机动车理论习题集标准答案

1、I 1 , mgfP(-uel”cc amaxT 360011-1试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式?提示：车轮滚动时，由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的 阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。产生机理和作用形式: 弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生 弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。由于弹性迟滞，地面对 车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力 Fz并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a）。如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合, 则有一附加的滚动阻力偶矩Tf = Fz?a。为克服该滚动阻力偶矩，需要

2、在车轮中心加一推力Fp与地面切向反作用力构成一力偶矩。1-5如何选择汽车发动机功率？提示：（1）根据最大车速uamax选择Pe,即C AT，（2）根据汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）du CDA u3 m 3.6 T uamax 76.14m T uamax若已知f、 T、CD及uamax大致差不多，uamax3.6 T汽车比功率=1000Pecon st，但是，A/m变化较大。1-6超车时该不该换入低一档的排档？提示：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

3、的加速度倒数，则应该换入低一档,否则不应换入低一挡。还要注意高速时换入低挡可能造成车速下降， 反而不适合超车。1.3、确定一轻型货车的动力性能（货车可装用 4档或5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。76140 Uamax），若给定m、CD、A、f、则可求出功率Pe2）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n档起步加速行驶至70km/h的车速一时间曲线，或者用计算机求汽车用n档起步加速至70km/h的加速时间。轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的Tq n曲线的拟合公式为Tq1

4、9.313 295.27(1000) 165.44(1000)2 40.874(1000)3 3.8445(1000)4式中,Tq为发功机转矩（N m） ； n为发动机转速（r/min）。 发动机的最低转速nmin=600r/min，最高转速 装载质量整车整备质量总质量车轮半径传动系机械效率滚动阻力系数nm ax=4000 r/ min空气阻力系数X迎风面积2000kg 1800kg 3880 kg 0.367 mnT = 0.85f= 0.0132CDA = 2.77 mi0= 5.83主减速器传动比飞轮转功惯量If = 0.218kg m2二前轮转动惯量2Iw1 = 1.798kg - m

5、四后轮转功惯量变速器传动比2Iw2 = 3.598kg - mIft10ISiva i?VB0吗变輕S3.(»IE1.00.一j-hd5 562册i1.000.税ig(数据如下表)轴距质心至前铀距离（满载） 质心高（满载）L = 3.2m a = 1.947m hg = 0.9m提示：1）由（以4挡变速器为例）FtTqTqFtFtTq 19.313nnon 329527(而0 16544(誠2 40874而03 3-844510.377 rnig io行驶阻力为FfFw :FfFw494.3120.131Ua2采用描点法做图:由发动机转速在nmin600r / min ,nmax 4

6、000r / min，取六个点分别代入公式：4 挡为例，ig=1, i0=5.83 发动机转速为600r/min时计算:Tq19313 29527(600) 1654100040.8743.8445=106.62Ft106.62* 1 * 5 .83 * 0.850.367=1439.68N0.377 r 600ig i。=14.24 km/hC A 22Ff Fw Gf 缶尹2494.312 0.131Ua =520.876N21.15a计算得各挡驱动力、阻力、车速：4挡转速60010002000250030004000驱动力1439.681992.282362.262340.602291.

7、821977.76阻力520.88568.09789.44955.451158.351674.82车速14.2423.7347.4659.3371.2094.933挡转速60010002000250030004000驱动力2461.853406.804039.474002.423919.023381.97阻力503.40519.54595.24652.01721.40898.03车速8.3313.8827.7634.7041.6455.512挡转速60010002000250030004000驱动力4448.606156.147299.397232.447081.746111.27阻力497.

8、09502.04525.22542.61563.86617.95车速4.617.6815.3619.2023.0430.721挡转速60010002000250030004000驱动 力8767.6312132.9814386.1714254.2313957.2112044.54阻力495.03496.30502.27506.75512.22526.14车速2.343.907.799.7411.6915.59绘制各挡驱动力阻力平衡图:2）最高车速:Ft4FfFw时，即曲线交点处n>4000 r/min而 n m ax4000 r/min94.93 Km/h0.377 O.367 4000

9、1.0 5.83最大爬坡度：挂1挡时速度慢，Fj可忽略:Fi Ft max(FfFw)GsinFt max(Ff Fw)由前计算得1挡发动机转速2000 r/min时，Ft接近最大Ftmax 为 14386N，Ff+Fw 为 502NsinFt max(FfFw)14386 502=0.3653880 9.821.4imax tan39.2%1F x2（3）后轮驱动，克服该坡度时相应的附着率上坡时，主要的形式阻力为坡度阻力忽略空气阻力和滚动阻力，且Fj=0得:0.365 3.21.947 0.93 0.9 0.365°546Gsin a c ahg .G cossinLL3）绘制汽车

10、行驶加速倒数曲线（已装货）dudtFtFfmFwdtdumFtFfFwI -2.1 I f i g i 02r1.798 3.59810.218* ig2 *5.832 * 0.8538800.367238800.367221.010.012i g2各挡值， 1=1.455 ,2 = 1.125,3=1.045,4 =1.022由已知各挡Ft, Ff + Fw可得:4挡转速60010002000250030004000驱动力1439.681992.282362.262340.602291.821977.76阻力520.88568.09789.44955.451158.351674.82Ft(

11、Ff + Fw)918.801424.181572.821385.141133.47302.93车速14.2423.7347.4659.3371.2094.931/a4.312.782.522.863.4913.083挡转速60010002000250030004000驱动力2461.853406.804039.474002.423919.023381.97阻力503.40519.54595.24652.01721.40898.03Ft( Ff + Fw)1958.452887.253444.223350.403197.612483.93车速8.3313.8827.7634.7041.6455

12、.511/a2.071.401.171.211.261.632挡转速60010002000250030004000驱动力4448.606156.147299.397232.447081.746111.27阻力497.09502.04525.22542.61563.86617.95Ft (Ff + Fw)3951.505654.106774.166689.836517.875493.32车速4.617.6815.3619.2023.0430.721/a1.100.770.640.650.660.791挡转速60010002000250030004000驱动力8767.6312132.981438

13、6.1714254.2313957.2112044.54阻力495.03496.30502.27506.75512.22526.14Ft (Ff +Fw)8272.5911636.6813883.913747.4813444.9911518.4车速2.343.907.799.7411.6915.591/a0.680.480.400.410.410.49由以上参数可作加速度曲线图:1，可用图解积分法求汽车用n档起步加速至70km/h的加速时间。Ua曲线下两速度间的面积就是通过此速度区间的加速时间约为27.1s1-7统计数据表明，装有0.52L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱动 (F.F.)

14、轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的61.5 %;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55.7 %。设一轿车的轴距L=2.6m,质心高度h = 0.57m。试比较米用F.F.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均值。确定上述F. F.型轿车在©= 0.2及0. 7路面上的附着力，并求由附着力所决定的极限最高车速与极限最大爬 坡度及极限最大加速度(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：m= 1600kg, CD= 0.45，A= 2.00 m2，f = 0.021. 00。提示：1)比较两者高速行

15、驶时的附着率忽略加速阻力和坡度阻力，空气密度=1.2258N ?s2 ?m 4，无风。F.F.C1F f2 F wFZs1FZw12C All 2 fG (1 61.5%) CD a 21.152CLf A Ua61.5% -2120.736 0.043Ua22-9643.2 0.13 ua2取前空气升力系数CLf=0.13F.R.F f1 F wF Zs2F Zw2取后空气升力系数2C D Au afG 55.7%21.151G (1 55.7%)-2CLr A Ua174.68 0.043ua26946.24 0.13 Ua£=0.13F.F型要求更大的最低附着系数，因而更容忽略

16、空气阻力和滚动阻力。在ua较大且相同的情况下，如取 ua为100km/h、150km/h等，由上式均可得 C 1 C 2可见F.R型在高速行驶时需要比 易打滑，附着力利用较低。比较两者加速上坡时的附着率,Fi FjF. F.型 C 1 F F厂Zs1厂Zd1b 抵 0.615 0.219qL L qFiFjCI jF. R.型 C 2FF厂Zs2厂Zd 2qahgq L L0.443 0.219q在q相同的情况下，如取q=0.3时，C 1C 2。可见F.R型在加速上坡时需要比F.F型要求更大的最低附着系数，因而更容易打滑,2）附着力F附着力利用较低。Fz前轮驱动FziFx1Ff 2FwG si

17、ndu m dtb cos L最高车速此时i 0,0dtFziGsinF Zw1G hg duL dtFxiFf2 FwfG(1 0.615)CD Au21.15120.7360.043ua2Fz1Fzw1GI2O.6152CLfA ua9643.22O.1594ua要求Fx1Fz1，在 FX1Fz1时可求得最高车速0.2 时,Ua max155km/h1153.8N0.7 时,Uamax207 km/h1963N最大爬坡度最大等效坡度bIhgL0.6150.572.61 cos g dtdudu，最大坡度时石0.2 时,最大加速度 忽略坡度阻力,imax 0.1178空气阻力0.7 时，i

18、max O.3732F x1F f 2dum =120.736+1600a dtFziGG hg du=9643.2-350.77ag L dt0.2 时,2amax 1.08m? s20.7 时，amax 3.6m?s1-9 一辆后轴驱动汽车的总质量 动比i 0= 4.55，变速器传动比:1.00，五挡：0.86。质心高度2152kg，前轴负荷52%，后轴负荷48%，主传一挡：3.79，二挡：2.17，三挡：1.41，四挡：hg = 0.57m, CDA= 1.5 m2，轴距 L = 2.300m,飞轮转动惯量I f = 0.22kg m2径r = 0.367m。该车在附着系数©

19、= 0.6的路面上低速滑行曲线和直接挡加速曲 线如图1所示。图上给出了滑行数据的拟合直线V = 19.76 - 0.59T , v的单位为max= 0.75m/ s （u a=50km/h）。设各挡四个车轮总的转动惯量lw= 3.6kg m2，车轮半km/h, T的单位为s,直接挡最大加速度a 传动效率均为0.90，求：1）汽车在该路面上的滚动阻力系数。2）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。r.'t料 口 f上dm卯 fi *°* HD Tt * IMv 'i hnt吃 HI抵速需行ft理有慶曲集提示：1）由汽车行驶方程式：FtFfFw Fi F

20、j低速滑行时Fi 0, Fw0此时：Ft Ff F jFt0Ffdv gdtd （19.76 0.59T）3.6 gdt聲 0.01672）直接档，ig 1先求汽车质量换算系数,1 Iw 1 11 m r m再有动力因素公式：.2. 2f ig io TJ=1.027dUgdt其中:f 00.0167所以：DmaxdUg（ax由下面计算得1Fj由低速滑行曲线拟合直线公式可得，且单位换算V km/hf m/sdU2而：（）max 0.75m/ sdtDmax 0.01671.0279.8o.75=o.O9533）最大等效坡度qLhgL 0.4810.57O-3380.62.3ducos g dt

21、,最大坡度时屯0dt故 imax=0.3382-1 “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？ 提示：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。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。(2) 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。提示：(1)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

22、了内燃机的功率，大地改善了汽车动 力性。(2)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。2-4如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性提示:(1)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。(2)汽车外形与轮胎降低Cd值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。(3) 合理设计传动系档位数及各挡传动比。举例说明。提示：发动机最大功率要满足动力性要求（最高车速、比功率）（1）最小传动比的选择很重要，（因为汽车主要以最高挡行驶）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。（2）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，挡数多，结构复杂。（3）同时，传动比挡数多，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；挡位数多，也增加了发动机在低燃油消耗率区