汽车理论习题

汽车理论习题：1.31）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。

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。

应明确道路的概念：坡度的定义tan i α=。

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 1α≈和sin tan αα≈，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。

2）求最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率 ②求最大爬坡度：0=dtdu，()w f t i F F F F +-= 一般汽车最大爬坡度约为30％左右，所以利用行驶方程确定最大爬坡度时应以G sin α作为坡度阻力，即()sin t f w G F F F α=-+，tan i α=()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=G F F F i w f t arcsin tan汽车最大爬坡度max i 为Ⅰ档时的最大爬坡度。

利用编程计算可得，352.0max =i 。

③如是前轮驱动，1ϕC ＝qb hg q L L -；相应的附着率1ϕC 为1.20，不合理，舍去。

如是后轮驱动，2ϕC ＝qa hg q L L+；相应的附着率2ϕC 为0.50。

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，求加速时间因各档加速度倒数曲线并无交点，所以从二档开始直接积分即可。

常见错误是未将车速的单位进行换算，时间大3.6倍。

1.7确定上述F.F 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）。

（1）求极限最高车速的求解可根据汽车行驶方程得到。

2W max F 21.15D a C A u =具体方法有两个，一是根据地面作用于驱动轮的地面切向反作用力的表达式（1－15），由附着系数得到最大附着力，滚动阻力已知，即可求得最高车速时的空气阻力和最高车速。

X1W f2i j'F =F +F F F ++ （1－15） X11z1F =F F ϕϕ=求前轮地面法向反作用力时，利用式（1-14），加速度为零，忽略空气升力有：z1zs1zw1zs1F = F -F F g h G du bG g L dt L-==⋅二是利用高速行驶时驱动轮附着率的表达式，令附着率为附着系数，带入已知项，即可求得最高车速。

也即是方法一中不忽略空气升力的结果。

1112f w zs zw F F C F F ϕ+=-常见错误：地面切向反作用力的计算中滚动阻力的计算错误，把后轮的滚动阻力错计为前轮或整个的滚动阻力。

参考答案：0.2ϕ=，max a u = 206.1 km/h ；0.7ϕ=，max a u = 394.7 km/h 。

3）求极限最大爬坡度和最大加速度。

依然要明确道路坡度的定义和计算中的简化问题。

但经过公式推导可以不经简化而方便得求得准确最大爬坡度。

方法一：由平衡方程式（1－15）直接求法X11i f2F =F =F +F sin cos aG G fLϕαα=+计算最大爬坡度时加速度为零，由（1-14）的简化公式，忽略空气升力 前轮的地面反作用力11(cos sin )s g z z h bF FG L Lαα==-最大附着力1z1F =F ϕϕ 由书中式（1－15），有 以上三式联立得：maxtan g b af i L h ϕαϕ-==+0.2ϕ=，max 0.095i =；0.7ϕ=，max 0.347i =。

（3）求极限最大加速度：根据式（1-15），令坡度阻力和空气阻力均为0X11f2max F =F =F ma ϕ+，1z1F =F ϕϕ 111max s g z z zs h G F F F a g L==-以上各式联立记得求得最大加速度值。

0.2ϕ=，2max 1.16/a m s =；0.7ϕ=，2max 3.66/a m s =。

方法二：利用等效坡度的概念/1//g b Lq h Lϕ=+，最大爬坡度max i q =，最大加速度max .a q g =0.2ϕ=时，2max max 0.118, 1.16/i a m s ==。

0.7ϕ=时，2max max 0.373, 3.66/i a m s ==两种方法不同点分析：等效坡度法对坡度阻力的计算进行了简化，所求结果偏大。

1.93）在此路面上该车的最大爬坡度汽车最大爬坡度受汽车动力性和地面附着条件两方面因素影响 由动力因数的定义，直接档的最大驱动力为：max 04max 4max 4rtq tt w T i i F F D G η=+=最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度：max 01max rtq tT i i Gf Gi η=+以上两式联立得：max max 414w Gf Gi F D Gi i ++=2max 1max 4()0.65421.15D a C A i i u D f G=+-=由地面附着条件，汽车可能通过的最大坡度为：/0.3381//g a Lq h Lϕ==-。

所以该车的最大爬坡度为0.338。

2.7注意：发动机净功率和外特性功率的概念不同。

发动机外特性功率是发动机节气门全开时的功率，计算公式为9550tq eT n P =。

在某一转速下，外特性功率是唯一确定的。

发动机净功率则表示发动机的实际发出功率，可以根据汽车行驶时的功率平衡求得，和转速没有一一对应关系。

常见错误：把拟和公式中的发动机净功率当作外特性功率计算。

解：（1）汽车功率平衡图发动机功率在各档下的功率e P 、汽车经常遇到的阻力功率TWf P P η+对车速a u 的关系曲线即为汽车功率平衡图，其中：)(30000106023kW n T n T P tq tq e ππ=⨯⋅=-，00.377a g u i i n r= ——tq T 为发动机转矩（单位为m N⋅）⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+76140360013aD a T TWf Au C Gfu P P ηη 错误做法：先求驱动力max 0rtq g ttT i i F η=，e t a P F u =⋅2）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线 等速百公里燃油消耗量（L/100km ）公式为gu PbQ a ρ02.1=，由于负荷特性曲线拟合公式中的系数随转速变化，故思路如下：2.8轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响？ 答：1）轮胎对汽车动力性的影响主要有三个方面：①轮胎的结构、帘线和橡胶的品种，对滚动阻力都有影响，轮胎的滚动阻力系数还会随车速与充气压力变化。

滚动阻力系数的大小直接影响汽车的最高车速、极限最大加速度和爬坡度。

②汽车车速达到某一临界值时，滚动阻力迅速增长，轮胎会发生很危险的驻波现象，所以汽车的最高车速受临界车速限制。

③轮胎与地面之间的附着系数直接影响汽车的极限最大加速度和爬坡度。

2）轮胎对燃油经济性的影响轮胎的滚动阻力系数直接影响汽车的燃油经济性。

滚动阻力大燃油消耗量明显升高。

2.10达到动力性最佳换档时机是什么？达到燃油经济性的最佳换档时机是什么？二者是否相同？ 答：达到动力性最佳应该使汽车加速到一定车速的时间最短，换档时机应根据加速度倒数曲线确定，保证其覆盖面积最小。

达到燃油经济性的换档时机应该根据由“最小燃油消耗特性”确定的无级变速器理想变速特性，考虑道路的ψ值，在最接近理想变速特性曲线的点进行换档。

二者一般是不相同的。

错误答案：动力性最佳换档时机根据汽车功率平衡图决定。

4.3一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系，其有关参数如下：1） 计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线2） 求行驶车速Ua ＝30km/h ，在ϕ＝0.80路面上车轮不抱死的制动距离。

计算时取制动系反应时间'2τ＝0.02s ，制动减速度上升时间''2τ＝0.02s 。

3） 求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离s ，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离's 。

1）可由相关公式直接编程计算，但应准确理解利用附着系数和制动效率的概念。

错误：做图时制动效率曲线的横坐标为制动强度而非地面附着系数。

前轴的利用附着系数为：()g zh b Lz+=1fβϕ后轴的利用附着系数为：()g zh a Lz--=1)1(rβϕ前轴的制动效率：L h Lb zE g f ff//ϕβϕ-==后轴的制动效率：Lh La zE g r rr/)1(/ϕβϕ+-==0ϕϕ<的路面上，前轮提前抱死，r ϕ，r E 曲线（>1）无意义，汽车的利用附着系数应取f ϕ所确定的曲线，制动效率取f E 值。

2）方法一：先判断车轮抱死情况，然后由前（后）轮刚抱死时的利用附着系数等于实际附着系数求得制动强度。

制动减速度：max b a z g =制动距离：max2002292.2526.31b a a a u u s +⎪⎭⎫ ⎝⎛''+'=ττ空载时s ==6.86m ，满载时s =5.33m 。

方法二：由利用附着效率曲线读得该附着效率时的制动效率求得制动强度。

从图中读出：φ=0.80的路面上，空载时后轴制动效率约等于0.68，满载时后轴制动效率为0.87。

max b a =制动效率*φ*g3）方法一：进行受力分析 ①制动系前部管路损坏时则在后轮将要抱死的时制动减速度最大，此时2()Xb z g GF F a zh Gz Lϕϕ==-= 得：ga zL h ϕϕ=+，maxb a zg =制动距离：20220max''1(')3.6225.92a a b u s u a ττ=++解得空载时s=10.1m,空载时s=7.63m 。

②制动系后部管路损坏时则在前轮将要抱死时制动减速度最大，此时 得：gb zL h ϕϕ=-，maxb a zg =制动距离：20220max''1(')3.6225.92a a b u s u a ττ=++解得空载时s=13.6m,空载时s=8.02m 。

方法二：思路和第一问相同，管路损坏相当于改变了制动力分配系数β。

前部管路损坏时，相当于0β=后轮先抱死，Lh La zE g r rr /)1(/ϕβϕ+-==max b r a E g ϕ=⋅⋅后部管路损坏时，相当于1β=，前轮先抱死，Lh Lb zE g f ff //ϕβϕ-==max b f a E g ϕ=⋅⋅4.5一轿车结构参数同题 1.8中给出的数据一样。