汽车理论 课后题答案 清华大学 余志生.docx

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汽车理论课后题答案清华大学余志生

第一章

、试说明轮胎转动阻力的界说、产生机理和作用形式?

答：

1）界说：

汽车在水平门路上等速行驶时受到的门路在行驶偏向上的分力称为转动阻力。

2）产生机理：

由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。

这种迟滞损失体现为一种阻力偶。

当车轮不转动时，地面对车轮的法向反作用力的漫衍是前后对称的；当车轮转动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩历程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩历程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的漫衍前后不对称，而使他们的协力Fa相对付法线前移一个距离a,它随弹性迟滞损失的增大而变大。

即转动时有转动阻力偶矩阻碍车轮转动。

3）作用形式：

转动阻力（f为转动阻力系数）

、转动阻力系数与哪些因素有关？

提示：

转动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的结构、质料、气压等有关。

1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，任选其中的一种进行整车性能盘算）：

1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

2）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。

3）绘制汽车行驶加快倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ档起步加快行驶至70km/h的车速－时间曲线，大概用盘算机求汽车用Ⅱ档起步加快至70km/h的加快时间。

轻型货车的有关数据：

汽油发动机使用外特性的Tq—n曲线的拟合公式为

式中,Tq为发功机转矩（N·m）；n为发动机转速（r／min）。

发动机的最低转速nmin=600r/min，最高转速nmax=4000r／min

装载质量2000kg

整车整备质量1800kg

总质量3880kg

车轮半径0.367m

传动系机器效率　　　　　　　ηт

颠簸阻力系数　　　　　　　　　f

空气阻力系数×迎风面积　　　CD

主减速器传动比　　　　　　　i0

飞轮转功惯量If·

二前轮转动惯量Iw1·

四后轮转功惯量Iw2·

变速器传动比ig（数据如下表）

　　质心至前铀距离（满载）　　　　　　　　　α

质心高（满载）　　　　　　　　　　　　　hg

解答：

1）（取四档为例）

由

即

行驶阻力为：

由盘算机作图有

※本题也可接纳描点法做图：

由发动机转速在，，取六个点分别代入公式：

………………………………

2）⑴最高车速：

有

分别代入和公式：

把的拟和公式也代入可得：

n>4000

而r/min

∴Km/h

⑵最大爬坡度：

挂Ⅰ档时速度慢，可忽略：

（3）克服该坡度时相应的附着率

忽略空气阻力和转动阻力得：

3）①

（为动力因素）

Ⅱ时，

由以上干系可由盘算机作出图为：

②用盘算机求汽车用Ⅳ档起步加快至70km/h的加快时间。

（注：

载货时汽车用Ⅱ档起步加快不能至70km/h）

由运动学可知：

即加快时间可用盘算机进行积分盘算求出，且曲线下两速度间的面积就是通过此速度去件的加快时间。

1.4、空车、满载时汽车动力性有无变革？

为什么？

答：

汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能到达的平均行驶速度。

汽车的动力性有三个指标：

1）最高车速2）加快时间3）最大爬坡度

且这三个指标均于汽车是空载、满载时有关。

1.5、如何选择汽车发动机功率?

答：

依据（原则）：

常先从包管汽车预期的最高车速来开端选择发动机应有的功率。

〔从动力性角度出发〕这些动力性指标：

发动机的最大功率应满足上式的盘算结果，但也不宜过大，不然会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。

（详见第三章课件）

1.6、超车时该不应换入低一档的排档?

答：

可参看差别时的汽车功率平衡图：

显而可见，当总的转动比力大时，发动机后备功率大，加快容易，更易于到达较高车速。

1.7、φ＝0.2及0.7路面上的附着力，并求由附着力所决定的权限最高车速与极限最大爬坡度及极限最大加快度（在求最大爬坡度和最大加快度时可设Fw＝0）。

其他有关参数为：

m＝1600kg，CD，f＝0.02，δ＝1.00。

答：

1>对付F-F型轿车：

最大驱动力即是前轮附着力

对付F-R型轿车：

最大驱动力即是后轮附着力

显然F-F型轿车总的附着力利用情况较好。

2>

（1）对付：

极限车速：

极限爬坡度：

极限加快度：

（2）同理可有：

其时，

1.8、一轿车的有关参数如下：

总质量1600kg；质心位置：

a=1450mm，b＝1250mm，hg＝630mm;发动机最大扭矩Memax＝140N·m;I挡传动比iI＝0.385；主减速器传动比io＝4．08;传动效率ηm＝0.9；车轮半径r＝300mm;飞轮转动惯量If·；全部车轮的转动惯量∑Iw·（其中，前轮的Iw＝2.25kg·，后轮的Iw＝2.25kg·）。

若该轿车为前轮驱动，问：

本地面附着系数为0.6时，在加快历程中发动机扭矩能否充实发挥而产生应有的最大加快度？

应如何调解重心在前、后偏向的位置（即b值），才可以包管得到应有的最大加快度。

若令×100％为前轴负荷率，求原车的质心位置改变后，该车的前轴负荷率。

解题时，为盘算方便，可忽略转动阻力与空气阻力。

解：

<1>先求汽车质量换算系数：

代入数据有：

若地面不产生打滑，此时，地面最大驱动力

由于不记转动阻力与空气阻力，即、

这时汽车行驶方程式变为

当代入有：

再由

将代入上试有

此时：

将出现打滑现象，

所以：

在加快历程中发动机扭矩不能否充实发挥。

<2>调解：

要使发动机扭矩能否充实发挥，则：

应使：

其中：

稳定，

则由公式：

前轴负荷率为：

1.9、一辆后袖驱动汽车的总质量2152kg，前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传动比io＝4.55，变速器传动比：

一挡：

3.79，二挡：

2.17，三挡：

1.41，四挡：

1.00，五挡：

0.86。

质心高度hg＝0.57m，CD，轴距L＝2.300m，飞轮转动惯量If＝kg·m2，四个车轮总的转动惯量Iw·，车轮半径r＝0.367m。

该车在附着系数Ψ＝0.6的路面上低速滑行曲线和直接挡加快曲线如习题图1所示。

国上给出了滑行数据的拟合直线vT，v的单元为km/h，T的单元为s，直接挡最大加快度αmax（us=50km/h）。

设各挡传动效率均为0.90，求：

1）汽车在该路面上的颠簸阻力系数。

2）求直接挡的最大动力因素。

3）在此路面上该车的最大爬坡度。

答：

1>由汽车行驶方程式:

低速滑行时,,

此时：

由低速滑行曲线拟台直线公式可得:

2>直接档，<以四档为例>

先求汽车质量换算系数：

代入数据得：

再有动力因素公式：

其中：

所以：

而：

3>由

可得，最大爬坡度为：

第二章

2.1、“车开得慢，油门踩得小，就—定省油”，大概“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？

答：

均不正确。

①由燃油消耗率曲线知：

汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。

此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。

②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）巨细也干系汽车是否省油。

，

2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的干系。

提示：

①接纳无级变速后，理论上克服了发动机特性曲线的缺陷，使汽车具有与等功率发动机一样的驱动功率，充实发挥了内燃机的功率，大地改进了汽车动力性。

②同时，发动机的负荷率高，用无级变速后，使发动机在最经济工况时机增多，提高了燃油经济性。

2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线，

确定包管发动机在最经济工况下事情的“无级变速器调治特性”。

答：

无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下干系：

（式中A为对某汽车而言的常数）

当汽车一速度在一定门路沙锅行驶时，凭据应该提供的功率：

由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的事情转速为。

将，代入上式，即得无级变速器应有的传动比i’。

带同一植的门路上，差别车速时无级变速器的调治特性。

2.4、如何从革新汽车底盘设计方面来提高燃油经济性?

提示：

①缩减轿车总尺寸和减轻质量

大型轿车费油的原因是大幅度地增加了转动阻力、空气阻力、坡度阻力和加快阻力。

为了包管高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。

②汽车外形与轮胎

低落值和接纳子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。

2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配欠好会影响汽车燃油经济性与动力性?

试举例说明。

提示：

发动机最大功率要满足动力性要求（最高车速、比功率）]

1最小传动比的选择很重要，（因为汽车主要以最高等行驶）

若最小传动比选择较大，后备功率大，动力性较好，但发动机负荷率较低，燃油经济性较差。

若最小传动比选择较小，后备功率较小，发动机负荷率较高，燃油经济性较好，但动力性差。

2若最大传动比的选择较小，汽车通过性会低落；若选择较大，则变速器传动比变革范畴较大，档数多，结构庞大。

3同时，传动比档数多，增加了发动机发挥最大功率的时机，提高了汽车的加快和爬坡能力，动力性较好；档位数多，也增加了发动机在低燃油消耗率区事情的可能性，低落了油耗，燃油经济性也较好。

2.6、试阐发超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响。

提示：

因为汽车并不经常以此速度行驶，低速档只要满足动力性的要求。

2.7、习题图2是题1.3中货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。

负荷特性曲线的拟合公式为

式中，b为燃油消耗率[g／（kw.h）];Pe为发动机净功率（kw）。

拟合式中的系数为

怠速油耗（怠速转速400r/min）。

1）汽车功率平衡图。

2）最高等与次高挡的等速百公里油耗曲线。

或利用盘算机求货车按JB3352－83划定的六工况循环行驶的百公路油耗。

盘算中确定燃油消耗率值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。

六工况循环的参数如下表

参看图2-2。

（3））

答：

1）<考虑空车的情况>

发动机输出功率：

由以上三条干系式，可以绘出各个档位下发动机的有效功率图。

再有阻力功率：

由以上信息作出汽车功率平衡图如下：

2）<考虑满载时情况>

等速百公里油耗公式:

（L/100Km）

由

①最高等时:

不妨取

ⅰ:

n=815r/min,即

由负荷特性曲线的拟合公式:

ⅱ:

n=1207r/min,即

由负荷特性曲线的拟合公式得:

ⅲ:

n=1614r/min,即

由负荷特性曲线的拟合公式得:

ⅳ:

n=2603r/min,即

由负荷特性曲线的拟合公式得:

ⅴ:

n=3403r/min