汽车理论第一章习题答案

1）取四挡为例思路： Ft Tq
Tq
n
Ft
u
Ft
TqigioT
r
un
Tq
19.13
259.27( n ) 1000
165.44( n )2 1000
40.874( n )3 1000
3.8445( n )4 1000
ua
0.377rn ig io
青
1.3
行驶阻力为： 由计算机作图得
jmax 3.59 m/s 2
青
1.8、一轿车的有关参数如下：
总质量m=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i0 ＝4.08;传动效率ηm＝0.9；车轮半径r＝300mm； 飞轮转动惯量If＝0.25kg·m2；全部车轮的转动惯 量∑Iw＝4.5kg·m2 (其中，前轮的Iw ＝2.25 kg·m2， 后轮的Iw ＝2.25 kg·m2)。若该轿车为前轮驱动。
计算并分析选用哪一挡 才能顺利通过沙地。
D 0.35 1挡
0.30
0.25
0.20 2挡
0.15 3挡
0.10
4挡
0.05
青
4、（续） 已知该货车装载质量为2500kg，总质量为 5400kg，轴距3.3m，质心至前轴的距离a为 1.68m（空载）和2.20（满载）。沙地滚阻
系数 f=0.15， 附着系数 =0.4。
FZs1
FZw1
Ghg gL
du dt
Ff 2 Fw FZs1 FZw1
FX 1
F1
Ff 2
Fw
G1
G2
f
CD A 21.15
ua
2
CD A 21.15
ua
2
G1(
f
) Gf
uamax
206.1
km/h
青
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力
(1)对于 ＝0. 2，求极限爬坡度
a
L
f Ft a
GL
f D a
L
青
4、解：
4）求空载时动力特性图： 忽略风阻，则
Ft Fw G满 D
D满
Ft G满D满
0.35 1挡
D空
Ft G空
D满
G满 G空
f
D满
G满 G空
a
L
0.30
0.25
0.20 2挡
0.15 3挡
0.10
4挡
0.05
青
1.4、空车、满载时汽车动力性有无 变化？为什么？
青
1.8
解：（1）先求汽车旋转质量换算系数
1 1
驱动力为： m
Iw r2
1 m
I
f ig 2i02T
r2
1.4168
Ft
Ttqigi0t
r
6597.36(N m)
则根据驱动力阻力平衡方程式
Ft
Ff
Fw
Fi
m du
dt
可能产生的最大加速度为：
du Ft 2.9m / s2 dt m
Tq 6.95.83 0.85 494.312 0.131(0.377 0.3697n)2
0.367
5.83 6.09
青
1.3-2）
⑴最高车速： 把Tq的拟合公式也代入可求得最大车速对应的
发动机转速：n>4000 rpm，只能代入最大转速 4000rpm，得
umax
0.377
0.367 4000 1.0 5.83
青
1.8
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、后方向的位置(即b值)，才 可以保证获得应有的最大加速度。
若令 b/L×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。
青
1.7答：
1）
G1 G
b L
a
b G1 L G
(1 G1 )L
G
青
1.7答：
1） 对于F.F.型轿车，驱动轮附着率为
C1
b
q hg
q
q 0.615 0.57 q
1 0.615 0.219
对于LF.R.L型轿车驱动轮2.6附着率q为
C 2
a
q hg
q
q (1 0.557)
0.57 q
1 0.443 0.219
LL
2.6
q
按不同等效坡度行驶，附着率不同；低q 值
(q<0.393)路面F.F.好；高 值(q>0.393)路面F.R.
好。
青
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力
(1)对于 ＝0. 2， Ft F1 G1
则，极限车速
C1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
FX 1 FZ1
Ff 2 Fw Fi Fj
公式
q b
L
hg
q i 1 du
g cos dt
得
b
1 g
(L
hg )
du dt
1518mm
（3）调整后前轴负荷率：
b 100% 56.22% L
青
1.9、一轿车的有关参数如下：
一辆后轴驱动汽车的总质量2152kg，前轴负荷52%，主减 速比i0＝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，CDA＝1.5，轴距L＝2.300m，飞轮转动惯量If＝
C1
FX 1 FZ1
Ff 2 Fw Fi Fj
FZs1
FZw1
Ghg gL
du dt
Ff 2 Fi FZs1
imax tan max 11.6%
青
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力
(1)对于 ＝0. 2，求极限加速度
C1
FX 1 FZ1
Ff 2 Fw Fi Fj
FZs1
FZw1
5）汽车的总质量
青
dt
青
思考
影响汽车动力性的因素有哪些？
Ttq ig i0 T G f cos CD A ua2 G sin m du
r
21.15
dt
1）发动机的外特性（功率、扭矩与转速的关系）
2）传动系的传动比
3）轮胎的结构形式、花纹、尺寸等影响滚动阻力系 数和地面附着系数因素。
4）汽车的空气阻力系数和迎风面积
m
dt
0
f
g
dt
由低速滑行曲线拟台直线公式可得：
du 0.59m / s2 dt
滚动阻力系数f为 f 0.060
青
1.9
解：（2）直接档ig4=1 先求汽车质量换算系数δ
1 1 m
Iw r2
1 m
I f ig 2i02T
r2
1.0266
再由动力因数公式
D du 0.060 1.0266 0.75 0.138
答：可参看不同挡位 时的汽车功率平衡图 ：显而易见，低挡的 传动比较大，发动机 后备功率大，加速容 易，更易于达到较高 车速。
青
1.7
统计数据表明，装有0.5～2L排量发动机的轿车，若 是前置发动机前轮驱动(F.F.)轿车，其平均的前轴负 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力的 55.7%。设一轿车的轴距 L＝2.6m，质心高度h＝ 0.57m。
青
1.9
青
1.9
求：
1)汽车在该路面上的滚动阻力系数。 2)求直接挡的最大动力因数。 3)在此路面上该车的最大爬坡度。
青
1.9
解：（1） 由汽车行驶方程式
Ft Ff Fw Fi Fj
低速滑行时, Fw近似为零，旋转质量的惯 量为0， Ft=0，Fi=0，则
du
1 du
Ff
Fj
mgf
青
汽车理论 第一章 汽车动力性
1.1
3）作用形式：滚动阻力偶矩，阻碍车轮滚动。 换算成作用力：
Ff Wf
Ff
Tf r
青
汽车理论 第一章 汽车动力性
1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 提示：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。
青
汽车理论 第一章 汽车动力性
1.3、题目详见教材P271
求出坡度imax=tanαmax，注意坡度较大，不可近似 。
青
1.3-2）
（3）克服该坡度时相应的附着率
C
FX 2 FZ 2
忽略空气阻力和滚动阻力，加速度为0，得：
C 2
a
qL hg q
q i 1 du i
g cos dt
C 2
a
iL ihg
青
4、一货车空载通过沙地 时，若变速器挡位选择 不当，会出现发动机功 率不足而失火和驱动轮 滑转过分而陷入沙地的 情况。右图是满载时的 动力特性。
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
这三个指标均与汽车是空载、满载时有关 。
Ft
Gf
cos
G sin
CD Au a2 21.15
m
du dt
青
1.5、 如何选择汽车发动机功率?
g dt
9.81
青
1.9
解：（3）由
Dmax
g
du ( dt )max
则最大爬坡度为
imax Dmax f 0.078 7.8%
青
思考
影响汽车动力性的因素有哪些？
答：由汽车的行驶方程式来分析：
Ttq ig i0 T G f cos CD A ua2
r
21.15
G sin m du
Ff
Fw
Gf
CD A 21.15
ua
2
494.312 0.131ua2
青
1.3
本题也可采用描点法做图：由发动机转速 在 nmin和nmax 之间取六个点分别代入公式计 算，结果进行描点。
青
1.3- 2）
⑴最高车速：
最高车速时
Ft Ff Fw
分别将Ft和ua代入 下边公式
得
Ft 494.312 0.131ua2
Ghg gL
du dt
Ff
2
m
du dt
FZs1
Ghg gL
du dt
0.615G Ghg j (1 0.615)Gf G j
gL
g
jmax 1.08 m/s 2
青
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力
（2）同理可有：当 ＝0. 7时
uamax 394.7 km/h
imax 46.7%
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极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＝2.00 ，f＝0.02，δ＝1.00。
青
4、解：
1）滚动阻力：
Ff=Gf
2）附着力
F=FZ2 ·
FZ 2 FZs2 FZw2
忽略空气升力，加速度为0，则
mhg L
du dt
FZ 2 F 2
FZs2 Ga
L
G
a L
青
4、解：
3）驱动力要满足行驶充要条件：
Fw Ff Fi Ft F
忽略空气阻力，坡度阻力为0，则
Gf
Ft
G
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 ＝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。图上给出了滑行数据 的拟合直线v＝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αmax＝0.75m/ s2 (ua=50km/h)。设各挡 传动效率均为0.90。
汽车理论 第一章 汽车动力性
1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理 和作用形式?
1）定义：汽车在水平道路上行驶时受到的道路 在行驶反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。
94.93km /
h
青
1.3-2）
⑵最大爬坡度：由 Fi Ft max (F f Fw )
挂Ⅰ挡时速度慢，可忽略风阻Fw，则：
即
G sin Ft max Gf cos
Ft max f 1 ( Ft max )2 f 2
max arcsin G
G 1 f 2
取曲线图中最大驱动力代入可得最大坡度角，进而
青
1.8
解：将加速度代入到法向反力公式得
FZ1
FZs1
mhg L
du dt
mg
b mhg LL
du dt
6176.59N
切向反力即驱动力
FX1 Ft
C1
FX 1 FZ1
0.6
即附着率大于附着系数，故不能发挥最大驱动转矩产生最 大加速度。
青
1.8
解：（2）要使发动机扭矩能否充分发挥，则根据附着率
答：依据（原则）：常先从保 证汽车预期的最高车速（动 力性）来初步选择发动机应
Pe
1
t
Pf Pw
有的功率。
Pe
1
t
Gf 3600
ua max
CD A 76140
u3 a max
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 。
青
1.6、超车时该不该换入低一档的排档?