汽车理论第5版课后题答案

第1章汽车的动力性 1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。 答：车轮滚动时，由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。 产生机理和作用形式：

（1）弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时 对它做的功不能全部回收。由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力 F z 并不沿车 轮中心（向车轮前进方向偏移 a ）。如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合， 贝U 有一附加的滚动阻力偶 矩T f F z a 。为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力 F p 与地面切向反作用力构成一力偶矩。 （2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车 轮前进产生阻力。 （3 ）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。 （4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。

1.2滚动阻力系数与哪些因素有关？ 答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。这些因素对滚动阻力系数的具体 影响参考课本P9。 1.3确定一轻型货车的动力性能（货车可装用

4挡或5挡变速器，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） 绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用 2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 2档起步加速行驶至 70km/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 T q 19313 漪27祇）165・44（為2 40.874（总）

3 3-8445（

1000）4 式中，Tq 为发动机转矩（N?m ） ;n 为发动机转速（r/min ）。 发动机的最低转速 n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。

装载质量 整车整备质量 总质量 车轮半径 2000kg 1800kg 3880kg 0.367m

传动系机械效率 滚动阻力系数 空气阻力系数池风面积 主减速器传动比 n t =0.85

f=0.013 C D A=2.77m 2 i 0=5.83

轴距

L=3.2m 飞轮转动惯量 二前轮转动惯量 四后轮转动惯量 变

I f =0.218kg?m 2 I w1=1.798kg ?m 2 I w2=3.598kg ?m 2 ig （数据如下

质心至前轴距离（满载） 质心高（满载）

a=1.974m hg=0.9m

分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力-行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。只要对汽

车行使方程理解正确，本题的编程和求解都不会有太大困难。常见错误是未将车速的单位进行换算。

2 ）首先应明确道路的坡度的定义

i tan 。求最大爬坡度时可以对行使方程进行适当简化，可以简化的内容包

括两项cos 1和sin tan ，简化的前提是道路坡度角不大，当坡度角较大时简化带来的误差会增大。计算时， 要说明做了怎样的简

化并对简化的合理性进行评估。

3）已知条件没有说明汽车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以根据常识判断轻型货车的驱动情况。 解：1）绘制汽车

驱动力与行驶阻力平衡图

汽车驱动力Ft=

Ttqigio

七

r

由本题的已知条件，即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系 ，编程即可得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率

①由1）得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在

5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处,

Ua max = 99.08m/s 2。

②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服

F f F w 后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度,

此时-一0,因此有F i F t F f F w ,可得到汽车爬坡度与车速的关系式: dt

车最大爬坡度i max 为I 档时的最大爬坡度。利用 MATLAB 计算可得，i max 0.352。

③如是前轮驱动，

C 1 = q

;相应的附着率C 1为1.20，不合理，舍去。 b hg q

L L

如是后轮驱动，

C 2 =

q

；相应的附着率C 2为0.50。

a hg

q L L

行驶阻力 F f +F w + F i +F j = G?f +

C D Au 2+G?i+ 21.12

du m 一 dt

发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为:

ua 0.377

r n i g i o

F

t

F f F

w

i tan arcs in

；而汽

G

3

汽车旋转质量换算系数I档n档川档"档V档

2 2

1I w

I f i g i。T

1 2 2 mr mr

1.3829 1.1027 1.0429 1.0224 1.0179

忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有n档的最低车速。由于各档加速度曲线不相交

（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间

果用MATLAB!出汽车加速时间曲线如图五所示。如图所示，汽车用H档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为

1.4空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？

答：动力性会发生变化。因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。

1.5如何选择汽车发动机功率？

答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。若给出了期望的最高车速，选择的发动机功

1 Gf C A

率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和，即Pe 丄（一^U amax D famax）。

t 3600 76140 在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。不少国家还对车辆应有的最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能差的车辆阻碍车流。

1.6超车时该不该换入低一挡的排挡？

答：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。如果在该车速时，汽车在此排档的加速度倒数大于低排挡时的加速度倒数，则应该换入低一档，否则不应换入低一挡。

结

26.0s。