《汽车理论》课后参考答案.docx

1、汽车理论课后参考答案第一章1.1、 试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式 ？答：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称 为滚动阻力。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 种迟滞损失表现为一种阻力偶。当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用 力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反 作用力的分布前后不对称，而使他们的合力 Fa相对于法线前移一个距离a,

2、它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有 滚动阻力偶矩 Tf Fza阻碍车轮滚动。 Tf3）作用形式：滚动阻力 卜f 皿 F f （f为滚动阻力系数）1.2、 滚动阻力系数与哪些因素有关？滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、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计算）：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） 绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有H档起步加速行 驶至70km/h的车速-时间曲线，或者用计算机求汽车用H档起步加速至 70km

3、/h的加速时间。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n n 2 n 3 n 4Tq13 259.27（醯）他创鎰）40.874（而）3.8445（融）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nmi n=600r/min装载质量整车整备质量总质量车轮半径传动系机械效率 波动阻力系数 空气阻力系数x迎风面积 主减速器传动比飞轮转功惯量 二前轮转动惯量,最高转速 nmax=4000 r/min2000kg1800kg3880 kg0.367 m nT = 0.85 f = 0.0132CDA = 2.77mi0 = 5.832If

4、 = 0.218kg m 2Iw1 = 1.798kg m21持113mH! VS四高变遞器6.093.09L71l.ffl5.5fiL6WLOO0.7（满载）四后轮转功惯量 变速器传动比轴距质心至前铀距离质心高（满载）L =3.2m a = 1.947m hg= 0.9mIw2 = 3.598kg m ig（数据如下表）解答:1）（取四档为例）FtTqFtTqTq1913 25922165440874益0338440 . 377 rn行驶阻力为Ff Fw :Ff Fw Gf 盂U494.312 0.131Ua2由计算机作图有本题也可采用描点法做图:由发动机转速在nmin 600r/min ,

5、 nmax 4000r/min ,取六个点分别代入公式:2）最高车速:有 Ft Ff FwFt494.312 0.131U分别代入Ua和Ft公式:Tq *6.9*5.83*0.850.367494.3120.131(0.377* 0.3697n5.83*6.09把Tq的拟和公式也代入可得:n4000而 nm ax 4000 r/minU max0.367* 40001.0*5.8394.93 Km/h最大爬坡度:挂I档时速度慢,Fi FtmaxFw可忽略:(Ff Fw)Ft max i maxG=0.366144003880*9.80.013（3）克服该坡度时相应的附着率忽略空气阻力和滚动阻力

6、得:Fi iFZ aTlil_ 0.366*3.2a 1.9470.63）绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.06261 _d a du g(D f)（DFt FwG为动力因素）II时,1 1.798 3.5983800 0.367238000.36722. 21 f i g i 0 T2m r1.128FtTq i gi oTq19-13 25927(卷)165.44(1000)2 40.874(1000)3 38445(金)4CdA21.15由以上关系可由计算机作出图为:(E 亠&L.c二1Q 20 3040 snIT用计算机求汽车用W档起步加速至 70km/h的加速时间。（注：载货

7、时汽车用H档起步加速不能至 70km/h） 由运动学可知：1 dt du a11t du A “o a 1Ua即加速时间可用计算机进行积分计算求出，且 a 曲线下两速度间的面积就是通过此速度去件的加速时间。经计算的时间为：146.0535s1.4、空车、满载时汽车动力性有无变化？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达 到的平均行驶速度。汽车的动力性有三个指标：1）最高车速 2）加速时间 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）：常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率 从动力性

8、角度出发 这些动力性指标：umax ,i,tjPe-PftCd APvGf3U a m ax360076140U a m ax发动机的最大功率应满足上式的计算结果，但也不宜过大，否则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、超车时该不该换入低一档的排档？答：可参看不同i。时的汽车功率平衡图：显而可见，当总的转动比较大时，发动机后备功率大，加速容易，更易于达到较咼车速1.7、统计数据表明，装有0.52L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱 动(F.F.)轿车，其平均的轴负荷为汽车总重力的 61.5% ;若是前置发动机后轮驱动(F.R.)轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重

9、力的 55.7%。设一轿车的轴距L = 2.6m,质心高度h = 0.57m。试比较采用F.F及F. R.形式时的附着力利用情况， 分析时其前轴负荷率取相应形式的平均值。确定上述 F. F.型轿车在= 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 极限最大加速度(在求最大爬坡度和最大加速度时可设 Fw = 0)。其他有关参数为：m= 1600kg, CD = 0.45, A = 2.00m2 , f = 0.02,5= 1.00。答：1对于F-F型轿车：最大驱动力等于前轮附着力Fxbmax F Fz 61.5%mg对于F-R型轿车: 最大驱动力等于后轮附

10、着力Fxbmax F Fz (1 55.7%)mg44.3%mg显然F-F型轿车总的附着力利用情况较好2 (1)对于 0.2 :Fxbmax F Fz 1928.64N_ - . _ 2极限车速：Fxbmax Ff Fw Gf 21.15UaUamax 194.8km/h极限爬坡度:Ff Fi Gf Gii maxF xb maxi max1600*9.80.13极限加速度:Ff Fj GfdUm dt(dU)maxdtF Gf1.01km/(hs)(2)同理可有：当0.7 时,U amax388.0km/hi max0.4105dU(max 4.023km/(hs)1.8、一轿车的有关参数如

11、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il = 0.385;主减速器传动比io =4 . 08;传动效率n m = 0.9 ;车轮半径r = 300mm;飞轮转动惯量If = 2 20.25kg m ；全部车轮的转动惯量刀Iw = 4.5kg m (其中，前轮的lw = 2.25 kg m2，后轮的 Iw = 2.25 kg m2)。若该轿车为前轮驱动，问：当地面附着系数为 0.6时，在加速过程中发动机扭矩能否充分发挥而产生应有的最大加速度？应如何调整重心在前、 后方向的位

12、置（即b值），才可以保证获得应有的最大加速度。若令 b x 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，为计算方便，可忽略滚动阻力与空气阻力。解：1先求汽车质量换算系数1 Iw 1 I fi2. 2g Io t2r代入数据有： =1.4168若地面不发生打滑，此时,地面最大驱动力Fxb1max F tTtqi gi 0 tFxb1max6597.36N由于不记滚动阻力与空气阻力，即Ff 、 Fw 0这时汽车行驶方程式变为Ft F| FjTtq 1 g 1 0 t G|du m 一 dt当 Tq M eMax140N M代入有:/du、(dT)max 2.91再由Fz

13、1 G 十hg Gsin Ldu mdtFwGbL将（dU）max代入上试有dthg dum L dtFz1min 6180.27N此时:Fzi将出现打滑现象,所以：在加速过程中发动机扭矩不能否充分发挥调整:要使发动机扭矩能否充分发挥，则:应使：Fz1其中：Fxb16597.36N 不变，则由公式：Fz1b hg duG mL L dt得出:b=1704.6mmF xb1b前轴负荷率为：I*100%1704.6(1250 1450)63.1%1.9、一辆后袖驱动汽车的总质量2152kg，前轴负何52%，后轴负何48%,主 传动比io=4.55，变速器传动比：一挡：3.79,二挡：2.17,三挡

14、：1.41，四挡:1.00,五挡：0. 86。质心高度 hg = 0.57m, CdA = 1.5m2，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 = 3.6kg m2，车轮半 径r = 0.367m。该车在附着系数 W = 0.6的路面上低速滑行曲线和直接挡加速 曲线如习题图1所示。国上给出了滑行数据的拟合直线 19.76- 0.59T, v的单位为km/h , T的单位为s,直接挡最大加速度 a max = 0.75m/s （us=50km/h）。 设各挡传动效率均为0.90,求：1） 汽车在该路面上的波动阻力系数。2） 求直接挡的最大动力因素

15、。3） 在此路面上该车的最大爬坡度。低速滑行曲线与直接挡加速度曲线50习题Q 滑行试验h）加速试验答: 1由汽车行驶方程式Ft Ff Fw Fi Fj低速滑行时，Fw 0 , Fj 0此时:Ft Ff由低速滑行曲线拟台直线公式可得dv gdt_(19.76_0.59T)gdt.6 （此处参考答案有误，应注意T的单位换算）2直接档，ig 1 以四档为例先求汽车质量换算系数2. 21 I f i g i0 T代入数据得:1.0266再有动力因素公式:dUgdt其中:0.060所以:D maxg (罟)max而：(巴)maxdt0.75m/s2D max0.060 1.0266 *0.75* 3.6

16、9.810.342553由D max(du)max可得，最大爬坡度为:1 maxD max fi max0.28255max16.41第二章2.1、“车开得慢，油门踩得小，就一定省油”，或者“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）大小也关系汽车是否省油。 ，2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系提示：采用无级变速后，理论

17、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，充分发挥了内燃机的功率，大地改善了汽车动力性。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机会增多，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,确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”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关系:i0.377 出 A ioUa Uar（式中A为对某汽车而言的常数 A 0.377 ）io当汽车一速度Ua在一定道路沙锅行驶时，根据应该提供的功率:由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为

18、 ne。将Ua，n；代入上式，即得无级变速器应有的传动比i。带同一 植的道路上，不同车速时无级变速器的调节特性。2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性提示：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滚动阻力、空气阻力、坡度 阻力和加速阻力。为了保证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。汽车外形与轮胎降低 CD 值和采用子午线轮胎，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不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） 最小传动比的选择很重要， （因为汽车主要以最高档行驶

19、） 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。 若最大传动比的选择较小， 汽车通过性会降低； 若选择较大， 则变速器传动 比变化范围较大，档数多，结构复杂。3同时，传动比档数多， 增加了发动机发挥最大功率的机会， 提高了汽车的加 速和爬坡能力， 动力性较好； 档位数多， 也增加了发动机在低燃油消耗率区 工作的可能性，降低了油耗，燃油经济性也较好。2.6、试分析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

20、.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2 3 4b B0 B1Pe B2Pe2 B3Pe3 B4Pe4式中，b为燃油消耗率g/（kw. h）; Pe为发动机净功率（kw）。亠SN?习題图2汽油发动机的负荷恃性与万有转件负荷将性 b)力有特n1llr/wtir 2lhnrrmri 3I614r/mm A2OI2r/ma ,_26O3r/mi)6JlUfir/min 7JOJi/nuii 83804b nunn/(LRHD *)BqB、Bt/?*815B26.8 416.4672.379-5.86290J776812071354,7-3

21、03.9836.657一 2.05530.04307216141284.4-189.7514.5240.00 681fr20121122.9-12).597.0035-0.185170.001 855!1141.0-98.8934.4763-0.810770.00068903006105k2-73,7142-8593O.QSg0.0003503；S4(B1233 9-84.4782 的 88、04490.0002 823112.7-45.2910.71113O(XXP52】57.0000385拟合式中的系数为怠速油耗Qid 0.299mL/s （怠速转速400r/min）。计算与绘制题1.3中

22、货车的1） 汽车功率平衡图。2） 最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线。或利用计算机求货车按 JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公路油耗。计算中确定 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时间沧累枳时闻/B, 车速/（讪说 明i50P 7,21.225尊 遠Ji20016.723.925-40匀邮連匱为山沁公iff45022.546.440尊速IT625M.O40-50匀加速匱为02Cm/V87J18.078.450等 3u1075的口97.750*25匀加建廈为。斑F参看图2-2。（汽油的密度是0.7g/

23、cm3）答：1） 考虑空车的情况发动机输出功率：巳 Tqiiio T ua/3600rTq 19.13 259.27（）165.44（）2 40.874（）3 3.8445（）4 1000 1000 1000 10000.377rn由以上三条关系式，可以绘出各个档位下发动机的有效功率图再有阻力功率:Pf PwT1(G-UaT 3600Cd A 虫3761403 5 37.647*10 3ua 3.638*10 5ua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：UaPeb1.02 U a g(L/100Km)0.377rnigi。由 Pe最高档时：ig 1 ,不妨取

24、Pe 18Kwi :n=815r/min,即 Ua 19 .34 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式：2 3 4b Bo BR B2P. B3R B4Rb 1740.2g/(Kw h)Qs Pb 231.2L1.02Ua gii:n=1207r/min,即 ua 28 .64 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式得：b 295.0g/(Kw h)Qs 26.0 Liii:n=1614r/min,即 Ua 38 .30 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式得：b 305.2g/(Kw h)Qs 20.5Liv:n=2603r/min,即 Ua 61 .77 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式

25、得b 280.1g/(Kw h)Qs 11.7Lv:n=3403r/min,即 Ua 80 .75 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式得：b 431 3g/(Kw h)Qs 13.6Lvi:n=3884r/min,即 ua 92 .17 Km / h由负荷特性曲线的拟合公式得：b 529.4g/(Kw h)Qs 14.8L故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线2同样，可做出次高挡的等速百公里油耗曲线（省略）2.8、 轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响提示：2.9、 为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高档提示：汽车起步后换入高档，此时，发动机负荷率大，后备功率小，燃油经济性较

26、高2.10、达到动力性最佳的换挡时机是什么？达到燃油经济性最佳的换档时机是什么 ？二者是否相同？ 答：动力性最佳：只要Ft (Fw Ff)max时换档，以 1.3 题图为例，在Ft1 (Fw1 FfJ Ft2 (Fw2 Ff2)时换档 显然满足动力性最佳。燃油经济性最佳要求发动机负荷率高，后备功率低。 由下图知，在最高档时，后备功率最低，燃油经济性最佳。20181614L J20 n 30 jr so 70 90 90UfltKinM第三章改变1. 3题中轻型货车的主减速器传动比， 作出io为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性一加速时间曲线，讨论不同 io值对汽车性

27、能的影响和采用不同变速器对汽车性能的影响。（汽油的密度是0.7g/cm3）答：io 5.17时，百公里消耗燃油：（以最高档，较高转速（n取3403r/min ），最经济负荷（即90%负荷大约18Kw）行驶时油耗）：此时：Ua10.377rnigi。0.377*0.367*34031*5.1791.07Km/h2 3 4b1 B BR B2P. B3R B4Rb1 431.3g/(Kw h)将D，ua1代入下式得:Peb1.02ua gQs 12.17L加速时间：（这里以最高档四档、速度由0加速到96.6Km/h的时间）因与题1.3第三问求法相同，这里不在累述，可直接有计算机求得:加速时间t=6

28、84.97si 5.43时，百公里消耗燃油：同上可得：Qs 12.78LM加速时间t= 665.78s3i 5.83时，百公里消耗燃油:同上可得：Qs 13.72L加速时间t=643.91s4i 6.17时，百公里消耗燃油:同上可得：Qs 14.52L加速时间t=630.14s5io 6.33时，百公里消耗燃油:同上可得：Qs 14.90L加速时间t=624.77s由以上数据可做出燃油经济性一加速时间曲线如下:时要进行制动。179. 27kPa。第四章4.1 一轿车驶经有积水层的一良好路面公路，当车速为 100km/h问此时有无可能出现滑水现象而丧失制动能力 ？轿车轮胎的胎压为答：假设路面水层深度超过轮胎沟槽深度估算滑水车速：h 6.34 Pi为胎压（kPa）代入数据得：h 84.89 km/h而 h