汽车理论-余志生-课后习题答案详解(全)

第一章第一章 1 1 试说明轮胎滚动阻力的定义 产生机理和作用形式试说明轮胎滚动阻力的定义 产生机理和作用形式 答答 1 定义定义 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 即滚动时有滚滚 动阻力偶矩动阻力偶矩 阻碍车轮滚动 aFT zf 3 作用形式 作用形式 滚动阻力 f 为滚动阻力系数 fwFf r T F f f 1 2 滚动阻力系数与哪些因素有关 滚动阻力系数与哪些因素有关 提示 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 确定一轻型货车的动力性能 货车可装用 4 档或档或 5 档变速器 任选其中的一种进行整车性能计算 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 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 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 绘制汽车行驶加速倒数曲线 用图解积分法求汽车有 档起步加速行驶至档起步加速行驶至 70km h 的车速 时间曲线 或者用计算机的车速 时间曲线 或者用计算机 求汽车用求汽车用 档起步加速至档起步加速至 70km h 的加速时间 的加速时间 轻型货车的有关数据 轻型货车的有关数据 汽油发动机使用外特性的汽油发动机使用外特性的 Tq n 曲线的拟合公式为曲线的拟合公式为 432 1000 8445 3 1000 874 40 1000 44 165 1000 27 25913 19 nnnn Tq 式中式中 Tq 为发功机转矩为发功机转矩 N m n 为发动机转速为发动机转速 r min 发动机的最低转速发动机的最低转速 nmin 600r min 最高转速 最高转速 nmax 4000 r min 装载质量装载质量 2000kg 整车整备质量整车整备质量 1800kg 总质量总质量 3880 kg 车轮半径车轮半径 0 367 m 传动系机械效率传动系机械效率 0 85 波动阻力系数波动阻力系数 f 0 013 空气阻力系数空气阻力系数 迎风面积迎风面积 CDA 2 77 2 m 主减速器传动比主减速器传动比 i0 5 83 飞轮转功惯量飞轮转功惯量 If 0 218kg 2 m 二前轮转动惯量二前轮转动惯量 Iw1 1 798kg 2 m 四后轮转功惯量四后轮转功惯量 Iw2 3 598kg 2 m 变速器传动比变速器传动比 ig 数据如下表数据如下表 轴距轴距 L 3 2m 质心至前铀距离质心至前铀距离 满载满载 1 947m 质心高质心高 满载满载 hg 0 9m 解答 解答 1 取四档为例 由 uF nu nTq TqF t t 即 r iiT F Togq t 432 1000 8445 3 1000 874 40 1000 44 165 1000 27 25913 19 nnnn Tq ogi i rn u 377 0 行驶阻力为 wf FF 2 15 21 a D wf U AC GfFF 2 131 0 312 494 a U 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 取六个点分别代入公式 min 600nminr min 4000nmaxr 2 最高车速 有 wft FFF 2 131 0 312 494 at UF 分别代入和公式 a U t F 2 09 6 83 5 3697 0 377 0 131 0 312 494 367 0 85 0 83 5 9 6 n Tq 把的拟和公式也代入可得 q T n 4000 而r min4000 max n Km h93 94 83 5 0 1 4000 367 0 377 0 max U 最大爬坡度 挂 档时速度慢 可忽略 Fw maxwfti FFFF GfFGi t max 013 0 8 9 3880 14400 max max f G F i t 0 366 3 克服该坡度时相应的附着率 z x F F 忽略空气阻力和滚动阻力得 6 0 947 1 2 3 366 0 a il la i F Fi z 3 绘制汽车行驶加速倒数曲线 已装货 40 0626 为动力因素 1 fDgdu dt a G FwFt D 时 2 2 0 2 2 11 1 r iiI mr I m Tgfw 2 22 2 367 0 85 0 83 5 09 3 218 0 3800 1 367 0 598 3 798 1 3800 1 1 1 128 r iiT F Togq t 432 1000 8445 3 1000 874 40 1000 44 165 1000 27 25913 19 nnnn Tq 2 15 21 a D w U AC F 由以上关系可由计算机作出图为 用计算机求汽车用 档起步加速至 70km h 的加速时间 注 载货时汽车用 档起步加速不能至 70km h 由运动学可知 du a 1 dt Adu t 0 a 1 t 即加速时间可用计算机进行积分计算求出 且曲线下两速度间的面积就是通过此速度去件的加速时间 a u a 1 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 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如何选择汽车发动机功率 答 依据 原则 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 j tiu max wf t e PPP 1 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 超车时该不该换入低一档的排档 答 答 可参看不同 时的汽车功率平衡图 0 i 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 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轿车 其平均的轴负荷为汽车总重 力的力的 61 5 若是前置发动机后轮驱动 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 设一轿车的轴距 L 2 6m 质心高度 质心高度 h 0 57m 试比较采用 试比较采用 F F 及及 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 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 确定上述均值 确定上述 F F 型轿车在型轿车在 0 2 及及 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 极限最大加速度极限最大加速度 在求最大爬坡度和最大加速度时可设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 其他有关参数为 m 1600kg CD 0 45 A 2 00 f 0 02 1 00 2 m 答 答 1 对于 F F 型轿车 最大驱动力等于前轮附着力 3 maxmax 761403600 1 a D a t e u AC u Gf P mgFF z 5 61Fxbmax 对于 F R 型轿车 最大驱动力等于后轮附着力 mgFF z 7 551 Fxbmax 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 NFF z 64 1928Fxbmax 极限车速 2 xbmax 15 21 F a D wf U AC GfFF hkm 8 194Uamax 极限爬坡度 GiGfFF if xbmax F f G Fxb max max i 02 0 8 9 1600 64 1928 imax 13 0 极限加速度 dt dU mGfFF jf xbmax F 01 1 max hskm m GfF dt dU 2 同理可有 当时 7 0 hkm 0 388Uamax 4105 0 imax 023 4 max hskm dt dU 1 8 一轿车的有关参数如下 一轿车的有关参数如下 总质量总质量 1600kg 质心位置 质心位置 a 1450mm b 1250mm hg 630mm 发动机最大扭矩发动机最大扭矩 Memax 140N m I 挡传挡传 动比动比 iI 0 385 主减速器传动比 主减速器传动比 io 4 08 传动效率传动效率 m 0 9 车轮半径 车轮半径 r 300mm 飞轮转动惯量飞轮转动惯量 If 0 25kg 全部车轮的转动惯量 全部车轮的转动惯量 Iw 4 5kg 其中 前轮的其中 前轮的 Iw 2 25 kg 后轮的 后轮的 Iw 2 25 kg 2 m 2 m 2 m 2 m 若该轿车为前轮驱动 问 当地面附着系数为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 后方向的位置速度 应如何调整重心在前 后方向的位置 即即 b 值值 才可以保证获得应有的最大加速度 若令 才可以保证获得应有的最大加速度 若令 100 为前轴负荷 为前轴负荷 L b 率 求原车的质心位置改变后 该车的前轴负荷率 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 解题时 为计算方便 可忽略滚动阻力与空气阻力 解 解 先求汽车质量换算系数 2 2 0 2 2 11 1 r iiI mr I m Tgfw 代入数据有 1 4168 若地面不发生打滑 此时 地面最大驱动力 r iiT F tgtq t 0 xb1max F N36 6597Fxb1max 由于不记滚动阻力与空气阻力 即 f F0 w F 这时汽车行驶方程式变为 当 代入有 MNMT eMaxQ 140 91 2 dt du max 再由 w g z F dt du mG L h L b GF sin 1 jit FFF dt du mGi r iiT tgtq 0 dt du m L h L b G g 将代入上试有 max dt du NFz27 6180 min1 此时 6 0 1 1 z xb F F 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 调整 要使发动机扭矩能否充分发挥 则 应使 6 0 1 1 z xb F F 其中 不变 N36 6597Fxb1 则由公式 dt du m L h L b GF g z 1 得出 b 1704 6mm 前轴负荷率为 100 14501250 6 1704 100 L b 1 63 1 9 一辆后袖驱动汽车的总质量 一辆后袖驱动汽车的总质量 2152kg 前轴负荷 前轴负荷 52 后轴负荷 后轴负荷 48 主传动比 主传动比 io 4 55 变速器传动比 一挡 变速器传动比 一挡 3 79 二挡 二挡 2 17 三挡 三挡 1 41 四挡 四挡 1 00 五挡 五挡 0 86 质心高度 质心高度 hg 0 57m CDA 1 5 轴距 轴距 L 2 300m 2 m 飞轮转动惯量飞轮转动惯量 If kg m2 四个车轮总的转动惯量 四个车轮总的转动惯量 Iw 3 6kg 车轮半径 车轮半径 r 0 367m 该车在附着系数 该车在附着系数 0 6 2 m 的路面上低速滑行曲线和直接挡加速曲线如习题图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 的单位的单位 为为 km h T 的单位为的单位为 s 直接挡最大加速度 直接挡最大加速度 max 0 75m us 50km h 设各挡传动效率均为 设各挡传动效率均为 0 90 求 求 2 s 1 汽车在该路面上的波动阻力系数 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 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 在此路面上该车的最大爬坡度 答 答 1 由汽车行驶方程式 jiwft FFFFF 低速滑行时 此时 由低速滑行曲线拟台直线公式可得 060 0 59 0 76 19 gdt T gdt dv f 2 直接档 直接档 1ig 先求汽车质量换算系数 2 2 0 2 2 11 1 r iiI mr I m Tgfw 代入数据得 0266 1 再有动力因素公式 gdt dU D 0 w F0 j F ft FF 其中 060 00if f 所以 maxmax D dt dU g 而 2 max 75 0 sm dt dU 6 3 75 0 81 9 0266 1 060 0 Dmax 34255 0 3 由 maxmax D dt dU g 可得 最大爬坡度为 fD maxmax i 28255 0 max i 41 16 max 第二章第二章 2 1 车开得慢 油门踩得小 就车开得慢 油门踩得小 就 定省油定省油 或者 或者 只要发动机省油 汽车就一定省油只要发动机省油 汽车就一定省油 这两种说法对不对 这两种说法对不对 答 答 均不正确 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 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 试述无级变速器与汽车动力性 燃油经济性的关系 提示 提示 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 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 用发动机的 最小燃油消耗特性最小燃油消耗特性 和克服行驶阻力应提供的功率曲线 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无级变速器调节特性 答 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 aa u n A u 0 i nr 0 377i 式中 A 为对某汽车而言的常数 0 377 0 A i r 当汽车一速度在一定道路沙锅行驶时 根据应该提供的功率 ua T w PP Pe 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 e n 将 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 ua e n 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 如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性 提示 提示 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 汽车外形与轮胎 降低值和采用子午线轮胎 可显著提高燃油经济性 D C 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 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 试举例说明 提示 提示 发动机最大功率要满足动力性要求 最高车速 比功率 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 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 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 试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响 提示 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 习题图 2 是题是题 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 4 4 3 3 2 210 Bb eeee PBPBPBPB 式中 式中 b 为燃油消耗率为燃油消耗率 g kw h Pe 为发动机净功率为发动机净功率 kw 拟合式中的系数为拟合式中的系数为 怠速油耗怠速油耗 怠速转速怠速转速 400r min smL 299 0Qid 计算与绘制题计算与绘制题 1 3 中货车的中货车的 1 汽车功率平衡图 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 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 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 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六工况循环的参数如下表 参看图参看图 2 2 汽油的密度是 0 7g cm3 答 答 1 发动机输出功率 3600 aT ogq e u r iiT P 432 1000 8445 3 1000 874 40 1000 44 165 1000 27 25913 19 nnnn Tq og a ii rn u 377 0 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 761403600 1P 3 faDa TT w uACuGfP 3 53 10 638 3 10 647 7 aa uu 由以上信息作出汽车功率平衡图如下 2 等速百公里油耗公式 L 100Km gu bP a e 02 1 Qs og a ii rn u 377 0 由 e p n b 最高档时 不妨取 1 g i 18Kw e P n 815r min 即 hKmua 34 19 由负荷特性曲线的拟合公式 4 4 3 3 2 210 Bb eeee PBPBPBPB 2 1740hKwgb L gu bP a e 2 231 02 1 Qs n 1207r min 即 hKmua 64 28 由负荷特性曲线的拟合公式得 0 295hKwgb L0 26Qs n 1614r min 即 hKmua 30 38 由负荷特性曲线的拟合公式得 2 305hKwgb L 5 20Qs n 2603r min 即 hKmua 77 61 由负荷特性曲线的拟合公式得 1 280hKwgb L 7 11Qs n 3403r min 即 hKmua 75 80 由负荷特性曲线的拟合公式得 3 431hKwgb L 6 13Qs n 3884r min 即 hKmua 17 92 由负荷特性曲线的拟合公式得 4 529hKwgb L 8 14Qs 故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线 同样 可做出次高挡的等速百公里油耗曲线 省略 2 8 轮胎对汽车动力性 燃油经济性有些什么影响 轮胎对汽车动力性 燃油经济性有些什么影响 提示 提示 2 9 为什么公共汽车起步后 驾驶员很快换入高档 为什么公共汽车起步后 驾驶员很快换入高档 提示 提示 汽车起步后换入高档 此时 发动机负荷率大 后备功率小 燃油经济性较高 2 10 达到动力性最佳的换挡时机是什么 达到燃油经济性最佳的换档时机是什么 达到动力性最佳的换挡时机是什么 达到燃油经济性最佳的换档时机是什么 二者是否相同二者是否相同 答 答 动力性最佳 只要时换档 maxt F fw FF 以 1 3 题图为例 在时换档 F F 222t111tfwfw FFFF 显然满足动力性最佳 燃油经济性最佳要求发动机负荷率高 后备功率低 由下图知 在最高档时 后备功率最低 燃油经济性最佳 第三章第三章 改变改变 1 3 题中轻型货车的主减速器传动比 作出题中轻型货车的主减速器传动比 作出 io 为为 5 17 5 43 5 83 6 17 6 33 时的燃油经时的燃油经 济性一加速时间曲线 讨论不同济性一加速时间曲线 讨论不同 io 值对汽车性能的影响和采用不同变速器对汽车性能的影响 值对汽车性能的影响和采用不同变速器对汽车性能的影响 汽油的 密度是 0 7g cm3 答 时 百公里消耗燃油 17 5i0 以最高档 较高转速 n 取 3403 最经济负荷 即 90 负荷大约 18Kw 行驶时油耗 r min 此时 og a ii rn u 377 0 1 hKm 07 91 17 5 1 3403 367 0 377 0 4 4 3 3 2 2101 Bb eeee PBPBPBPB 3 431 1 hKwgb 将 代入下式得 1 b 1a u gu bP a e 02 1 Qs LQs17 12 加速时间 这里以最高档 四档 速度由 0 加速到 96 6Km h 的时间 因与题 1 3 第三问求法相同 这里不在累述 可直接有计算机求得 加速时间 t 684 97s 时 百公里消耗燃油 43 5i0 同上可得 LQs78 12 加速时间 t 665 78s 时 百公里消耗燃油 83 5i0 同上可得 LQs72 13 加速时间 t 643 91s 时 百公里消耗燃油 17 6i0 同上可得 LQs52 14 加速时间 t 630 14s 时 百公里消耗燃油 33 6i0 同上可得 LQs90 14 加速时间 t 624 77s 由以上数据可做出燃油经济性一加速时间曲线如下 第四章第四章 4 1 一轿车驶经有积水层的一轿车驶经有积水层的 良好路面公路 当车速为良好路面公路 当车速为 100km h 时要进行制动 问此时有无可能出现时要进行制动 问此时有无可能出现 滑水现象而丧失制动能力滑水现象而丧失制动能力 轿车轮胎的胎压为轿车轮胎的胎压为 179 27kPa 答 答 假设路面水层深度超过轮胎沟槽深度 估算滑水车速 为胎压 kPa ih p34 6 i p 代入数据得 km h89 84 h 而 故有可能出现滑水现象而失去制动能力 h 4 2 在第四章第三节二中 举出了在第四章第三节二中 举出了 CA700 轿车的制动系由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果 轿车的制动系由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果 试由表中所列数据估算试由表中所列数据估算的数值 以说明制动器作用时间的重要性 的数值 以说明制动器作用时间的重要性 2 2 2 1 提示 由表 4 3 的数据以及公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 计算的数值 2 2 2 1 可以认为制动器起作用时间的减少是缩短制动距离的主要原因 4 3 一中型货车装有前 后制动器分开的双管路制功系 其有关参数如下 一中型货车装有前 后制动器分开的双管路制功系 其有关参数如下 1 计算并绘制利用附着系数曲线与制动效率曲线 计算并绘制利用附着系数曲线与制动效率曲线 2 求行驶车速求行驶车速 30km h 在 在80 路面上车轮不抱死的制动距离 计算时取制动系反应时间路面上车轮不抱死的制动距离 计算时取制动系反应时间 0 制动减速度上升时间 制动减速度上升时间 s02 0 2 s02 0 2 3 求制功系前部管路损坏时汽车的制功距离 制功系后部管路损坏时汽车的制功距离 求制功系前部管路损坏时汽车的制功距离 制功系后部管路损坏时汽车的制功距离 答案 1 前轴利用附着系数为 g f zhb zL 后轴利用附着系数为 g r zha zL 1 空载时 g h bL 0 413 0 845 0 85 1 38 0 95 3 故空载时后轮总是先抱死 0 由公式 Lh Laz E grr r 1 代入数据 作图如下 r r E 845 0 449 2 1 2 满载时 g h bL 0 4282 0 17 1 138 0 95 3 时 前轮先抱死 0 Lh Lbz E gff f 代入数据 作图如下 f E f 17 1 501 1 1 时 后轮先抱死 0 Lh Laz E grr r 1 代入数据 作图如下 r E r 17 1 449 2 95 2 2 由图或者计算可得 空载时 制动效率约为 0 78 0 因此其最大动减速度ggab56 0 7 08 0 max 代入公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 6 57m g56 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 由图或者计算可得 满载时 制动效率为 0 87 因此其最大动减速度gga b 696 0 87 0 8 0 max 制动距离 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 5 34m g696 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 3 A 若制动系前部管路损坏 Gz dt du g G Fxb 2 2gz zha L G F 后轴利用附着系数 g r zha Lz 后轴制动效率 Lh Laz E grr r 1 代入数据得 空载时 0 45 r E 满载时 0 60 r E a 空载时 其最大动减速度ggab36 0 45 0 8 0 max 代入公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 10 09m g36 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 b 满载时 其最大动减速度ggab48 0 6 08 0 max 代入公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 7 63m g48 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 B 若制动系后部管路损坏 Gz dt du g G Fxb 1 1gz zhb L G F 前轴利用附着系数 g f zhb Lz 前轴制动效率 Lh Lbz E gff f 1 代入数据 空载时 0 57 f E 满载时 0 33 f E a 空载时 其最大动减速度ggab456 0 57 0 8 0 max 代入公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 8 02m g456 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 b 满载时 其最大动减速度ggab264 0 33 0 8 0 max 代入公式 max 2 0 0 2 2 92 2526 3 1 b a a a u us 13 67m g264 0 92 25 30 30 2 02 0 02 0 6 3 1 2 4 4 在汽车法规中 对双轴汽车前 后轴制功力的分配有何规定 说明作出这种规定的理由在汽车法规中 对双轴汽车前 后轴制功力的分配有何规定 说明作出这种规定的理由 答答 为了保证制动时汽车的方向稳定性和有足够的制动效率 联合国欧洲经济委员会制定的 ECE R13 制动对双轴汽车前 后轮制动器制动力提出了明确的要求 我国的行业标准 ZBT 89 也提出了类似的要 求 下面以轿车和最大总质量大于 3 5t 的货车为例予以说明 法规规定 对于之间的各种车辆 要求制动强度8 0 2 0 2 0 85 0 1 0 z 车辆在各种装载状态时 前轴利用附着系数曲线应在后轴利用附着系数曲线之上 对于最大总质量 大于 3 5t 的货车 在制动强度之间 每根轴的利用附着系数曲线位于两3 0 15 0 z08 0 z 条平行于理想附着系数直线的平行线之间 而制动强度时 后轴的利用附着系数满足关系式3 0 z 则认为也满足了法规的要求 但是对于轿车而言 制动强度在 0 3 0 4 之 38 0 74 0 3 0 z 间 后轴利用附着系数曲线不超过直线的条件下 允许后轴利用系数曲线在前轴利用附着05 0 z 系数曲线的上方 4 5 一轿车结构参数问题一轿车结构参数问题 1 8 中给出的数据一样 轿车装有单回路制动系 其制功器制动力分配系数中给出的数据一样 轿车装有单回路制动系 其制功器制动力分配系数 试求 试求 65 0 1 同步附着系数 同步附着系数 2 在在路面上的制动效率 路面上的制动效率 7 0 3 汽车此时能达到的最大制动减速度汽车此时能达到的最大制动减速度 指无任何车轮抱死时指无任何车轮抱死时 f 4 若将设车改为双回路制动系统若将设车改为双回路制动系统 只改变制动的传动系 只改变制动的传动系 见习题图见习题图 3 而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称为 而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称为 制功系增益 并令原车单管路系统的增益为制功系增益 并令原车单管路系统的增益为 G 确定习题图 确定习题图 3 中各种双回路制动系统以及在一个回路失效时的制动系增益 中各种双回路制动系统以及在一个回路失效时的制动系增益 5 计算 在计算 在的路面的路面 L 上述各种双回路系统在一个回路失效时的制功效率及其能达到 上述各种双回路系统在一个回路失效时的制功效率及其能达到7 0 的最大制功减速度 的最大制功减速度 6 比较各种双回路系统的优缺点 比较各种双回路系统的优缺点 答案 1 同步附着系数 8 0 63 0 25 1 65 0 7 2 0 g h bL 2 因 所以前轮先抱死7 0 0 Lh Lbz E gff f 7 0 f 0 951 7 2 63 0 7 065 0 7 2 25 1 3 最大制动减速度 maxb a 2 53 6 7 0smgE f 4 T u F G 65 0 a 1 失效 2 2 7 0 1 2 2 1 1 GG T F T F uu 2 失效 1 1 3 12 2 1 GG T F T F uu b 1 失效 2 1 2 1 G T Fu 2 失效 2 1 2 1 G T Fu c 1 失效 2 1 2 1 G T Fu 2 失效 2 1 2 1 G T Fu 5 a 1 失效Gz dt du g G Fxb 2 2gz zha L G F 后轴利用附着系数 g r zha Lz 后轴制动效率0 46 Lh Laz E grr r 1 7 2 63 0 7 01 7 2 45 1 最大动减速度ggab32 0 46 0 7 0 max 2 失效Gz dt du g G Fxb 1 1gz zhb L G F 前轴利用附着系数 g f zhb Lz 前轴制动效率 0 55 Lh Lbz E gff f 1 7 2 63 0 7 01 7 2 25 1 最大动减速度ggab39 055 0 7 0 max b 由第 2 问 知 前轮先抱死 1 失效与 2 失效情况相同 Gz dt du g G Fxb 1 1gz zhb L G F 前轴利用附着系数 g f zhb Lz 前轴制动效率 0 95 Lh Lbz E gff f 7 2 63 0 7 065 0 7 2 25 1 最大动减速度 ggab33 0 2 1 95 07 0 max c 与 b 回路的情况相同 6 比较优缺点 a 其中一个回路失效时 不易发生制动跑偏现象 但当 1 失效时 容易后轮先抱死 发生 后轴测滑的不稳定的危险工况 b 实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难 c 实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难 其中一个管路失效时 极容易制动跑 偏 第五章第五章 5 1 一轿车一轿车 每个每个 前轮胎的侧偏刚度为前轮胎的侧偏刚度为 50176N rad 外倾刚度为 外倾刚度为 7665N rad 若轿车向左转弯 若轿车向左转弯 将使两前轮均产生正的外倾角 其大小为将使两前轮均产生正的外倾角 其大小为 4 设侧偏刚度与外倾刚度均不受左 右轮载荷转移的影 设侧偏刚度与外倾刚度均不受左 右轮载荷转移的影 0 响 试求由外倾角引起的前轮侧偏角 响 试求由外倾角引起的前轮侧偏角 答 答 由题意 F k k Y 故由外倾角引起的前轮侧偏角 k k 0 5 2 6450 轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象 工程师们在前悬架上加装前横向轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象 工程师们在前悬架上加装前横向 稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度 结果汽车的转向特性变为不足转向 试分析其理论根据稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度 结果汽车的转向特性变为不足转向 试分析其理论根据 要求有必要要求有必要 的公式和曲线的公式和曲线 答 答 稳定性系数 12 2 k b k a L m K 变化 1 k 2 k 原来 K0 现在 K 0 即变为不足转向 5 3 汽车的稳态响应有哪几种类型汽车的稳态响应有哪几种类型 表征稳态响应的具体参数有哪些表征稳态响应的具体参数有哪些 它们彼此之间的关系如何它们彼此之间的关系如何 要求有必要的公式和曲线要求有必要的公式和曲线 答 答 汽车稳态响应有三种类型 中性转向 不足转向 过多转向 几个表征稳态转向的参数 1 前后轮侧偏角绝对值之差 转向半径的比 R R 0 3 静态储备系数 S M 彼此之间的关系见参考书公式 5 13 5 16 5 17 5 4 举出三种表示汽车稳态转向特性的方法 并说明汽车重心前后位置和内 外轮负荷转移如举出三种表示汽车稳态转向特性的方法 并说明汽车重心前后位置和内 外轮负荷转移如 何影响稳态转向特性 何影响稳态转向特性 答 答 方法 1 时为不足转向 时 为中性转向 1 时为不足转向 R R0 1 时为中性转向 R R00 时为不足转向 S M 0 时为中性转向 S M 0 时为过多转向 汽车重心前后位置和内 外轮负荷转移使得 汽车质心至前后轴距离 a b 发生变化 K 也发生变化 5 5 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样 汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样 答 答 否 因转弯时车轮受到的侧偏力 轮胎产生侧偏现象 行驶阻力不一样 5 6 主销内倾角和后倾角的功能有何不同主销内倾角和后倾角的功能有何不同 答 答 主销外倾角可以产生回正力矩 保证汽车直线行驶 主销内倾角除产生回正力矩外 还有使得 转向轻便的功能 5 7 横向稳定杆起什么作用横向稳定杆起什么作用 为什么有的车装在前恳架 有的装在后悬架 有的前后都装 为什么有的车装在前恳架 有的装在后悬架 有的前后都装 答 答 横向稳定杆用以提高悬架的侧倾角刚度 装在前悬架是使汽车稳定性因数 K 变大 装在后悬架使 K 变小 前后悬架都装则使前后悬架侧 倾角刚度同时增大 5 8 某种汽车的质心位置 轴距和前后轮胎的型号已定 按照二自由度操纵稳定性模型 其稳某种汽车的质心位置 轴距和前后轮胎的型号已定 按照二自由度操纵稳定性模型 其稳 态转向特性为过多转向 试找出五种改善其转向特性的方法 态转向特性为过多转向 试找出五种改善其转向特性的方法 答 答 即要 K 变大 可在前悬架上装横向稳定杆 后悬架不变 前悬架不变 减小后悬架侧倾角刚度 同 时在前后悬架装横向稳定杆 但保证 a k2 b k1 变大 同时减小前后悬架侧倾角刚度 但保证 a k2 b k1 变大 增大汽车质量 5 9 汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性 答 答 否 m 不同 空载时的汽车 m 小于满载时的 m 即满载时的 K 更大 操纵稳定性更好 5 10 试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性 稳态响应指标试用有关计算公式说明汽车质心位置对主要描述和评价汽车操纵稳定性 稳态响应指标 的影响 的影响 答 答 稳定性系数公式 12 2 k b k a L m K 汽车质心位置变化 则 a b 变化 即 K 也随之改变 5 11 二自由度轿车模型的有关参数如下 二自由度轿车模型的有关参数如下 总质量总质量 m 1818 2kg 绕绕轴转动惯量轴转动惯量 z o 2 3885 z Ikg m 轴距轴距 L 3 048m 质心至前轴距离质心至前轴距离 a 1 463m 质心至后轴距离质心至后轴距离 b 1 585m 前轮总侧偏刚度前轮总侧偏刚度 1 62618 kN rad 后轮总侧偏刚度后轮总侧偏刚度 2 110185k N rad 转向系总传动比转向系总传动比 i 20 试求 试求 1 稳定性因数稳定性因数 K 特征车速 特征车速 ch u 2 稳态横摆角速度增益曲线稳态横摆角速度增益曲线 车速车速 u 22 35m s 时的转向灵敏度时的转向灵敏度 r sa u r sw 3 静态储备系数静态储备系数 S M 侧向加速度为 侧向加速度为 0 4g 时的前 后轮侧偏角绝对值之差时的前 后轮侧偏角绝对值之差与转弯半径的与转弯半径的 12 aa 比值比值 R R R 15m 00 4 车速车速 u 30 56m s 瞬态响应的横摆角速度波动的固有瞬态响应的横摆角速度波动的固有 圆圆 频率频率 阻尼比 阻尼比 反应时间 反应时间与峰值与峰值 0 反应时间反应时间 提示 提示 1 稳定性系数 12 2 k b k a L m K 特征车速 K uch 1 2 转向灵敏度 2 1Ku Lu s r 3 21 1 La K y 21 L R 0 21 L R 0 R R 4 固有圆频率 m c 0 阻尼比 m h 0 2 反应时间 峰值反应时间 0 arctg 5 12 稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速稳态响应中横摆角速度增益达到最大值时的车速称为特征车速 证明 证明 ch u 特征车速特征车速 且在特征车速时的稳态横摆角速度增益 为具有相等轴距 且在特征车速时的稳态横摆角速度增益 为具有相等轴距 L 中性转向中性转向 ch u1 K 汽车横摆角速度增益的一半 汽车横摆角速度增益的一半 答 答 转向灵敏度 2 1Ku Lu s r 特征车速 K uch 1 中性转向时 s r L u s r L u 得证 5 13 测定汽车稳态转向特性常用两种方法 一为固定转向盘转角法 并以测定汽车稳态转向特性常用两种方法 一为固定转向盘转角法 并以 曲线来曲线来 0 R R y a 表示汽车的转向特性表示汽车的转向特性 见第五章第三节二见第五章第三节二 另一为固定圆周法 试验时在场地上画一圆 驾驶员以低速沿 另一为固定圆周法 试验时在场地上画一圆 驾驶员以低速沿 圆周行驶 记录转向盘转角圆周行驶 记录转向盘转角 然后驾驶员控制转向盘使汽车始终在圆周上以低速持续加速行驶 随 然后驾驶员控制转向盘使汽车始终在圆周上以低速持续加速行驶 随 0sw 着车速的提高 转向盘转角着车速的提高 转向盘转角 一般 将随之加大 记录下 一般 将随之加大 记录下角 并以角 并以曲线来评价汽车的曲线来评价汽车的 sw sw 0 sw y sw a 转向特性 试证转向特性 试证 说明如何根据 说明如何根据曲线来判断汽车的转向特性 曲线来判断汽车的转向特性 2 0 1 sw sw Ku 0 sw y sw a 证明 证明 转向半径 2 2 2 1 1 1 Ku LKu Ku Lu uu R r 0 R 2 0 1 sw sw Ku 0 R R 5 14 习题图习题图 4 是滑柱连杆式独立悬架是滑柱连杆式独立悬架 常称为常称为 Mc Pherson strut suspnsion 示意图 试证 示意图 试证 1 R C 为侧倾中心 为侧倾中心 2 悬架的侧倾角刚度为悬架的侧倾角刚度为 式中 式中为一个弹簧的为一个弹簧的 线线 刚度 刚度 2 s mp K rk n s k 提示 提示 1 画出地面对于车厢的瞬时转动中心 即为侧倾中心 R C 2 证明参考书 P135 136 5 15 试求计算稳态响应质心侧偏角增益试求计算稳态响应质心侧偏角增益的公式 并求题的公式 并求题 5 11 中轿车在中轿车在 u 31 3m s 70 s mile h 时的质心侧偏角 计算时的质心侧偏角 计算 u 31 3m s 时的瞬态响应峰值反应时间时的瞬态响应峰值反应时间和轿车的汽车和轿车的汽车0 4 y ag 因数因数 T B 值 值 提示 提示 将方程组 5 9 两式联立 0 0 消去v r r s 5 16 为什么有些小轿车后轮也设计有安装前束角和外倾角为什么有些小轿车后轮也设计有安装前束角和外倾角 答 答 因为轿车后轮安装前束角和外倾角是为提高操纵稳定性 5 17 习题图习题图 5 为三种前独立悬架对车轮相对车身垂直上下位移时前束变化的影响 试问图中为三种前独立悬架对车轮相对车身垂直上下位移时前束变化的影响 试问图中 哪一条曲线具有侧倾过多转向效果 哪一条曲线具有侧倾过多转向效果 答 答 图中点划线所表示的具有过多转向效果 5 18 转向盘力特性与哪些因素有关 试分析之 转向盘力特性与哪些因素有关 试分析之 答 答 转向盘力特性决定于以下因素 转向器传动比及其变化规律 转向器效率 动力转向器的转向盘操 作力特性 转向杆系传动比 转向杆系效率 由悬架导向杆系决定的主销位置 轮胎上的载荷 轮胎气压 轮胎力学特性 地面附着条件 转向盘转动惯性 转向柱摩擦阻力及汽车整体动力 学特性 5 19 地面作用于轮胎的切向反作用力是如何控制转向特性的地面作用于轮胎的切向反作用力是如何控制转向特性的 提示 提示 参考书 P152 155 第六章第六章 6 l 设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声 设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声 Ga f 0 1 求在 求在 0 5 80HZ 频率范围加权加速度均方根值频率范围加权加速度均方根值 aw 和加权振级和加权振级 Law 并由表 并由表 32 m s 6 2 查出相应人的主观感觉 查出相应人的主观感觉 答 答 2 1 80 5 0 2 dffGfWa aw 2 1