《汽車理論》課后參考答案

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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 Fa相對于法線前移一個距離a,

2、它隨彈性遲滯損失的增大而變大。即滾動時有 滾動阻力偶矩 Tf = Fza阻 礙車輪滾動。 T f 3）作用形式：滾動阻力 Ff = fw Ff = 7 （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(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II檔起步加速行 駛至70km/h的車速-時間曲線，或者

3、用計算機求汽車用II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)動機使用外特性的Tq—n曲線的擬合公式為 Tq = 79.13 259.27( ) -165.44( ) 1000 1000 2 n 3 n 4 40.874( ) - 3.8445( ) 1000 1000 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 r/min 2 m 2 m 裝載質(zhì)量 整車整備質(zhì)量 總質(zhì)量 車輪半徑 傳動系機械效率 波動阻力系數(shù) 空氣阻力系數(shù)x迎

4、風面積 主減速器傳動比 飛輪轉(zhuǎn)功慣量 二前輪轉(zhuǎn)動慣量 2000kg 1800kg 3880 kg 0.367 m T] T = 0.85 f=0.013 2 CDA = 2.77 m i0 = 5.83 If = 0.218kg . Iw1 = 1.798kg ? 四后輪轉(zhuǎn)功慣量 變速器傳動比 ［擋 11檔 U0 W 昌 i vs L 四排變速器 6.09 3..W L71 1.00 五打變速器 5.56 2J69 1.644 1.00 0.7 軸距 質(zhì)心至前鈾距離（滿載） 質(zhì)心高（滿載） 2 Iw2 = 3

5、.598kg ? m ig（數(shù)據(jù)如下表） L=3.2m % = 1.947m hg= 0.9m 解答: 1）（取四檔為例） Ft Tq Tq 二F- u Ft Tq = i g i o Tqigio T 1654 2 一 n 3 4Q874J - 3.844 1000 行駛阻力為 Ff +Fw： Ff Fw : Gf黑山 494.312 0.131Ua2 由計算機作圖有

6、 卵動力行戚圉力平衡圖 1 UJUU 9000 8000 7000 60DD 500D 4000 3ODD 2000 1000 in 1 1 一二上」…4 1 1 1 1 ■i i 11 1 - !( i ■1 1 i. ? ? 上 — — i — — 1 J ■1 1 1 --a. a. a - i- - - a. L. a. a a&m ■1 1 W 1 4 1

7、■1 1 /TV」 il | ■i 1 4 1 nt ■1 1 ■i I Pt tV」 :t3 \ Fw#f ， ! 一 1 H 1 ■. 1 ZL 1 J_ / i y : J :_L 1 ? 1 X ■ 、1 [ J ID 20 31 口 40 叩 BO 7D BD 90 100 Ua(KnVh) ※本題也可采用描點法做圖： 由發(fā)動機轉(zhuǎn)速在nmin =600r/min , nmax = 4000r/min ,取六個點分別代入公式: 2) (1)最

8、高車速： 有 Ft =Ff - Fw _ _ 2 = Ft =494.312 0.131Ua 分別代入Ua和Ft公式: Tq* 6.9* 5.83* 0.85 0.377* 0.3697n 2 二 494.312 0.131( -)2 0.367 5.83* 6.09 把Tq的擬和公式也代入可得: n>4000 而 nmax = 4000 r/min ..Umax =0.377 * 0.367* 4000 1.0*5.83 * =94.93 Km/h ⑵最大爬坡度: 掛I檔時速度慢, Fw可忽略: =Fi = Ftmax (Ff Fw)

9、 =Gi = Ftmax - Gf =■ i max Ft max f G 1^-0.013 3880*9.8 =0.366 (3)克服該坡度時相應(yīng)的附著率 Fx Fz 忽略空氣阻力和滾動阻力得: Fi il 0.366* 3.2 Fz a/l a 1.947 =0.6 3)①繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線(已裝貨) 40.0626 dt du g(D - f) Ft - Fw 為動力因素) n時, 二1 Ft Tq 二 1 1.798 3.598 3800 = 1.128 Tqigio T 十 0.3672

10、19.13 259.27( 1000’ 1 0.218* 3.092*5.832 *0.85 3800 0.3672 )-165.44( 1000 )2 40.874( 1000 )3 - 3.8445()4 1000 CdA 21.15 2 Ua 由以上關(guān)系可由計算機作出圖為： 10 20 30 加I超嗖網(wǎng)”曲^

11、 ②用計算機求汽車用IV檔起步加速至 70km/h的加速時間。 （注：載貨時汽車用H檔起步加速不能至 70km/h） 由運動學可知： dt = -du a t 1 du = A 0 a 即加速時間可用計算機進行積分計算求出，且 1 ua a 曲線下兩速度間的面 積就是通過此速度去件的加速時間。 經(jīng)計算的時間為：146.0535s 1.4、 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

12、高車速 2）加速時間 3）最大爬坡度 且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(yù)期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應(yīng)有的功率。 〔從動力性角度出發(fā)〕 umax , i , t j Pe 旦 3600 這些動力性指標： 1 P. Pf PW t C D A 3 u u a m ax a m ax 76140 發(fā)動機的最大功率應(yīng)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？

13、 答：可參看不同i。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)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(shè)一轎車的軸距L = 2.6m,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(yīng)形式的平均值。確定上述 F. F.型轎車在0=0. 2及 0. 7路面上的附著力，并求由附

14、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於度時可設(shè) Fw = 0)。其他有關(guān)參數(shù) 為：m=1600kg, CD = 0.45, A = 2.00m2, f=0.02, S=1.00。 答：1＞對于F-F型轎車： 最大驅(qū)動力等于前輪附著力 Fxbmax :一Fz-61.5%mg 對于F-R型轎車: 最大驅(qū)動力等于后輪附著力 Fxbmax = F = Fz = (1 一 55.7%)mg =44.3%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 : Fxbmax = F： = Fz = 1928.64N

15、 1 i- . i- ^d C Cd a- i ? 2 極限車速：Fxbmax - Ff Fw - Gf U a 21.15 =Uamax = 194.8km/h 極限爬坡度：Fxbmax = Ff . Fi = Gf ? Gi i max F xb max 二 i max 1600*9.8 二 0.13 極限加速度: Fxbmax = Ff Fj = Gf m-dU xbi max i j 出 =1.01km/(hs) dU F - Gf ( ,. ) max dt m (2)同理可有：當中=0.7時, Uamax = 388.0km/h am

16、ax i 0.4105 max dU ()max = 4.023km/(hs) dt 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 Memax = 140N m; I擋傳動比il =0.385;主減速器傳動比io= 4 . 08;傳動效率刀m = 0.9;車輪半徑r = 300mm;飛輪轉(zhuǎn)動慣量If = 2 2 0.25kg ? m ；全部車輪的轉(zhuǎn)動慣量12 Iw = 4.5kg - m (其中，前輪的Iw = 2.25 kg m2,后輪的 Iw =2.25 kg m2)。 若該

17、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(yīng)有的最大加速度？應(yīng)如何調(diào)整重心在前、 后方向 b 的位置（即b值），才可以保證獲得應(yīng)有的最大加速度。若令 -x 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) & : . ..2. 2 1 Iw 1 Ifig i0 T 、=1 1 2 2 m r m r 代入數(shù)據(jù)有： =1.4168 若地面不發(fā)生打滑，此時，地面最大驅(qū)動力 F …Ttqigi0 t F xb1max

18、 F t r =Fxb1max = 6597.36N 由于不記滾動阻力與空氣阻力，即 Ff、Fw = 0 這時汽車行駛方程式變?yōu)? Ft n Fi Fj T i ic tq g 1 0 t Gi du dt eMax = 140N M 代入有: =(du)max = 2.91 max dt 再由 Fzi gT du m dt Fw , c b ■ G L 將(%max代入上試有 dt hg du m - dt Fz1min = 6180.27N 此時: Fz1 將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象, 所以：在加速過程中發(fā)動機扭矩不能否充分發(fā)揮。 <

19、2>調(diào)整: 要使發(fā)動機扭矩能否充分發(fā)揮，則: 應(yīng)使: 其中: 6597.36N 不變, 則由公式: Fz1 c b hg G L L du m dt 得出: b=1704.6mm b . 前軸負荷率為： j 100% = 1704.6 *100% (1250 1450) 二 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io= 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, CdA=1.5m

20、2,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 m2,車輪半 徑r= 0.367m。該車在附著系數(shù) W = 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 v= 19.76— 0.59T, v的 2 單位為km/h, T的單位為s,直接擋最大加速度 ％ max= 0.75m/s （us=50km/h）。 設(shè)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

21、f Fw Fi Fj 低速滑行時，F(xiàn)w 0 , Fj 0 此時：Ft Ff 由低速滑行曲線擬臺直線公式可得： 意T的單位換算） dv (19.76 - 0.59T) gdt 0.060 （此處參考答案有誤，應(yīng)注 2＞直接檔，ig = 1 〈以四檔為例＞ 先求汽車質(zhì)量換算系數(shù) 代入數(shù)據(jù)得： 二 2. ―Lw 1Ifig i 02 T 1.02 6 6 再有動力因素公式: dU gdt 其中: : 0.060 所以: D max -( g dU dt )max 而: dU dt 2 )max = 0.75m/

22、s 1.0266 Dmax = 0.060 — *0.75*3.6 max 9.81 : 0.34255  3＞由 6 Dm a X ——( g dU dt 可得，最大爬坡度為: max i max =imax = 0.28255 a max 16.41 第二章 2.9、 踩車開得慢，油門踩得小，就一定省油”，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？ 答：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

23、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。 ， 2.10、 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。 2.11、 用發(fā)動機的“最小燃油消耗特性”和克服行駛阻力應(yīng)提供的功率曲線, 確定保證發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下工作的“無級變速器調(diào)節(jié)特性” 。 答：: 無級變速器傳動比

24、I與發(fā)動機轉(zhuǎn)速及期限和行駛速度之間有如下關(guān)系： i = 0.377 - i nr 0Ua =A — Ua （式中A為對某汽車而言的常數(shù) A = 0.37盧） io 當汽車一速度Ua在一定道路沙鍋行駛時，根據(jù)應(yīng)該提供的功率: Pe = P Pw 由“最小燃油消耗特性”曲線可求出發(fā)動機經(jīng)濟的工作轉(zhuǎn)速為 ne。 將Ua, n；代入上式，即得無級變速器應(yīng)有的傳動比i。帶同一戶植的 道路上，不同車速時無級變速器的調(diào)節(jié)特性。 2.12、 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

25、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Cd值和采用子午線輪胎，可顯著提高燃油經(jīng)濟性。 2.13、 為什么汽車發(fā)動機與傳動系統(tǒng)匹配不女?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檔行駛） 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

26、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，檔數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 ③同時，傳動比檔數(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；檔位數(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)濟性也較好。 2.14、 試分析超速擋對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響。 提示：因為汽車并不經(jīng)常以此速度行駛，低速檔只要滿足動力性的要求。 2.15、 習題圖2是題1.3中貨車裝用汽油發(fā)動機的負荷特性與萬有特性。負荷特 性曲線的擬合公式為 _ __ __2 __3 __4 b . Bo 酮 B2E2 切3 B,R4 式中，b為燃

27、油消耗率［g/（kw. h）］; Pe為發(fā)動機凈功率（kw） IO 20 30 40 50 60 發(fā)動機功*，J KW b) 習眩圖2 汽油發(fā)動機的負荷特性與萬有特性 a)負荷特性 b)萬有特怦 1—8f5r/mifi 2—12Q7r/min 3-1614c/ min 4—2O12r/nun 5—2603 r/min 6—3006r/min 7-34O3r/min 8—38O4r/mui n/ (r?min-) Bo % 4 815 1326.8 -416.46 72.379 -5.8629 1207 1354.7 -303.98 36.

28、657 一 2.0553 1614 1284.4 -189.75 14.524 -O.5U&4 2012 1122.9 - 121.59 7.0035 一。.儂 17 2603 1141.0 -98.893 4.4763 -0.091077 3006 1051.2 -73.714 2.8593 0.05138 3403 1233.9 -84.478 2.9788 ~0.047449 3884 112.7 -45.291 0.71113 -0.00075215 擬合式中的系數(shù)為 怠速油耗Qid=0299mL/s （怠速轉(zhuǎn)速40

29、0r/min）。 計算與繪制題1.3中貨車的 1）汽車功率平衡圖。 2）最高檔與次高擋的等速百公里油耗曲線。 或利用計算機求貨車按 JB3352-83規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公路油耗。計算中確定 燃油消耗率值b時，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷特性中給定的轉(zhuǎn)速不相等，可由相鄰轉(zhuǎn)速的兩 根曲線用插值法求得。 六工況循環(huán)的參數(shù)如下表 工況 累積行 時闿介 聶武時間/B 車速/ (kmM) 說 明 f 50 7,2 7.2 25 等 % 11 200 16J 23.9 25-40 勻加速度為。.加 Of 4W 22.5 46.4 , 40 等建 IV

30、 625 14.D 60.4 40-50 勻加速度為0,2Dra/J V 875 18.0 7S.4 50 等3 1015 19.3 977 50-25 勻加速度為。.招si/J 參看圖2-2。(汽油的密度是0.7g/cm3)) 答：1) ＜考慮空車的情況＞ 發(fā)動機輸出功率： P = Tqi^io T u/3600 e a r Tq = -19.13 259.27(^^) - 165.44()2 40.874()3 - 3.8445(^^)4 1000 1000 1000 1000 Ua 0.377rn igio 由以上三條關(guān)

31、系式，可以繪出各個檔位下發(fā)動機的有效功率圖。 再有阻力功率: Pf Pw 1 Gf ua ( a T 3600  CdA Ua3 76140 3 7.647*10 3ua  -5 3 3.638*10 5ua 由以上信息作出汽車功率平衡圖如下: 玷事H片圈 m ZJ 劉 勒I 9D 印 汨 那如 爆卜耐 2) ＜考慮滿載時情況＞ 等速百公里油耗公式： Qs Peb e 1.02 ua g (L/100Km) Ua 0.377rn igio

32、 由 Pe ①最高檔時:ig = 1,不妨取Pe = 18Kw i :n=815r/min,即 Ua = 19 .34 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式： _ _ _ _ _ 2 _ _ 3 _ _ 4 b= B。 B1E B2E B3E B4E =b = 1740.2g/(Kw h) =Qs = -Pb— = 231.2L 1.02ua g ii :n=1207r/min,即 ua = 28 .64 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式得： =b = 295.0g/(Kw h)

33、=Qs = 26.0L iii :n=1614r/min,即 u a = 38 .30 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式得： =b = 305.2g/(Kw h) =Qs = 20.5L iv :n=2603r/min,即 Ua = 61 .77 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式得 =b = 280.1g/(Kw h) =Qs = 11.7L v :n=3403r/min,即 Ua = 80 .75 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式得： =b = 431.3g/(Kw h) =Qs = 13.6L s vi :n=3884r/min,即 ua = 9

34、2 .17 Km / h 由負荷特性曲線的擬合公式得： =b = 529.4g/(Kw h) =Qs = 14.8L s 故有以上各個點可以做出最高檔的等速百公里油耗曲線 cn 等速百公里軸耗曲陵 45 40 弟 30 ? 2S a 20 IE IlD 6 a - ? 1 !■??▼? - ： \ ! \ ! k — - ? i 5、 一 ■-T

35、 * _ _ _ _ _ _ _ _ G 30 4J a so so zu a UXKm/h) D 3 D 1(U ②同樣，可做出次高擋的等速百公里油耗曲線（省略） 2.16、 輪胎對汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有些什么影響 ？ 提示： 2.17、 為什么公共汽車起步后，駕駛員很快換入高檔 ？ 提示：汽車起步后換入高檔，此時，發(fā)動機負荷率大，后備功率小，燃油經(jīng)濟性較高 2.18、 達到動力性最佳的換擋時機是什么？達到燃油經(jīng)濟性最佳的換檔時機是什么 ？二者 是否相同？ 答：①動力性最佳：只要{Ft YFw+Ff)}

36、max時換檔， 以 1.3題圖為例,在{Fti 一(Fwi 十 Ffi)} > {Ft2 -(Fw2 + Ff2)}時換檔 顯然滿足動力性最佳。 ②燃油經(jīng)濟性最佳要求發(fā)動機負荷率高，后備功率低。 由下圖知，在最高檔時，后備功率最低，燃油經(jīng)濟性最佳。 功率平衡圖 20 I 1 -I 1 i 1; r _ _ p _ _ i i ? r - 18 —7 金 16 Pel/ K產(chǎn) 二*二 ? 爻T \4 [i- A--/- * \ ! j -pay —

37、 12 I k 7 i 手 -■ -A： 國,1- 痣10 r - — 8 ? ????? 6 卜/ \ — 日 j j. 一, L —4- I 2 / i .4 1 Fil J i i / = II i 1 1 — 典. _i—- -r 1 i i i i C 10 20 30 4D 50 60 70 ao

38、9D Ua(Km/h) 第三章 改變1. 3題中輕型貨車的主減速器傳動比， 作出io為5.17、5.43、5.83、6.17、6.33 時的燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線，討論不同 io值對汽車性能的影響和采用不同變速器 對汽車性能的影響。（汽油的密度是0.7g/cm3）） 答：①i0=5.17時，※百公里消耗燃油： （以最高檔，較高轉(zhuǎn)速（n取3403r/min ）,最經(jīng)濟負荷（即90%負荷大約18Kw）行 駛時油耗）： …一 0.377rn 此;時：ua1 i~~i igio 0.377*0.367*3403 1*5.17 =91.0

39、7Km/h _ _ _ _ _ 2 _ _ 3 _ _ 4 bi 二 B。 BiP B2P B3P B4P =b1 = 431.3g/(Kw h) 將bi, Ua1代入下式得: Peb e 1.02 ua g =Qs = 12.17L ※加速時間： （這里以最高檔〈四檔〉、速度由0力口速至U 96.6Km/h的時間） 因與題1.3第三問求法相同，這里不在累述，可直接有計算機求得: 加速時間t=684.97s ②iO=5.43時，※百公里消耗燃油： 同上可得：Qs = 12.78L 冬 加速時間t= 665.78s ③i0=5.83時，※百公里消耗燃油：

40、同上可得：Qs = 13.72L ※加速時間t=643.91s ④io =6.17時，※百公里消耗燃油： 同上可得：Qs = 14.52L ※加速時間t=630.14s ⑤io =6.33時，※百公里消耗燃油： 同上可得：Qs = 14.90L ※加速時間t=624.77s 由以上數(shù)據(jù)可做出燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線如下: B8Q B7O B6Q E5Q B40 B3O B2Q 610 600 1 燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線 *6 33 ，-6.17 、 、5 B3 1

41、 2 125 13 13.S 14 14 5 15 Os(L) 100km/h時要進行制動。 第四章 ?轎車輪胎的胎壓為179. 27kPa 4. 1一轎車駛經(jīng)有積水層的一良好路面公路，當車速為 問此時有無可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象而喪失制動能力 答：假設(shè)路面水層深度超過輪胎溝槽深度 估算滑水車速：％=6.34國 Pi為胎壓（kPa） 代入數(shù)據(jù)得：4=84.89km/h 而R a d 故有可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象而失去制動能力。 4. 2在第四章第三節(jié)二中.舉出了 CA700轎車的制動系由真空助

42、力改為壓縮空氣 助力后的制動試驗結(jié)果。試由表中所列數(shù)據(jù)估算 全十」、的數(shù)值，以說明制動器作用 2 時間的重要性。 u u u u u ii2 提示：由表4-3的數(shù)據(jù)以及公式s = 212+NiUao+—ua0一 3.61 2 ） 25.92abmax ，二. 1 ,, 計算A-；2的數(shù)值。 可以認為制動器起作用時間的減少是縮短制動距離的主要原因。 4. 3—中型貨車裝有前、后制動器分開的雙管路制功系，其有關(guān)參數(shù)如下； 1）計算弁繪制利用附著系數(shù)曲線與制動效率曲線。 2）求行駛車速30km/h,在平=0.80路面上車輪不抱死的制動距離。計算時取制動系 一、 一 1

43、 H 反應(yīng)時間％ = 0.02s,制動減速度上升時間 ％ = 0.02s。 3）求制功系前部管路損壞時汽車的制功距離，制功系后部管路損壞時汽車的 制功距離。 載荷 垢埔 旗心超 軸距Um 質(zhì)心至麻拙盛離“E 制動力分配累數(shù)3 交章 4iO 亞耶5 3.950 2.100 0.38 滿蛀 9290 IJ7O 守血 2 050 0.38 答案：1） ， ，一L z 前軸利用附著系數(shù)為：f =3： b zhg 后軸利用附著系數(shù)為： r = 空載時： 0 hg 3.95 0.38 -1.85 二-0.413 0.845 故

44、空載時后輪總是先抱死。 由公式 z a/ L ]-1 - rhg/L 代入數(shù)據(jù) Er 2.1 2.449 0.845 r （作圖如下） 滿載時:

45、作圖如下） □.2 0 Q 0.1 0.2 0.3 0.4 0 5 D.B 0.7 口舊 09 附著系數(shù) 8 B 4 □.□.□. S端莓帕 滿載時：Er=0.60 2）由圖或者計算可得： 空載時 邛=0.8制動效率約為0.7 因此其最大動減速度 abmax=0.8g 0.7= 0.56g 代入公式: 1 s 二— 3.6 2 2 , , ua0 -2 Ua0 2 25.92%max 0.02 002 30 —3^——=6.57m 25.92 0.56g

46、 代入數(shù)據(jù) 空載時: Ef=0.57 由圖或者計算可得: 滿載時制動效率為0.87 因此其最大動減速度 a 0.8g 0.87 = 0.696g b max 制動距離 3） 1 s 二— 3.6 2 2 — ua0 2 Ua0 25.92abmax 1 3.6 0.02 0.02 ——30 2 302 25.92 0.696 g =5.34m A.若制動系前部管 路損壞 G du Fxb2 Gz g dt G Fz2 = L（a -zhg） =后軸利用附著系數(shù) Lz a - zhg 二后軸制動效率E

47、r r a/L 1 rhg/L  a）空載時其最大動減速度 abmax =0.8g 0.45 = 0.36g 2 Ua0 25.92abmax 代入公式: 1 s 二— 3.6 口0.02+嗎乂30 + 3—=10.09m 3.6 < 2 ! 25.92 m 0.36g b）滿載時 其最大動減速度abmax = 0.8g M 0.6= 0.48g 代入公式: 1 s 二— 3.6 ,2 2 — Ua0 2 2 Ua0 25.92abmax 1 3.6 302 —30 =7.63m 25.92 0.48g Fxbi

48、 Gdu 二Gz g dt 0.02 0.02 ——30 2 B.若制動系后部管路損壞 Fzi 二 L（b zhg） =前軸利用附著系數(shù) Lz b zhg =前軸制動效率Ef b/L 1 - fhg/L 滿載時：Ef=0.33 a）空載時其最大動減速度 abmax =0.8g 0.57 = 0.456g 代入公式: 1 s = 3.6 - 2 2 萬 ua0 2 Ua0 25.92abmax 3.6 0.02 302 25.92 0.456g =8.02m

49、 b）滿載時 其最大動減速度abmax = 0.8g黑0.33 = 0.264g 代入公式: 1 s 二 3.6 2 - — ua0 2 2 a0 2 Ua0 25.92abmax 1 3.6 0.02 等 30 302 25.92 0.264 g =13.67m 4. 4在汽車法規(guī)中，對雙軸汽車前、后軸制功力的分配有何規(guī)定。說明作出 這種規(guī)定的理由？ 答：為了保證制動時汽車的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動效率， 聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委 員會制定的ECE R13制動對雙軸汽車前、后輪制動器制動力提出了明確的要求。 我國的行業(yè)標準ZBT240007-89也

50、提出了類似的要求。下面以轎車和最大總質(zhì)量 大于3.5t的貨車為例予以說明。法規(guī)規(guī)定： 對于中=0.2~0.8之間的各種車輛，要求制動強度 z - 0.1 0.85（ ： -0.2） 車輛在各種裝載狀態(tài)時，前軸利用附著系數(shù)曲線應(yīng)在后軸利用附著系數(shù)曲線之 圖*斐阻法規(guī)轎車的制動力分大二 ffi 4-M ECE法規(guī)貨車的制動力分配 大 3.5t的貨車，在制動強度z = 0.15~0.3之間，每根軸的利用附著系數(shù)曲線位于 5 = z0.08 兩條平行于理想附著系數(shù)直線的平行線之間；而制動強度 z20.3時，后軸的利用附 著系數(shù)滿足關(guān)系式z之0.3+0.74（中一0.38）

51、,則認為也滿足了法規(guī)的要求。但是對于轎車 而言，制動強度在0.3?0.4之間，后軸利用附著系數(shù)曲線不超過直線 中 = z + O05的條 件下，允許后軸利用系數(shù)曲線在前軸利用附著系數(shù)曲線的上方。 4. 5一轎車結(jié)構(gòu)參數(shù)問題1.8中給出的數(shù)據(jù)一樣。轎車裝有單回路制動系， 具制 功器制動力分配系數(shù)P =0.65。試求： 1）同步附著系數(shù)。 2）在中=0.7路面上的制動效率。 * 3）汽車此時能達到的最大制動減速度（指無任何車輪抱死時）f。 4）若將設(shè)車改為雙回路制動系統(tǒng)（只改變制動的傳動系， 見習題圖3）,而制動器總制動力與總泵輸出管路壓力之比稱為 制功系增益，弁令原車單管路系

52、統(tǒng)的增益為 G ’。確定習題圖3 中各種雙回路制動系統(tǒng)以及在一個回路失效時的制動系增益。 習題圖3三種不同的雙回路制動系統(tǒng) 5）計算：在邛=0.7的路面L。上述各種雙回路系統(tǒng)在一個回路失效時的制功 效率及其能達到的最大制功減速度。 6）比較各種雙回路系統(tǒng)的優(yōu)缺點 一 「一e… L -b 2.7 0.65 - 1.25 答案：1)同步附著系數(shù) — = ― = 0.8 ha 0.63 g 2) 因④=0.7 <%所以前輪先抱死 f =0.7 =0.951 _ z b/ L E f = = f f —fhg/L 1.25/2.7 0.65 -0.

53、7 0.63/2.7 3)最大制動減速度： 2 abmax = Ef 0.7 g = 6-53m/ s 、Fu 4) G =〒 0 o 0.65 a) 1 失效 F2 = (1 1口)Fu =2(1 _P)G =0.7G T2 1T 2 2失效詈*=2心=1.36 |1 1丁 2 b)1失效 2失效 C) 1失效 2失效 -Fu 2_ IT 2 2Fu It 2 1 2Fu 1 T 2 2Fu It 2 5) a)1 失效 Fxb2 G du Gz g dt

54、 G Fz2 = [(a -zhg) 二后軸利用附著系數(shù) Lz a - zhg ;后軸制動效率Er a/L 1 rhg /L 1.45/2.7 1 0.7 0.63/2.7 0.46 最大動減速度abmax =0.7g 0.46 = 0.32g =Gz Fz1 = \b zhg) =前軸利用附著系數(shù)吟 Lz b zhg =前軸制動效率 b/L E x =—= f f 1」fhg/L 1-017250.23/2,7=0-55 最大動減速度 abmax =0.7g 0.55 = 0

55、.39g b）由第2）問 知：前輪先抱死 1失效與2失效情況相同。 FxbiGdu「Gz g dt G Fzi = ［（b zhg） L L ，一… 」z 二前軸利用附著系數(shù) 3=」與 b zhg 二前軸制動效率 Ef =二=b/L =—1.2527 =0 95 > :- f hg /L 0.65 -0.7 0.63/2.7 g 1 ―― 取大動減速度 abmax =0.7g 0.95 2 V 0.33g c）與b）回路的情況相同。 6）比較優(yōu)缺點： a） 其中一個回路失效時，不易發(fā)生制動跑偏現(xiàn)象。但當 1失效時，容易 后輪先抱死，發(fā)生后軸測滑的不穩(wěn)定的危

56、險工況。 b） 實現(xiàn)左右側(cè)輪制動器制動力的完全相等比較困難。 c） 實現(xiàn)左右側(cè)輪制動器制動力的完全相等比較困難。其中一個管路失效 時，極容易制動跑偏。 第五章 5. 1一轎車（每個）前輪胎的側(cè)偏剛度為-50176N/rad、外傾剛度為-7665N/rad。若 轎車向左轉(zhuǎn)彎，將使兩前輪均產(chǎn)生正的外傾角，其大小為 40O設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均 不受左、右輪載荷轉(zhuǎn)移的影響.試求由外傾角引起的前輪側(cè)偏角。 答： 由題意：FY=ka+k"=o 故由外傾角引起的前輪側(cè)偏角： ：=-k k=-- 一，二之一二 0 5. 2 6450輕型客車在試驗中發(fā)現(xiàn)過多轉(zhuǎn)向和中性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工程師們在

57、前懸 架上加裝前橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的側(cè)傾角剛度， 結(jié)果汽車的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。 試分析其理論根據(jù)（要求有必要的公式和曲線）。 答：穩(wěn)定性系數(shù)：K=；’W —9、 L2 W ki ； ki、k2變化， 原來Kw0,現(xiàn)在K>0,即變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。 5. 3汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的具體參數(shù)有哪些 ？它們彼止匕 之間的關(guān)系如何（要求有必要的公式和曲線）? 答： 汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有三種類型：中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向、過多轉(zhuǎn)向。 幾個表征穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向的參數(shù)： 1 .前后輪側(cè)偏角絕對值之差（，.”外 工轉(zhuǎn)向半徑的比R/Ro； 3.靜態(tài)儲備系數(shù)S.M. 彼此之間的關(guān)系見參考

58、書公式（5-13） （5-16） （5-17）。 5. 4舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的方法，并說明汽車重心前后位置和內(nèi)、 外輪負荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？ 答：方法： 1. al-a 2 >0時為不足轉(zhuǎn)向，al-a2 =0時 為中性 轉(zhuǎn)向，al-a2 <0時為過多轉(zhuǎn)向； 2. R/R0>1時為不足轉(zhuǎn)向，R/R0=1時為中性轉(zhuǎn)向，R/R0<1時為過多轉(zhuǎn)向； 3. . S.M.>0時為不足轉(zhuǎn)向，S.M.=0時為中性轉(zhuǎn)向，S.M.<0時為過多轉(zhuǎn)向。 汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負荷轉(zhuǎn)移使得 汽車質(zhì)心至前后軸距離a、 b發(fā)生變化，K也發(fā)生變化。 5. 5汽車轉(zhuǎn)彎時車輪行駛阻力是否

59、與直線行駛時一樣？ 答：否，因轉(zhuǎn)彎時車輪受到的側(cè)偏力，輪胎產(chǎn)生側(cè)偏現(xiàn)象，行駛阻力不一樣。 5. 6主銷內(nèi)傾角和后傾角的功能有何不同？ 答：主銷外傾角可以產(chǎn)生回正力矩，保證汽車直線行駛；主銷內(nèi)傾角除產(chǎn)生回正力矩 外，還有使得轉(zhuǎn)向輕便的功能。 5. 7橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什么有的車裝在前懇架，有的裝在后懸架，有的 前后都裝？ 答： 橫向穩(wěn)定桿用以提高懸架的側(cè)傾角剛度。 裝在前懸架是使汽車穩(wěn)定性因數(shù) K變大，裝在后懸架使K變小，前后懸架都裝則 使前后懸架側(cè)傾角剛度同時增大。 5. 8某種汽車的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的型號已定。按照二自由度操縱穩(wěn) 定性模型，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過多轉(zhuǎn)向

60、，試找出五種改善其轉(zhuǎn)向特性的方法。 答： 即要K變大，可在前懸架上裝橫向穩(wěn)定桿，后懸架不變；前懸架不變，減小后懸 架側(cè)傾角剛度；同時在前后懸架裝橫向穩(wěn)定桿，但保證 a/k2-b/k1變大；同時減小 前后懸架側(cè)傾角剛度，但保證 a/k2-b/k1變大；增大汽車質(zhì)量。 5. 9汽車空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性 ？ 答： 否，m不同，空載時的汽車 m小于滿載時的m,即滿載時的K更大，操縱穩(wěn)定 性更好。 5. 10試用有關(guān)計算公式說明汽車質(zhì)心位置對主要描述和評價汽車操縱穩(wěn)定性、 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標的影響。 答：穩(wěn)定性系數(shù)公式：K=[Ca.B L飛2 ki ） 汽車質(zhì)心位置變化，則

61、a、b變化，即K也隨之改變。 5. 11二自由度轎車模型的有關(guān)參數(shù)如下： 總質(zhì)量 m=1818. 2kg 繞5軸轉(zhuǎn)動慣量 Iz=3 8 85g 2m 軸距 L=3.048m b=1.585m k1 = 6 2 6 1用 r/a d k2 --110185 N / rad i=20 質(zhì)心至前軸距離 a=1.463m 質(zhì)心至后軸距離 前輪總側(cè)偏剛度 后輪總側(cè)偏剛度 轉(zhuǎn)向系總傳動比 試求： 1）穩(wěn)定性因數(shù)K、特征車速uch 2）穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線 二）s --- ua車速u=22.35m/s時的轉(zhuǎn)向靈敏度 之。 O O sw 3）靜態(tài)儲備系數(shù)SM,側(cè)向加速度

62、為0. 4g時的前、后輪側(cè)偏角絕對值之差a「a2與 轉(zhuǎn)彎半徑的比值 R/R 0 （R 0=15m）。 4）車速u=30.56m/s瞬態(tài)響應(yīng)的橫擺角速度波動的固有（圓）頻率②。、阻尼比。、反應(yīng)時 間七與峰值反應(yīng)時間 提示: 1）穩(wěn)定性系數(shù): K"k1 特征車速uch 2) 轉(zhuǎn)向靈敏度上 ,、? s 1 Ku* 2 3) K」 ayL !、11 _12 =, 口1 -2 , Ro 4) 固有圓頻率 o 2 0m 反應(yīng)時間 arctg 峰值反應(yīng)時間 co 5. 12穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中橫擺角速度增益達到最大值時的車速稱為特征車速 uch。證明: 特

63、征車速uch =田TK,且在特征車速時的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益， 為具有相等軸距L 中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。 答: 轉(zhuǎn)向靈敏度 、s 1 Ku2 5. 13測定汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性常用兩種方法，一為固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角法，并以 R/氏 一 ay曲線來表示汽車的轉(zhuǎn)向特性（見第五章第三節(jié)二）；另一為固定圓周法。試驗時在場 地上畫一圓，駕駛員以低速沿圓周行駛，記錄轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 入川0,,然后駕駛員控制轉(zhuǎn)向盤 使汽車始終在圓周上以低速持續(xù)加速行駛。隨著車速的提高，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 6sw （一般）將 隨之加大。記錄下&w角，并以烏竺.ay曲線來評價汽車的轉(zhuǎn)向特性，試證 9w=i +

64、 Ku2,說 ■：；sw0 Qsw0 明如何根據(jù)生.ay曲線來判斷汽車的轉(zhuǎn)向特性。 Qsw0 證明：轉(zhuǎn)向半徑 R = H = k^^="KL=(1+Ku2)R0 0r u L L 6 r D <1 +Ku2 J — sw 2 R 二 sw =1 Ku = ■:; sw0 R0 5. 14習題圖4是滑柱連桿式獨立懸架（常稱為Mc Pherson strut suspnsio用意 圖。試證： 1）R.C.為側(cè)傾中心 2）懸架的側(cè)傾角剛度為K「2ks（mp）,式中ks為一個彈簧的（線）剛度。 n 田鞭陽4和柱連桿式獨立甚架示意田 提示：1）畫出地面對于車廂的瞬

65、時轉(zhuǎn)動中心，即為側(cè)傾中心 R.C. 2）證明參考書P135-136 5. 15試求計算穩(wěn)態(tài)響應(yīng)質(zhì)心側(cè)偏角增益 |■”的公式，并求題 5. 11中轎車在 u=31. 3m/s（70 mile/h）、ay =0.4g時的質(zhì)心側(cè)偏角。計算 u=31. 3m/s時的瞬態(tài)響應(yīng)峰 值反應(yīng)時間€和轎車的汽車因數(shù)T.B.值。 提示：將方程組（5-9）兩式聯(lián)立，V=0,和=0,消去防二E” 5 5.16為什么有些小轎車后輪也設(shè)計有安裝前束角和外傾角 ？ 答：因為轎車后輪安裝前束角和外傾角是為提高操縱穩(wěn)定性。 5. 17習題圖5為三種前獨立懸架對車輪相對車身垂直上下位移時前束變化的影 響。試問圖

66、中哪一條曲線具有側(cè)傾過多轉(zhuǎn)向效果？ 習題國5 車身垂直」二下 位移時前束的變化曲線 答：圖中點劃線所表示的具有過多轉(zhuǎn)向效果 5. 18轉(zhuǎn)向盤力特性與哪些因素有關(guān)，試分析之。 答： 轉(zhuǎn)向盤力特性決定于以下因素：轉(zhuǎn)向器傳動比及其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)向器效率、動力 轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向盤操作力特性、轉(zhuǎn)向桿系傳動比、轉(zhuǎn)向桿系效率、由懸架導向桿系 決定的主銷位置、輪胎上的載荷、輪胎氣壓、輪胎力學特性、地面附著條件、轉(zhuǎn) 向盤轉(zhuǎn)動慣性、轉(zhuǎn)向柱摩擦阻力及汽車整體動力學特性。 5.19地面作用于輪胎的切向反作用力是如何控制轉(zhuǎn)向特性的 ？ 提示：參考書P152-155 第六章 6.1、設(shè)通過座椅支承面?zhèn)髦寥梭w垂直加速度的譜密度為一白噪聲, aw和加權(quán)振級Law, 2 _3 Ga ( f )=0.1 ms。求在0.5?80Hz頻率范圍加權(quán)加速度均萬根值 并由表6-2查出相應(yīng)人的主觀感覺。 80 2 1 答：aw 二［95W2⑴ Ga(f)df］2 0.5 2 二［oP5*0.1df 4 f 0.1 df 2 4 1