2026 年中北大学考研真题样题（汽车理论）

一、填空题（每空 1.5 分，共计 45 分）

1. 从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要由 最高车速、加速时间、最大爬坡度 等三方面的指标来评定。

   答案解析：汽车动力性是衡量汽车克服阻力、实现高速行驶与爬坡的核心性能。最高车速反映汽车极限行驶能力；加速时间（如 0-100km/h 加速时间）体现汽车瞬时动力响应；最大爬坡度则衡量汽车在坡道上的行驶能力，三者共同构成动力性的核心评价体系，且均需结合发动机动力、传动系匹配、车身阻力等因素综合实现。
2. 同一车速下，汽车应尽量用 高 档工作，以节约燃油。

   答案解析：同一车速下，高档位对应发动机较低转速（如车速 60km/h 时，5 档发动机转速低于 4 档），此时发动机处于低负荷工况，单位时间内燃油消耗量减少，且燃烧效率更高（避免高转速下的燃油浪费），因此优先使用高档位可降低百公里燃油消耗量，提升燃油经济性。
3. 车辆在松软土壤上行驶时，驱动轮对地面施加 切线力，地面随之发生 变形，由此产生的 土壤阻力 便构成土壤对车辆的 行驶阻力，引起车轮滑转。

   答案解析：松软土壤（如泥泞、沙地）的承载能力低，驱动轮施加切线力时，土壤颗粒发生相对位移（变形），无法完全传递驱动力，部分动力转化为土壤阻力，导致车轮滑转（驱动力大于土壤附着力）。该过程需结合土壤力学特性（如土壤剪切强度）分析，也是汽车通过性设计需重点考虑的因素。
4. 汽车制动力系数是 地面制动力 与 垂直载荷 的比。

   答案解析：制动力系数（φ_b）是评价制动效能的关键参数，公式为 φ_b = F_b / G（F_b 为地面制动力，G 为车轮垂直载荷）。其值越大，说明单位垂直载荷下的制动力越强，制动距离越短；需注意制动力系数受路面附着系数限制（最大制动力系数不超过路面附着系数），且随制动强度（减速度）变化。
5. 制动时，汽车跑偏的原因有： 制动跑偏（左右制动力不等） 和 制动侧滑（前后轴制动力分配不合理）。

   答案解析：制动跑偏主要因左右车轮制动力差异（如一侧制动器间隙过大），导致汽车向制动力小的一侧偏移；制动侧滑则因前后轴制动力分配不当（如前轴制动力过小），使后轮先抱死，引发车辆侧滑。二者均会影响制动稳定性，需通过制动系统设计（如 ABS 防抱死系统）优化。
6. 平顺性的常用评价方法有 主观评价法 和 客观评价法。

   答案解析：主观评价法通过人体主观感受（如舒适度评分）评估振动对驾乘人员的影响，适用于实际驾乘体验反馈；客观评价法通过传感器测量车身振动加速度、频率等参数，结合国际标准（如 ISO 2631 振动舒适度标准）量化评价，二者结合可全面反映汽车平顺性，且需重点关注低频振动（2-8Hz，与人体共振频率接近）的影响。
7. 汽车的燃油经济性常用 百公里燃油消耗量（单位：L/100km）或 单位里程燃油消耗量（单位：L/km）表示。

   答案解析：百公里燃油消耗量是最直观的燃油经济性指标，指汽车行驶 100 公里消耗的燃油量，受车速、载荷、驾驶习惯等因素影响；此外，也可用 “升 / 百吨公里” 评价商用车燃油经济性，需结合车辆用途选择合适指标，且测试需遵循标准工况（如 NEDC、WLTC 工况）。
8. 确定最大传动比时，要考虑三方面的问题是 最大爬坡度要求、附着条件限制、最低稳定车速要求。

   答案解析：最大传动比（通常为 1 档传动比与主传动比的乘积）需满足：①克服最大爬坡度对应的坡道阻力（I_max = arctan [(F_t - F_f)/G]，F_t 为驱动力）；②不超过路面附着力（F_t ≤ φG_d，G_d 为驱动轮垂直载荷）；③确保最低稳定车速（避免发动机熄火），三者需综合匹配，避免传动比过大导致动力浪费或过小无法满足爬坡需求。
9. 汽车通过性的几何参数包括 最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角。

   答案解析：最小离地间隙指车身最低点与地面的距离，避免行驶中磕碰地面；接近角 / 离去角分别指车头 / 车尾与地面的最大夹角，防止坡道起步 / 停车时磕碰；纵向通过角指车身中部最低点与前后车轮接地中心点连线的夹角，衡量通过凸起路面的能力，四者共同决定汽车在复杂地形的通过能力。
10. “疲劳 — 工效降低界限” 振动加速度的允许值与 振动频率、振动方向、暴露时间 三个因素有关。

    答案解析：根据 ISO 2631 标准，人体对不同频率、方向的振动敏感度不同（如垂直方向 2-5Hz 最敏感），且暴露时间越长，允许的振动加速度越小（长期振动易导致疲劳）。该界限用于评估汽车振动对驾乘人员工作效率的影响，是平顺性设计的重要依据。
11. 决定汽车制动距离的主要因素为 制动初速度、制动减速度、制动反应时间。

    答案解析：制动距离公式为 s = v₀t₁ + v₀²/(2a)（v₀为制动初速度，t₁为反应时间，a 为制动减速度）。初速度越大，制动距离越长；减速度越大（制动力越强），制动距离越短；反应时间（通常取 0.5-1.5s）是驾驶员从发现障碍物到踩下制动踏板的时间，直接影响制动距离，需通过制动系统优化（如 ABS）提升减速度稳定性。

二、名词解释（每小题 5 分，共计 30 分）

1. 制动器制动力

2. I 曲线

3. 比功率

4. 最小离地间隙

5. 等速百公里燃油消耗量

6. 弹性迟滞损失

三、选择题（每小题 4 分，共计 20 分）

1. 求发动机最大爬坡度 I_max 时，应该考虑哪些影响因素（ ）

   答案：ABD（滚动阻力、爬坡阻力、驱动力）

   解析：最大爬坡度的核心公式为 I_max = tan [arcsin ((F_t - F_f)/G)]（F_t 为驱动力，F_f 为滚动阻力，G 为整车重力）。计算时需考虑：①驱动力（F_t = T_e max × i_g × i_0 × η_T /r_r，由发动机转矩、传动比决定）；②滚动阻力（F_f = f × G，f 为滚动阻力系数）；③爬坡阻力（F_i = G × sinθ，θ 为坡度角）。加速阻力（C）仅在加速工况存在，最大爬坡度为稳态坡道行驶，无加速过程，故排除 C。
2. 对汽车作动力学分析时，车轮半径应采用（ ），而作运动学分析时应采用（ ）

   答案：A（滚动半径）、B（自由半径）

   解析：动力学分析（如驱动力计算）需考虑车轮行驶中的变形，滚动半径（r_r = 行驶距离 / 车轮转角）反映实际行驶中的有效半径，用于计算 F_t = T_e /r_r；运动学分析（如车速计算）不考虑变形，自由半径（r_f = 轮胎无载荷时的半径）用于计算车速 u = 2πr_f × n_w（n_w 为车轮转速）。静力半径（C）为满载时的半径，多用于轮胎规格标注，不用于动力学 / 运动学核心计算。
3. 峰值附着系数 φ_p 的滑动力 S，一般出现在：（ ）

   答案：C（S=15-20%）

   解析：滑动力 S = (ω_r r_r - u)/ω_r r_r × 100%（ω_r 为车轮角速度，u 为车速），反映车轮滑转程度。峰值附着系数（φ_p）是路面附着力的最大值，通常出现在 S=15-20%（如干燥沥青路面），此时轮胎与地面的摩擦效率最高；S=0%（纯滚动，D）时附着系数较低；S=100%（纯滑转，A）时为滑动附着系数，远低于 φ_p；B 选项（35-45%）为部分松软路面的滑转范围，非峰值附着系数对应区间。
4. 确定最大传动比时，应考虑哪些影响因素：（ ）

   答案：ABCD（最大爬坡度、I 档最大动力因素、附着力、最低稳定车速）

   解析：最大传动比（i_0 × i_g1）需满足多方面要求：①最大爬坡度（I_max）：确保驱动力能克服坡道阻力；②I 档最大动力因素（D_1 = (F_t1 - F_f)/G）：动力因素反映单位重力的有效驱动力，需满足加速与爬坡需求；③附着力（F_t ≤ φG_d）：避免驱动力超过附着力导致滑转；④最低稳定车速（u_min = 2πr_r n_e min / (60i_0 i_g1)）：防止发动机怠速时车速过低导致熄火，故四者均需考虑。
5. 特征车速出现在：（ ）

   答案：B（不足转向）

   解析：特征车速（u_ch）是不足转向汽车的稳态横摆角速度增益达到最大值的车速，公式为 u_ch = √(L/K)（L 为轴距，K 为稳定性因数，不足转向时 K>0）。中性转向（A）无特征车速（横摆角速度增益随车速增大而减小）；过多转向（C）的横摆角速度增益随车速增大而急剧增大，易导致失稳，无特征车速。因此特征车速仅存在于不足转向汽车，是评价转向稳定性的重要参数。

四、简答题（每小题 5 分，共计 25 分）

1. 一般来说，增加挡位数会改善汽车的动力性和燃油经济性，为什么？

1. 动力性改善：更多挡位可使发动机在不同车速下更接近最大功率工况（1.5 分）。例如，5 档车相比 4 档车，1 档传动比可更大（提升最大爬坡度与加速性能），高档位传动比可更小（提升最高车速），避免因挡位间隔过大导致低速动力不足或高速发动机过载（1 分）；
2. 燃油经济性改善：增加挡位可使发动机在多数车速下处于低负荷、低转速的高效工况（1.5 分）。例如，高速行驶时，6 档相比 5 档可降低发动机转速（如车速 120km/h 时，6 档转速比 5 档低 1000rpm），减少单位时间燃油消耗量，同时避免高转速下的燃油浪费（1 分）。
   需注意：挡位数并非越多越好，超过 6-8 档后，传动系复杂度增加，成本与故障率上升，改善效果边际递减（如当前主流家用车为 6-8AT）。

2. 写出表征汽车通过性的主要几何参数并用图表达（文字描述图形）

1. 最小离地间隙（h）（1 分）：图形为侧视图，标注车身最低点（如油底壳）与水平地面的垂直距离 h，反映汽车通过凸起路面的能力；
2. 接近角（α）（1 分）：侧视图中，车头最前端与前车轮接地中心点的连线，与水平地面的夹角 α，防止坡道起步时车头磕碰地面；
3. 离去角（β）（1 分）：侧视图中，车尾最后端与后车轮接地中心点的连线，与水平地面的夹角 β，防止坡道停车时车尾磕碰地面；
4. 纵向通过角（γ）（1 分）：侧视图中，前车轮接地中心点与车身最低点的连线，和后车轮接地中心点与车身最低点的连线，二者之间的夹角 γ，衡量汽车通过凸起障碍物（如石块）的能力。
   图形绘制要点：以水平地面为基准，标注车身轮廓、车轮接地中心及各参数角度 / 距离，清晰体现各参数的几何定义（1 分）。

3. 为什么说后轴侧滑是一种不稳定的、危险的工况？

1. 转向稳定性丧失（2 分）：制动或转向时，若后轴先抱死（制动力分配不当），后轮侧向附着力急剧下降，易发生侧滑。此时汽车会绕垂直轴旋转（甩尾），驾驶员无法通过转向盘有效控制行驶方向，车辆易偏离车道或碰撞障碍物；
2. 侧滑加剧恶性循环（2 分）：后轴侧滑时，车身产生离心力，进一步减小后轮侧向附着力，导致侧滑角度增大（如侧滑角从 5° 增至 20°），形成 “侧滑→离心力增大→侧滑加剧” 的恶性循环，难以纠正；
3. 对比前轮侧滑（1 分）：前轮侧滑（前轮先抱死）时，汽车会沿直线行驶（不足转向），驾驶员可通过松油门减速，较易控制，而后轴侧滑无明显预警且难以修正，故更危险。
   ABS 系统的核心功能之一就是防止后轮抱死，避免后轴侧滑。

4. 简述汽车制动过程

1. 制动反应阶段（1 分）：驾驶员发现障碍物，从意识到制动到踩下制动踏板，时间约 0.5-1.5s，此阶段车辆仍以原车速行驶，无制动力产生；
2. 制动效能建立阶段（1.5 分）：制动踏板被踩下，制动主缸产生液压，推动制动蹄 / 制动钳压紧制动盘 / 鼓，制动器制动力逐渐增大，直至达到地面制动力（受附着力限制），此阶段车辆开始减速，减速度从 0 增至最大值；
3. 稳定制动阶段（1.5 分）：制动力达到稳定值，车辆以恒定减速度行驶，制动距离主要在此阶段产生，若装有 ABS，会通过调节制动力避免车轮抱死，维持转向能力与稳定性；
4. 制动释放阶段（1 分）：驾驶员松开制动踏板，制动系统压力解除，制动器制动力消失，车辆逐渐恢复正常行驶状态。
   整个过程需重点关注制动效能建立速度与稳定制动阶段的减速度，二者直接影响制动距离与安全性。

5. 在确定座位 — 人体系统的固有频率时，为什么一般选择在车身固有频率与 3Hz 之间？

1. 避开人体共振频率（2 分）：人体对振动的敏感频率为 3-8Hz（尤其是垂直方向 4-5Hz），若 f_p 接近或等于该频率，会引发人体共振，导致疲劳、不适甚至健康风险，因此需将 f_p 控制在 3Hz 以下，避开敏感区间；
2. 与车身固有频率匹配（2 分）：车身固有频率（f_b）通常为 1-2Hz（由悬架刚度决定），若 f_p 过低（接近 f_b），会导致座位 — 人体系统与车身产生共振，放大振动（如颠簸路面的振动传递至人体）；选择 f_p 在 f_b（1-2Hz）与 3Hz 之间，可避免与车身共振，同时远离人体敏感频率；
3. 兼顾舒适性与操控性（1 分）：f_p 过高（>3Hz）会使人体直接感受路面颠簸，舒适性下降；f_p 过低（<f_b）会导致座位过软，影响驾驶员对车辆的操控感知（如转向反馈迟钝），因此 1.5-2.5Hz 是最优区间，既保证舒适性，又兼顾操控性。

五、证明题（共计 10 分）

答案解析：

（一）明确核心公式与参数定义

1. 不足转向汽车的稳态横摆角速度增益公式（2 分）：
   稳态横摆角速度增益 Kr​=δωr​​=1+Ku2u/L​，其中：

• ωr​ 为横摆角速度，δ 为转向盘转角，u 为车速，L 为轴距；
• K 为稳定性因数（不足转向时 K>0，中性转向时 K=0）。

2. 中性转向汽车的横摆角速度增益（1 分）：
   中性转向时 K=0，增益 Kr0​=Lu​（与车速成正比）。

（二）求不足转向汽车横摆角速度增益的最大值

1. 对 Kr​ 求导并令导数为 0（3 分）：
   要使 Kr​ 最大，需对 Kr​=L(1+Ku2)u​ 关于 u 求一阶导数，并令导数 dKr​/du=0：dudKr​​=[L(1+Ku2)]2L(1+Ku2)−u⋅L⋅2Ku​=L(1+Ku2)21+Ku2−2Ku2​=L(1+Ku2)21−Ku2​
   令 dKr​/du=0，分子需为 0，即 1−Ku2=0，解得 u=K1​​（车速为正，取正根），此车速即为特征车速 uch​。

（三）计算最大横摆角速度增益并与中性转向对比

1. 代入 uch​ 求最大增益 Krmax​（2 分）：

   将 uch​=K1​​ 代入 Kr​ 公式：Krmax​=1+K⋅(1/K)1/K​/L​=2L1/K​​
2. 与中性转向汽车增益对比（2 分）：

   中性转向汽车在车速 uch​ 时的增益为：Kr0​=Luch​​=L1/K​​

   可见 Krmax​=21​Kr0​，即不足转向汽车的最大横摆角速度增益为同轴距中性转向汽车的一半。

（四）结论（1 分）

六、计算与分析题（共计 20 分）

1. 计算主传动比 i0​（要求最高车速在发动机最大功率点获得）（5 分）

解题步骤：

答案：主传动比 i0​≈3.57（保留两位小数）

2. 计算变速箱第一档传动比 ig​1（最大爬坡度 θ=18°，不计风阻）（5 分）

解题步骤：

答案：第一档传动比 ig​1≥4.17（取两位小数）

3. 计算受限于路面附着力的最大爬坡度 Imaxφ​（5 分）

解题步骤：

答案：受附着力限制的最大爬坡度约为 44.5%（或 23.9°）

4. 计算第一档最大动力因数 D1​（不计风阻）（5 分）

解题步骤：

答案：第一档最大动力因数约为 0.317

真题使用建议

1. 考点梳理：对比 2004 年及后续年份真题，标注高频考点（如动力性指标、制动性能、通过性参数、稳态转向特性），明确命题侧重（如计算题集中在传动比、爬坡度、动力因数，证明题侧重转向特性）；
2. 答题规范训练：参考答案解析的答题逻辑（如名词解释 “定义 + 公式 + 影响”、简答题 “分点分层 + 原理”、计算题 “公式推导 + 代入数据 + 单位换算”），练习 “概念准确、步骤清晰、计算无误” 的答题技巧，尤其注意动力学公式的单位统一（如转矩单位为 Nm，半径为 m）；
3. 模拟实战：严格按照考试时间（3 小时）完成真题作答，对照答案详解批改，分析错题原因（如公式记忆错误、计算失误、原理理解偏差），针对性补强薄弱环节（如稳态转向特性证明、通过性几何参数应用）。