汽车理论第五版_课后习题答案(正确)
qq第一章汽车的动力性278973104
1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。
答：车轮滚动时，由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。产生机理和作用形式：
（1）弹性轮胎在硬路而上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时
对它做的功不能全部回收。由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力学不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a） o如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶
矩T酱为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力F与地面切向反作用力构成一力偶
（2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。
（3）轮胎在松软地而滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。
（4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做功，也是滚动阻力的作用形式。
1. 2滚动阻力系数与哪些因素有关？
答：滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料和气压有关。这些因素对滚动阻力系数的具体
影响参考课本P9。
1?3确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，任选其中的一种进行整车性能计算）：
1）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的车速一时间曲线，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。
轻型货车的有关数据: 汽油发动机使甩外特性的Tq-n曲线的拟合公式为丄
=— + --------------------- — -------------
nnnn
234
19. 313295. 27 () 165. 44 () 40. 874 () 3. 8445 () 1000100010001000
式中，Tq为发动机转矩（N?m） ;n为发动机转速（r/min）□ 发动机的最低转速min二600i7min,最高转速n aa＞：=4000r/mino 装载质量2000kg 整车整备质量1800kg
总质量3880kg 车轮半径0. 367m
传动系机械效率n t=0. 85
滚动阻力系数f=0. 013
2 空气阻力系数X迎风面积C D A二2. 77m
主减速器传动比i o=5. 83
2 飞轮转动惯量1尸0?218kg?m
2
二前轮转动惯量「二1?798kg?m
四档变速器6. 093. 091. 711. 00-
五档变速器5. 562. 7691. 6441. 000. 793
轴距L=3. 2m
质心至前轴距离（满载）&二1.974m 质心高（满载）hg=0. 9m
分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力一行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。只要对汽车行使方程理解正确，本题的编程和求解都不会有太大困难。常见错误是未将车速的单位进行换算。
2）首先应明确道路的坡度的定义its 乐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coslof 瓜sintama 腹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。
3）已知条件没有说明汽车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以根据常识判断轻型货车的驱动情况。 解：1）绘制汽车
驱动力与行驶阻力平衡图
rrr
? ?
T 11 n
汽车驱动力Ft 二
tq
r got
行驶阻力Ff+凡+ Fi+Fj= G?f+
du
匸
m
6
dt
21. 12 a
发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：
r n
uaO.377
e
一
由本题的已知条件，即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系，编程即可得到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
①由1）得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处, U&ma
＞：= 99. 08m/s
②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路而上克服Ff 匕后邛J 余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度,
车最大爬坡度i 为I 档时的最大爬坡度。利用MATLAB 计算可得，0.352
io
maxmax
du
此时Q _ =，因此有F’F 呼七即到垃车爭坡度与车速的关系式:
dt
■
1_ ? — 一 tanarcsin ； nun?
q ;相应的附着率C 为0.50。 ■atlg -
TL +
3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，求加速时间
求得各档的汽车旋转质量换算系数如远表所示：
|汽车旋转质量换算系数I 甲I 档III 档丹档V 档
③如是前轮驱动，
Q
bhg
LL-—Q
相应的附着率1.20,不合理，舍去。
如是后轮驱动，C = c
Cp2
（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。结果用MATLAB画出汽车加速时间曲线如图五所示。如图所示，汽车用II档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为26. Os。
汽车加速时间Iffi线
100
90
80 70 【1档原地起
步
换档加連
6050
A
■
一
I'
■
o 3020100
125
五
图
60
忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有II档的最低车速。由于各档加速度曲线不相交
1.4空车、满载时汽车动力性有3B化为侏
答：动力性会发生变化。因为满载时汽车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。质量增大，滚动阻力、坡度阻力和加速阻力都会增大，加速时间会增加，最高车速降低。重心位置的改变会影响车轮附着率，从而影响最大爬坡度。
1. 5如何选择汽车发动机功率？
答：发动机功率的选择常先从保证汽车预期的最高车速来初步确定。若给出了期餾最高车速，选择的发动机功
D
a
maxamax
CA1G
率应大体等于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率独，即Pe（uu） o
在实际工作中，还利用现有汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有功率。不国递对车辆应有的
最小比功率作出规定，以保证路上行驶车辆的动力性不低于一定水平，防止某些性能车辆阻緡流
1. 6超车时该不该换入低一挡的排挡？
答：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。如果在该车速时，汽车在此排档的加速度倒数大于低排挡时的加速度倒数，则应该换入低一档，否则不应换入低一挡。
1?7统计数据表明，装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2.6m,质心高度h二0.57m。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軀形式的平均值。确定上魅F轿车在d）=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）。其它有关参数为：
2,f=0. 02, 5 ?1.00。
nfl600kg, G=0. 45, A=2. 00m
分析：分析本题的核心在于考察汽车的附着力、地面法向反作用力和作用在驱动轮上的地面切向反作用力的理解和应用。应熟知公式（1-13）?（1-16）的意义和推导过程
分析1）比较附着力利用情况，即比较汽车前（F.F）、后轮（F?R?）地面切向反作用力与地面作用于前（F.F）、后轮（F. R.）的法向反作用力的比值。解题时应注意，地面法向发作用力包括静态轴荷、动态分量、空气升力和滚动阻力偶矩产生的部分，如若进行简化要对简化的合理性给予说明。地面作用于车轮的地面切向反作用力则包括滚动阻力和空气阻力的反作用力。
2）求极限最高车速的解题思路有两介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。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。
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霰的滚动阻力。
3）最极限最大爬坡度时依然要明确道路坡度的定义和计算中的简化题，具体见1.3题的分析。但经过公式推导
本题可以不经简化而方便得求型确最不爬坡度。解：1.比较采用F. F及F. R.菇丘寸的附着力利用情况
i〉对于前置发动机前轮驱动（F. F.）式轿车，
空气升力FzWl : C瞥2
由m= 1600kg,平均的前轴娄荷为奉车总重力的61. 5%, 静态轴荷的法向反作用力F Z31=0. 615X1600X9. 8=9643. 2N, ???汽车前轮法向反作用力的简化形式为：
19
F ZI=F Z3I-F Z.I= 9643. 2-- C L fAu f
2 -------
地面作用于前轮的切向反作用力为：
Fxi=Ff2+Fw=0. 385Gf+ 叫ua = 120-7+ CA° ua