汽车理论第五版课后习题答案正确Word文档格式.docx
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迎风面积CDA=2.77m
主减速器传动比i0=5.83
飞轮转动惯量If=0.218kg?
m
二前轮转动惯量Iw1=1.798kg?
四后轮转动惯量Iw2=3.598kg?
变速器传动比ig（数据如下表）
Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档
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）a=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－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itan。
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cos1和sintan，简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
汽车驱动力Ft=
Ttqigiot
r
行驶阻力Ff+Fw＋Fi+Fj＝G?
f+
C
A
D
1.4
u+G?
i+
a
du
dt
发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：
ua0.377
i
g
n
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，
2。
Uamax＝99.08m/s
②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服FfFw后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，
此时0
，因此有
FiFFF，可得到汽车爬坡度与车速的关系式：
tfw
FFF
tanarcsin；
而汽
G
车最大爬坡度
i为Ⅰ档时的最大爬坡度。
利用MATLAB计算可得，imax0.352。
max
③如是前轮驱动，C1＝
bhg
LL
；
相应的附着率C1为1.20，不合理，舍去。
如是后轮驱动，C2＝
ahg
相应的附着率C2为0.50。
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下表所示：
汽车旋转质量换算系数Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档Ⅳ档Ⅴ档
1
22
IwIfigiT
mrmr
1.51.10271.04291.02241.0179
利用MATLAB画出汽车的行驶加速度图和汽车的加速度倒数曲线图：
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
（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26.0s。
1.6空车、满载时汽车动力性有无变化？
为什么？
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。
1.7如何选择汽车发动机功率？
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。
若给出了期望的最高车速，选择的发动机功
1GfCA
D3
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之和，即Pe（uu）。
maxamax
360076140t
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。
不少国家还对车辆应有的
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，防止某些性能差的车辆阻碍车流。
1.8超车时该不该换入低一挡的排挡？
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。
1.9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,δ≈1.00。
m=1600kg,CD=0.45,A=2.00m
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个。
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或整个的滚动阻力。
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问题，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得准确最大爬坡度。
1.比较采用F.F及F.R.形式时的附着力利用情况
i>
对于前置发动机前轮驱动（F.F.）式轿车，
空气升力
F
Z
W1
CAu，
Lfr
由m=1600kg，平均的前轴负荷为汽车总重力的61.5％，
静态轴荷的法向反作用力Fzs1=0.615X1600X9.8=9643.2N，
∴汽车前轮法向反作用力的简化形式为：
Fz1=Fzs1-Fzw1＝9643.2--
LfAu
地面作用于前轮的切向反作用力为：
Fx1=Ff2+Fw=0.385Gf+
CA
Du2
19.31415
＝120.7＋
Du
21.15
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附着力利用情况：
2
1.10u
21.15
X
FCAu
19.315
ii>
对于前置发动机后轮驱动（F.R.）式轿车同理可得：
2D
174.7u
21.16
X2
Z2
6946.2
Lrr
一般地，CLr与CLf相差不大，且空气升力的值远小于静态轴荷的法向反作用力，以此可得
FF
X1X2
Z1Z2
，前置发动
机前轮驱动有着更多的储备驱动力。
结论：
本例中，前置发动机前轮驱动（F.F）式的轿车附着力利用率高。
2．对F.F.式轿车进行动力性分析
1）附着系数0.2时
求极限最高车速:
忽略空气升力对前轮法向反作用力的影响，Fz1＝9643.2N。
最大附着力F1=Fz1=1928.6N。
令加速度和坡度均为零，则由书中式（1－15）有：
F=F=F+F，
1X1Wf2
则
FFF=1928.6-0.02X0.385X1600X9.8=1807.9N，
W1f2
又
D2
Fu
Wamax
由此可推出其极限最高车速：
u=206.1km/h。
amax
求极限最大爬坡度:
计算最大爬坡度时加速度为零，忽略空气阻力。
前轮的地面反作用力
h
b
F1FG（cossin）
zz
s1
最大附着力
F=F
1z1
由书中式（1－15），有F1=FX1=Fi+Ff2GsinGcosf
L
以上三式联立得：
imaxtan
baf
Lh
＝0.095。
iii>
求极限最大加速度：
令坡度阻力和空气阻力均为0，Fz1＝9643.2N
F=F＝1928.6N
由书中式（1－15）
F=F=Fma
1X1f2max
解得
a1.13。
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2）当附着系数Φ＝0.7时，同理可得：
最高车速：
u=394.7km/h。
amax
最大爬坡度：
imax0.347。
最大加速度：
a4.14
方法二：
忽略空气阻力与滚动阻力，有：
b/L
1/hg/L
，最大爬坡度
iq，最大加速度amaxq.g
所以0.2时，
imax0.118,amax1.16m/s。
1.11时，
imax0.373,amax3.66m/s
19.316一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=140Nm
2，Ⅰ档传动比i
1=3.85；
主减速器传动比i0=4.08；
传动效率ηm=0.9；
车轮半径r=300mm；
飞轮转动惯量If=0.25kg·
m
2；
全部车轮惯量
2（其中后轮Iw=2.25kg·
m2,前轮的Iw=2.25kg·
m2）。
若该轿车为前轮驱动，问：
当地面附着系数为0.6
∑Iw=4.5kg·
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（b位置），
才可以保证获得应有的最大加速度。
若令为前轴负荷率，求原车得质心位置改变后，该车的前轴负荷率。
本题的解题思路为比较由发动机扭矩决定的最大加速度和附着系数决定的最大加速度的大小关系。
如果前者
大于后者，则发动机扭矩将不能充分发挥而产生应有的加速度。
忽略滚动阻力和空气阻力，若发动机能够充分发挥其扭矩则
Memaxii
01m
Ft＝6597.4N；
Ft
δ
∑
IIii
=w＋f10m=1.42；
amax2.91m/s。
前轮驱动汽车的附着率C1
等效坡度max0.297
。
则有，Cφ1＝0.754>
0.6,所以该车在加速过程中不能产生应有的最大加速度。
为在题给条件下产生应有的最大加速度，令Cφ1＝0.6，
代入q=0.297，hg=0.63m，L=2.7m，
解得b≈1524mm，则前轴负荷率应变为b/L=0.564，即可保证获得应有的最大加速度。
19.317一辆后轴驱动汽车的总质量2152kg,前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传动比i0=4.55，变速器传动比：
一挡：
21.17，二档：
2.17，三档：
1.41，四档：
1.00，五档：
0.86。
质心高度hg＝0.57m，CDA=1.5m
2，轴距L=2.300m，飞轮
转动惯量If=0.22kg·
2，四个车轮总的转动惯量Iw=3.6kg·
m2，车轮半径r＝0.367m。
该车在附着系数0.6的路面
上低速滑行曲线和直接档加速曲线如习题图1所示。
图上给出了滑行数据的拟合直线v=19.76-0.59T，v的单位km/h，
第6页共30页
2（u
T的单位为s，直接档最大加速度amax＝0.75m/sa＝50km/h）。
设各档传动效率均为0.90，求：
1）汽车在该路面上的滚动阻力系数。
2）求直接档的最大动力因数。
3）在此路面上该车的最大爬坡度。
1）求滚动阻力系数
汽车在路面上滑行时，驱动力为0，飞轮空转，质量系数中该项为0。
∑I3.6
=w。
111.012
22
mr21520.367
行驶方程退化为：
0
Gfm
，减速度：
duGf
dtm
根据滑行数据的拟合直线可得：
1.12
19.318
21.18m/s
解得：
0.0169
f
gdt
2）求直接档最大动力因数
直接档：
∑IIii
=＋。
wf40m
11.027
动力因数：
Df
gdt
最大动力因数：
Dfa
maxmax
6946.3
21.160.750.096
9.8
3）在此路面上该车的最大爬坡度
由动力因数的定义，直接档的最大驱动力为：
Tii
tqt
max04
FFDG
tw
max4max4r
最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度：
tqmax01t
GfGi
以上两式联立得：
GfGiFDG
maxwmax4
ii
14
imaxi1（uDmax4）f0.654
21.15G
由地面附着条件，汽车可能通过的最大坡度为：
a/L
0.338
所以该车的最大爬坡度为0.338。
第二章汽车的燃油经济性
2.1“车开得慢，油门踩得小，就一定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”这两种说法对不对？
不对。
由汽车百公里等速耗油量图，汽车一般在接近低速的中等车速时燃油消耗量最低，并不是在车速越低
越省油。
由汽车等速百公里油耗算式（2-1）知，汽车油耗量不仅与发动机燃油消耗率有关，而且还与发动机功率以及
车速有关，发动机省油时汽车不一定就省油。
2.2试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
为了最大限度提高汽车的动力性，要求无级变速器的传动比似的发动机在任何车速下都能发出最大功率。
为
第7页共30页
了提高汽车的燃油经济性，应该根据“最小燃油消耗特性”曲线确定无级变速器的调节特性。
二者的要求是不一致的，
一般地，无级变速器的工作模式应该在加速阶段具有良好的动力性，在正常行驶状态具有较好的经济性。
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状况下工作
的“无级变速器调节特性”。
由发动机在各种转速下的负荷特性曲线的包络线即为发动机提供一定功率时的最低燃油消耗率曲线，如课本
图2-9a。
利用此图可以找出发动机提供一定功率时的最经济状况（转速与负荷）。
把各功率下最经济状况运转的转速
与负荷率表明在外特性曲线上，便得到“最小燃油消耗特性”。
无级变速器的传动比i'
与发动机转速n及汽车行驶速度
之间关系（
i'
0.377
nr
iu
0a
），便可确定无级变速器的调节特性，具体方法参见课本P47。
2.4如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性？
汽车底盘设计应该从合理匹配传动系传动比、缩减尺寸和减轻质量来提高燃油经济性。
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。
在一定道路条件下和车速下，虽然发动机发出的功率相同，但传动比大时，后备功率越大，加速和爬坡能力
越强，但发动机负荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，传动比小时则相反。
所以传动系统的设计
应该综合考虑动力性和经济性因素。
如最小传动比的选择，根据汽车功率平衡图可得到最高车速umax（驱动力曲线与行
驶阻力曲线的交点处车速），发动机达到最大功率时的车速为up。
当主传动比较小时，up>
umax，汽车后备功率小，动力
性差，燃油经济性好。
当主传动比较大时，则相反。
最小传动比的选择则应使up与umax相近，不可为追求单纯的的动
力性或经济性而降低另一方面的性能。
2.6试分析超速档对汽车动力性和燃油经济性的影响。
汽车在超速档行驶时，发动机负荷率高，燃油经济性好。
但此时，汽车后备功率小，所以需要设计合适的次
一挡传动比保证汽车的动力性需要。
2.7已知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：
B0BPeBPeBPeBPe
1234
其中，b为燃油消耗率[g/（
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