汽車理論習題答案

1、最新資料推薦11-1 試說明輪胎滾動阻力的定義、產(chǎn)生機理和作用形式？提示：車輪滾動時 ,由于車輪的彈性變形、路面變形和車轍摩擦等原因所產(chǎn)生的阻礙汽車行駛的力稱為輪胎滾動阻力。產(chǎn)生機理和作用形式：彈性輪胎在硬路面上滾動時， 輪胎的變形是主要的， 由于輪胎有內(nèi)部摩擦， 產(chǎn)生彈性遲滯損失， 使輪胎變形時對它做的功不能全部回收。 由于彈性遲滯， 地面對車輪的法向作用力并不是前后對稱的，這樣形成的合力 Fz 并不沿車輪中心（向車輪前進方向偏移 a）。如果將法向反作用力平移至與通過車輪中心的垂線重合，則有一附加的滾動阻力偶矩 Tf = Fz?a。為克服該滾動阻力偶矩， 需要在車輪中心加一推力 Fp與地面切

2、向反作用力構(gòu)成一力偶矩。1-5 如何選擇汽車發(fā)動機功率?提示：（1）根據(jù)最大車速 uamax 選擇 Pe，即P1( mgf uC D Au3)，若給定 m、 C、 A、 f、，則可求出功率 PeT3600a max76140amaxDTe（ 2）根據(jù)汽車比功率（單位汽車質(zhì)量具有的功率）1000Pefgua maxC DA3汽車比功率3.6 Tua maxm76.14m T若已知 f、 T 、CD 及ua max 大致差不多， fgua max const，但是， A / m變化較大。3.6 T1-6 超車時該不該換入低一檔的排檔?提示：超車時排擋的選擇， 應(yīng)該使車輛在最短的時間內(nèi)加速到較高的車

3、速，所以是否應(yīng)該換入低一擋的排擋應(yīng)該由汽車的加速度倒數(shù)曲線決定。如果在該車速時，汽車在此排檔的加速度倒數(shù)大于低排擋時的加速度倒數(shù)，則應(yīng)該換入低一檔，否則不應(yīng)換入低一擋。 還要注意高速時換入低擋可能造成車速下降，反而不適合超車。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。1最新資料推薦2）求汽車的最高車速、最大爬坡度及克服該坡度時相應(yīng)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

4、貨車的有關(guān)數(shù)據(jù)：汽油發(fā)動機使用外特性的Tq n 曲線的擬合公式為Tq19.313 295 .27( n )165 .44( n ) 240.874(n ) 33.8445(n ) 41000100010001000式中 , Tq 為發(fā)功機轉(zhuǎn)矩 (Nm)；n 為發(fā)動機轉(zhuǎn)速 (rmin)。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滾動阻力系數(shù)f0.013空氣阻力系數(shù)迎風面積CDA 2.77m2主減速器傳動比i05.83飛輪轉(zhuǎn)功慣量If 0.218k

5、g 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 )hg0.9m2最新資料推薦提示： 1）（以 4 擋變速器為例）由F tTqTqnFtuun即F tT q i g i oTrTq 19.313295.27(n) 165.44( n)240.874( n )33.8445( n )410001000100010000 . 377rnui g i o行駛阻力為 F fFw ：CD A2FfFwGf21.15U a494.3120.131U a2采用描點法

6、做圖：由發(fā)動機轉(zhuǎn)速在 n min600r / min ， nmax4000r / min ，取六個點分別代入公式：4 擋為例， ig=1，i0=5.83發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 600r/min 時計算：Tq 19.313295.27( 600) 165.44( 600)240.874( 600)33.8445( 600)4=106.621000100010001000T q i g i oT106.62* 1 *5 . 83 * 0 . 85F tr0 . 367=1439.68N0 . 377r 600uig i=14.24 km/ho3最新資料推薦FfFwCD A22GfU a494.312 0.1

7、31U a =520.876N21.15計算得各擋驅(qū)動力、阻力、車速：4 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力1439.681992.282362.262340.602291.821977.76阻力520.88568.09789.44955.451158.351674.82車速14.2423.7347.4659.3371.2094.933 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力2461.853406.804039.474002.423919.023381.97阻力503.40519.54595.24652.01721.40898.03車速8.3313.

8、8827.7634.7041.6455.512 擋60010002000250030004000轉(zhuǎn)速驅(qū)動力4448.606156.147299.397232.447081.746111.27阻力497.09502.04525.22542.61563.86617.95車速4.617.6815.3619.2023.0430.721 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動12132.9814386.1714254.2313957.2112044.54力8767.63阻力495.03496.30502.27506.75512.22526.14車速2.343.907.799.7411.

9、6915.594最新資料推薦繪制各擋驅(qū)動力阻力平衡圖：2）最高車速：Ft 4F fFw 時， 即曲線交點處 n4000 r/min而 n m ax4000 r/min故 U max0.377 0.367400094.93 Km/h1.05.83最大爬坡度：掛 1 擋時速度慢， Fj 可忽略：F iF t m a x( F f F w )G s i nFt m a x (F fFw )5最新資料推薦由前計算得 1 擋發(fā)動機轉(zhuǎn)速 2000 r/min 時， Ft 接近最大 Ftmax 為 14386N，F(xiàn)f+Fw 為 502NFt m a x (F fFw ) 1 4 3 8 65 0 2s i

10、n3 8 8 09.8G=0.36521.4imax tan39.2%（3）后輪驅(qū)動，克服該坡度時相應(yīng)的附著率CF x 22F z 2上坡時，主要的形式阻力為坡度阻力忽略空氣阻力和滾動阻力，且 Fj=0 得：CFiG sin a0.3653.22Fz 2ahg1.947 0.930.5 4 60.9 0.3 6 5GcossinLL3） 繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線（已裝貨） ：ad u1FtFf Fwd tm1dtmaduFtFfFw1I w1 I f i g 2 i 0 2T1r 2mr 2m11.798 3.59810.218* i g2 * 5.832 * 0.8510.367238800

11、.367238801.010.0 1 2 ig26最新資料推薦各擋值，1 =1.455 ， 2 = 1.125，3 =1.045，4 =1.022由已知各擋 Ft， FfFw 可得：4 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力1439.681992.282362.262340.602291.821977.76阻力520.88568.09789.44955.451158.351674.82Ft（ Ff918.801424.181572.821385.141133.47302.93 Fw）車速14.2423.7347.4659.3371.2094.931/a4.312.782.5

12、22.863.4913.083 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力2461.853406.804039.474002.423919.023381.97阻力503.40519.54595.24652.01721.40898.03Ft（ Ff1958.452887.253444.223350.403197.612483.93 Fw）車速8.3313.8827.7634.7041.6455.511/a2.071.401.171.211.261.632 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力4448.606156.147299.397232.447081.7

13、46111.27阻力497.09502.04525.22542.61563.86617.95Ft（Ff3951.505654.106774.166689.836517.875493.32 Fw）車速4.617.6815.3619.2023.0430.721/a1.100.770.640.650.660.797最新資料推薦1 擋轉(zhuǎn)速60010002000250030004000驅(qū)動力8767.6312132.9814386.1714254.2313957.2112044.54阻力495.03496.30502.27506.75512.22526.14Ft （ Ff Fw）8272.5911636

14、.6813883.913747.4813444.9911518.4車速2.343.907.799.7411.6915.591/a0.680.480.400.410.410.49由以上參數(shù)可作加速度曲線圖：取u1，可用圖解積分法求汽車用檔起步加速至70km/h 的加速時間。1且ua 曲線下兩速度間的面積就是通過此速度區(qū)間的加速時間約為 27.1s a8最新資料推薦1-7 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，裝有 0.5 2L 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，其平均的前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 。

15、設(shè)一轎車的軸距 L 2.6m，質(zhì)心高度 h0.57m。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(yīng)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極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(shè)Fw0) 。其他有關(guān)D2，f 0.02 ， 1. 00 。參數(shù)為： m 1600kg， C 0.45 ，A2.00 m提示： 1）比較兩者高速行駛時的附著率忽略加速阻力和坡度阻力，空氣密度=1.2258 Ns2m 4 ，無風。F.F.型F f 2FwfG(161.5%)CD Aua

16、2120.7360.043ua2C 121.15FZs1FZw1G129643.20.13 ua261.5%CLf A ua2取前空氣升力系數(shù) CLf=0.13F.R.型2F f 1FwfG55.7%CD Au a174.68221.15C 20.043u aFZs2FZw 216946.242G(155.7%)C Lr A u a20.13 ua2取后空氣升力系數(shù) CLr =0.13在 ua 較大且相同的情況下，如取ua 為 100km/h、150km/h 等，由上式均可得 C 1 C 2可見 F.R.型在高速行駛時需要比F.F.型要求更大的最低附著系數(shù)，因而更容易打滑，附著力利用較低。比較

17、兩者加速上坡時的附著率，忽略空氣阻力和滾動阻力。F. F. 型 C 1FiFj qqFZs1FZd1bhgq0.615 0.219qLL9最新資料推薦F. R. 型C2FiF j qqFZs2FZd 2ahg0.443 0.219qqLL在 q 相同的情況下，如取 q=0.3 時， C 1C 2 ?？梢?F.R.型在加速上坡時需要比 F.F型.要求更大的最低附著系數(shù)，因而更容易打滑，附著力利用較低。2)附著力 FF z前輪驅(qū)動 Fx1FZ1FFf 2FG sinm dux1wdtFZ1Gb coshgsinFZw1G hgduLLg Ldt最高車速此時 i 0, du0dtFx1F f 2Fw

18、fG(10.615)CD Aua2120.736221.150.043uaFZ1GbFZw1G 0.6151 CLf A ua29643.20.1594ua2L2要求 Fx1，在 Fx1時可求得最高車速FZ 1FZ10.2時， ua max155km / hF1153 .8N0.7時， ua max207km / hF1 9 6 N3最大爬坡度b0.615最大等效坡度 qL1hg10.57L2.6qi11 du，最大坡度時du0cosgdtdt10最新資料推薦0.2 時， imax0.11780.7 時， i max0.3732最大加速度忽略坡度阻力，空氣阻力Fx1Ff 2m du =120.

19、736+1600adtFZ1bG hg duGg L=9643.2-350.77aLdt0.2 時， amax1.08m s 20.7 時， am ax 3.6m s 21-9 一輛后軸驅(qū)動汽車的總質(zhì)量 2152kg，前軸負荷 52，后軸負荷 48，主傳動比 i 0 4.55 ，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， CDA1.5 m2 ，軸距 L2.300m，飛輪轉(zhuǎn)動慣量 I f 0.22kg m2 ，四個車輪總的轉(zhuǎn)動慣量I w3.6kg m2 ，車輪半徑 r 0.367m。該車在附著系數(shù) 0

20、.6 的路面上低速滑行曲線和直接擋加速曲線如圖 1 所示。圖上給出了滑行數(shù)據(jù)的擬合直線 v19.76 0.59T ，v 的單位為km/h，T 的單位為 s，直接擋最大加速度 max0.75m/ s2 (u a=50km/h) 。設(shè)各擋傳動效率均為 0.90 ，求：1) 汽車在該路面上的滾動阻力系數(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。提示： 1）由汽車行駛方程式 :FtF fFwFiF j低速滑行時 Fi0,Fw011最新資料推薦此時： Ft Ff F jFt 0FfF j由下面計算得1由低速滑行曲線擬合直線公式可得，且單位換算V km/hm/sdvd (19.76

21、 0.59T )3.60.060fgdt0.0 1 6 7gdt3.62）直接檔，i g1先求汽車質(zhì)量換算系數(shù)：1I w1 I f i g 2i0 2T1r 2mr 2=1.027m再有動力因素公式：DdUgdt其中：f if00.0167所以： D max( dU )maxgdt而： ( dU ) max0.75m / s2dtD max 0.01671.0270.75 =0.09539.8a0.483）最大等效坡度 qL0.3381hg10.57L0.62.311duduq igdt ，最大坡度時0cosdt故 imax=0.33812最新資料推薦22-1“車開得慢，油門踩得小，就定省油”

22、 ，或者“只要發(fā)動機省油，汽車就一定省油”，這兩種說法對不對？提示：均不正確。（ 1）由燃油消耗率曲線知：汽車在中等轉(zhuǎn)速、較大檔位上才是最省油的。此時，后備功率較小，發(fā)動機負荷率較高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量較小。（ 2）發(fā)動機負荷率高只是汽車省油的一個方面，另一方面汽車列車的質(zhì)量利用系數(shù)（即裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量之比）大小也關(guān)系汽車是否省油。2-2 試述無級變速器與汽車動力性、燃油經(jīng)濟性的關(guān)系。提示：（ 1）采用無級變速后，理論上克服了發(fā)動機特性曲線的缺陷，使汽車具有與等功率發(fā)動機一樣的驅(qū)動功率， 充分發(fā)揮了內(nèi)燃機的功率， 大地改善了汽車動力性。（2）同時，發(fā)動機的負荷率高，用無級變速后，使

23、發(fā)動機在最經(jīng)濟工況機會增多，提高了燃油經(jīng)濟性。2-4 如何從改進汽車底盤設(shè)計方面來提高燃油經(jīng)濟性?提示：（ 1）縮減轎車總尺寸和減輕質(zhì)量大型轎車費油的原因是大幅度地增加了滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力。為了保證高動力性而裝用的大排量發(fā)動機，行駛中負荷率低也是原因之一。（ 2）汽車外形與輪胎降低 C D 值和采用子午線輪胎，可顯著提高燃油經(jīng)濟性。（ 3）合理設(shè)計傳動系檔位數(shù)及各擋傳動比。13最新資料推薦2-5 為什么汽車發(fā)動機與傳動系統(tǒng)匹配不好會影響汽車燃油經(jīng)濟性與動力性?試舉例說明。提示：發(fā)動機最大功率要滿足動力性要求（最高車速、比功率）（ 1）最小傳動比的選擇很重要， （因為汽車主要以最高擋行駛）若最小傳動比選擇較大，后備功率大，動力性較好，但發(fā)動機負荷率較低，燃油經(jīng)濟性較差。若最小傳動比選擇較小，后備功率較小，發(fā)動機負荷率較高，燃油經(jīng)濟性較好，但動力性差。（ 2）若最大傳動比的選擇較小，汽車通過性會降低；若選擇較大，則變速器傳動比變化范圍較大，擋數(shù)多，結(jié)構(gòu)復雜。（ 3）同時，傳動比擋數(shù)多，增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率的機會，提高了汽車的加速和爬坡能力， 動力性較好； 擋位數(shù)多， 也增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗，燃油經(jīng)