汽車理論課后習題答案余志生版

1、.第一章1.1、試說明輪胎滾動阻力的定義、產(chǎn)生機理和作用形式?答： 1）定義：汽車在水平道路上等速行駛時受到的道路在行駛方向上的分力稱為滾動阻力。2）產(chǎn)生機理：由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性輪胎在硬支撐路面上行駛時加載變形曲線和卸載變形曲線不重合會有能量損失，即彈性物質(zhì)的遲滯損失。這種遲滯損失表現(xiàn)為一種阻力偶。當車輪不滾動時，地面對車輪的法向反作用力的分布是前后對稱的；當車輪滾動時，由于彈性遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的前部點的地面法向反作用力就會大于處于壓縮過程的后部點的地面法向反作用力，這樣，地面法向反作用力的分布前后不對稱，而使他們的合力Fz 相對于法線前移一個距離 a, 它隨彈性遲滯損失的增大而變

2、大。即滾動時有滾動阻力偶矩Tf=Fza 阻礙車輪滾動。3）作用形式：滾動阻力Ff=Tf/r=fw （f 為滾動阻力系數(shù)）1.2、滾動阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？滾動阻力系數(shù)與路面種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。1.3、確定一輕型貨車的動力性能（貨車可裝用4 檔或 5 檔變速器，任選其中的一種進行整車性能計算）：1）繪制汽車驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖。2）求汽車的最高車速、最大爬坡度及克服該坡度時相應的附著率。3）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車有檔起步加速行駛至70km/h 的車速時間曲線，或者用計算機求汽車用檔起步加速至70km/h 的加速時間。輕型貨車的有關(guān)數(shù)據(jù)：汽油發(fā)

3、動機使用外特性的 Tqn 曲線的擬合公式為Tq19.13 259.27(n ) 165.44(n ) 240.874(n )33.8445( n ) 41000100010001000式中 , Tq 為發(fā)功機轉(zhuǎn)矩 (N ·m)； n 為發(fā)動機轉(zhuǎn)速 (r min)。發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速nmin=600r/min ，最高轉(zhuǎn)速 nmax=4000 rmin裝載質(zhì)量2000kg整車整備質(zhì)量1800kg總質(zhì)量3880 kg車輪半徑0.367 m傳動系機械效率 0.85波動阻力系數(shù)f0.013'.空氣阻力系數(shù)×迎風面積CDA 2.77 m2主減速器傳動比i05.83飛輪轉(zhuǎn)功慣量If

4、 0.218kg· m2二前輪轉(zhuǎn)動慣量Iw1 1.798kg· m2四后輪轉(zhuǎn)功慣量Iw2 3.598kg· m2變速器傳動比ig(數(shù)據(jù)如下表 )軸距L 3.2m質(zhì)心至前鈾距離 (滿載 )1.947m質(zhì)心高 (滿載 )hg0.9m解答：1）（取四檔為例）由FtTqTqnFtuun即F tT q i g i oTrTq 19.13259.27( n)165.44( n )240.874( n )33.8445( n )41000100010001000u0 . 377rni g i o行駛阻力為 F fFw ：'.Ff Fw GfCD A U a 221.15

5、494.3120.131U a.2n min600r / minn max4000 r / min2FtF fFwFt 494.312 0.131U a2U aFtTq * 6.9 * 5.83* 0.850.377 * 0.3697 n2494.312 0.131()0.3675.83* 6.09Tqn>4000'.而 n m ax4000 r/min U max0.377 * 0.367 * 400094.93 Km/h1.0 * 5.83最大爬坡度：掛檔時速度慢， Fw 可忽略：FiFt max(F f Fw )GiFt maxGfimaxFt maxf14400G0.01

6、33880 * 9.8=0.366（3）克服該坡度時相應的附著率F xF z忽略空氣阻力和滾動阻力得：Fiiil0.366 * 3.2Fza / la0.61.9473）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線（已裝貨）： 40.06261dt（ DFtFwa dug ( Df )為動力因素）G時，11I w1 If i g 2 i 0 2Tmr2mr 2111.7983.59810.218 * 3.092 * 5.832 * 0.8538000.367238000.36721.128FtTqig ioTrTq19.13259.27(n ) 165.44( n)240.874( n )3 3.8445(n )

7、41000100010001000FwCD A U a221.15'.由以上關(guān)系可由計算機作出圖為：用計算機求汽車用檔起步加速至70km/h 的加速時間。（注：載貨時汽車用檔起步加速不能至70km/h）由運動學可知：dt1 duat 1du At0 a1ua 曲線下兩速度間的面積就是通過此速度即加速時間可用計算機進行積分計算求出， 且a去件的加速時間。經(jīng)計算的時間為：146.0535s1.4、空車、滿載時汽車動力性有無變化？為什么？答：汽車的動力性指汽車在良好路面上直線行駛時，由縱向外力決定的所能達到的平均行駛速度。汽車的動力性有三個指標： 1）最高車速 2）加速時間 3）最大爬坡度且

8、這三個指標均于汽車是空載、滿載時有關(guān) 。1.5、 如何選擇汽車發(fā)動機功率?答：依據(jù)（原則）：'.常先從保證汽車預期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應有的功率。從動力性角度出發(fā)這些動力性指標： umax , i, t jPe1GfC D A3u a m axu a m axt360076140P1PPefwt發(fā)動機的最大功率應滿足上式的計算結(jié)果，但也不宜過大，否則會因發(fā)動機負荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟性。（詳見第三章課件）1.6、超車時該不該換入低一檔的排檔?答：可參看不同i 0 時的汽車功率平衡圖：顯而可見，當總的轉(zhuǎn)動比較大時，發(fā)動機后備功率大，加速容易，更易于達到較高車速。1.7、統(tǒng)計數(shù)據(jù)

9、表明，裝有0.52L 排量發(fā)動機的轎車，若是前置發(fā)動機前輪驅(qū)動(F.F.)轎車，其平均的軸負荷為汽車總重力的61.5；若是前置發(fā)動機后輪驅(qū)動(F.R.)轎車，其平均的前軸負荷為汽車總重力的 55.7。設一轎車的軸距L2.6m，質(zhì)心高度 h 0.57m。試比較采用 F.F.及 F. R形式時的附著力利用情況，分析時其前軸負荷率取相應形式的平均值。確定上述F. F.型轎車在 0. 2 及 0. 7 路面上的附著力，并求由附著力所決定的權(quán)限最高車速與極限最大爬坡度及極限最大'.加速度 (在求最大爬坡度和最大加速度時可設Fw0)。其他有關(guān)參數(shù)為： m1600kg，CD0.45，A 2.00 m

10、 2 ，f 0.02， 1.00。答： 1> 對于 F-F 型轎車：最大驅(qū)動力等于前輪附著力FxbmaxFFz61.5%mg對于 F-R 型轎車：最大驅(qū)動力等于后輪附著力FxbmaxFFz(155.7%) mg44.3% mg44.3%mg顯然 F-F 型轎車總的附著力利用情況較好。2 > (1)對于0.2 ：FxbmaxFFz1928.64N極限車速：FxbmaxFf Fw GfCD A U a221.15U amax194.8km / h極限爬坡度： FxbmaxF f Fi GfGii maxF xb maxf0.13Gi max1928.640.021600 * 9.80.

11、13極限加速度：FFfFjGfm dUxbmaxdt( dU ) maxF Gf1.01km /( hs)dtm（2）同理可有：當0.7時，U amax388.0km/ h'.i max0.4105dU() max4.023km /(hs)1.8、一轎車的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量1600kg ； 質(zhì)心 位置 ： a=1450mm ， b=1250mm， hg=630mm; 發(fā) 動機 最大 扭矩M emax=140N?m； I 擋傳動比iI 0.385；主減速器傳動比io=4.08；傳動效率 m =0.9；車輪半徑r=300mm；飛輪轉(zhuǎn)動慣量I f0.25kg?m2；全部車輪的轉(zhuǎn)動慣量Iw

12、4.5kg?m2 （其中，前輪的I w=2.25kg?m2，后輪的 Iw=2.25 kg?m2)。若該轎車為前輪驅(qū)動， 問：當?shù)孛娓街禂?shù)為 0.6 時，在加速過程中發(fā)動機扭矩能否充分發(fā)揮而產(chǎn)生應有的最大加速度？應如何調(diào)整重心在前、 后方向的位置 (即 b 值)，才可以保證獲得應有的最大加速度。若令 b/L ×100為前軸負荷率，求原車的質(zhì)心位置改變后，該車的前軸負荷率。解題時，為計算方便，可忽略滾動阻力與空氣阻力。解： <1> 先求汽車質(zhì)量換算系數(shù)：1I w1I f ig 2i0 2m1.41861r 2mr 2m代入數(shù)據(jù)有：=1.4168若地面不發(fā)生打滑，此時，地面最

13、大驅(qū)動力Ttq igi0m6597.36NFxb1max FtrFxb1max6597.36N由于不記滾動阻力與空氣阻力，即F f 、 Fw 0這時汽車行駛方程式變?yōu)镕 FFTtqti g i0 m iGijdurmdt'.當Ttq M eMax 140N M 代入有：du( dt ) max2.91再由FbhgG sinmduFz1GLLdtwbhgduGLmLdt將 ( du) max 代入上試有 dtFz1min6180.27NFxb1此時：Fz1將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，0.6所以：在加速過程中發(fā)動機扭矩不能否充分發(fā)揮。<2> 調(diào)整：要使發(fā)動機扭矩能否充分發(fā)揮，則：Fxb10

14、.6應使：Fz1其中：Fxb16597.36N不變，F(xiàn)bhgmdu則由公式：z1GLLdt得出： b=1704.6mm前軸負荷率為：b * 100%1704.6* 100% 63.1%L(1250 1450)63.1%'.1.9、一輛后袖驅(qū)動汽車的總質(zhì)量2152kg，前軸負荷 52，后軸負荷48，主傳動比 io4.55，變速器傳動比： 一擋： 3.79，二擋：2.17，三擋：1.41，四擋：1.00，五擋： 0. 86。質(zhì)心高度 hg 0.57m，CDA 1.5 m2 ，軸距 L 2.300m，飛輪轉(zhuǎn)動慣量If kg·m2，四個車輪總的轉(zhuǎn)動慣量Iw 3.6kg· m

15、 2 ，車輪半徑 r0.367m。該車在附著系數(shù) 0.6 的路面上低速滑行曲線和直接擋加速曲線如習題圖 1 所示。國上給出了滑行數(shù)據(jù)的擬合直線 v19.760.59T，v 的單位為 km/h，T 的單位為 s，直接擋最大加速度 max0.75m/ s2 (us=50km/h)。設各擋傳動效率均為0.90，求：1)汽車在該路面上的波動阻力系數(shù)。2)求直接擋的最大動力因素。3)在此路面上該車的最大爬坡度。答： 1> 由汽車行駛方程式 :Ft F fFwFiFj低速滑行時 ,Fw ,0F j0此時：FtF f由低速滑行曲線擬臺直線公式可得 :fdv(19.760.59T )gdt0.060gdt2> 直接檔，i g1<以四檔為例 >先求汽