汽车理论课后题答案.docx
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汽车理论课后题答案
第一章
1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?
答：
1）定义：
汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）产生机理：
由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和
卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。
这种迟滞损失表现为一种
阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，
由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程
的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力Fa相对于法线前移一个距离a,它随弹性迟滞损失的增大而变大。
即滚动时有滚
动阻力偶矩TfFza阻碍车轮滚动。
3）作用形式：
滚动阻力Fffw
F
T
f
f（f为滚动阻力系数）
r
1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？
提示：
滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4档或5档变速器，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）求汽车的最高车速、最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。
3）绘制汽车行驶加速倒数曲线，用图解积分法求汽车有Ⅱ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Ⅱ档起步加速至70km/h的加速时间。
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的Tq—n曲线的拟合公式为
Tq19.13259.27（
n
1000
）
165.44（
n
1000
）
nn
23）
40.874（）3.8445（
10001000
4
式中,Tq为发功机转矩（N·m）；n为发动机转速（r／min）。
发动机的最低转速nmin=600r/min，最高转速nmax=4000r／min
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ηт＝0.85
波动阻力系数f＝0.013
2
空气阻力系数×迎风面积CDA＝2.77
m
主减速器传动比i0＝5.83
飞轮转功惯量If＝0.218kg·
2
m
二前轮转动惯量Iw1＝1.798kg·
2
m
四后轮转功惯量Iw2＝3.598kg·
2
m
变速器传动比ig（数据如下表）
轴距L＝3.2m
质心至前铀距离（满载）α＝1.947m
质心高（满载）hg＝0.9m
解答：
1）（取四档为例）
由
FTq
t
TqnFu
t
un
即
F
t
Ti
qg
i
r
o
T
Tq19.13
n
259.27（）
1000
nnn
23）4
165.44（）40.874（）3.8445（
100010001000
u
0.
377
igi
o
rn
行驶阻力为FfFw：
F
CA
D
fFGfU
wfFGfU
21.15
a
2
2
494.3120.131Ua
由计算机作图有
※本题也可采用描点法做图：
由发动机转速在nmin600r/min，nmax4000r/min，取六个点分别代入公式：
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
2）⑴最高车速：
有
FtFF
fw
2
Ft494.3120.131U
a
分别代入Ua和Ft公式：
Tq
*n
6.9*5.83*0.85
0.377*0.3697
494.3120.131（
0.3675.83*6.09
）
2
把
T的拟和公式也代入可得：
q
n>4000
而nmax4000r/min
0.367*4000
∴U0.377*94.93Km/h
max
1.0*5.83
⑵最大爬坡度：
挂Ⅰ档时速度慢，Fw可忽略：
FiF（FF
tmaxfw
）
Gi
F
tmax
Gf
i
F
tmax
maxf
G
14400
388*09.8
0.013
=0.366
（3）克服该坡度时相应的附着率
F
F
x
z
忽略空气阻力和滚动阻力得：
Fi
F
z
a
iil
/la
0.366*
3.2
1.947
0.6
3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：
40.0626
1dt
FtFw
D为动力因素）
a（G
dug（Df）
2
IIii
11
wfg0
1
Ⅱ时，2
2
mrmr
2
T
1
1
3800
2
2
1.798
3.59810.218*
3.09
*
5.83
20.367
2
0.3673800
*
0.85
1.128
F
t
Ti
q
i
go
r
T
Tq19.13
n
259.27（）
1000
n
165.44（）
1000
nn
23）4
40.874（）3.8445（
10001000
CA
D
FwU
21.15
a
2
由以上关系可由计算机作出图为：
②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至70km/h的加速时间。
（注：
载货时汽车用Ⅱ档起步加速不能至70km/h）
由运动学可知：
dt
1
a
du
t
1
t
du
0a
A
1
即加速时间可用计算机进行积分计算求出，且ua
a
曲线下两速度间的面积就是通过此
速度去件的加速时间。
经计算的时间为：
146.0535s
1.4、空车、满载时汽车动力性有无变化？
为什么？
答：
汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶
速度。
汽车的动力性有三个指标：
1）最高车速2）加速时间3）最大爬坡度
且这三个指标均于汽车是空载、满载时有关。
1.5、如何选择汽车发动机功率?
答：
依据（原则）：
常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。
〔从动力性角度出发〕这些动力性指标：
umax,i,tj
1
PePP
fw
1GfCA
3
tD
Pu
eu
aamax
max761403600
发动机的最大功率应满足上式的计算结果，但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响
t
汽车的燃油经济性。
（详见第三章课件）
1.6、超车时该不该换入低一档的排档?
答：
可参看不同i0时的汽车功率平衡图：
显而可见，当总的转动比较大时，发动机后备功率大，加速容易，更易于达到较高
车速。
1.7、统计数据表明，装有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L＝2.6m，质心高度h＝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取相应形式的平均值。
确定上
述F.F.型轿车在φ＝0.2及0.7路面上的附着力，并求由附着力所决定的权限最高车速与极
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）。
其他有关参
数为：
m＝1600kg，CD＝0.45，A＝2.00
2
m，f＝0.02，δ＝1.00。
答：
1>对于F-F型轿车：
最大驱动力等于前轮附着力
FxbmaxFFz61.5%mg
对于F-R型轿车：
最大驱动力等于后轮附着力
F
xbmax
FFz（155.7%）mg
44.3%mg
显然F-F型轿车总的附着力利用情况较好。
2>
（1）对于0.2：
F
xbmax
FFz1928.64N
极限车速：
CA
D
FfGfU
FF
xbmax21.15
w
a
2
Uamax194.8km/h
极限爬坡度：
FxbmaxFfFiGfGi
i
max
F
xbmax
G
f
i
max
1928.64
1600*9.8
0.02
0.13
dU
FFFGfm
极限加速度：
dt
xbmaxfj
（
dU
dt
FGf
）max1.01km/（hs）
m
（2）同理可有：
当0.7时，
Uamax388.0km/h
i0.4105
max
（
dU
dt
）max4.023km/（hs）
1.8、一轿车的有关参数如下：
总质量1600kg；质心位置：
a=1450mm，b＝1250mm，hg＝630mm;发动机最大扭矩
Memax＝140N·m;I挡传动比iI＝0.385；主减速器传动比io＝4．08;传动效率ηm＝
0.9；车轮半径r＝300mm;飞轮转动惯量If＝0.25kg·
2
m；全部车轮的转动惯量∑Iw＝
4.5kg·
2
m（其中，前轮的Iw＝2.25kg·
2
m，后轮的Iw＝2.25kg·
2
m）。
若该轿车为前轮驱动，问：
当地面附着系数为0.6时，在加速过程中发动机扭矩能否充
分发挥而产生应有的最大加速度？
应如何调整重心在前、后方向的位置（即b值），才可以保
证获得应有的最大加速度。
若令
b
L
×100％为前轴负荷率，求原车的质心位置改变后，该
车的前轴负荷率。
解题时，为计算方便，可忽略滚动阻力与空气阻力。
解：
<1>先求汽车质量换算系数：
22
IIii
11
wfg0T
1
22
mrmr
代入数据有：
=1.4168
若地面不发生打滑，此时，地面最大驱动力
F
xb1max
F
t
Ti
tq
g
r
i
0
t
Fxb1max6597.36N
由于不记滚动阻力与空气阻力，即Ff、0
F
w
这时汽车行驶方程式变为
FtFF
i
j
Tii
du
tqg0t
Gim
rdt
当TQMeMax140NM
代入有：
（
du
dt
）
max
2.91
再由
h
bdu
g
FzGGsinmF
1w
LLdt
G
b
L
h
g
L
m
du
dt
du
将（）max代入上试有
dt
Fz1min6180.27N
此时：
F
xb1
F
z1
0.6
将出现打滑现象，
所以：
在加速过程中发动机扭矩不能否充分发挥。
<2>调整：
要使发动机扭矩能否充分发挥，则：
应使：
F
xb1
F
z1
0.6
其中：
Fxb16597.36N不变，
h
bdu
g
FGm
z1
则由公式：
dt
LL得出：
b=1704.6mm
b1704.6
前轴负荷率为：
*100%
*100%
L（12501450）
63.1%
1.9、一辆后袖驱动汽车的总质量2152kg，前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传动比io＝
4.55，变速器传动比：
一挡：
3.79，二挡：
2.17，三挡：
1.41，四挡：
1.00，五挡：
0.86。
质
心高度hg＝0.57m，CDA＝1.5
2
m，轴距L＝2.300m，飞轮转动惯量If＝kg·m2，四个
车轮总的转动惯量Iw＝3.6kg·
2
m，车轮半径r＝0.367m。
该车在附着系数Ψ＝0.6的路
面上低速滑行曲线和直接挡加速曲线如习题图1所示。
国上给出了滑行数据的拟合直线v
＝19.76－0.59T，v的单位为km/h，T的单位为s，直接挡最大加速度αmax＝0.75m/
2
s
（us=50km/h）。
设各挡传动效率均为0.90，求：
1）汽车在该路面上的波动阻力系数。
2）求直接挡的最大动力因素。
3）在此路面上该车的最大爬坡度。
答：
1>由汽车行驶方程式:
FtFFFF
fwi
j
低速滑行时,,
F0F0
wj
此时：
FtF
f由低速滑行曲线拟台直线公式可得:
f
dv
gdt
（19.76
0.59T
gdt
）
0.060
2>直接档，ig1<以四档为例>
先求汽车质量换算系数：
1
1
m
r
I
2
w
Ii
1
fg
m
2
i
0
2
r
2
T
代入数据得：
1.0266再有动力因素公式：
D
dU
gdt
其中：
fif00.060
dU
所以：
Dmax（）max
gdt
而：
dU
2
（）max0.75m/s
dt
Dmax0.060
1.0266
9.81
*
0.75
*
3.6
0.34255
dU
3>由Dmax（）max
gdt
可得，最大爬坡度为：
iDmaxf
max
i
max
0.28255
16.41max
第二章
2.1、“车开得慢，油门踩得小，就—定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，
这两种说法对不对？
答：
均不正确。
①由燃油消耗率曲线知：
汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。
此时，后备
功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。
②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车列车的质量利用系数（即
装载质量与整备质量之比）大小也关系汽车是否省油。
，
2.2、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
提示：
①采用无级变速后，理论上克服了发动机特性曲线的缺陷，使汽车具有与等功率发
动机一样的驱动功率，充分发挥了内燃机的功率，大地改善了汽车动力性。
②同
时，发动机的负荷率高，用无级变速后，使发动机在最经济工况机会增多，提高
了燃油经济性。
2.3、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线，
确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。
答：
无级变速器传动比I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系：
i'0.377
i
nr
u
0
n
A
au
a
（式中A为对某汽车而言的常数A
r
0.377
i
0
）
当汽车一速度ua'在一定道路沙锅行驶时，根据应该提供的功率：
P
e
'
P
P
w
T
由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为n'e。
将ua'，n'e代入上式，即得无级变速器应有的传动比i’。
带同一植的道路上，不
同车速时无级变速器的调节特性。
2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性?
提示：
①缩减轿车总尺寸和减轻质量
大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速
阻力。
为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之
一。
②汽车外形与轮胎
降低CD值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。
2.5、为什么汽车发动机与传动系统匹配不好会影响汽车燃油经济性与动力性?
试举例说明。
提示：
发动机最大功率要满足动力性要求（最高车速、比功率）]
①最小传动比的选择很重要，（因为汽车主要以最高档行驶）
若最小传动比选择较大，后备功率大，动力性较好，但发动机负荷率较低，燃油经济性
较差。
若最小传动比选择较小，后备功率较小，发动机负荷率较高，燃油经济性较好，
但动力性差。
②若最大传动比的选择较小，汽车通过性会降低；若选择较大，则变速器传动比变化范围
较大，档数多，结构复杂。
③同时，传动比档数多，增加了发动机发挥最大功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能
力，动力性较好；档位数多，也增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低了
油耗，燃油经济性也较好。
2.6、试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响。
提示：
因为汽车并不经常以此速度行驶，低速档只要满足动力性的要求。
2.7、习题图2是题1.3中货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。
负荷特性曲线的拟合
公式为
234
bBBPeBPeBPeBPe
01234
式中，b为燃油消耗率[g／（kw.h）];Pe为发动机净功率（kw）。
拟合式中的系数为
怠速油耗Qid0.299mL/s（怠速转速400r/min）。
计算与绘制题1.3中货车的
1）汽车功率平衡图。
2）最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线。
或利用计算机求货车按JB3352－83规定的六工况循环行驶的百公路油耗。
计算
中确定燃油消耗率值b时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可
由相邻转速的两根曲线用插值法求得。
六工况循环的参数如下表
3）
参看图2-2。
（汽油的密度是0.7g/cm
）
答：
1）<考虑空车的情况>
发动机输出功率：
Tii
qgo
Peu
Ta
r
/3600
Tq19.13
n
259.27（）
1000
n
165.44（）
1000
2
n
40.874（）
1000
3
3.8445（
10
0.377rn
u
aii
go
由以上三条关系式，可以绘出各个档位下发动机的有效功率图。
再有阻力功率：
3
PPw1GfuCAu
faDa
（
360076140
TT
）
3
33.638*105
7.647*10uaua
由以上信息作出汽车功率平衡图如下：
2）<考虑满载时情况>
等速百公里油耗公式:
Qs
1.
Pb
e
02u
a
g
（L/100Km）
u
0.377rn
aii
g
o
n
由pe
b
①最高档时:
ig1,
不妨取Pe18Kw
ⅰ:
n=815r/min,即ua19.34Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式:
234
bBBPeBPeBPeBPe
01234
b1740.2g/（Kwh）
Qs
Pb
e231.2
1.02ug
a
L
ⅱ:
n=1207r/min,即ua28.64Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b295.0g/（Kwh）
Qs26.0L
ⅲ:
n=1614r/min,即ua38.30Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b305.2g/（Kwh）
Qs20.5L
ⅳ:
n=2603r/min,即ua61.77Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b280.1g
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