汽车理论及答案111

1、汽车理论及答案111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：由丁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，由丁弹性阻滞现象，处丁压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大丁处丁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相对丁法线前移一个距离a,它随弹性迟滞损

2、失的增大变大。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.解答：1）（取四挡为例）已Tq、Tqn*n一>«a>n即Tij=-19.13+259-27(n)165,44(2+40一幻4(*尸-3TS445(l(MN)KKX)HXK1<MN>捋毂阻力为弓+代二1*21J5"=494.312+0.13Ua2由计算机作图有:1UJ_U单祥打行眺阳打宇衡囹9000"7000&J.U3000

3、2000T000X90004000Qzzi01020304050EO7CJBO90100Ua(Km/h)米本题也可泉用搦点法做图：由发动机样速在n汩=600/min,n=400fr/min,取六个点分别代入公式:2)故高车速：有片=当+化=>E=494312+0.1311/：分别代入匕和£公式：7；*6.9*5.83*0.850377*0369为，里=494312+0.13K03675.83*6.09把7；的拟和公式也代入可得：n>4000而max=4()0()r/min1.0*5.83.卜=。377个竺害=M93Km/h(2)鼠大爬坡度：挂T档时速度慢，Fw可忽略：=E

4、=Fga厂(弓+乙)=Gi=Fg-GfX.广-x-f=1440-0.01G=0366八388W.8(3)克服该坡度时相应的附若率。=二三Fz忽略空气阻力和滚动阻力得：Fiiil0.366*3.2<p=().0Fza/la1.9473)绘制汽车行驶加速倒敬曲线(巳装货)：40.0626£dradu&(D了)。时，5=1+-1舄2+-L，兀下mrmr1L798+3.5981().218*3.0¥*5.8手*0.85rFtFw(D=为动力因素)0.3672=1438000.36千3800=1.128F=T/却丁1r=-19.13+259.27()-165.44()2

5、+4().B74()5-3.8445()4KXM)KKX)KXX)KMX)F=乌功2w2L15tf由以上关系可由计鼻挑作出图为:TH呼借倒甜.也纹010203041?50也KrMi）用计算机求汽车用IV档起步加速至Mkm/h的加速时间口（注：载货时汽如用U档起步加速不能至"km/h）由逐劫学可知：1,dt=att=>t=ri=A际a即加姓时间可用计算机选行权分计算系出，且一-吼曲线下两速度间的面<1枳就是通这此速度去件的加速时间#经计鼻的时间为：1M_U53Ssi1.4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

6、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

7、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答：1>对于F-F型轿车：最大驱动力等于前轮附肴力Eg5=氏。=6L5%m即对于F-R型轿车：赦大驱动力等于后轮附着力Fxbnux=月,=尤砂=（1一55.7%）物=44.3%四显然F-F型桥车总的附着力利用情况较好。2>对于0=°2：=%=乙伊=1928647VC4极限车速：_=弓+久=步+济七2乙leiJ=&g

8、t;Uaniax=194.8W/i极限服坡度：Fg=+aa+Gi_1928.64八小imax=0.02a16（X）*9.8=0.13极限加速度：Fxm=Ff+Fj=Qf+商学=>（岑）5=旦*101饥/四）dt湖（2）同理可有：当0=°.7时，Uamfl=38&0/?amaxi=0.4105max（竺）e“=4.023骚/四）1.9、春：1由汽车行驶才程式：£3)+已+卢"低速滑行时凡的。与产0此时：FjStFj由低速滑代皆拟白宜戢公式可得：=0.060&(19,76059T)2直接档，'=I先求汽车质Y换算系数$:号1+_1耳+上。

9、气如mrmr代入敬据得：5=1.026再有动力因素公式：D=初T其中：=f+i=/+0=(X()60所以：D*=。+一(丁)血11席出而：(半锵=075郴冶atDg、=0060+*0.75*3.6=03425c上sdu3>由Ja=+(-)mkSdr可得、最大爬坡度为：g瞄2福=0.2825三nj=1641。max第二章汽车的燃油经济性2.1军开得慢，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，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

10、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“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

11、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之间关系关泵:无级变适嚣传劫比r与发动机砖速及朝液和行驶速度之间有加下r0.377=A中A为对某汽车而言的常教A=0.37£）当汽车一速成U在一定道路沙犒行驶时，根据应傲提供的功率：A+PP/=-由"痕小燃油消耗特性*曲蝶可求由发动机经济的工作转速为n；口将n；代入上式，即待无皴变速

12、器应有的传动比F°带同一夕植的道路上，不同车速时无级变速器的调节特性中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。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（

13、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。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而要。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，

14、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

15、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W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；假设路而水层深度超过轮盼沟槽深度估算滑水车速：丹=&3屋凡为胎斥(kPG代入数据符】丹=8489knVh

16、而故有可能出现滑水现象而失去制动能力4.2在第四章第三节二中.推出了C&700轿车的制动系由直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；+；的数值,以说明制动器作用时间的重要性.提示*由表5的数据以及会式甘=二时十号+3,6(2J259由心1Hilfir3+-r2的数值.时以认为制动器起作用时间的被小是铜短制动距离的主要原因。4.33.61002"302x3()425.92x0.264=13.67m4.4在汽车法规中而双轴汽车的、后釉制功力的分配有何规定，说明作山这种规定的埋由？答：为了保证制劫时汽车的方向稽定性和有足够的制动效率.联合国欧洲经济委员会制定的

17、ECER13制动对发轴汽车前、后谜制动器制动力提出了明确的要求我国的行业标准ZBT74000789也提出了类似的要求.下面以拼车和最大总质皇大于3.5t的货军为例予以说明洼规规定：对于十=0.2Q*之间的冲种车辆，要求制动强度w邳.1+。3酬一以2)车辆在答种装城状志时，前轴利用附着素数Ittl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的货车，在制动强度m=0.I5-。3之间，每根轴的利用附若系数曲箕位于p=z±0.0SR条平行于理.机附若系数直线的平行残之间：而制动强度点归时，后轴的利用附若系数满足关系式点0,3+0一74(50_3跖则认为也满足了法规的要求.但是对于轿车而

18、言,制动强度在之间，后轴利用附看系数曲线不超过直线V=W-Q05的条件下，允许后轴利用系数曲线在前轴利用附若系数曲钱的上方a402MuU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。4.5答案：1)2)Lfl-b2.7x0.65-1.25同步附着系数。=因°=O7<0o所以前轮先抱死b/L0.63=0.83)4)b)l失效Er(Pf1.25/2.7=09510.65-0.7x0.63/2.7最大制动减速度：%max=E/X().7xg=6.5珈/.子FG=Yp=0.65a)1失效知="一"*=2(1-pG'=0.7G'

19、T2Lt2宣-牛=2附=.3G'-T22失效tI2失效c)1失效捉"g-T2If.I-T2If.i'-T2(pf=0.7-f；2失效斗二=G-T25)a)l失效=。马=Gwgdin后抽利用附着案数咧*L45/Z7n后轴制动效率旦.-=0-46/IghJL1+0,7x0.63/2.7最大劫袱速度g=().7瞿x0.46=0.32失"顽*华=公gat%=*码)JL-ri=前轴利用附若系数幻=TT83gn前轴制动效率u笔BA1.25/2.7E=055f可l-fhg/L1-0,7x0.63,2.7最大动祯速度。人由叫=°.7gx0.55=039gb）由第2

20、）向知*前轮完抱死1失效乌2失效情况相同Bjedi-(fr+zhj)L二前轴利用附着系数Pf=TT-方+之n前辅制动效率b/L1.25/2.7Ef=二'=.=0.95饥j3(pfhs/L0.65-0.7x0,63/27量人劫诚速度&知皿二07gxe95x：二0.33富c）与b）回路的情况相同.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

21、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：'J!-1'-'勺沙。（-谶35。17作）=-0.6115.26450N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）。答】稳定性系数，勾、知变化，原来K50,既在K河即变为不足

22、转向.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(ai-o2i)，转向半径的比R/R0,静态储备系数S.M.等。它们之间的彼此关系为：楸此之间的关系见参考书公式(5-13)(5-16)(5-17),5,4举IH三利去小汽车稀态转向特性的方法.并说明汽年重心前后位置和内、外轮负荷传移如何昭响常态转向特性？答：方法，1.di72网肘为不足转向al-a2=0肘为中性转向，慰为过多转向；2.R/R0>1时为不足转向,R/R0-1

23、呻为中性转向，R/R0<1时为过李转向；3.S.M>0PJ为不足转向，8.MM)时为中性转SM4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年届心至前£轴座高a、b发生变化，K也发生变化.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

24、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

25、。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：检定性系数公式：K当中性转向点与质心位置重合时，S.M.=0,汽车为中性转向特性；当质心在中性转向点之前时，S.M.为正值，汽车具有不足转向特性;当质心在中性转向点之后时,S.M.为负值，汽车具有过多转向特性5.11提涌1)稳定性系数：-LTI奴kufL1+而特征车速H吊2转向灵敏度A3K=-(ai-a2)n%-%，一2)%4J固仃圆频率=后R1尼比；=眨