(完整版)汽车理论第五版课后习题答案

1、第一章汽车的动力性1.1试说明轮胎滚动阻力的定义，产生机理和作用形式。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 动祖力。2）产生机理:由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支律路面上行驶时加载 变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能全损失，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，地面对丰轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当 车 轮滚动时，由于弹性阻滞现象，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Fz相对于法线前移一个距离a,它随弹性迟滞损 失的增大

2、变大。即滚动时有滚动阻力偶 Tf = Fz.?a阻碍车轮滚动。3作用形式:Tf = Wf，Tf = Tf/r1.2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。1.3口、解答：1）（取四秒为的）Tq /? 二 巧一 ju m丁坷= 1*13+254即(二一)165,44(+40,8744W鬲fiz = 400(Vmin和0.3674000煙“ 亠:.匕“ =0.377倉=94.93 Km/hI.O*5.S3494312+ &J3)1SS3+6.09整徹大腱坡履；：=_2L.G二u一制斤挂I姑甘速度慢#应 丁恕喀： 二尸严臨“厂厲亠吒)3 R8

3、顾(3)克服该坡厦时加应的附着率0=详忽略空乞阻力和滚动阻力得：Fi i it 0.366*3.2 一g = = ().0F丄a fl a1.9473)楡制汽车行驶加速倒赦曲线(已裟货)：40.0626IkFt Fw (D=-一为动力因素)a du 吕9一 f)CH时，旷=1 +丄马 +丄么孚m rm r( I 1.798十3$981 0.21 針3.0炉 $5持处0.853K00().3 6T 380()0.367= 1.128如-呎3527(金鬥血4(金)S.刊侖心沖(1(M)O)4=%21.15由以上关系可由计算机作岀图为:用计乳机求汽车用IV档起步加速至70km/h笛加速时间。注：載货

4、对汽车用IT档起步加速不能至70km/h) 由运动学可知：dt 二一血r a即加速时闻蓉舟计算机进柠标分计算求出、且一叫曲蜒下厨遂庞问的面A槪就是過过此速度主件的加連时呵q 经计算妁时何芮：146.053SS1.4空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？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。若给出了期望的最高 车速，选择的发动机功率应大体等

5、于，但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。 发动机的最大功率但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。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。1.6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等：4对于

6、型轿车：亜大驱渤力筝于前轮耐着力时T F-R型耕车：做丸驱劫力爭于总轮附着力F= = =d -55J%)WW=4 4.3灵釀F-F型轿车总的附蒼力利用惜况嶷好2对于卩(7 A桩限车遗：耳甌、二行+人=令+#口门亠5唤=1 948血 j _ itmx. _ f / 1 m ()= J d宀(2)同理可有：当0 = 0.7时，严38X0曲 i“ 0.4105 (器)唤= 4.0233川町 dt_ = 1.01 to /(加) 6m1.8、解：1龙求汽车质壬换算系数 :di十丄马十丄应色m r m r*代入數据有：S =1.4168 若地曲不发生打滑.此时.地曲敢大骚动力 =KiMrxhlmai r

7、! 亠 =6597.36由于不记滚动阻力与空气阻力，即巧、耳.=。 这时汽羊廿我方栈式变 F严0十巧rdt专阳代入有：=（却亠91再由F =G_2（Gsina十砒畔十吒卜G#； L Lldt J L 厶b h. du ! L L dt将穿）“代入上试有耳伽=618Q27N-0.6将出现打滑现象，此时:祈以:：任加逮过挂中发勒机扭蜂芥能吾克分发挥02调整：妥使找动机赧極能酱充介发舞，则；应化字心叫其中：F*i = 659736V不埜斤厂h A 血则由春或：=C?Z_Tm df粹出;h=17CM.iimmft = (l 2 5-fil 40 ft = 631%1.9.答：4由汽车行联*程式：耳二片

8、+气*耳+巧扳連滑行时凡耳户0比时：F产耳由低建滑特曲議拟台宜筑公式可傑屯久76-O5W3倍F2直菠悅 L = 1 先求汽车质逅換算系巔/ : 月十丄马十丄m f m 代入教黑得：（5 =L0 2 6 喜有动力因索公式： D + S二 0.060【d莒甲t.2算屮： = f+ i = /+ 0 = 0-060小1丹机、所以：=0 十一（；-）说器扁=O.75/a2diD = M)60 + If警牢/_=0.2825f二 %屈=16.41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？答：不对。由汽车百公里等速耗油量图，

9、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，而且还与车速、档位选择、汽车的状况、汽车的质量利用系数等使用因 素有关，还与汽车的质量和总体尺寸、传动系、轮胎的选择有关，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。答：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，提高了然油经济性。2.3用发动机的

10、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”。答：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ua之间关系t无勰变罐器件动比r与发劫机转逵隈期瞬彌秤戟建度之河有如下捻和1 = 0377 = g5叫叫申a为对某汽车甫言的常数 a=03 7）酱汽车1逋虞11在1定道塔妙锅行岐时

11、祺据应诫梃供的功率！由才舉小熾湎酒耗特性”曲线1克出发动机经济均工作非速为门爲 将U，低入上式，剛睜无蜕变速黑应有的孀叨比i o带同一M植 的道路上，不同车速时无缄变应器対调节時性&2.4如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性？答：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、合理选择轮胎来 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。 答：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。

12、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，UpUmax,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。答：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.移：1）虑堂车的悄况 发动轨输出

13、功単!険.“5勿盏z屮总八40細（罰品備r0.377m叫三由以上三条关杀式、可以變出备牛档位丁发胡机的肴姓功率图；再宥阻力 片+厲一丄（矽叫严討可：% qT 36017614U= 7.647+l（Ff +3.6 381 cr5w/由以上幅息作出汽车功率孚撕图孔下：1 T 1 I I1 I I TT20H-ll| -7141J2）等遠百公里曲耗公罠：等遠百公里油耗公式:(I./IOOKm)0.377ni敢高档妙=1,不妨取匕=18Kwi :n=815r/minjp UQ = 1 934KmJh由负荷特性曲线的拟合公式：b二B + B必+322 + 尽 + 乞4nb = 174(】2g/(Kw /

14、0aQ严 = 23 L2L10如恣ii:n=12()7r/min,?| Ua = 2864&/n / 方由负荷特性曲线的拟合公式得：nb = 2950g /(Kw 町=Q, = 26.0Liii:n=1614r/tnin,?p % =38.30心1/方 由负荷特性曲线的拟合公式得： =b = 3O5.2g/(Kw/i)n Q = 20.5 匕iv：n=26fl3r/min,?|= 6 1.77K7w/方由负荷特性曲线的拟合公式得： a 方= 28aig/(Kw/“=Qs = U.7Lvm=W)3r/min,?p % = 80/7 5Km / h 由负荷特性曲线的拟合公式得： nb = 431.

15、3g /(Kwh) nQq = 13.6LVim二3X84r/miti,即 Ua = 92.1 1 Km! h由负荷特性曲錢妁拟合公式得：= b = 529如 /(Kw h)=Q =148A-3故有以上#个点可以做出皈高档的等速百公里油耗由线:同桿*th决高拶的等速诉公里诂耗斟袋塔略）2.8轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响？答：1）轮胎对汽车动力性的影响主要有三个方面：轮胎的结构、帘线和橡胶的品种，对滚动阻力都有影响，轮胎的滚动阻力系数还会随车速与充气压力变化。滚动阻力系数的大小直接影响汽车的最高车速、极限最大加速度和爬坡度。汽车车速达到某一临界值时，滚动阻力迅速增长，轮胎会发生很危险

16、的驻波现象，所以汽车的最高车速应该低于该临界车速。轮胎与地面之间的附着系数直接影响汽车的极限最大加速度和爬坡度。2）轮胎对燃油经济性的影响 轮胎的滚动阻力系数直接影响汽车的燃油经济性。滚动阻力大燃油消耗 量明显升高。2.9为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高档？答：因为汽车在低档时发动机负荷率低，燃油消耗量好，高档时则相反，所以为了提高燃油经济性应该在起步后很快换入高档。2.10达到动力性最佳换档时机是什么？达到燃油经济性的最佳换档时机是什么？二者是否 相同？答：达到动力性最佳应该使汽车加速到一定车速的时间最短，换档时机应根据加速度倒数曲线确定，保证其覆盖面积最小。 达到燃油经济性的换档时机

17、应该根据由最小燃油消耗特性确定的无级变速器理想变速特性，考虑道路的屮值，在最接近理想变速特性曲线的点进行换档。二者一般是不相同的。第四章汽车的制动性4.1 一轿车驶经有积水层的一良好路面公路，当车速为100km/h时要进行制动。为此时有无可能出现划水现象而丧失制动能力？轿车轮胎的胎压为179.27kPa。解：答：慢址路両水层除度宦过轮加池槽図據估程潟水弔益炖筑?兔页优为胎乐以氏牴入数粧得：从虫48如価而*故有可耗抽现滑水现躱而失去制功能力.4. 2在第阿哗第三节二申.卒出了 CWffl）轿车的制动慕由白空励力改曲乐編空弋勛力 肓的制动试验结杲n试由表中折列数据怙聲匚十:訂时数值以说明制动器作用

18、时间的 重要性*山我43的数丼：取及兹武=计昇G *+；的歎fit可以认为制M黠起件用时闸前独少左缩圾制利护為的生要痕因,4.3谕和利用附着累数为：吗=-后抽利用附着系数为斗 件三 心少L & 工 9xO3R-i 出A= （.41JgQM5uJ L卑，叭战空载时石轮总是先抱死.由公武耳一-z 厂叭 （1 +/ LLL7 &曲代入数畑=込9益吗伽沖 耀M申严乂T 3.95心ft甲c ：前轮先抱死n 不曲LQf 码hJL 代入繩E, =!1j5O1-L17少傀时上后轮先抱死/一（1-/） 儿7 Q5代入數拥K严【作图如下）2.4494- L1 丁件.附着系数2）由图或者计算可得，空截时卩=（）&制

19、动效率约为0.7因妣其显人动诚遠度= 0.8 x 0.7 =0.56$代入公式：16 2 +259加“1（C2002、=0.02416 L2 ）由图或肴计算可扫： 满载时制动效率为0.87因此蔑気人动城速度u爲 =0. x0.87 =0.69（ 制动丽离3tfx 30+25.92x0.56g 弘“%2叫唤3O2x 30+=5.34m25.92x 0.6 9 3）九若制动系前部管路损坏Gdu4 =Gzg at伦=_咖）Lzn后轴利用附若系数（pr =一叫al L=后轴制动效那Er（Pr 1 + 0儿/I 代入数据得；空载时；耳d.45 满戎吋2 & =0.60孔）空截时其辰人动减速度g =0$g

20、 xO,45 = O.36g代入公式:25.92ax30+3tf25.92x036g=10.09mb）满我吋英忌人动减速度v =0.8gx0.6 = 0.48gB若制动系后部管堺损坏5 =Y(+z/tr二前轴利用附若系数和=方+%=丽轴制动效率亠b, 为 -仞hJL代入數堀空载时：Ef =f）.57满找时，Ef =0.33h）空我时 MMA动减連度 = 08x0.57=0.45 代入公丸116丄仙2+瞠161225.92z302X十25.92*0.45血 曲加b）满载时英呆人动减速度=0 x033=0.264 代入公式占愛4血汽书法规中，对盘轴忙軸制功力的廿配有何规定.说唄作川这 种规宦的理由

21、爭答：为了保证制功时汽车时再囱穗生性和有足够的制劫效率，联舟国欧洲经济委员会 制定的ECE R13制动对戏轴栽牢前、后轮制动器制动力梶汕了明硝的雾求n我囲的行 业标fflt ZBT240W7的要戒，TMUSF大于 3.5t 的窗 弔为例予以说明.法规规宦含对干辭三02-0上之闾的翼种车斓，要求制动强度车辆在特利袈按状杰时.询轴利用附着采瓠和线应在店轴利用附君顎数曲线之上= 对于用人总质童乂于王加的庚轧 在制动强度;=0J5-03tfRJ.每根轴的利用附着 荻数励鏡也于炉芒土山眉两離乎荷于班想附着卓数“燼的平行级之闾；而制副頤度 注0.3时，后轴的利用附着靠数满足关累式十M4如os臥 则认为也橋

22、足了 注规的要求但是剤干轿吋而言.制剳頤氏心之间后如利用附昔託数巾爼不 超过口线审=：斗0丄）3时栄件下，允许加轴剰用系數曲些在前址利則附若聚数曲缕的上作出这种规定的目的是为了保证制动时汽车的方向稳定性和有足够的制动效率。4.5Lfl-b 2.7x0.65-1.25 答無1同步附看系数00=82)因0=0.70。所以前轮先抱死bfl0.63Ef =(Pf卩一知hL1.25/2.7=0.65 - 0.7 x 0.63/2.7 如引3启人制动妙逮度；a亦中=d x0.7xg = 6.53m/.r24 G，=Y 0 = 0.65a) 1 失效如=Q 了=2(1 _#)G = 0.7G -T22失效第

23、=平= 2卩G = 3Gl _t2b)l失效2失效cl失效I7=g2-F12rIf2 U-G172-F.2先妣G 丄F2_、 ,i ri G 血 5)a)l 先曲心i =一y =6 S旳G/*亠后轮利用附若系数 衿=亠厂 a巩a/L耳厂;w-如1 4S7n拓轴制动做率卫一=丄=r 叫 1+ipJiJL 1 + 0.7x0.63/2.7 殆大动度叫叭=0.7gx046 = 前毗舟恸效率g b/L rt=0 55外 1-的打丿厶l-OxW/17圮大动J班速度暫z =0.7 x 0.55 0.39?询曲弟小W知；誇轮先抱托 1矢姑2先效情况柑同 卩甜=/?7二阻壬 g石6W V二酗lb制勒辿車b/L

24、1.25/2.7忙于_石-总一卩儿応=0.65-0.7 *0.63/25司刖最大动圜8度岭心=0.7gx0.95x- = 033c） b）回晡的情因相同.6）两种回路的优缺点比较双回路系统a）制动系增益最大，一个回路失效时的最大制动减速度也比b）,c）大，所以其性能较优。双回路系统 b）、c）制动系增益相同，如果不考虑轴距的影响，两者在一个回路失效时的制动效率相同。但是，c）在一个回路失效时，制动力作用在一侧车轮上，车身左右受力严重不均衡，会产生跑偏等问题。第五章汽车的操纵稳定性5.1 一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad。若轿车向左转弯，将使前

25、轮均产生正的外倾角，其大小为4度。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮负载转移的影响，试求由外倾角引起的前轮侧偏角。解：故由外腐佈引起的前轮刚倔仏diKr*- (-7尿5X4/5D17&-) =-0.6115.2 6450N轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在悬架上加装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。试分析其理论依据（要求有必要的公式和曲线）甕定性窃敎:尿fe kg澳在 心a即査沟杓飢5.3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？它们彼此之间的关 系如何？答：汽车的稳态响应有三种类型，即中性转向、不足转向和过多转向。表征稳态

26、响应的参数有稳定性因数 K，前、后轮的侧偏角角绝对值之差（a - 2i ），转向半径的比 R/Ro,静态储备系数 S.M.等。它们之间的彼此关系为：祓此之闸的貝棗见書搭书公式（5-13）（5-16 5-175.从雅出三制盘肿汽牛龜态轄向特性的方法井说明汽牛宝心前石曲轴如外 牠负伉轉移如何羽响植态转向特性?帘方法t朗吋为不足转向，吋为中性转向，&时为过吳转向.瓷R/Rftd吋为用足转向，ROM时为中性转刚R/HCM时为向1 SMaOIH为不足转向,S.M=0时为中怪转向.S M.0时为过需转亂汽布倉心前后位宜和内、沁负荷转移便冉汽年烦心至前后轴跑离心b塩生变化，K也发生变代。5.4举出三种表示汽

27、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?5.5汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？答：不一样。汽车转弯时由于侧倾力矩的作用，左、右车轮的垂直载荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，车 轮还将受到地面侧向反作用力。5.6主销内倾角和后倾角功能有何不同？答：主销内倾角的作用，是使车轮在方向盘收到微小干扰时，前轮会在回正力矩作用下自 动回正。另外，主销内倾还可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转向轻便。主销后倾的作用是当汽车直线行驶偶然受外力作用而稍有偏转时，主销后倾将产生车轮转向反方向的力矩使车轮自动回正，可保证汽车支线行驶的稳定性。汽车转向轮的回

28、正力矩来源于两个方面，一个是主销内倾角，依靠前轴轴荷，和车速无关；一个是主销后倾角，依靠侧倾力，和车速有关；速度越高，回正力矩就越大。5.7横向稳定杆起什么作用？为什么有的车装在前悬架，有的装在后悬架，有的前后都装？ 答：横向稳定杆的主 要作用是增加汽车的侧倾刚度，避免汽车在转向时产生过多的侧倾。另外，横向稳定杆还有改变汽车稳态转向特性的作用，其机理在题 5.2中有述。横向稳定安装的位置也是由于前、后侧倾刚度的要求，以及如何调节稳态转向特性的因素决定的。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 稳态转向特性为过多转向，试找出五种改善其特性的方法。答：增

29、加主销内倾角； 增大主销后倾角； 在汽车前悬架加装横向稳定杆；使汽车前 束具有在压缩行程减小， 复原行程增大的特性； 使后悬架的侧倾转向具有趋于不足转向的 特性。5.9汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性？答：不具有相同的操纵稳定。 因为汽车空载和满载时汽车的总质量、质心位置会发生变化，这些将会影响汽车的 稳定性因数、轮胎侧偏刚度、汽车侧倾刚度等操纵稳定性参数。5.10试用有关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。答：以静态储备系数为例说明汽车质心位置对稳态响应指标的影响：穗士性系数飪式土 K当中性转向点与质心位置重合时, 当质心在中性转向点之前时， 当质

30、心在中性转向点之后时，5.11S.M. = 0,汽车为中性转向特性；S.M.为正值，汽车具有不足转向特性；S.M.为负值，汽车具有过多转向特性。提示：1）穩進性察数丫 k =（舟*一*u/L1+Kh2即“狂仙-如=kSA =+ dd ,代_ 士二卫& （金】一册之）陷4） 同有忸频率刑+应J硕吋fnJ r =-ft*（V-心 尸亡土若Cl?峰值反应时间E =怙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uch。证明：特征车速uch ? 1/ K，且在特 征车速时的横摆角速度增益，为具有相等轴距L中性转向汽车横摆角速度增益的一半。答：特征车速指汽车稳态横摆角速度增益达到最大值时的车速，汽车稳态横摆角速度增益为：特柚乍连Uu/L1+血5.13u/