汽车理论课后习题答案(余志生版)详细版 下载本文

轮自动回正,可保证汽车支线行驶的稳定性。

汽车转向轮的回正力矩来源于两个方面,一个是主销内倾角,依靠前轴轴荷,和车速无关;一个是主销后倾角,依靠侧倾力,和车速有关;速度越高,回正力矩就越大。

5.7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?

答:横向稳定杆的主要作用是增加汽车的侧倾刚度,避免汽车在转向时产生过多的侧倾。另外,横向稳定杆还有改变汽车稳态转向特性的作用,其机理在题5.2中有述。横向稳定安装的位置也是由于前、后侧倾刚度的要求,以及如何调节稳态转向特性的因素决定的。

5.8某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型,其稳态转向特性为过多转向,试找出五种改善其特性的方法。

答:①增加主销内倾角;②增大主销后倾角;③在汽车前悬架加装横向稳定杆;④使汽车前束具有在压缩行程减小,复原行程增大的特性;⑤使后悬架的侧倾转向具有趋于不足转向的特性。6.轮胎压力

5.9汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性?

答:不具有相同的操纵稳定。因为汽车空载和满载时汽车的总质量、质心位置会发生变化,这些将会影响汽车的稳定性因数、轮胎侧偏刚度、汽车侧倾刚度等操纵稳定性参数。

5.10试用有关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。 答:以静态储备系数为例说明汽车质心位置对稳态响应指标的影响:

S.M.=a'?aL?k2k1?k2?aL(a'?k2k1?k2L,为中性转向点至前轴的距离)

当中性转向点与质心位置重合时,S.M.=0,汽车为中性转向特性;

当质心在中性转向点之前时,a'?a,S.M.为正值,汽车具有不足转向特性; 当质心在中性转向点之后时,a'?a,S.M.为负值,汽车具有过多转向特性。 5.11二自由度轿车模型的有关参数如下: 总质量 m=1818.2kg 绕Oz轴转动惯量 Iz?3885kg?m2 轴距 L=3.048m 质心至前轴距离 a=1.463m 质心至后轴距离 b=1.585m

前轮总侧偏刚度 k1=-62618N/rad 后轮总侧偏刚度 k2=-110185N/rad 转向系总传动比 i=20 试求:

1) 稳定性因数K、特征车速uch。 2) 稳态横摆角速度增益曲线

?r??r。 ??ua、车速u=22.35m/s时的转向灵敏度

??s?sw3) 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?1??2与转弯半径的比值R/R0(R0=15m)。

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?0、阻尼比?、反应时间?与峰值反应时间?

注意:2)所求的转向灵敏度解:

1)稳定性因数

?r?sw中的?sw是指转向盘转角,除以转向系传动比才是车轮转角。

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K?m?L2?ab?1818.2?1.4631.585?22?????????0.0024s/m ?k22k1?3.048??110185?62618?特征车速uch?1/K? 20.6m/s?74.18km/h

2)

稳态横摆角速度增益曲线

?r??u???a如下图所示:

s车速u=22.35m/s时的转向灵敏度

?r??3.3690/20=0.168

sw

3)

态储备系数S.M.?a?-a2L?kk?a.1576,

1?k2L?0ay?0.4g时前、后轮侧偏角绝对值之差

??1??2?K?ayL?0.0024?0.4g?3.048?0.0281rad?1.6

RL0??,??LR,R?L?????17.4113,R/R0?1.16

1??2?4) 速u=30.56m/s时,瞬态响应的横摆角速度波动的固有?k1k220?LumI?1?Ku??5.58rad/s,f0?0.8874Hz,

Z阻尼比???m?a2k21?bk2??IZ?k1?k2?2LmIZk1k2?1?Ku2??0.5892,

???2?arctan?1?????mua?0???反应时间????Lk2??0.1811s

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圆)频率

峰值反应时间???1??arctan????2?????01??2???0.3899s

5.12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。证明:特征车速uch?特征车速时的横摆角速度增益,为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角速度增益的一半。

答:特征车速指汽车稳态横摆角速度增益达到最大值时的车速,汽车稳态横摆角速度增益为:

1/K,且在

?r?)s?u/L1?Ku2?L(11u?Ku)?2L11u?Ku?12LK

1u?Ku,即u?1/K时等号成立,所以特征车速uch?1/K。此时的横摆角速度增益

?r?)s?u2L,具

有相等轴距L中性转向汽车的横摆角速度增益为u/L,前者是二者的一半。

5.13测定汽车稳态转向特性常用两种方法,一为固定方向盘转角法,并以R/R0-ay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圆,驾驶员以低速沿圆周行使,记录转向盘转角?sw0,然后驾驶员控制转向盘使汽车始终在圆周上以低速连续加速行使。随着车速的提高,提高转向盘转角?sw(一般)将随之加大。记录下?sw角,并以

?sw?sw0?ay曲线来评价汽车的转向特性。试证:

?sw?sw0?1?Ku,说明如何根据

2?sw?sw0?u曲线来判断

2汽车的转向特性。

证明:设转向器的总传动比为i,设低速运动时的前轮转角为?0,则 ?sw0??0/i?LiR,(其中R为圆周半径)。

连续急速行使时,由式(5-11):???sw??/i?LiR(1?Ku)。

2?r1(?Ku)u/L2,又?r?u/R,得

所以

?sw?sw0?1?Ku,证毕。

2中性转向时,K=0,

?sw?sw0?1,

?sw?sw0?u是一条直线;不足转向时,K>0,

2?sw?sw0?1, ?sw将随车速得增加而逐

渐增大;K<0,

?sw?sw0?1,?sw将随车速得增加而逐渐减小。

5.14习题图4是滑柱连杆式独立悬架(常称为Mc Pherson strut suspension)示意图。试证: 1)R.C.为侧倾中心。

2)悬架的侧倾角刚度为K?r?2ks(mpn),式中,ks为一个弹簧的(线)刚度。

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分析:计算悬架侧倾角刚度时,要利用虚位移原理进行推导。推导时注意,本题和书中的单横臂独立悬架是

有区别的,主要是本题有一个角?。

证明:

1)先对左侧悬架分析。当车轮上下跳动时,CB杆绕B点转动,故AC杆的瞬心必在CB所在的直线上;由于AC杆导向机构的约束,A点的运动方向平行与AC杆自身,故AC杆的瞬心必在过A点,垂直AC的直线上。由此可得到左侧车轮的瞬心O’点,侧倾中心就在DO’与汽车中心线的交点上,如图中所示。

2) a.求悬架的线刚度Kl

设车厢不动,汽车处于静止受力状态,作用在轮胎上的地面法向反作用力为Fz',再在轮胎上加一微元力?Fz',△ss为弹簧的虚位移,△st为车轮的虚位移,弹簧力相应增加?Q,则?Q?ks?ss。

设O’D与水平面的夹角为?,因为O’为左侧车轮的运动瞬心,由图可知 ?sscos??st?。

mn根据力矩平衡:?Fz'ncos???Qm?ks?ssm。 单侧悬架的线刚度为Kl??Fz'?st?ks(mncos?)。

2由式(5-42)整个悬架的侧倾角刚度为:

K?r?12Kl(2pcos?)?2ks(2mpn)。

2

5.17 习题图5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?

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