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

2、距离 a，它随弹性迟滞损失的增大变大。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。1.32=494.312+0.13U a2由计算机作图有：F（3）克服该坡皮时相应的附看举p=-忽略空气阻力和滚动阻力得：Fi iil0.366*3.2 一9 = = = = = ）-0Fzalla 1.9473）块制汽车行驶加速倒教曲线（已装货）：40.0626 Ft Fw（D=-为动力因素）1)36710405025加速度倒数曲线05丄_

3、dta duCn时，少=1 +丄马1 +丄么篡空 m rm r,11.798+3.598 I 0.218*3.09 5.83 *0.85 1 +380003673800= 1J28F _ 05c rrtf = -I9J3 + 259,27(-)-165.44() + 4() 74(-)-3.8445(KKX)1000KXX)KKX)F2*21.15 由以上关系可由计算机作出图为：2030UdtkhVh） 用计算机求汽车用IV档起歩加速至70km/h的加速时间。（注：我货时汽丰用U档超步加速不能至70km/h） 由运动学可知：1.4 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

4、。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

5、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。1.7F，rmix Jo一 1928.64 CMi- =0.02m 紅1600 * 9”= 0.13极限加速度：Ez = Ff + Fj=Gf号晋（加）= （巴dt（2）同理可有：当e = 07时，U“ = 38&0血amaxiz =0.4105max（半人=4.

6、023如/（加）dt1&解：先求汽车质运换算系數：5 = 1+2马+丄碍至m r m r代入数据有：S =1.4168若地面不发生打滑，此时，地面険大駆动力F =F=砧物rnluna, =659733由于不记滚动阻力与空气狙力，即耳、耳=0 这时汽车杆耿方程式变为 耳=巧+巧 n=Gi+曲 dt当7=M=14QVM代入有：= （） = 2.91再由耳心沁（GT务吒卜g牛碑将（罟）“代入上试有耳聞=618027N此时:-0.6将出现打滑现象，可得、最大爬坡度为 :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：

7、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

8、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

9、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（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up率小，动力性差，

10、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 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。等速百公里油耗公式：(L/lOOKm)Q =-1.()加/&O377e叫=.= hpj 最高档时：ig =1,不妨取 匕=18Kw1 :n=815r/min.Fp= 1 9.34An/z由荷特性曲线的拟合公式：b = Bo + M + B2F + 耳戌 + bF=h =

11、 74Q2g/(KwZz)=Q,=空=231.2L Ig怒ii :n=1207r/min,即& = 28.64A7n / h 由负荷特性曲线的拟合公式得： =b = 2950g/(Kw/i) =Q,=26.0L jfl：n=1614r/mm,PF % =38.3OA7m/A 由负荷特性曲找的拟合公式得： i = 305.2g/(Kw/i) 二 Q = 20.5Liv:n=2603r/min,?| “盘=6 1 Hl Km / h 由负荷特枕曲线的拟合公式得： =b = 28Qlg/(Kw/)=(X = 11.7LV :n=3405r/min,?p 叫=8O.75An/Zz 由负荷特性曲线的拟合

12、公式得： =/? = 431.3g /(Kw - Zi) =Q =13.6L1vi:n=3884r/min,PF % = 92 1Km/h由负荷特性曲线的拟合公式得：=fc = 529.4g/(Kw/i)=0=148故有以上各个点可以做出疑高档的等速百公里油耗曲线: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，轮胎会发生很危险的驻

13、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

14、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 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100km/h 时要进行制动。为此时有179.27kPa。4.1 一轿车驶经有积水层的一良好路面公路，当车速为 无可能出现划水现象而 丧失制动能力？轿车轮胎的胎压为 解：4.38 6 4 *O O O纟00,102030.40506070.809附着系奴02）由图或者计算可徐空栽时0 = 08制动效率约为07因此其最人动瞇速度az =0.8gx0.7 = 0.56g 代入公式：，丄L；+iq%+丄J3.61 22/“

15、259加3tfOo42 ） 由m或布计算町得： 满载时制动效率为0.R7因此其最人动减速度几皿” =0.8 X 0,87 = 0.69（ 制动朋离5=fr； +空k +3.6 U 2/-25.9 勿71 厶2 002）“30=0.02+Z36l2丿3） A若制动系前部管略损坏G du 口 =一- =Gz g atGFz2辽（O-如x*2592x056g 皿X 3+ 25.92X 0.6 9 如=后轴利用附着系数Lza/L=后轴制动效,% 1+叭/L代入数据得：空戏时：,=0-45满我时S ,=0.60a）空找时 其垠人动减速度brnw =8gx045 = 036g 代入公武1 ,3.6埜 Ko

16、+2产25.9加70.02+1x30+=10.09m2 )25.92x0.36gb）满栽时 其晟人动减速度“z=a8gxQ6 = 048g 代入公式：2592a0.02+1x30+ =7_63m25.92X 048gmb3()2B.若制动系灯部辔路损坏G du =- =Gz8 at耳=y（0+如=前轴利用附若系数幻tz bxhg h/Ln丽铀制动效率E. 知 1-幻/L 代入数据空时：Ef =0.57满我时：巧=0-33a）空我时其圮人动减連度绻Z = 0冷x0.57 = 0.45竝 代入公式：r；+V+竝一2 2/-0 25.9%z厶I 0.02+妙 -捋3.6125 =36l如+帝丈巫=如

17、b）满栽时 其垠人动减速度么 =0.8gx033 = 0,264g 代入公式：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-h 27x065-l25同步附着系数%=因0 = 0.7 00所以前轮先抱死匸 ZbfLbf =Of 卩fhJL0.63= 0.8(pf = 073)4)b)l失效1.25/2-7s=0 9510.65 - 0.7 x 0.63/25垠人制动诚速度：Afnax=/厂化G =Ta) 1失效厶7；x()7xg =653rn/2P = 0.65仆一严=2(1- p)G = 0.7G 2失效輕备2卩G = 3Gf I T2-T2

18、2失效G-c)l失效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

19、倾角引起的前轮侧偏角。解：（） =-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）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（1 21 ） ，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：5.4 举出三种表示汽车稳态转向特性的

20、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。主销后倾将产生车轮转向反方向汽车转向轮的回正力矩来源于两一个是主销后倾角， 依靠侧倾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， 的力矩

21、使车轮自动回正，可保证汽车支线行驶的稳定性。个方面，一个是主销内倾角，依靠前轴轴荷，和车速无关；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

22、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：S.M. 0，汽车为中性转向特性；S.M.为正值，汽车具

23、有不足转向特性；S.M. 为负值，汽车具有过多转向特性 。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， 当质心在中性转向点之后时，5.115.12 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：5.135.16 答：提高操纵稳定性试问图5.17 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。 中哪一条曲线具有侧倾 过多转向效果？ 答：曲线 1 对应的前独立悬架，转弯时车厢侧倾，内侧前轮处于反弹行程，前束增加，车 轮向汽车纵向中心线转 动，外侧前轮处于压缩行程，前束减小，车轮向外转动。采用这种 悬架导致汽车的侧倾转向增加了不足转向量，具有 侧倾不足转向效果。 曲线 2 对应的前 独立悬架， 曲线较其