汽車?yán)碚撜n后習(xí)題答案余志生版

1、.第一章1.1、試說明輪胎滾動(dòng)阻力的定義、產(chǎn)生機(jī)理和作用形式?答： 1）定義：汽車在水平道路上等速行駛時(shí)受到的道路在行駛方向上的分力稱為滾動(dòng)阻力。2）產(chǎn)生機(jī)理：由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性輪胎在硬支撐路面上行駛時(shí)加載變形曲線和卸載變形曲線不重合會(huì)有能量損失，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(dāng)車輪不滾動(dòng)時(shí)，地面對(duì)車輪的法向反作用力的分布是前后對(duì)稱的；當(dāng)車輪滾動(dòng)時(shí)，由于彈性遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的前部點(diǎn)的地面法向反作用力就會(huì)大于處于壓縮過程的后部點(diǎn)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(duì)稱，而使他們的合力Fz 相對(duì)于法線前移一個(gè)距離 a, 它隨彈性遲滯損失的增大而變

2、大。即滾動(dòng)時(shí)有滾動(dòng)阻力偶矩Tf=Fza 阻礙車輪滾動(dòng)。3）作用形式：滾動(dòng)阻力Ff=Tf/r=fw （f 為滾動(dòng)阻力系數(shù)）1.2、滾動(dòng)阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？滾動(dòng)阻力系數(shù)與路面種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。1.3、確定一輕型貨車的動(dòng)力性能（貨車可裝用4 檔或 5 檔變速器，任選其中的一種進(jìn)行整車性能計(jì)算）：1）繪制汽車驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖。2）求汽車的最高車速、最大爬坡度及克服該坡度時(shí)相應(yīng)的附著率。3）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車有檔起步加速行駛至70km/h 的車速時(shí)間曲線，或者用計(jì)算機(jī)求汽車用檔起步加速至70km/h 的加速時(shí)間。輕型貨車的有關(guān)數(shù)據(jù)：汽油發(fā)

3、動(dòng)機(jī)使用外特性的 Tqn 曲線的擬合公式為Tq19.13 259.27(n ) 165.44(n ) 240.874(n )33.8445( n ) 41000100010001000式中 , Tq 為發(fā)功機(jī)轉(zhuǎn)矩 (N ·m)； n 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r min)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速nmin=600r/min ，最高轉(zhuǎn)速 nmax=4000 rmin裝載質(zhì)量2000kg整車整備質(zhì)量1800kg總質(zhì)量3880 kg車輪半徑0.367 m傳動(dòng)系機(jī)械效率 0.85波動(dòng)阻力系數(shù)f0.013'.空氣阻力系數(shù)×迎風(fēng)面積CDA 2.77 m2主減速器傳動(dòng)比i05.83飛輪轉(zhuǎn)功慣量If

4、 0.218kg· m2二前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw1 1.798kg· m2四后輪轉(zhuǎn)功慣量Iw2 3.598kg· m2變速器傳動(dòng)比ig(數(shù)據(jù)如下表 )軸距L 3.2m質(zhì)心至前鈾距離 (滿載 )1.947m質(zhì)心高 (滿載 )hg0.9m解答：1）（取四檔為例）由FtTqTqnFtuun即F tT q i g i oTrTq 19.13259.27( n)165.44( n )240.874( n )33.8445( n )41000100010001000u0 . 377rni g i o行駛阻力為 F fFw ：'.Ff Fw GfCD A U a 221.15

5、494.3120.131U a.2n min600r / minn max4000 r / min2FtF fFwFt 494.312 0.131U a2U aFtTq * 6.9 * 5.83* 0.850.377 * 0.3697 n2494.312 0.131()0.3675.83* 6.09Tqn>4000'.而 n m ax4000 r/min U max0.377 * 0.367 * 400094.93 Km/h1.0 * 5.83最大爬坡度：掛檔時(shí)速度慢， Fw 可忽略：FiFt max(F f Fw )GiFt maxGfimaxFt maxf14400G0.01

6、33880 * 9.8=0.366（3）克服該坡度時(shí)相應(yīng)的附著率F xF z忽略空氣阻力和滾動(dòng)阻力得：Fiiil0.366 * 3.2Fza / la0.61.9473）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線（已裝貨）： 40.06261dt（ DFtFwa dug ( Df )為動(dòng)力因素）G時(shí)，11I w1 If i g 2 i 0 2Tmr2mr 2111.7983.59810.218 * 3.092 * 5.832 * 0.8538000.367238000.36721.128FtTqig ioTrTq19.13259.27(n ) 165.44( n)240.874( n )3 3.8445(n )

7、41000100010001000FwCD A U a221.15'.由以上關(guān)系可由計(jì)算機(jī)作出圖為：用計(jì)算機(jī)求汽車用檔起步加速至70km/h 的加速時(shí)間。（注：載貨時(shí)汽車用檔起步加速不能至70km/h）由運(yùn)動(dòng)學(xué)可知：dt1 duat 1du At0 a1ua 曲線下兩速度間的面積就是通過此速度即加速時(shí)間可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行積分計(jì)算求出， 且a去件的加速時(shí)間。經(jīng)計(jì)算的時(shí)間為：146.0535s1.4、空車、滿載時(shí)汽車動(dòng)力性有無變化？為什么？答：汽車的動(dòng)力性指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)，由縱向外力決定的所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車的動(dòng)力性有三個(gè)指標(biāo)： 1）最高車速 2）加速時(shí)間 3）最大爬坡度且

8、這三個(gè)指標(biāo)均于汽車是空載、滿載時(shí)有關(guān) 。1.5、 如何選擇汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率?答：依據(jù)（原則）：'.常先從保證汽車預(yù)期的最高車速來初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。從動(dòng)力性角度出發(fā)這些動(dòng)力性指標(biāo)： umax , i, t jPe1GfC D A3u a m axu a m axt360076140P1PPefwt發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)滿足上式的計(jì)算結(jié)果，但也不宜過大，否則會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。（詳見第三章課件）1.6、超車時(shí)該不該換入低一檔的排檔?答：可參看不同i 0 時(shí)的汽車功率平衡圖：顯而可見，當(dāng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)比較大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)后備功率大，加速容易，更易于達(dá)到較高車速。1.7、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

9、表明，裝有0.52L 排量發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車，若是前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)(F.F.)轎車，其平均的軸負(fù)荷為汽車總重力的61.5；若是前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)(F.R.)轎車，其平均的前軸負(fù)荷為汽車總重力的 55.7。設(shè)一轎車的軸距L2.6m，質(zhì)心高度 h 0.57m。試比較采用 F.F.及 F. R形式時(shí)的附著力利用情況，分析時(shí)其前軸負(fù)荷率取相應(yīng)形式的平均值。確定上述F. F.型轎車在 0. 2 及 0. 7 路面上的附著力，并求由附著力所決定的權(quán)限最高車速與極限最大爬坡度及極限最大'.加速度 (在求最大爬坡度和最大加速度時(shí)可設(shè)Fw0)。其他有關(guān)參數(shù)為： m1600kg，CD0.45，A 2.00 m

10、 2 ，f 0.02， 1.00。答： 1> 對(duì)于 F-F 型轎車：最大驅(qū)動(dòng)力等于前輪附著力FxbmaxFFz61.5%mg對(duì)于 F-R 型轎車：最大驅(qū)動(dòng)力等于后輪附著力FxbmaxFFz(155.7%) mg44.3% mg44.3%mg顯然 F-F 型轎車總的附著力利用情況較好。2 > (1)對(duì)于0.2 ：FxbmaxFFz1928.64N極限車速：FxbmaxFf Fw GfCD A U a221.15U amax194.8km / h極限爬坡度： FxbmaxF f Fi GfGii maxF xb maxf0.13Gi max1928.640.021600 * 9.80.

11、13極限加速度：FFfFjGfm dUxbmaxdt( dU ) maxF Gf1.01km /( hs)dtm（2）同理可有：當(dāng)0.7時(shí)，U amax388.0km/ h'.i max0.4105dU() max4.023km /(hs)1.8、一轎車的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量1600kg ； 質(zhì)心 位置 ： a=1450mm ， b=1250mm， hg=630mm; 發(fā) 動(dòng)機(jī) 最大 扭矩M emax=140N?m； I 擋傳動(dòng)比iI 0.385；主減速器傳動(dòng)比io=4.08；傳動(dòng)效率 m =0.9；車輪半徑r=300mm；飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I f0.25kg?m2；全部車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw

12、4.5kg?m2 （其中，前輪的I w=2.25kg?m2，后輪的 Iw=2.25 kg?m2)。若該轎車為前輪驅(qū)動(dòng)， 問：當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)為 0.6 時(shí)，在加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩能否充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度？應(yīng)如何調(diào)整重心在前、 后方向的位置 (即 b 值)，才可以保證獲得應(yīng)有的最大加速度。若令 b/L ×100為前軸負(fù)荷率，求原車的質(zhì)心位置改變后，該車的前軸負(fù)荷率。解題時(shí)，為計(jì)算方便，可忽略滾動(dòng)阻力與空氣阻力。解： <1> 先求汽車質(zhì)量換算系數(shù)：1I w1I f ig 2i0 2m1.41861r 2mr 2m代入數(shù)據(jù)有：=1.4168若地面不發(fā)生打滑，此時(shí)，地面最

13、大驅(qū)動(dòng)力Ttq igi0m6597.36NFxb1max FtrFxb1max6597.36N由于不記滾動(dòng)阻力與空氣阻力，即F f 、 Fw 0這時(shí)汽車行駛方程式變?yōu)镕 FFTtqti g i0 m iGijdurmdt'.當(dāng)Ttq M eMax 140N M 代入有：du( dt ) max2.91再由FbhgG sinmduFz1GLLdtwbhgduGLmLdt將 ( du) max 代入上試有 dtFz1min6180.27NFxb1此時(shí)：Fz1將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，0.6所以：在加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩不能否充分發(fā)揮。<2> 調(diào)整：要使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩能否充分發(fā)揮，則：Fxb10

14、.6應(yīng)使：Fz1其中：Fxb16597.36N不變，F(xiàn)bhgmdu則由公式：z1GLLdt得出： b=1704.6mm前軸負(fù)荷率為：b * 100%1704.6* 100% 63.1%L(1250 1450)63.1%'.1.9、一輛后袖驅(qū)動(dòng)汽車的總質(zhì)量2152kg，前軸負(fù)荷 52，后軸負(fù)荷48，主傳動(dòng)比 io4.55，變速器傳動(dòng)比： 一擋： 3.79，二擋：2.17，三擋：1.41，四擋：1.00，五擋： 0. 86。質(zhì)心高度 hg 0.57m，CDA 1.5 m2 ，軸距 L 2.300m，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量If kg·m2，四個(gè)車輪總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw 3.6kg· m

15、 2 ，車輪半徑 r0.367m。該車在附著系數(shù) 0.6 的路面上低速滑行曲線和直接擋加速曲線如習(xí)題圖 1 所示。國上給出了滑行數(shù)據(jù)的擬合直線 v19.760.59T，v 的單位為 km/h，T 的單位為 s，直接擋最大加速度 max0.75m/ s2 (us=50km/h)。設(shè)各擋傳動(dòng)效率均為0.90，求：1)汽車在該路面上的波動(dòng)阻力系數(shù)。2)求直接擋的最大動(dòng)力因素。3)在此路面上該車的最大爬坡度。答： 1> 由汽車行駛方程式 :Ft F fFwFiFj低速滑行時(shí) ,Fw ,0F j0此時(shí)：FtF f由低速滑行曲線擬臺(tái)直線公式可得 :fdv(19.760.59T )gdt0.060gdt2> 直接檔，i g1<以四檔為例 >先求汽