汽车理论第一章习题答案

1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于ϕ ＝0. 2， F = F 1 = G ⋅ϕ t ϕ 1 则，极限车速
Ff 2 + F + F + Fj′ Ff 2 + F FX1 w i w Cϕ1 = = = Ghg du FZs1 − FZw1 FZ1 F 1 − FZw1 − Zs gL dt
FX 2 Cϕ = F2 Z
忽略空气阻力和滚动阻力，加速度为0，得： qL Cϕ2 = iL a + hgq
1 du q =i + =i g cosα dt
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⇒Cϕ2 =
a +ihg
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。 计算并分析选用哪一挡 才能顺利通过沙地。
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汽车理论 第一章 汽车动力性
1.3、题目详见教材P271 1）取四挡为例思路： F →Tq
t
r n n 2 n 3 n 4 Tq = −19.13+ 259.27( ) −165.44( ) + 40.874( ) −3.8445( ) 1000 1000 1000 1000
du F = Ff + F + F +δm t w i dt
可能产生的最大加速度为：
du Ft = = 2.9m/ s2 dt δm
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1.8
解：将加速度代入到法向反力公式得
mhg du b mhg du FZ1 = FZs1 − = mg − = 6176.59N L dt L L dt
切向反力即驱动力
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。
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。
F = Ff + Fw t
2
F = 494.312+0.131 a u t
Tq ×6.9×5.83×0.85
0.377×0.3697n 2 = 494.312 + 0.131( ) 5.83×6.09
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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
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2
1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 （2）同理可有：当 ϕ ＝0. 7时
uamax = 394.7 km /h
imax = 46.7%
jmax = 3.59 m /s
2
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1.8、一轿车的有关参数如下：
对于F.R.型轿车驱动轮附着率为
q q 1 Cϕ2 = = = 0.57 0.443 a hg q + 0.219 + q (1−0.557) + 2.6 q L L
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ϕ 值(q>0.393)路面F.R. 好。
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αmax
Fmax Fmax 2 t − f 1−( t ) + f 2 G = arcsin 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 求出坡度imax=tanαmax，注意坡度较大，不可近似 。
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1.3-2）
（3）克服该坡度时相应的附着率
CD A 2 FX1 ≈ F 1 = Ff 2 + Fw ⇒Gϕ = G2 f + ua ϕ 1 21.15 CD A 2 ⇒ ua = G (ϕ + f ) −Gf ⇒uamax = 206.1 km /h 1 21.15
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1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于ϕ ＝0. 2，求极限爬坡度
Ff 2 + F + F + Fj′ Ff 2 + F FX1 w i i Cϕ1 = = ≈ Ghg du F1 F1 Z Zs F 1 −F 1 − Zs Zw gL dt
imax = tanαmax ≈11.6%
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1.7答：
2）附着力决定着汽车的最大切向力 (1)对于ϕ ＝0. 2，求极限加速度
du Ff 2 + m Ff 2 + F + F + Fj′ FX1 w i dt Cϕ1 = = ≈ Ghg du Ghg du F1 Z F 1 −F 1 − F 1− Zs Zw Zs gL dt gL dt
G 0.615Gϕ − j = (1−0.615)Gf + j gL g
Ghg
jmax =1.08 m /s
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1.8
解：（1）先求汽车旋转质量换算系数 2 2 Iw 1 I f ig i0 ηT 1 =1.4168 δ =1+ ∑2 + 2 m r m r 驱动力为：
F= t
Ttqigi0ηt r
= 6597.36(N ⋅ m)
则根据驱动力阻力平衡方程式
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1.7答：
1）
G b= 1 L G b 1 G = ⇒ G L a = (1− G )L 1 G
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1.7答：
1） 对于F.F.型轿车，驱动轮附着率为
q q 1 Cϕ1 = = = 0.57 0.615 b hg q −0.219 − q 0.615− 2.6 q L L
F= t
T igioηT q
Tq →n ⇒F →u t u →n
0.377rn ua = igio
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1.3
行驶阻力为： 由计算机作图得
CD A 2 Ff + F = Gf + ua w 21.15 2 = 494.312 + 0.131 a u
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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 =W f
Ff = Tf r
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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。
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4、解： 1）滚动阻力：
Ff=Gf
2）附着力 mhg du Fϕ=FZ2 ·ϕ F 2 = F 2 −F 2 + Z Zs Zw L dt 忽略空气升力，加速度为0，则 a FZ 2 = FZs2 = G L a F 2 =G ϕ ϕ L
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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。
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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。
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1.3- 2）
⑴最高车速：
最高车速时 分别将Ft和ua代入 下边公式 得
0.367
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 。
CD Aua du F = Gf cosα +Gsin α + +δm t 21.15 dt
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0.367×4000 = 0.377× = 94.93km/ h 1.0×5.83
umax
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1.3-2）
⑵最大爬坡度：由 Fi = Ft max − (Ff 挂Ⅰ挡时速度慢，可忽略风阻Fw，则： 即
+ Fw )
Fra Baidu bibliotek
Gsin α = Fmax −Gf cosα t
2
1.5、 如何选择汽车发动机功率?
答：依据（原则）：常先从保 1 证汽车预期的最高车速（动 P ≥ Pf + P e w ηt 力性）来初步选择发动机应 有的功率。 1 Gf CD A 3 P= uamax + uamax e ηt 3600 76140
(
)
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 。
4、解： 3）驱动力要满足行驶充要条件： 忽略空气阻力，坡度阻力为0，则
a Gf ≤ F ≤ G ϕ t L F a ⇒f ≤ t ≤ ϕ G L a ⇒ f ≤ D≤ ϕ L
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Fw + Ff + F ≤ F ≤ F i t ϕ
4、解： 4）求空载时动力特性图： F − F t w =D 满 忽略风阻，则 G D 满
D 1挡 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 2挡 3挡 4挡
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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ϕ =0.4。
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1.6、超车时该不该换入低一档的排档?
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。
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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。 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ϕ ＝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。
F =G D t 满 满
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
1挡
G F t D = =D 满 空 满 G G 空 空
G a 满 f ≤D ≤ ϕ 满 G L 空
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2挡 3挡 4挡
1.4、空车、满载时汽车动力性有无 变化？为什么？