汽車理論第五版課后習題答案解析

1、第一章 汽車的動力性1.1 試說明輪胎滾動阻力的定義，產(chǎn)生機理和作用形式。定義:汽車在水平道路上等速行駛時受到的道路在行駛方向上的分力稱為滾動祖力。 2)產(chǎn)生機理:由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性輪胎在硬支律路面上行駛時加載 變形曲線和卸載變形曲線不重合會有能全損失，即彈性物質(zhì)的遲滯損失。這種遲滯損失表現(xiàn)為一種阻力偶。 當車輪不滾動時，地面對豐輪的法向反作用力的分布是前后對稱的;當 車輪滾動時，由于彈性阻滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的前部點的地面法向反作用力就會大于處于壓縮過程的后部點的地面法向反作用力，這樣，地面法向反作用力的分布前后不對稱，而使他們的合力fz相對于法線前移一個距離a，它隨彈性遲滯損失的增大

2、變大。即滾動時有滾動阻力偶tf = fz.a阻礙車輪滾動。3作用形式: tf = wf，tf = tf/r 1.2 滾動阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？ 答：滾動阻力系數(shù)與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料和氣壓有關(guān)。1.3 =494.312+0.13ua2由計算機作圖有：1.4 空車、滿載時汽車動力性有無變化？為什么？ 答：動力性會發(fā)生變化。因為滿載時汽車的質(zhì)量會增大，重心的位置也會發(fā)生改變。質(zhì)量增大，滾動阻力、坡度 阻力和加速阻力都會增大，加速時間會增加，最高車速降低。重心位置的改變會影響車輪附著率，從而影響最大爬坡度。 1.5 如何選擇汽車發(fā)動機功率？ 答：發(fā)動機功率的選擇常先從保證汽車預

3、期的最高車速來初步確定。若給出了期望的最高車速，選擇的發(fā)動機功率應大體等于，但不小于以最高車速行駛時的行駛阻力功率之和。發(fā)動機的最大功率但也不宜過大，否則會因發(fā)動機負荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟性。在實際工作中，還利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步估計汽車比功率來確定發(fā)動機應有功率。不少國家還對車輛應有的最小比功率作出規(guī)定，以保證路上行駛車輛的動力性不低于一定水平，防止某些性能差的車輛阻礙車流。 1.6 超車時該不該換入低一擋的排擋？ 答：超車時排擋的選擇，應該使車輛在最短的時間內(nèi)加速到較高的車速，所以是否應該換入低一擋的排擋應該由汽車的加速度倒數(shù)曲線決定。如果在該車速時，汽車在此排檔的加速度倒數(shù)大于低排

4、擋時的加速度倒數(shù)，則應該換入低一檔，否則不應換入低一擋。 1.7 可得、最大爬坡度為:第二章 汽車的燃油經(jīng)濟性 2.1“車開得慢，油門踩得小，就一定省油” ，或者“只要發(fā)動機省油，汽車就一定省油”這兩種說法對不對？ 答：不對。由汽車百公里等速耗油量圖，汽車一般在接近低速的中等車速時燃油消耗量最低，并不是在車速越低越省油。由汽車等速百公里油耗算式（2-1）知，汽車油耗量不僅與發(fā)動機燃油消耗率有關(guān)，而且還與車速、檔位選擇、汽車的狀況、汽車的質(zhì)量利用系數(shù)等使用因素有關(guān)，還與汽車的質(zhì)量和總體尺寸、傳動系、輪胎的選擇有關(guān)，發(fā)動機省油時汽車不一定就省油。 2.2 試述無級變速器與汽車動力性、燃油經(jīng)濟性的關(guān)

5、系。 答：采用無級變速后，理論上克服了發(fā)動機特性曲線的缺陷，使汽車具有與等功率發(fā)動機一樣的驅(qū)動功率，充分發(fā)揮了內(nèi)燃機的功率，大大地改善了汽車動力性。同時，發(fā)動機的負荷率高，用無級變速后，使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況機會增多，提高了然油經(jīng)濟性。 2.3 用發(fā)動機的“最小燃油消耗特性”和克服行駛阻力應提供的功率曲線，確定保證發(fā)動機在最經(jīng)濟狀況下工作的“無級變速器調(diào)節(jié)特性” 。 答：由發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速下的負荷特性曲線的包絡線即為發(fā)動機提供一定功率時的最低燃油消耗率曲線，如課本圖 2-9a。利用此圖可以找出發(fā)動機提供一定功率時的最經(jīng)濟狀況（轉(zhuǎn)速與負荷） 。把各功率下最經(jīng)濟狀況運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速與負荷率表明在外特性曲線

6、上，便得到“最小燃油消耗特性” 。無級變速器的傳動比 i與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n及汽車行駛速度ua之間關(guān)系2.4 如何從改進汽車底盤設(shè)計方面來提高燃油經(jīng)濟性？ 答：汽車底盤設(shè)計應該從合理匹配傳動系傳動比、縮減尺寸和減輕質(zhì)量、合理選擇輪胎來提高燃油經(jīng)濟性。 2.5 為什么汽車發(fā)動機與傳動系統(tǒng)匹配不好會影響汽車燃油經(jīng)濟性與動力性？試舉例說明。 答：在一定道路條件下和車速下，雖然發(fā)動機發(fā)出的功率相同，但傳動比大時，后備功率越大，加速和爬坡能力 越強，但發(fā)動機負荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，傳動比小時則相反。所以傳動系統(tǒng)的設(shè)計應該綜合考慮動力性和經(jīng)濟性因素。如最小傳動比的選擇，根據(jù)汽車功率平

7、衡圖可得到最高車速 umax(驅(qū)動力曲線與行駛阻力曲線的交點處車速)，發(fā)動機達到最大功率時的車速為 up。當主傳動比較小時，upumax，汽車后備功率小，動力性差，燃油經(jīng)濟性好。當主傳動比較大時，則相反。最小傳動比的選擇則應使 up 與 umax 相近，不可為追求單純的的動力性或經(jīng)濟性而降低另一方面的性能。 2.6 試分析超速檔對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響。 答：汽車在超速檔行駛時，發(fā)動機負荷率高，燃油經(jīng)濟性好。但此時，汽車后備功率小，所以需要設(shè)計合適的次一擋傳動比保證汽車的動力性需要。2.8 輪胎對汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有些什么影響？ 答：1）輪胎對汽車動力性的影響主要有三個方面：輪胎的結(jié)

8、構(gòu)、簾線和橡膠的品種，對滾動阻力都有影響， 輪胎的滾動阻力系數(shù)還會隨車速與充氣壓力變化。滾動阻力系數(shù)的大小直接影響汽車的最高車速、極限最大加速度和 爬坡度。 汽車車速達到某一臨界值時，滾動阻力迅速增長，輪胎會發(fā)生很危險的駐波現(xiàn)象，所以汽車的最高車速 應該低于該臨界車速。輪胎與地面之間的附著系數(shù)直接影響汽車的極限最大加速度和爬坡度。 2）輪胎對燃油經(jīng)濟性的影響 輪胎的滾動阻力系數(shù)直接影響汽車的燃油經(jīng)濟性。滾動阻力大燃油消耗量明顯升高。 2.9 為什么公共汽車起步后，駕駛員很快換入高檔？ 答：因為汽車在低檔時發(fā)動機負荷率低，燃油消耗量好，高檔時則相反，所以為了提高燃油經(jīng)濟性應該在起步后很快換入高檔

9、。 2.10 達到動力性最佳換檔時機是什么？達到燃油經(jīng)濟性的最佳換檔時機是什么？二者是否相同？ 答：達到動力性最佳應該使汽車加速到一定車速的時間最短，換檔時機應根據(jù)加速度倒數(shù)曲線確定，保證其覆蓋面積最小。達到燃油經(jīng)濟性的換檔時機應該根據(jù)由“最小燃油消耗特性”確定的無級變速器理想變速特性，考慮道路的值，在最接近理想變速特性曲線的點進行換檔。二者一般是不相同的。第四章 汽車的制動性 4.1 一轎車駛經(jīng)有積水層的一良好路面公路，當車速為 100km/h 時要進行制動。為此時有無可能出現(xiàn)劃水現(xiàn)象而 喪失制動能力？轎車輪胎的胎壓為 179.27kpa。 解：4.3 作出這種規(guī)定的目的是為了保證制動時汽車

10、的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動效率。 4.5 6）兩種回路的優(yōu)缺點比較 雙回路系統(tǒng) a)制動系增益最大，一個回路失效時的最大制動減速度也比 b),c)大，所以其性能較優(yōu)。 雙回路系統(tǒng) b)、c)制動系增益相同，如果不考慮軸距的影響，兩者在一個回路失效時的制動效率相同。但是，c) 在一個回路失效時，制動力作用在一側(cè)車輪上，車身左右受力嚴重不均衡，會產(chǎn)生跑偏等問題。 第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 5.1 一轎車（每個）前輪的側(cè)偏剛度為-50176n/rad、外傾剛度為-7665n/rad。若轎車向左轉(zhuǎn)彎，將使前輪均產(chǎn)生 正的外傾角，其大小為 4 度。設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪負載轉(zhuǎn)移的影響，試求由

11、外傾角引起的前輪側(cè)偏角。解： （）=-0.611 5.2 6450n 輕型客車在試驗中發(fā)現(xiàn)過多轉(zhuǎn)向和中性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工程師們在懸架上加裝橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的 側(cè)傾角剛度，結(jié)果汽車的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。試分析其理論依據(jù)（要求有必要的公式和曲線） 。5.3 汽車的穩(wěn)態(tài)響應有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應的具體參數(shù)有哪些？它們彼此之間的關(guān)系如何？ 答：汽車的穩(wěn)態(tài)響應有三種類型，即中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向和過多轉(zhuǎn)向。 表征穩(wěn)態(tài)響應的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)k，前、后輪的側(cè)偏角角絕對值之差 (1 21 ) ，轉(zhuǎn)向半徑的比 r/r0，靜態(tài)儲備系數(shù) s.m.等。 它們之間的彼此關(guān)系為： 5.4 舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性

12、的方法，并說明汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？ 5.5 汽車轉(zhuǎn)彎時車輪行駛阻力是否與直線行駛時一樣？ 答：不一樣。汽車轉(zhuǎn)彎時由于側(cè)傾力矩的作用，左、右車輪的垂直載荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，車 輪還將受到地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?5.6 主銷內(nèi)傾角和后傾角功能有何不同？ 答：主銷內(nèi)傾角的作用，是使車輪在方向盤收到微小干擾時，前輪會在回正力矩作用下自動回正。另外，主銷內(nèi)傾還可減少前輪傳至轉(zhuǎn)向機構(gòu)上的沖擊，并使轉(zhuǎn)向輕便。 主銷后傾的作用是當汽車直線行駛偶然受外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時， 主銷后傾將產(chǎn)生車輪轉(zhuǎn)向反方向的力矩使車輪自動回正，可保證汽車支線行駛的穩(wěn)定性。 汽車轉(zhuǎn)向輪的

13、回正力矩來源于兩個方面，一個是主銷內(nèi)傾角，依靠前軸軸荷，和車速無關(guān)；一個是主銷后傾角， 依靠側(cè)傾力，和車速有關(guān)；速度越高，回正力矩就越大。 5.7 橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什么有的車裝在前懸架，有的裝在后懸架，有的前后都裝？答：橫向穩(wěn)定桿的主 要作用是增加汽車的側(cè)傾剛度，避免汽車在轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生過多的側(cè)傾。另外，橫向穩(wěn)定桿還有改變汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的 作用，其機理在題 5.2 中有述。橫向穩(wěn)定安裝的位置也是由于前、后側(cè)傾剛度的要求，以及如何調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的因素決定的。 5.8 某種汽車的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的型號已定。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型，其穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過多 轉(zhuǎn)向，試找出五種改善其特性

14、的方法。 答：增加主銷內(nèi)傾角；增大主銷后傾角；在汽車前懸架加裝橫向穩(wěn)定桿；使汽車前束具有在壓縮行程減小，復原行程增大的特性；使后懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向具有趨于不足轉(zhuǎn)向的特性。 5.9 汽車空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性？ 答：不具有相同的操縱穩(wěn)定。因為汽車空載和滿載時汽車的總質(zhì)量、質(zhì)心位置會發(fā)生變化，這些將會影響汽車的 穩(wěn)定性因數(shù)、輪胎側(cè)偏剛度、汽車側(cè)傾剛度等操縱穩(wěn)定性參數(shù)。 5.10 試用有關(guān)公式說明汽車質(zhì)心位置對主要描述和評價汽車操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應指標的影響。 答：以靜態(tài)儲備系數(shù)為例說明汽車質(zhì)心位置對穩(wěn)態(tài)響應指標的影響：當中性轉(zhuǎn)向點與質(zhì)心位置重合時，s.m.0，汽車為中性轉(zhuǎn)向特性；當質(zhì)心在中

15、性轉(zhuǎn)向點之前時， s.m.為正值，汽車具有不足轉(zhuǎn)向特性；當質(zhì)心在中性轉(zhuǎn)向點之后時， s.m.為負值，汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性。 5.11 5.12 穩(wěn)態(tài)響應中橫擺角速度增益達到最大值時的車速稱為特征車速 uch 。證明：特征車速 uch ? 1/ k ，且在特 征車速時的橫擺角速度增益，為具有相等軸距 l 中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。 答：特征車速指汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達到最大值時的車速，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為： 5.13 5.16答：提高操縱穩(wěn)定性 5.17 習題圖 5 為三種前獨立懸架對車輪相對車身垂直上下位移時前束變化的影響。試問圖中哪一條曲線具有側(cè)傾 過多轉(zhuǎn)向效果？答：曲線 1 對應的前獨立懸架，轉(zhuǎn)彎時車廂側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束增加，車輪向汽車縱向中心線轉(zhuǎn) 動，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束減小，車輪向外轉(zhuǎn)動。采用這種懸架導致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了不足轉(zhuǎn)向量，具有 側(cè)傾不足轉(zhuǎn)向效果。 曲線 2 對應的前獨立懸架，曲線較其他兩種更貼近縱坐標軸，說明這種懸架的側(cè)傾轉(zhuǎn)向量很小，幾乎等于零。 曲線 3 對應的前獨立懸架，轉(zhuǎn)彎時車廂側(cè)傾，內(nèi)側(cè)前輪處于反彈行程，前束減小，車輪向汽車縱向中心線相反方 向轉(zhuǎn)動，外側(cè)前輪處于壓縮行程，前束增大，車輪向內(nèi)轉(zhuǎn)動。采用這種懸架導致汽車的側(cè)傾轉(zhuǎn)向增加了過多轉(zhuǎn)向量， 具有側(cè)傾過多轉(zhuǎn)向效果。 5.18 轉(zhuǎn)向盤力特性與哪些因素有關(guān)，