WHUT--动力系统匹配与优化习题及答案

答：①按传动形式不同轮式装载机分为：机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动四种。
②机械传动在国内仅用于斗容0.5m3以下的装载机。它一般直接用汽车或拖拉机的传动装置，具有成本低、传动效率高、可以拖动、维修方便等优点，主要缺点是操纵复杂而费力，离合器和变速器寿命低。
③液力机械传动是轮式装载机的主要传动形式，是因为液力机械传动取消了机械传动中的离合器而换用变矩机器，取消了人力换档变速箱而换用了动力换档变速箱，这样变矩器能吸收在作业时传给系统的冲击和振动，并可随外界载荷变化而自动调速，而且可在不停车下进行换档，操作轻便，大中型装载机都采用这种形式。
9、汽油机的速度特性与柴油机的速度特性有何区别？
答：柴油机在各种负荷的速度特性下的转矩曲线都比较平坦，在中小负荷区，转矩甚至随转速升高而增大；而汽油机的速度特性则不同，转矩曲线的总趋势是转速升高转矩降低，节气门开度越小，这种降低的斜率越大，并导致功率曲线呈上凸形，随着气门开度减小，相应的最大功率和对应的转速降低。
10、变速器档位数增加可使发动机的平均功率利用率高，后备功率大。√
11、变速器在不同档位时，发动机的最大功率不同。×
12、当变速器处于直接档时，主减速器传动比越大，汽车的动力性就越大。√
13、汽车拖挂运输可使汽车的百公里油耗下降，从而起到节油效果。√
14、一般来说，道路条件越好，发动机的功率利用率越低。√
3、滚动阻力：车轮转动时车轮与地面在接触区域的径向、切向和侧向的相互作用力。
4、空气阻力：汽车在直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。
5、坡道阻力：当汽车上坡行驶时汽车重力沿坡道的分力表现为汽车的坡道阻力。
6、惯性阻力：即加速阻力，汽车加速行驶时需要克服其质量加速运动时的惯性力。
2、汽车行驶时滚动阻力产生的原因是什么？
答：车辆行驶时，轮胎与支撑地面的接触区产生法向和切向相互作用力，并使接触区的轮胎和地面发生相应的变形，此时轮胎与地面接触的前端处于压缩行程，而后端处于松弛行程，因而使接触区法向反作用力的分布前后不对称，即接触面前端法向力大于后端法向力，行程阻碍车轮滚动的阻力偶矩。
（3）机体附件、飞轮壳要能承受较大的冲击和载荷，其刚度和硬度要高，安装支座减振牢固。
（4）配套全程调速器的高压油泵，间歇功率的转速一般在2200r/min。
（5）具有良好的启动性能，要求使用防油启动马达，有的要求能在高海拔的高寒地带工作，带有高效的空滤器，加油口、通气口都必须要有防尘作用。
（6）散热系统储备系数大，柴油机水泵流量大，排风扇风量充足。
18、汽车运行工况：为了研究汽车与运行条件的适应性，通常采用多参数描述汽车的运行状况，并称之为汽车运行工况。
19、转矩适应性系数：指外特性上最大转矩与标定转矩之比。
20、转速适应性系数：指标定转速与外特性上最大转矩对应的转速之比。
四、计算题
1、某汽车用直接档在水平道路上行驶，其发动机以1200r/min工作，最大功率为45.2kW，汽车总重为10000kg，车轮半径为0.48m，主加速器传动比为6.38，传动效率为0.9，汽车空气阻力因数为4.68（汽车行驶时风速小于5km/h）。求：
3、分析影响滚动阻力系数的因素。
答：影响滚动阻力系数大小的因素有：轮胎的结构、材料、帘线等，轮胎胎压、行车速度、路面类型。
4、何为空气阻力？空气阻力主要由哪几部分组成？
答：汽车在直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力，称为空气阻力。
空气阻力是由压力阻力和摩擦阻力两部分组成。
压力阻力分为：形状阻力，干扰阻力，内循环阻力和诱导阻力。
③柴油机要具有良好的使用适应能力，由于工程机械用柴油机使用范围广泛，一般多在野外作业，因此柴油机总体设计时必须考虑发动机冷起动系统的匹配优化，空气滤清器的ห้องสมุดไป่ตู้配优化以及冷却系统的匹配，润滑系统匹配优化，降低噪声及有害排放满足有关标准。
④柴油机应具有很高的可靠性和耐久性。
12、轮式装载机的传动形式有几种？各有什么特点？
10、动力因数：动力因数定义为D=(Ft-Fw)/G，其中Ft为驱动力，Fw为空气阻力，G为汽车重力。
11、最大爬坡度：是指汽车满载时在良好路面上用第一档克服的最大坡度。
12、负荷率：是发动机的实际工作功率占最大功率的比率。
13、单位行程燃料消耗量：在一定运行工况下汽车行驶百公里的燃油消耗量。又称L/100km。
10、为何汽油机不用调速器也能在各种工况（包括怠速条件）下稳定工作，而柴油机则必须安装调速器？（答案仅供参考，详参《内燃机学》P182）
答：当柴油机负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，即“飞车”。相反，当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降甚至熄火。柴油机还经常在怠速转速下运转，若出现气缸缺火或内部阻力发生变化，也将引起怠速转速的波动甚至熄火。所以需要使用调速器，及时调节喷油泵的供油量，才能保证柴油机稳定运行。而汽油机采用量调节方式工作，利用节气门的开度控制进入汽缸的可燃混合气量以改变负荷大小，具有很好的自调节能力，可以在某一速度下稳定运行；此外，当负荷降低为最低时，汽油机的最高空转转速也不会过分增高而产生“飞车”，所以汽油机不用调速器。
11、工程机械柴油机的使用技术特点？
答：①柴油机的负荷率高，冲击性大，在进行柴油机匹配设计时，标定工况参数和性能特性设计必须充分考虑工程机械冲击性的高负荷要求，通常，按柴油机间歇功率I或II规定进行选取，同时用柴油机飞轮输出功率作为净功率进行匹配计算。
②柴油机性能要适应变负荷工况，工程机械作业过程不仅负荷高而且负荷变化大。
一、填空题
1、评价汽车动力性的指标有最高车速、加速时间、最大爬坡度。
2、汽车的加速性能在理论分析中用加速度、加速时间和加速距离来评定，而在实际试验中常用原地起步加速时间、超车加速时间两种方法。
3、在对汽车作动力性分析时，应用车轮的静力半径；而作运动学分析时应用滚动半径，但是一般以静力半径代替，作粗略分析时，通常不计其差别，统称为车轮半径。
4、空气阻力包括压力阻力和摩擦阻力两大部分。
5、汽车加速行驶时不仅平移质量产生惯性力，旋转质量还要产生惯性力偶矩。
6、汽车行驶的驱动——附着条件是：作用在驱动轮上的转矩引起的地面切向反作用力不大于附着力。
7、用汽车的动力特性图来确定汽车动力性时，可以确定汽车的最高车速、爬坡能力。
8、汽车行驶中，其每一瞬时发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率、全部运动阻力所消耗的功率。
12、在良好的路面上，汽车在一定车速范围内，既可以用最高档行驶，也可以用次高档行驶，应选用最高档行驶。
13、变速器设置超速档的目的是提高车速和经济性；所以超速档又称OD档。
14、目前扩大选用柴油机已成为汽车的发展方向之一。柴油机之所以具有高于汽油机的经济性能，最主要的原因是热效率高、燃油消耗率低。
二、判断题
8、汽油机的负荷特性与柴油机的负荷特性相比较有何区别？
答：①汽油机燃油消耗率普遍较高，且在从空负荷向中、小负荷过度时，燃油消耗率下降缓慢，仍维持在较高水平，燃油经济性明显较差。
②汽油机排温普遍较高，且与负荷关系较小。
③汽油机的燃油消耗量曲线弯曲度较大，而柴油机的燃油消耗量曲线在中、小负荷段的线性较好。
7、道路阻力：由于坡度阻力与滚动阻力均属于与道路有关的阻力而且均与汽车重力成正比，故把这两种阻力合称为道路阻力。
8、动力特性图：汽车在各档下的动力因数与车速的关系曲线称为动力特性图。
9、功率平衡图：若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率、汽车经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线绘在坐标图上，即得汽车功率平衡图。
13、装载机配套柴油机的技术要求是什么？
答：由于装载机使用工况恶劣，冲击大扭矩变化大，工作环境差，粉尘大温度高，因此对柴油机提出了较高的要求，作为装载机动力的柴油机应当满足以下要求：
（1）装载机需在斜坡上工作，因此要求柴油机能在纵倾30°、横倾20°的情况下保证润滑系统能正常工作。
（2）扭矩储备系数要达到1.20以上。
9、汽车的最大爬坡能力是利用汽车全部余力所能克服的最大爬坡度。
10、汽车的燃料经济性常用汽车行驶100km所消耗的燃料量来评价。燃料经济性指标要根据等速百公里油耗试验或循环百公里油耗试验结果来评定，也可以通过万有特性图和汽车功率平衡图进行估算。
11、由汽车燃料消耗方程可知，汽车的燃料经济性主要取决于燃油消耗率和车速及该车速所对应的功率。
15、汽车列车之所以能节省燃料，是由于它的百公里油耗减少了。×
16、试验表明，一般发动机在较低的转速范围和低负荷率时，其经济性较好。×
17、为了降低吨公里耗油量，提高汽车燃料经济性，应尽量增加汽车重量，以提高负荷率。√
18、汽车在良好路面上采用加速滑行的优越性是发动机功率利用率高和单位行程油耗低。√
14、汽车燃料经济性：汽车燃料经济性是指以最小的燃油消耗量完成单位运输工作量的能力。
15、汽车等速行驶燃料经济性：在汽车等速行驶条件下，以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力。
16、道路循环试验：汽车完全按照规定的转速——时间规范进行的道路试验方法称为道路循环试验。
17、等速行驶百公里油耗试验：即汽车在无坡度的平坦的路上以等速行驶百公里时油耗的试验。
6、胎面花纹磨损的轮胎比新轮胎的滚动阻力系数大。×
7、加速度的大小与档位和行驶速度有关。低档位时的加速度较大，同一档位下速度较高时加速度较大。×
8、利用汽车的驱动力——行驶阻力平衡图不仅可以评价不同类型汽车的动力性，还可以确定该汽车的最高车速、加速能力和上坡能力。×
9、只要汽车的动力因数相等，汽车都能克服同样的坡度，产生同样的加速度。×
19、为了提高汽车的经济性，变速器档位设置应采用适当增加档位数。√
20、燃料特性曲线平坦的汽车，其燃料消耗量少。×
三、名词解释
1、驱动力：地面对驱动轮的反作用力即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。
2、车轮滚动半径：车轮运动时，汽车运动速度（v）与车轮角速度（ω）之比值称为车轮滚动半径或动力半径（rr），即rr=s/(2πn)式中：（n）和（s）分别为经过时间车轮转动圈数和经过的路程。
④液压传动用柴油机带动液压泵产生高压油，并通过控制系统和油管带动液压马达是车轮转动，省去了一系列的传动零件，可实现无级调速，但是起动性能差，目前只能在小型装载机上。
⑤传动由柴油机驱动交流电发电机发电，由此来驱动装在车轮上的直流电动机，然后通过轮边减速器带动车轮转动，目前只在大型装载机上使用这种形式。
7、就轿车而言，降低空气阻力系数的方法有哪些？
答：①车身前端发动机盖应向下倾斜，面与面交接处的棱角应为圆柱状。
②整车整个车身应向前1-2度。
3汽车后部最好采用舱背式和直背式，应有后扰流板。
4车身底部所有零部件应在车身下平面内且比较平整，最好有平滑的盖板盖在底部。
5发动机冷却进风系统仔细选择进风口与出风口位置，应该有高效率的冷却水箱，精心设计的内部风道。
（7）较高的可靠性与长寿命，为此必须将新开发的装载机动力设计目标确定为：首次故障期大于800h，首次大修期大于12000h。
1汽车的行驶速度；
2汽车的最大驱动力；
3汽车的行驶空气阻力；
4直接档的动力因数。
五、简答题
1、汽车动力性的总指标是什么？具体评价指标有哪些？
答：汽车动力性，是指在良好路面上行驶时，汽车由受到纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。具体评价指标有：汽车加速性（原地起步加速时间和直接档加速时间）、最高车速、最大爬坡度。
1、从加速角度分析，1档起步一定比2档起步快。√
2、渐进式速比分配与等比分配相比较，高档间的车速差明显减小。√
3、汽车的动力特性图可以比较不同车重和空气阻力的车辆动力性能。×
4、传动系内损失的功率可分为机械损失功率和轴承摩擦损坏功率两大类。×
5、汽车行驶时滚动阻力和空气阻力是在任何条件下均存在。上坡阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在。√
5、汽车传动系的功率损失有哪些？分析其影响因素。
答：传动系功率损失主要包括变速器、传动轴万向节和主减速器的功率损失。损耗功率的主要形式包括液力损失和机械损失。液力损失主要与润滑油的品种、温度、转速、油面高度有关。
6、附着系数的大小主要取决于哪些方面？
答：附着系数的大小主要取决于道路的材料、路面的状况与轮胎结构，胎面花纹，材料以及汽车运动的速度等因素。