

什么？并用图表示三者之间的关系。

4.3 画出制动时汽车前轮及后轮的受力简图，并列出平衡方程式。

4.4 请分别描述什么是车轮滑动率、制动力系数、滑动附着系数、峰值附着

系数、同步附着系数。

4.5 叙述车轮的滑动率与纵向附着系数的关系，并绘图说明。

4.6 汽车制动过程从时间上大致可以分为几个阶段？各个阶段有何特点？

4.7 什么是汽车的制动距离？它与哪些因素有关？

4.8 分析汽车制动过程中减速度的变化规律。

4.9 汽车在不同路面上制动时最大减速度值为何值？

4.10 某汽车在初始车速u0

开始制动，假定其

有效制动过程为制动增强和制动持续两个阶段，

如图4-1 所示。

（1）该车在水平良好路面上采取制动，试推

导出制动距离的计算公式；

（2）该车在附着系数?0.8 路面上直线行

驶，从初始车速 80km/h 开始制动，假定t =0.5s，
1

试求制动距离。
4.11＊ 一辆重量为 16180N 的轻型货车，在水

平路面上由 96.6km/h 的速度到完全停车，制动时产生8900N 的稳定制动力。试

求其减速度、制动距离、停车时间、能量消耗和制动初期以及平均制动功率，计

算过程中空气阻力和滚动阻力可忽略不计。
4.12＊ 计算轿车制动系数和制动效率，其制动作用压力从 690kPa 增加到

4830kPa （每隔690kPa 计算一次），该车基本参数如表4-1 所示。

13

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汽车理论习题集

表 4-1 某轿车基本参数

参数 参数值 参数 参数值

轴距/mm 2756 前轴载荷/N 9835

质心高/mm 521 后轴载荷/N 8294

轮胎半径/m 0.308 前制动器增益/(N·m·kPa-1) 0.33

整车重量/N 18129 后动器增益/(N·m·kPa-1) 0.23

比例阀的设计=2000/0.3 （即前、后制动器的压力在2000kPa 以下时相同，超

过此压力后，后轮制动器配比的压力增加值仅为前制动器压力增加值的30%，即

p p p p p p p p p
= = =作用压力， <2000kPa； = ， =2000+0.3 （ －2000）， >2000kPa ）。
f r a a f a r a a

前轮制动力系数μf FX f ；后轮制动力系数μr FX r ；制动效率ηb aj ，aj
FZf FZr μp

为制动减速度，μ 为μ和μ 中的较大值。
p f r

4.13 什么是汽车制动效能的恒定性？影响汽车制动器热衰退性的主要因素

是什么？

4.14 造成制动跑偏的主要原因是什么？为什么两前轮制动力不相等对制动

跑偏的影响更大？

4.15 汽车制动时后轮抱死拖滑有发生侧滑的危险，请问哪些干扰因素可造

成后轴侧滑？

4.16 试说明为什么汽车制动时在侧向力作用下后轴发生侧滑更危险？

4.17 为什么汽车在光滑路面上高速制动时，后轮抱死是一种危险工况？对

于轻型货车，满载与空载两

种情况下，哪一种更容易出现后轮抱死现象？为什

么？

4.18 简述汽车ABS 的作用及其优点，说明为什么能获得这些优点。

4.19 汽车装有非ABS 的普通制动系统，试简述制动时制动距离与哪些因素

有关？

4.20 某前置前轮驱动的轿车，轴距L 2. 55m ，质心高度h 0.58m ，满载质
g

量为 1460 kg ，静态时前轮承载为61%。采用常规制动系统，制动力分配系数

β0 828. 。

14

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第 4 章 汽车的制动性

（1）该车在附着系数?0 7. 的路面上制动时，试计算前轮能提供的最大制

动力。

（2）在前轮刚抱死时后轮能提供多大的制动力？

4.21 评价汽车前、后制动器制动力分配和理想的制动器制动力分配方法有

哪些？

4.22 在以制动强度z 为横坐标，利用附着系数?为纵坐标的利用附着系数与

制动强度的关系曲线中，为什么应选取在对角线上方的曲线作为汽车的利用附着

系数曲线？

I
4.23 利用 曲线、β线和车轮滑转率 s，分别说明汽车制动系统制动力调节

的理论依据和原则是什么？汽车防抱死制动系统的理论依据是什么？

L
4.24 已知汽车轴距 ，质心高度h ，质心至前轴和后轴的距离分别为a 和b ，
g

制动器制动力分配系数为β，试推导该车的同步附着系数? 的表达式。当该车总
0

质量为4250 kg ，前轴轴荷为36%，质心高度为0.85m ，轴距为2.45 m ，汽车同

步附着系数? 0 6. 时，试确定其前、后制动器制动力的分配比例应为多少？
0

4.25 ＊ 已知某汽车总质量8025m kg ，轴距L 4m ，质心至前轴的距离

a 3. 03m ，至后轴距离b . 970 m ，质心高度h =1.15m，在纵向坡度为i % 5 的
g

良好路面等速下坡时，轴荷再分配系数是多少？

F F
(注：轴荷再分配系数mf1 Z1 ，mf2 Z2 )
F F
Z10 Z20

4.26 已知某汽车质量为4000m kg ，前轴负荷 1350 kg ，后轴负荷为

2650 kg ，h =0.88m，L=2.8m，同步附着系数为0.6，试确定该车的制动器制动力

g

分配系数是多少？

r
4.27 请叙述分析汽车制动性时使用的“I 曲线”的意义，f 线组与 线组的

含义。

4.28 汽车的同步附着系数从0.4 增加到0.7 时，对汽车的制动性有什么影响?

15

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汽车理论习题集

4.29 解放 CA1150PK2L3T1 双后桥载货汽车设计核定装载质量为 9000kg，

装备质量为 6000 kg，在水平良好路面? 0.75～0.85，实施紧急制动时恰好前后
s

轮同时抱死，试问该车装载20000 kg 水泥在水平良好路面实施紧急制动时，试

近似计算此时汽车的制动力和制动减速度。

4.30 汽车制动时使汽车减速的力有哪些？

4.31 通常汽车前后制动器制动力具有固定的分配比，采取何种措施使得汽

车无论在空载还是满载均可获得比较满意的制动效果？

4.32 分析前、后制动器制动力具有固定分配比值的汽车，制动系统的缺陷，

并指出改进措施。

4.33 请分析汽车急加速时，整个车身前部升高而后部降低的原因（提示：

要考虑轮胎等弹性元件、阻尼元件的作用，并采用受力分析方法，要求画出受力

图并列出平衡方程）。

4.34 按照制动距离的定义，能否在道路上测得制动距离（假设未安装防抱

死制动系统）？从道路上测量得到的制动距离与定义的制动距离是否相等，为什

么？

4.35 一轿车驶经有积水层的良好公路路面，当车速为 100km/h 时要进行制

动，问此时有无可能出现滑水现象而丧失制动能力？轿车轮胎的胎压为

179.27kPa 。

4.36CA770 制动系统由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果如表

4-2 所示。

表 4-2 装用不同助力系统时 CA770 轿车的制动性能

制动系统形式 制动时间/ s 制动距离/ m 最大制动减速度/( m ?s?2 )

真空助力制动系统 2.12 12.25 7.25

压缩空气—液压制动系统 1.45 8.25 7.65

' '' 1
试由表中所列数据估算τ τ + 的数值，以说明制动器作用时间的重要性。
2 2
2

4.37 一中型货车装有前、后制动器分开的双管路制动系统，其有关参数如

表4-3 所示。

16

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第 4 章 汽车的制动性

表 4-3 一中型货车的基本参数

质心至前轴的距 制动力分配
载荷 质量m/kg 质心高h /m 轴距L / m
g
离a / m 系数β

空载 4080 0.845 3.950 2.100 0.38

满载 9290 1.170 3.950 2.950 0.38

（1）计算并绘制利用附着系数曲线与制动效率曲线，并说明该车的制动系

数是否满足法规要求。

（2）求行驶车速ua 30km/h ，在?0 80. 路面上车轮不抱死的制动距离。

''
计算时取制动系统反应时间τ 020.s 。
2

（3）求制动系统前部管路损坏时汽车的制动距离，制动系统后部管路损坏

时汽车的制动距离。

4.38 在汽车制动法规中，对双轴汽车前、后轴制动力的分配有何规定？说

明作出这种规定的理由。

4.39 一轿车的有关参数如下：总质量 1600kg，质心位置 a=1450mm ，

b=1250mm，h =630mm 。轿车装有单回路制动系统，其制动器制动力分配系数
g

β0 65. 。试求：

（1） 同步附着系数；

（2） 在?0 7. 路面上的制动效率；

（3） 汽车此时能达到的最大制动减速度（指无任何车轮抱死时）；

（4 ）若将该车改为双回路制动系统，只改变制动的传动系统，如图 4-2 所

示，制动系统其他参数不变。设总制动力与总泵输出管路压力之比称为制动系统

'
增益，并令原车单管路系统的增益为G 。确定图中各种双回路制动系统的增益，

确定各种双回路制动系统的一个回路失效时的制动系统增益。

（5）计算在?0 7. 的路面上，上述各种双回路系统在一个回路失效时的制

动效率及其能达到的最大制动减速度。

（6）比较各种双回路系统的优点。

17

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汽车理论习题集

4.40 某汽车的轮距 B=1.7m，质心高度 h =1.3m，试分析该车在道路侧向附
g

着系数? 0 7. 的横坡上行驶时，若坡度较大，是先侧翻还是先侧滑？
1

4.41 一辆汽车的质心至前轴的水平距离 a=2.8m，质心至后轴的水平距离

b=1.2m，质心高度h =1.0mm，制动力分配系数β0 4. 。
g

（1） 求该车

的同步附着系数。

（2）当该车在附着系数为 0.2 的路面上制动时，在前轴抱死的一瞬间，汽

车的制动强度是多少？

（3）当该车在附着系数为 0.2 的路面上制动时，在前轴抱死的一瞬间，后

轴的利用附着系数是多少？

（4 ）当这辆车在附着系数为0.7 的路面上制动时，哪一轴先抱死？为什么？

4.42 根据单轮汽车模型，分析在路面条件一定和某一设定的轮缸压力作用

下， 车转速的时间历程。

18

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第 5 章 汽车的操纵稳定性

第 5 章 汽车的操纵稳定性

5.1 什么是汽车的操纵性？什么是汽车的稳定性？什么是汽车的操纵稳定

性？

5.2 什么是汽车的稳态响应特性和瞬态响应特性？

5.3 什么是弹性轮胎的侧偏特性？什么是侧偏力和侧偏回正力矩？它们主

要与哪些因素有关？

5.4 一轿车（每个）前轮胎的侧偏刚度为－50176N/rad，外倾刚度为－7665

N/rad 。若轿车向左转弯，将使两个前轮产生正的外倾角，其大小为 4°。设侧偏

刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏

角。

5.5 分析汽车高速行驶变更车道对汽车转向轮回正力矩的影响（从侧偏力、

侧偏角和回正力矩等方面分析）。

5.6 6450N 轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前

悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧偏角刚度，结果汽车的转向特性变为

不足转向。试分析其理论根据（要求有必要的公式和曲线）。

α ?α 1 ?F FY ?
5.7 写出由K1 2 导出K ?? Y 2 ? 1 ??的详细过程。
a L a L k k
y y ? 2 1 ?

ω u L
5.8 写出由 r 导出R 的详细过程。
δ L (1+Ku2 ) δ α? α?( )
1 2

5.9 写出由ωr u 2 导出 R +1 Ku 2 的详细过程(其中R0 L )。
δ L (1+Ku ) R0 δ

5.10 汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的具体参数有哪些？它

们彼此之间的关系如何（要求有必要的公式和曲线）？

5.11 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车质心前后位置和

内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性。

5.12 汽

车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？

5.13 主销内倾角和后倾角的功能有何不同？

5.14 横向稳定杆起什么作用？为什么有的车装在前悬架，有的装在后悬架，

有的前后都装？

19

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汽车理论习题集

5.15 某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。其稳态转向特性

为过多转向，试找出五种改善其转向特性的方法。

5.16 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？

5.17 试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定

性、稳态响应指标的影响。

5.18 影响汽车横摆角速度增益的因素有哪些？

5.19 有一汽车的总重量为20100N，L=3.2m，静态时前轴荷占55%，后轴荷

占45%，k =-38920N/rad，k =-38300 N/rad，求该车的稳态转向特性和特征（或
1 2

临界）车速。

5.20 何谓汽车的操纵稳定性？试分析说明为什么希望汽车的稳态转向特性

具有适度的不足转向特性为好？已知某 4×2 小客车前、后轮为单胎，总质量为

2010kg，轴距L 为3.2m，前轴荷为 53.5%，每个前轮胎的侧偏刚度为-38142N/ rad，

每个后轮胎的侧偏刚度为-37485N/ rad，试确定该车的稳态转向特性是那种性

质？如果该车以 36km/h 的速度、转向盘转角为 330°作定圆周等速行驶时，求

此时汽车的横摆角速度是多少？已知转向系统的总传动比 i=22，悬架系统的侧倾

影响不予考虑。

5.21 二自由度轿车模型的有关参数如表5-1 所示。

表 5-1 某轿车模型的基本参数

轿车参数名称 参数值

总质量m/ kg 1818.2

绕Oz 轴转动惯量I /(kg·m) 3885
Z

轴距L / m 3.048

质心距前轴距离a / m 1.463

质心距后轴距离b / m 1.585

前轮总侧偏刚度k / (N·rad-1) －62618
1

-1
后轮总侧偏刚度k2/(N·rad ) －110185

转向系统总传动比 i 20

试求：

（1） 稳定性因素K 、 特征车速 uch 。

20

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第 5 章 汽车的操纵稳定性

ωr ?
（2）稳态横摆角速度增益曲线 ??ua 、车速u=22.35m/s 时的转向灵敏度
δ?s

ω
r
。
δ
sw

（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α ?α 与转弯半径的比值R/R （R =15m）。
1 2 0 0

（4 ）车速u=30.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率ω 、
0

阻尼比ζ、反应时间τ与峰值反应时间ε。

5.22 稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速uch 。说

明特征车速uch 1 K ，且在特征车速时的稳态横摆角速度增益为具有相等轴距L

的中性转向汽车横摆角速度增益的一半。
5.23＊ 一辆轿车，其前轴载荷是8459N，后轴载荷是6906N，轴距是2555mm，

轮胎的侧偏刚度如表 5-2 所示。

表 5-2 某轿车轮胎的侧偏刚度

-1
载荷/N 侧偏刚度/[N· （°）] 侧偏系数

1001 298 0.298
2002 538 0.269
3003 761 0.253
4005 1001 0.250
5006 1144 0.228
6007 1335 0.222

试确定该车辆如下的转向特性：

（1） 转向半径为152m、61m、30.5m、15m 时的阿克曼转向角（即δL R / ）。

（2） 特征车速；

（3） 在车速为96.6km/h 时的横摆角速度增益；

（4 ） 质心侧偏角。
5.24＊已知某特种车辆满载质量为1653kg，轴距2700mm，其中前轮载荷为

4884N ，前、后轮胎型号均为 215/80R16 ，轮胎侧偏刚度的近似计算公式为

k =?780 d +2b b p +98 ，式中,k 为轮胎侧偏刚度[N/ (°)]；d 为轮辋直径
δ ( rim ) ( n ) δ rim

(m)；b 为轮胎宽度(m)；pn 为轮胎充气压力(kPa)。试求:

21

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汽车理论习题集

（1）该车的稳定性因数K ；

（2）该车的特征车速或临界车速；

（3）其他参数不变，把前轮更换为6.50R16 型号的轮胎，

试确定此时的转

向特性。

5.25 某一具有不足转向特性的双轴汽车在直线行驶时，突然受到侧向外力

的作用，请画简图分析该车的操纵稳定性。

5.26 测定汽车稳态转向特性常用两种方法，一为固定转向盘转角法，并以

R/R —a 曲线来表示汽车的转向特性；另一为固定圆周法。试验时在场地上画一
0 y

圆圈，驾驶员以低速沿圆周行驶，记录转向盘转角δ ，然后驾驶员控制转向盘
sw0

使汽车始终在圆周上行驶，但车速由低速持续加速至某一高速。随着车速的提高，

δ
转向盘转角δ 一般将随之加大。记录下δ 角，并以 sw ?a 曲线来评价汽车的
sw sw
δ y
sw0

δsw 2 δsw 2
转向特性。试证 +1 Ku ，说明如何根据 ?u 曲线来判断汽车的转向特
δ δ
sw0 sw0

性。

5.27 汽车转向瞬态响应的评价指标是什么？

5.28 图5-1 是滑柱连杆式独立悬架（常称为Me Pherson suspension ）的示意

图。试证：

（1）R.C.为侧倾中心；

2
?mp?
（2）悬架的侧偏角刚度为 2 ，式中，k 为一个弹簧的线刚度。
K r k ? ? s
? s
? n ?

5.29 某轿车具有双横臂独立悬架系统，如图 5-2 所示。当轿车转向行驶时，

因悬架的弹性变形会引起车身的侧倾，侧倾对汽车操纵稳定性有重要影响。

22

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第 5 章 汽车的操纵稳定性

（1）该悬架的双横臂分别水平布置，

试求出该轿车的车厢侧倾中心的位置；

（2）转向时车厢绕侧倾中心偏转，

试确定该悬架的侧倾刚度。

5.30 试推导计算稳态响应质心侧偏

β
角增益 )s 的公式，并求某轿车（轿车参
δ

数 与 题 5.21 相 同 ） 在 u=31.3m/s

（70mile/h）、a =0.4g 时的质心侧偏角。计算上述车速
y

下的瞬态响应峰值反应时间和轿车的汽车因数T.B.值。

5.31 为什么有些轿车后轮也设计有前束角和外

倾

角？

5.32 图 5-3 所示为三种前独立悬架对车轮相对车

身垂直上下位移时前束变化的影响。试问图中哪一条曲

线具有侧倾过多转向效果？

5.33 转向盘力特性与哪些因素有关？试分析之。

5.34 地面作用于轮胎的切向反作用力是如何控制转向特性的？

5.35 已知汽车的B=1.8m，h =1.15m，横坡度角为 10°，R=22m，求汽车在
g

此圆形跑道上行驶，不发生侧翻的最大车速是多少（设附着系数足够大）？

5.36 汽车转向的稳态响应可由横摆角速度增益来表征，即

ωr ?? u 2 K ?m ??b a ??
δL Ku(1+ ) L2 ?k k ?
?s 1 ? 2 ?

式中，K 为稳定性因数。试用上式作如下分析：

（1）装载后汽车重心后移，对汽车转向特性有何影响？

（2）前轮充气气压高于标准气压，对汽车转向特性有何影响？

（3）在侧向力作用下，后轴左右车轮载荷变化很大，对汽车转向特性有何

影响？

（4 ）后轮气压低于标准气压，对汽车转向特性有何影响？

5.37 设汽车质量m=1400kg，前后轮的侧偏刚度（k 、k ）为－25000N/rad，
f r

前、后车轴距质心的距离为 1.35m，转向系统绕主销的等效弹性系数为

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汽车理论习题集

9000N·m/rad，轮胎拖距ξ 50mm，并假定汽车横摆转动惯量为I=ml l 。试求：
f r

（1）不考虑转向系统刚度影响时汽车稳定性因素K ；

（2）考虑转向系统刚度影响时汽车稳定性因素K ；

（3 ）不考虑转向系统刚度影响时（e=1 ），若定义静态储备系数为

l k ?l k
SM =? f f r r ，则SM 的大小与汽车转向有什么关系？SM=－0.03 时的理论稳
l( kf +kr )

定极限速度是多少？

（4 ）试绘出SM=0.03，0，－0.03 时车辆作等速圆周运动的车速u 与ω/ δ，
r

( )
1/ R δ的关系曲线。

（5）试求SM=0.03，u = 60km/h 时车辆运动的固有频率ω 和阻尼系数ξ。
a 0

（6）等效换算到转向主销的转向盘转动惯量Ih 应如何取值，才能保证即便

驾驶员撒手，汽车也能始终保持行驶稳定性而不受行驶速度的影响？

5.38 基于2 自由度的操纵稳定性模型，推导出用质心