汽车理论第五版.docx

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1、第五章汽车的操纵稳定性5.1 一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad。假设轿车向左转弯，将使前轮均产生 正的外倾角，其大小为4度。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮负载转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏 角。解：有外倾角时候的地面侧向反作用力为FY =ka + k7y （其中k为侧偏刚度，k为外倾刚度，丫为外倾角）于是，有外倾角引起的前轮侧偏角的大小为：T代入数据，解得名 =0.611 rad,此外由分析知正的外倾角应当产生负的侧偏角，所以由外倾角引起的前轮侧偏角为-0.611 rad。5.2 6450N轻型客车在试验中觉察过多转向和中性转向现

2、象，工程师们在悬架上加装横向稳定杆以提高前悬架的 侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为缺乏转向。试分析其理论依据（要求有必要的公式和曲线）。答：由课本P138-140的分析知，汽车稳态行驶时，车厢侧倾角打算于侧倾力矩和悬架总的角刚度EK就，O2KM前、后悬架作用于车厢的恢复力矩增加:Tg = K力洛，g=Kg。-其中K加，Kg分别为前、后悬架的侧倾角刚度，悬架总的角刚度ZK”为前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角 刚度之和。由以上的分析易知，当增加横向稳定杆后汽车前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧倾角刚度不变，所以前悬架作 用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾力矩不变），由此汽车前轴左、右车轮载荷变化量就较大

3、。由课本图5-46知在这种 状况下，假如左右车轮轮胎的侧偏刚度在非线性区，那么汽车趋于增加缺乏转向量。5.3 汽车的稳态响应有哪几种类型？表征稳态响应的详细参数有哪些？它们彼此之间的关系如何？答：汽车的稳态响应有三种类型，即中性转向、缺乏转向和过多转向。表征稳态响应的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角角肯定值之差（四-a?）,转向半径的比R/R。，静态储藏系数S.M.等。它们之间的彼此关系为：K = （%） （ %为侧向加速度的肯定值）； %S.M =S.M =k2-（h,依分别为汽车前、后轮的侧偏刚度,。为汽车质心到前轴的距离，L为前、后轴之间的距=0.35237?/? =0.239Im/5

4、2,cr,2 =0.016Sm/s2,aa =0.0161加/,及 036Hz 频率范围加权加速度均方根值与加权振级为凡,=0.01加已6 = 80.0333 ,由表6-2查得车上乘客没有不舒适的感觉。2）转变“人体-座椅”系统参数：X = 1-5=0.125 -0.5 o分析狐、O直随力 短的变化。册、4卬值随、短的变化的曲线如以下图所示。如图可以看出随、的变化，为、（卬值转变量不大；其中4卬、4卬随人增大而有所增大，而为、（卬随短增大，先减小后增大，其中在短=0.2左右右最小值。3）分析 双质量系统车 身局部固有频 率fo、阻尼比 C、刚度比Y 和质量比（1四 个参数的变化 对振动响应、

5、fd 和Fd!G均方根值的影 响。在分析 4个系统参 数中某一参 数的影响 时，其余3 个参数保持 不变。系统 参数取值如 下表所示：系统参数fo/HzqY基准值1.50.25910+6dB30.51820-6dB0.250.1254.55车身局部固有频率fo的影响3用对crz2,crfdFd/G的影响10车身局部固有频率如Hz105 0 5 0 - 112 mp 交p 七-mwpxmpzu52 O.52 1O*0-8-4 0.12510建tcrz2 md Fd/G的影响1 严W06W0-5车身局部阻尼比3 2 10 4车身局部阻尼比c的影响40.5悬架与车轮的刚度比y的影响-245W1悬架与

6、轮胎的刚度比YY 对 crz2,crfd,crFd/G的影响4 2 08p、0、pu.ump、pbmprizb18车身与车轮局部质量比p的影响2-25-1101车身与车轮局部质量比口口对crz2 md Fd/G的影响5 15 0 51O.-O.mp、e、PLDmp、px8pCMZD20离）。5.4 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特 性？答：表示汽车稳态转向特性的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角肯定值之差（4-%），转向半径的比R/R。，静态储藏系数S.M.等。争论汽车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-17）S.M.=W =

7、-（为中性转向点至前轴的距离）L K + & L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，aya. S.M.为正值，汽车具有缺乏转向特性；当质心在中性转向点之后时，aya, S.M,为正值，汽车具有缺乏转向特性；当质心在中性转向点之后时，ay0, 一1RwO4卬0RwO增大；K0, -E1, 4皿将随车速得增加而渐渐减小。J F V5.14 习题图4是滑柱连杆式独立悬架（常称为Me Pherson strut suspension）示意图。试证:1） RC为侧倾中心。2）悬架的侧倾角刚度为K次.=24（匕 式中，ks为一个弹簧的（线）刚度。 n

8、分析：计算悬架侧倾角刚度时，要采用虚位移原理进行推导。推导时留意，此题和书中的单横臂独立悬架是有 区分的，主要是此题有一个角2。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0,点，侧倾中心就在DCT与汽车中心线的交点上，如图中所示。2）a.求悬架的线刚度K/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，再在轮胎上加一微元力，4。Ss为弹簧的虚位移，Asi为车轮的虚位移，弹簧力相应增加AQ,

9、那么AQ = 4Ass.。设OR与水平面的夹角为a ,由于。为左侧车轮的运动瞬心，由图可知cos aom n依据力矩平衡：,cos2 = ksssm oA F177单侧悬架的线刚度为K/=&()2Oyn cos a由式(5-42)整个悬架的侧倾角刚度为:米即=2k呼Y5.17 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?答：曲线1对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束增加，车轮向汽车纵向中心线转 动，外侧前轮处于压缩行程，前束减小，车轮向外转动。采纳这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了缺乏转向量，具有 侧倾缺乏

10、转向效果。曲线2对应的前独立悬架，曲线较其他两种更贴近纵坐标轴，说明这种悬架的侧倾转向量很小，儿乎等于零。曲线3对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束减小，车轮向汽车纵向中心线相反方 向转动，外侧前轮处于压缩行程，前束增大，车轮向内转动。采纳这种悬架导致汽车的侧倾转向增加了过多转向量， 具有侧倾过多转向效果。5.18 转向盘力特性与哪些因素有关，试分析之。答：转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性，与以下因素有关：转向器传动比及其变化规律、 转向器效率、动力转向器的转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效率、由悬架导向杆系打算的主销位置、 轮胎上的载荷、轮

11、胎气压、轮胎力学特性、地面附着条件、转向盘转动惯量、转向柱摩擦阻力以及汽车整体动力学特 性等。5.19 地面作用于轮胎的切向反作用力是如何掌握转向特性的？答：参考课本第六节。第六章汽车的平顺性6.1 设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声，G/) = 0.1m2 e3o求在0.580Hz频率范围内加权加速度均方根值心，和加权振级卬，并由表6-2查出相应人的主观感受。解8()盘二|以/)|七(/)4产05L = 201g(以建)=123(四)，查24 尸 12.580jq-6 7 v 7= Vo?Tx( f 0.52df+ df+ f df+ f 1-#)05 =1.434(mer

12、2)(L52 1612.5表得，人的主观感受为很不舒适。6.2 设车速u=20m/s,路面不平度系数() = 2.56x 10一8机3,参考空间频率% = 0.1尸。画出路面垂直位移,速度和加速度G/),G*(/),G=(/)的谱图。画图时要求用双对数坐标，选好坐标刻度值，并注明单位。 WWW解：由公式& (7) =xG/%)%2 = 2.56x10-8 x20x0.01/2 =5.14x109/(疗 S)得到谱图如下:Gq(f) = (2)2Gq(附)/2 = 4X/ 义0.5120X10-8 = 2.02x 10-7(/n2 /s)G/) = (2)2G= 16x，x0.5120x1(T8

13、 * /=7 98x10-6 f22/3)6.3 设车身-车轮二自由度汽车模型，其车身局部固有频率/。= 2Hz。它行驶在波长；1=5加的水泥接缝路上，求引起车身局部共振时的车速以(上机/。该汽车车轮局部的固有频率力=10法，在砂石路上常用车速为30人根/心问由于车轮局部共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长;1 = ?解：引起车身局部共振时的车速：u,=人4 = 2x5 = 10(m/5)= 36(hn/z)车轮对路面作用的动载所形成的搓路板的波长为：, = ，= 30义1。33600x10=0.833(m)6.4设车身单质量系统的幅频z/q用双对数坐标表路上输入谱与题6.2相同。

14、求车身加速度的谱密度GK/),O.l-lOHz频率范围车身加速度的均方根值。之。示时如习题图6所示。画出其谱图，并计算解:解:220.2129*10-8 =7.98*10一6Gq(CO)=心G)zG人于)=Q兀fl? q 77|而 _ =1,(/ = 0.1 1)；_ =7，(/ = 1 10)* /. / = 0.1 1时,G人 f) = 7.98x10-6/2；/ = 1 10时，GXtO=VSxlO-66. 5车身-车轮双质量系统参数：,A =L5Hz,g = 0.25,/ = 9, = 10。“人体-座椅”系统参数：/, =3出,短=0.25。车速 = 20m/s,路面不平度系数4(%

15、) = 2.56*10一8加, 参考空间频率no=O.lm。计算时频率步长Af = 0.2Hz,计算频率点数N = 180。1)计算并画出幅频特性卜/小 肉/z卜Iq&l和均方根值谱何、厄、，G,(7)谱图。进 一步计算吗、巴2、？、6、直2)转变“人体-座椅”系统参数：=1.56法,以=0.1250.5。分析、4,值随力 气的变化。3)分别转变车身-车轮双质量系统参数：/)=0.253/,。=0.1250.5, 7 = 4.518, = 520。绘制。经。fQ b版/G三个响应量均方根值随以上四个系统参数变化的曲线。 J)/CI C / L/解:1）幅频特性卜/司、卜/H、.色|和均方根值谱可、m、也的谱图如下所示其中花,其中花,由计算公式5=心”时吗闭Hg时嗔=J& （/时=（a_（/时巴，=丐，=G）仔=1|（a一（，）收册=旷丁4=fo.52-o.i#+ -o.i+f5i2.o.i#+6f -0.1#鼠= 201g（qJ）,4= 10一6