三. 问答题01.分析轮胎结构、工作条件对轮胎侧偏特性的影响? 98765 P138答：1）轮胎的尺寸、形式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。

尺寸较大的轮胎侧偏刚度高。

子午线轮胎侧偏刚度高，钢丝子午线轮胎比尼龙子午线轮胎的侧偏刚度还要高些。

2）高宽比对侧偏刚度影响很大，高宽比小的宽轮胎侧偏刚度高。

3）垂直载荷的变化对轮胎侧偏特性有显著影响。

一定范围内增大垂直载荷，轮胎侧偏刚度增大，但垂直载荷过大侧偏刚度反而减小。

4）轮胎的充气压力对侧偏刚度也有显著影响。

随着轮胎充气压力的增大侧偏刚度增大，但气压过高后刚度不变。

5）在一定侧偏角下，驱动力或制动力增加时，侧偏力会逐渐减小。

6）路面粗糙程度、干湿状况对轮胎侧偏特性尤其是最大侧偏力有很大影响，路面有薄水层时，由于滑水现象，会出现完全丧失侧偏力的情况。

7）行驶车速对侧偏刚度的影响很小。

02.分析主传动比i0的大小对汽车后备功率及燃油经济性能的影响? 9865 答:主传动比i0较小时，汽车的后备功率较小，汽车的动力性较差，但此时发动机功率利用率高，燃油经济性好。

主传动比i0较大时，汽车的后备功率较大，汽车的动力性较好，但此时发动机功率利用率低，燃油经济性差。

P77 图3-303.何为I曲线？用作图法作出理想的前后制动器制动力分配曲线?并写出有关公式. 9865答: 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Fµ1和Fµ2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。

设地面对前、后轮的法向反作用力为F Z1，F Z2，路面附着系数为ϕ，汽车重力为G，汽车质心高度为h g，质心到前轴中心线距离为a，质心到后轴中心线距离为b，a+b=L为轴距。

则有下列方程组：F µ1 + F µ2= ϕG F Z 1= G (b + ϕh g) F µ1 +F µ2= ϕG① F µ1 = ϕF Z 1F µ2= ϕF Z 2，②F Z 2 =LG(a −ϕh g)L，由①②得③ F µ1F µ2= b + ϕh ga −ϕh g先将③中第一式按不同ϕ值（0.1，0.2，0.3…）作图，得到一组与坐标轴成45°的平行线；再对第二式按不同ϕ值带入，也在同一坐标系中作图，得到一组通过原点、斜率不同的射线。

把对应于不同ϕ值的两直线的交点A、B、C…连接起来，便得到了I曲线。

P10904.在一个车轮上，其由制动力构成的横摆力偶矩的大小，取决于那些因素? 987 P190 答:由制动力构成的横摆力偶矩会使车厢绕车辆坐标系z 轴旋转，从而产生横摆角速度，影响汽车的稳态响应，进而影响汽车的操纵稳定性。

在一个车轮上，由制动力构成的横摆力偶矩的大小取决于以下因素：1）制动器制动力的大小；2）车轮垂直载荷的大小；3）附着(椭)圆规定的纵向力与侧向力的关系；4）车轮相对于汽车质心的位置。

05.用弹性轮胎的弹性迟滞现象,分析弹性轮胎在硬路上滚动时滚动阻力偶矩产生的机理. 865 答:弹性轮胎在硬路面上滚动时,轮胎发生变形,由于轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失,使轮 胎变形时对它作的功不能全部回收，具体表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶矩。

当车轮 不滚动时,地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的,但当车轮滚动时,在法线l 前后 相对应点d 1、d 2变形虽然相同，但由于弹性迟滞现象, d 1点的地面法向反作用力会大于d 2点 的地面法向反作用力，这样使地面法向反作用力呈前大后小分布,产生滚动阻力偶矩，阻 碍车轮滚动. P806.分析悬架系统阻尼比ζ 对衰减振动的影响. 865 P213答：悬架系统阻尼比ζ 对衰减振动有两方面的影响：1）与有阻尼固有频率ωr 有关ωr = 2）决定振幅的衰减程度，d=，其中 d 为减幅系数。

汽车悬架系统阻尼比ζ 的数值通常在 0.25 左右，属于小阻尼。

07.试从汽车操纵稳定性的角度出发,分析电控四轮转向系统(4WS, Four Wheel Steering)和车 辆稳定性控制系统(VSC, Vehicle Stability Control System)的控制的实质及特点. 97 P186 答：4WS 汽车转弯行驶时，后两轮也随着前两轮有相应的转向运动。

一般两轮转向汽车 (2WS)在中、高速作圆周行驶时，车身后部甩出一点，车身以稍稍横着一点的姿态 作曲线运动（如图所示），增加了驾驶者在判断与操作上的困难。

电控 4WS 汽车的 质心侧偏角总接近与零，车厢与行驶轨迹方向一致，汽车自然流畅地作曲线运动， 驾驶者能方便地判断与操作，显著地改善了操纵稳定性。

改变制动力在前、后轴上的分配比例，可以起到控制汽车曲线运动的作用。

车辆稳 定性控制系统（VSC ）是以 ABS 为基础发展而成的。

系统主要在大侧向加速度、大 侧偏角的极限工况下工作。

它利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩来防止 出现难以控制的侧滑现象，如在弯道行驶中因前轴侧滑而失去路径跟踪能力的驶出（Drift Out ）现象以及后轴侧滑甩尾而失去稳定性的激转（Spin ）现象等危险工况， 从而显著地改善了汽车的安全性和操纵稳定性。

08.车厢的侧倾力矩由哪几部分组成? 87 P166答:由以下三部分组成,1）悬挂质量离心力引起的侧倾力矩Mφr I ;2）侧倾后,悬挂质量重力引起的侧倾力矩Mφr II ;3）独立悬架中,非悬挂质量的离心力引起的侧倾力矩Mφr III .09.影响汽车动力性的因素有哪些? 85答: 汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。

有三个评价指标：汽车的最高车速u amax，汽车的加速时间t，汽车能爬上的最大坡度i max . 影响汽车动力性的因素主要有：1）动力装置（主要指发动机与传动系统）所确定的驱动力是决定动力性的主要因素，发动机功率越大，驱动力越大，汽车的加速能力与爬坡能力越强，动力性越好。

2）传动系的挡位数较多的汽车，发动机发挥最大功率附近高功率的机会就越大，能提高汽车的加速与爬坡能力，动力性较好。

3）主传动比i0越大的汽车，后备功率P e −1P f + P w) 也越大，汽车的动力性越好。

ηT4）汽车的动力性还受到轮胎与地面附着条件的限制。

只有在附着条件良好的路面上行驶时，汽车的动力性才能得到充分发挥。

P21，22，31，7910.从使用与结构方面简述改善汽车燃油经济性的因素. 76答：使用方面（针对驾驶员而言）1）保持接近于低速的中等车速行车，以减少行驶阻力；2）路况好的条件下，尽可能使用高挡位行车；3）运输企业拖带挂车；4）正确地对汽车进行保养和调整。

结构方面（针对汽车制造商而言）1）缩减轿车总尺寸，减轻质量以降低行驶阻力；2）提高发动机热效率、机械效率，推广使用柴油机和增压技术，广泛采用电控系统；3）增加传动系挡位，使用无级变速器；4）使用子午线轮胎，降低车身C D值。

11.设地面附着系数为ϕ＝0.8，经过试验后分析得出，汽车的加速度为1.0g（g 为重力加速度）。

请根据学过的汽车理论知识分析其原因。

65 答：若不考虑气流对汽车的影响，在附着系数ϕ＝0.8 的水平路面上行驶，汽车能达到的最大加速度为0.8g，这是因为地面对驱动轮的切向反作用力制约了汽车的最大加速度。

将气流对汽车行驶的影响加以考虑，则一方面空气会产生一定的行驶阻力，降低汽车最大加速度，但另一方面，对于经过良好空气动力学设计的汽车，在高速行驶时，相对于汽车高速流动的气流会对汽车产生“下压力（downforce）”，从而使汽车车轮产生很大的附着力，也就是说这在未增加车重的前提下，使地面对驱动轮的切向反作用力增加。

例如F1 赛车的空气动力套件能产生的下压力是赛车自重的2倍。

这样，在ϕ＝0.8 的路面行驶，汽车能达到1.0g 的加速度就不难理解了。

（另：氮气加速系统N OS，Nitrous Oxide System 或下坡路）12.汽车横摆角速度的瞬态响应的特点是什么？用什么量来表示？ 9 P133答:有以下几个特点：1）在时间上有滞后（反应时间τ ） 汽车的横摆角速度要经过一段时间后才能第一次达到稳态横摆角速度ωr 0 。

用反应时 间τ 来表示。

τ 应小些为好，这样转向响应才迅速。

ωr 12）在执行上有误差（超调量 ωr 0 ×100% ）ωr 1 最大横摆角速度ωr 1 常大于稳态值ωr 0 ，差的大小。

3）横摆角速度有波动（波动频率ω ） ωr 0 ×100% 称为超调量，它表示执行指令误横摆角速度ωr 以频率ω 在ωr 0 值上下波动。

ω 叫做波动频率，它是表征汽车操纵稳定 性的一个重要参数，值小些为好。

4）进入稳态需要经历一段时间（稳定时间δ ）横摆角速度达到稳态值ωr 0 的 95%~105%之间的时间δ 称为稳定时间，它表明进入稳 态响应所经历的时间。

13.试从轮胎滑水现象分析下雨天高速公路为什么要限制最高车速。

9P94 答：高速行驶的汽车经过有积水层的路面时，会产生滑水现象（hydroplaning ）：高速滚 动的轮胎迅速排挤水层，由于水的惯性，轮胎与水接触区的前部水中产生动压力， 其值与车速的平方成正比。

这个动压力使胎面与地面分开，当达到一定车速，胎面 下的动水压力的升力等于垂直载荷时，产生滑水现象，轮胎将完全漂浮在水膜上面 而与路面毫不接触，此时的滑动附着系数接近于零，侧偏力完全丧失，方向盘与刹 车会完全不起作用，是一种极度危险的状态。

故下雨天高速公路要限制最高车速， 以避免汽车高速行驶时产生滑水现象。

14.分析混合动力电动汽车（HEV，Hybrid Electric Vehicle）的节油原理。

8 P60答：为了满足急加速、以很高车速行驶与快速上坡对驱动功率的要求，传统的内燃机汽车所配备的发动机功率往往相当大，这样大的功率储备主要是用于大加速度、高车速以及坡道等行驶工况。

因此在一般情况下，发动机节气门开度小、负荷率低，发动机常常工作在一个不经济的区域内，相应的燃油消耗率高。

1）对于HEV，其储能原件（如蓄电池）的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在汽车的一般行驶中能够吸收、储存电能，而在需要大功率时提供电能，从而在混合动力驱动系统中可以使用小型发动机，并可以使发动机的工作点处于高效率的最优工作区域内。

2）HEV 可以在汽车停车等候或低速滑行等工况下关闭内燃机，节约燃油。

3）在H EV 的电力驱动部分中，电动机能够作为发电机工作。

当汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，从而进一步提高汽车燃油经济性。