理论力学作业答案及其他内容.pdf

第一章汽车的动力性 1概念 1汽车的动力性系指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行 驶速度。 2汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度。 3自由半径 静力半径 滚动半径 4轮胎的迟滞损失。 5汽车旋转质量换算系数：1 ) . 越低档，系数越大。 2 ) . 汽车总质量越大，系数越小。 2填空题 1汽车动力性的评价指标是 最高车速，加速时间 和 最大爬坡度。 2汽车的加速时间表示汽车的加速能力 ，常用起步加速时间，超车加速时间来表示加速能力。 3传动系功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。 4汽车的驱动力是驱动汽车的外力，即 地面对驱动轮 的纵向反作用力。 5汽车的动力性能不只受驱动力的制约，它还受到 地面附着条件 的限制。 3作业题 1试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式。 【答】定义: 汽车在水平道路上等速行驶时受到道路在行驶方向上的分力为轮胎的滚动阻力 产生机理: 轮胎在加载变形时所所消耗的能量在卸载恢复时不完全回收， 一部分能量消耗在轮胎的内部 损失上，产生热量，这种损失叫迟滞损失。这种迟滞损失表现为一种阻力偶。 当轮胎不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当轮胎滚动时，由于弹性 迟滞现象，处于压缩过程的前部点地面法相反作用力大于后部点的地面法相反作用力，使它们的合力 Fa相对于法向前移一个距离 a ，它随弹性迟滞损失的增大而增大。即滚动时产生阻力偶矩，阻碍车轮 滚动。 作用形式： 2解释汽车加速行驶时质量换算系数的意义。汽车旋转质量换算系数由哪几部分组成？与哪些因素有 关？ 【答】A 汽车的质量分为平移质量和旋转质量两部分；为了便于加速阻力计算，一般把旋转质量的 惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，对于固定传动比的汽车，常以系数 作为计入旋转质量惯性力 偶矩后的汽车旋转质量换算系数。 B 该转换系数主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比有关。 3汽车轮胎半径增大，其他参数不变时，对汽车的加速性能和爬坡性能有何影响？说明理由。 【答】根据汽车驱动力计算公式，汽车轮胎半径增大，驱动力减小。又根据汽车行驶方程 ，讨论加速性能时，坡度阻力为 0 ，滚动阻力和空气阻力不变，所以加速阻力下降，所以加速性能下 降。同理，爬坡性能下降。 4已知某路面车辆的满载质量为 1 7 0 0k g ，发动机最大输出转矩 1 8 0 N m，对应的发动机转速为 2 8 0 0 r / mi n ；驱动轮滚动半径为 3 6 5 mm；空气阻力系数为 0 . 4 8 ；迎风面积为 2 . 8 m2 ；第 1挡和最 高挡工作时传动系统的总传动比分别为 2 0 . 5和 4 . 6 3 ，相应的传动系统机械效率分别为 0 . 8 5和 0 . 9 2 。若滚动阻力系数为 0 . 0 1 5 ，重力加速度取为 9 . 8 m/ s 2 ，试求： （1 ）该车第 1挡的最大动力因数； （2 ）该车最高挡的最大爬坡度。 【答】 5 【答】 第二章汽车燃油经济性 1概念 1等速工况，循环工况 2碳平衡法 2填空题 3作业题 1“ 车开得慢，加速踏板踩得小，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 吗？为什么？ 【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。速度过低，油门小，后 备功率大，发动机负荷率较低，燃油消耗率高，百公里燃油消耗量并不低。 2 、 发动机本身特性及其发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面。 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、车速、底盘的设 计、汽车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）大小均有关，发动机省油时汽车不一 定就省油。 2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。 【答】 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，后备功率小， 发动机负荷率较高，燃油经济性较好，但动力性差。而且发动机如果在极高负荷状态下持续工作， 会产生很大震动，对发动机的寿命会有所影响。 2 、若最大传动比的选择较小，汽车通过性会降低；若选择过大，则变速器传动比变化范围较大， 档数多，结构复杂。 3 、传动比档数越多，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。 4 、变速器与主减速器的速比应该进行适当配合，才能兼顾动力性和经济性。 3达到最佳动力性的换挡时机是什么？达到最佳燃油经济性的换挡时机是什么？两者是否相同？ 【答】 4为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高挡？ 【答】因为汽车在低档时发动机负荷率低，燃油消耗量高，高档时则相反，所以为了提高燃油经济性 应该起步后很快换入高档。 5试从汽车结构方面简述影响汽车燃油经济性的因素。 【答】 ( 1 )缩减轿车总尺寸和轻量化； ( 2 ) 提高发动机设计水平：1 ）提高现有汽油发动机的热效率与机械效率 2 ）扩大柴油发动机的应用范围 3 ）增压化 4 ）广泛采用电子计算机控制技术 ( 3 ) 增加传动系档位数（以提高效率） ( 4 ) 优化汽车的外形与轮胎 ( 使用方面) 1 . 中速行驶 2 . 尽量使用高档 3 . 合理拖挂 4 . 正确的保养与调整 第三章汽车动力装置参数的选定 1概念 等比级数分配其优点：1 . 发动机工作范围相同，加速时便于操作 2 . 各档工作所对应的发动机功率多比较大，有利于汽车动力性。 3 . 便于与副变速器配合，构成更多档位的变速器。 2填空题 1 . 汽车动力装置参数系指发动机的功率和传动系的传动比。 2 . 发动机功率：根据预期最高车速和比功率选取。 3 . 确定最大传动比时，要考虑三个方面的问题：最大爬坡度，附着力，最低稳定车速。 4 . 最小传动比的选取依据动力性，经济性要求，以及驾驶性能。 3作业题 1 . 试分析汽车主减速器传动比 对汽车动力性和燃油经济性的影响。 【答】1 . 汽车主减速器传动比对动力性和燃油经济性的影响主要体现在最小传动比的选择上。 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，后备功率小，发动机负荷率较高，燃油经济性较好，但 动力性差。 2 . 传动系中最大传动比的确定原则是什么？ 【答】1 . 满足汽车最大爬坡度。 2 . 满足汽车最低稳定车速。 3 . 满足汽车附着条件。 4 . 满足汽车加速时间要求。 第四章汽车制动性 1概念 1 . 汽车制动性指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车 速的能力。 2 . 汽车制动性的评价指标：1 . 制动效能 2 . 制动效能的稳定性（热衰退） 3 . 制动时方向的稳定性 3 . 跑偏，侧滑，失去转向能力 4 . 水衰退问题 滑水现象 5 . 制动距离主要与路面条件，载荷条件，制动初速度有关。 2填空题 1 . 汽车的制动性能主要由制动效能制动效能、制动效能的恒定性制动效能的恒定性和制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性来评价。 2 . 车轮的滑动率越小，侧向力系数越大。 3 . 汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受附着条件的限制。 4 .盘式制动器与鼓式制动器相比：其制动效能低，稳定性能好，反应时间短。 5 . 制动时汽车跑偏的原因：制动时左右轮制动器制动力不相等和制动时悬架导向杆系与转向系拉杆 在运动学上不协调。 6 . 3作业题 1 . 请叙述制动器制动力、地面制动力和地面附着力三者之间关系和区别是什么？并用图表示三者之 间的关系。 【答】 ：区别：地面制动力由地面提供；制动器制动力与踏板力成正比关系；地面附着力由轮 胎和路况决定。 关系：汽车的地面制动力首先取决于制动器制动力，同时又受到地面附着条件的限制，所以只 有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动 力。 2 . 请分别描述什么是车轮滑动率、制动力系数、滑动附着系数、峰值附着系数、同步附着系数。 【答】车轮滑移率：车轮运动中滑动成分所占的比例。 制动力系数：地面制动力与垂直载荷之比。 滑动附着系数：s = 1 0 0 % 的制动力系数。 峰值附着系数：s = 1 5 % 2 0 % 的制动力系数。 同步附着系数： 线与 I 曲线交点处的附着系数。 3 . 叙述车轮的滑动率与纵向附着系数的关系，并绘图说明。 【答】 ： （横向制动力系数随车轮滑移率的增大而减小。 ） 滑移率从 0 % 增加时，纵向附着系数随滑移率增加而明显增加，当滑移率增至 1 5 % 2 0 % 区间内， 纵向附着系数在某点达到最大值时， 此后其值随滑移率增加而下降， 直至 s = 1 0 0 % 。 4 . 造成制动跑偏的主要原因是什么？为什么两前轮制动力不相等对制动跑偏的影响更大。 【答】1 . 制动时左右轮制动器制动力不相等 和 制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学 上不协调。 2 . 因为前轮为转向轮，由于主销后倾，使地面侧向反作用力对转向轮产生同一方向的 偏转力矩，增大了前轮转动角度。 5 . 为什么汽车在光滑路面上高速制动时，后轮抱死是一种危险工况？对于轻型货车，满载与空载两 种情况下，哪一种更容易出现后轮抱死现象？为什么？ 【答】 6 . 某前置前轮驱动的轿车，轴距 L = 2 . 5 5 m ，质心高度 h g = 0 . 5 8 m ，满载质量为 1 4 6 0k g ，静态 时前轮承载为 6 1 % 。采用常规制动系统，制动力分配系数 = 0 . 8 2 8。 （1 ）该车在附着系数 = 0 . 7的路面上制动时，试计算前轮能提供的最大制动力。 （2 ）在前轮刚抱死时后轮能提供多大的制动力？ 【答】 7 . 某汽车总质量为 4 0 0 0 k g ，前轴荷为 1 3 5 0 0 N ，后轴荷为 2 6 5 0 0 N ，质心高度为 0 . 9 8 m，轴距为 2 . 8 m，同步附着系数0 . 5 5，试确定该汽车前后制动器制动分配比例是多少？ 【答】 8 . 一轿车的有关参数如下：总质量 1 6 0 0 k g ，质心位置 a = 1 4 5 0 mm，b = 1 2 5 0 mm h g = 6 3 0 mm。轿车装有单回路制动系统，其制动器制动力分配系数 =0 . 6 5 0。试求： （ 1 ） 同步附着系数； （ 2 ） 在 =0 . 7 0路面上的制动效率； （ 3 ） 汽车此时能达到的最大制动减速度（指无任何车轮抱死时） ； 【答】 第五章汽车的操纵稳定性 1概念 2填空题 1 .汽车的稳态转向特性 3种类型：过多转向、中性转向和不足转向。 2 . 汽车重心向前移动，会使车辆过多转向量变小。 3 . 轮胎气压越高，则轮胎的侧偏刚度越大。 4 . 由轮胎坐标系有关符号规定可知，负的侧偏力产生正的侧偏角。 5 .当汽车的质心在中性转向点之前，汽车具有不足转向特性。 6 .一般而言，最大侧偏力越大，汽车极限性能越好，圆周行驶的极限侧向加速度越高。 7 .汽车横摆角速度的频率特性包括幅频特性幅频特性和相频特性相频特性。 8 .在侧向力作用下，若汽车前轴左、右车轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于增加增加不足 转向量，若后轴左右车轮垂直载荷变动量较大，汽车趋于减小减小不足转向量。 3作业题 1 . 什么是弹性轮胎的侧偏特性？什么是侧偏力和侧偏回正力矩？它们主要与哪些因素有关？ 【答】侧偏特性：主要指侧偏力，回正力矩与侧偏角间的关系。 侧偏力：车轮中心沿 Y轴方向将作用有侧向力 Fy，相应在地面上产生地面侧向反作用力