教育管理汽车理论五版余志生答案

3535433543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。这些P9。确定一轻型货车的动力性能（45绘制求270km/h270km/hTq-n式中，Tq为发动机转矩（N•m）;n（r/min）。nmin=600r/min,nmax=4000r/min。2000kgf=0.013空气阻力系数×坡度的概念。只要对车行使方程理解正确，本题的编程和求解都不会有太大困难。常见首先应明确道路的坡度的定义。求最大爬坡度时可以对行使方程进行适当简化，可以简化的内容包括两项和，简化的前提是道路坡度角不大，当坡度角较大时简化带来的误差会增大。计算时，要说明做了怎样的简化并对简化的合理性进行评估。已知条件没有说明车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以根据常识判断轻型解：1）绘制车驱动力与行驶阻力平衡图Ft=发动机转速与车行驶速度之间的关系式为由本题的已知条件,即可求得车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程即可得到车驱动求车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着②车的爬坡能力，指车在良好路面上克服后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，此时，因此有，可得到车爬坡度与车速的关系式：；而车最大爬坡度MATLAB如是后轮驱动，＝；0.50。利用MATLAB画出车的行驶加速度图和车的加速度倒数曲线图忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，车已具有Ⅱ档的最低车速。由于各档加速度曲线不相交（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。结果用MATLAB画出车加速时间曲线如图五所示。如图所示，车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h的加速时间约为26.0s。MATLAB空车、满载时车动力性有无变化？为什么答：动力性会发生变化。因为满载时车的质量会增大，重心的位置也会发生改变。质量如何选择车发动机功率答：发动机功率的选择常先从保证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，即。在实际工作中，还利用现有车统计数据初步估计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。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车的加速度倒数曲线决定。如果在该车速时，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。车，其平均的前轴负荷为车总重力的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。试比较采用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F.Fφ＝0.20.7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分析：分析本题的核心在于考察车的附着力、地面法向反作用力和作用在驱动轮上的地分析1）比较附着力利用情况，即比较车前（F.F）、后轮(F.R.)地面切向反作用力与地F.F）、后轮(F.R.)的法向反作用力的比值。解题时应注意，地面法向发作用力包括静态轴荷、动态分量、空气升力和滚动阻力偶矩产生的部分，如若进行简化要对简化的合理性给予说明。地面作用于车轮的地面切向反作用力则包括滚动阻力和空气阻力的反作用力。2）求极限最高车速的解题思路有两个。一是根据地面作用于驱动轮的地面切向反作用力的表达式（1－15），由附着系数得到最大附着力，滚动阻力已知，即可求得最高车速时的空气阻力和最高车速。二是利用高速行驶时驱动轮附着率的表达式，令附着率为附着系数，带入已知项，即可求得最高车速。常见错误：地面切向反作用力的计算中滚动阻力的计算错误，把后轮的滚动阻力错计为前轮或整个的滚动阻力。3）1.3由m=1600kg，平均的前轴负荷为车总重力的61.5％，Fzs1=0.615X1600X9.8=9643.2N，∴车前轮法向反作用力的简化形式为Fz1=Fzs1-ii>对于前置发动机后轮驱动（F.R.）一般地，CLrCLf相差不大，且空气升力的值远小于静态轴荷的法向反作用力，以此可结论：本例中，前置发动机前轮驱动（F.F）2．F.F.i>ii>由书中式（1－15），以上三式联🖂得：＝0.095iii>1.13。1600kg；质心位置：a=1450mm,b=1250mm,hg=630mmMemax=140Nm2，i1=3.85；i0=4.08；传动效率ηm=0.9；r=300mm；飞If=0.25kg·m2；全部车轮惯量∑Iw=4.5kg·m2Iw=2.25kg·m2,前轮的Iw=2.25kg·m20.6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（b位置），才可以保证获得应有的最大加速度。若令为前轴负荷率，求原车得质心位置改变速度的大小关系。如果前者大于后者，则发动机扭矩将不能充分发挥而产生应有的加速前轮驱动车的附着率；Cφ1＝0.6，一辆后轴驱动车的总质量2152kg,前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传动比i0=4.55，变速器传动比：一挡：3.79，二档：2.17，三档：1.41，四档：1.00，五档：0.86hg＝0.57m，CDA=1.5m2L=2.300m，If=0.22kg·m2，四Iw=3.6kg·m2r＝0.367m行曲线和直接档加速曲线如习题图1所示。图上给出了滑行数据的拟合直线v=19.76-0.59T，vkm/h，Tsamax＝0.75m/s2（ua＝50km/h）。0.90，求：0，0解得：。2）以上两式联🖂由地面附着条件，车可能通过的最大坡度为0.338“车开得慢，油门踩得小，就一定省油”，或者“只要发动机省油，车就一定省答：不对。由车百公里等速耗油量图，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。由车等速百公里油耗算式（2-1）知，车油耗量不仅与发动机燃油消耗率有关，而且还与发动机功率以及车速有关，发动机省油时车不一定就省油。试述无级变速器与车动力性、燃油经济性的关系答：为了最大限度提高车的动力性，要求无级变速器的传动比似的发动机在任何车速下都能发出最大功率。为了提高车的燃油经济性，应该根据“最小燃油消耗特性”曲用发动机的“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及车行驶速度之间关系（），P47。如何从改进车底盘设计方面来提高燃油经济性答：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来提高燃油经为什么车发动机与传动系统匹配不好会影响车燃油经济性与动力性？试举例答：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，根据车功率平衡图可得到最高车速umax(驱动力曲线与行驶阻p。当主传动比较小时，up>umax，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upumax试分析超速档对车动力性和燃油经济性的影响答：车在超速档行驶时，发动机负荷率高，燃油经济性好。但此时，车后备功率小，所以需要设计合适的次一挡传动比保证车的动力性需要。已知货车装用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：其中，b[g/(kW•h)]；Pe（kW）；n变化。怠速油耗（400r/min）。1.31）车功率平衡图利用计算机求货车按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗值b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开时的功率，计算公式为，在某一转速下，外特性功率是唯一确定的。发动机净功率则表示发动机的实际发出功率，可以根据车行驶时的功率平衡求得，和转速没有一一对应关系。解：（1）车功率平衡发动机功率在各档下的功率、车经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线即为车功——为发动机转矩（单位为编程计算，车的功率平衡图为2）先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用，求出对应档位的车速。由于车是等速行驶，因此发动机发出的功率应该与车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，即。然后根据不同的和，用题中给出的拟合公式求出对应工况的燃油消耗率。先利用表中的数据，使用插值法，求出每个值所对应的拟合式系数：。在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。利用求得的各个车速对应下的功率求出对应的耗油量燃油消耗率。利用公式：，即可求出对应的车速的百公里油耗（）。同一车速等速行驶下，车所受到的阻力基本相等，因此基本相等，但是在同一车速下，围比节点的范围要来得大，于是在转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。但是这对处在中部的插值结果影响不大。而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。按从功率平衡图上面可以发现，III档与IV档可以满足六工况测试的速度范围要求。分IIIIV对于每个区段，以为区间对速度区段划分。对应每一个车速，都可以求出对应的发动机功率：。此时，车速与功率的关系已经发生改变，因此应该要重新对燃油消耗率的拟合公式中的系数进行插值。插值求出对应的各个车速的燃油消耗率，进而用求出每个速度对应的燃油消耗率。每小段的加速时间：。每一个小区间的燃油消耗量：。对每个区间的燃油消耗量求和就可以得出加速过程的燃油消耗量。0.25（据有误根据以上的计算，可以求出该车分别在三档和四档的六工况耗油量：在完成本题的第二个小问题，即求等速百公里油耗曲线的时候，处理题中所给的拟合函数的时候有两种处理方法：一是先使用已经给出的节点数据，使用插值方法，得出转速插值点的对应燃油消耗率。然后再进而求出对应车速的等速燃油消耗量。在这里的处理方法就是这种。从得到的等速百公里油耗曲线上可以发现，曲线有比较多的曲折。估计这是使用三次样条插值方法得到的结果。因为三次样条插值具有很好的光滑性。如果改用线形内插法的话，得到的曲线虽然不光滑，但是能够体现一个大体的趋势。经比较发现，使用三次样条插值得到的曲线中部与线形内插得到的曲线十分相似。但是使用线形内插的最大问题在于，对于超出节点两头的地方无法插值。在处理的时n815rpm3804rpm这种对系数进行插值的方法的精度依靠于所给出的拟合公式中各个系数与n之间的关在计算匀加速过程的时候，因为比匀速行驶的时候，增加了加速阻力，因此车速与发动机功率之间的关系已经改变了。这样，就应该使用拟合公式，重新对b加速过程中，速度对应的燃油消耗率。而且对于不同的加速阶段（加速度不同），就会得bua过程，发动机是处在一个瞬时动态过程，而前面的处理方法仍然是使用稳态的时候发动机的负荷特性进行计算。也就是说把加速阶段近似为一个加入了加速阻力功率的匀速过程来看待。这必然会出现一些误差。轮胎对车动力性、燃油经济性有些什么影响答：1）轮胎对车动力性的影响主要有三个方面：①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车的最高车速、极限最大加速度和爬坡度。②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，所以车的最高车速应该低于该临界车速。③轮胎与地面之间的附着系数直接影响车的轮胎的滚动阻力系数直接影响车的燃油经济性。滚动阻力大燃油消耗量明显升高为什么公共车起步后，驾驶员很快换入高档答：因为车在低档时发动机负荷率低，燃油消耗量好，高档时则相反，所以为了提答：达到动力性最佳应该使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。1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出为5.17、5.43、5.83、6.176.33时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同值对车性能的影响。在算加速时间的时候，关键是要知道在加速的过程中，车的行驶加速度随着车速的变化。由车行驶方程式：，可以的到：由于对于不同的变速器档位，车速与发动机转速的对应关系不同，所以要针对不同的变速器档位，求出加速度随着车速变化的关系。先确定各个档的发动机最低转速和最高转速时对应的车最高车速和最低车速。然后在各个车速范围内，对阻力、驱动力进行计算，求出加速度随着车速变化的关系之后，绘制出车的加速度倒数曲线，然后对该曲线行积分。在起步阶段曲线的空缺部分，使用一条水平线与曲线连接上。一般在求燃油经济性——加速时间曲线的时候，加速时间是指0100km/h（060mile/h0h）的加速时间。可是对于所研究的车，其最高行驶速度是94.9km/h。而且从该车加速度倒数曲线上可以看出，当车车速大于70km/h的时候，加速度开始迅速下降。70km/h（计算程序见后）II0-70km/h加速时间从图上可以发现，随着的增大，六工况百公里油耗也随之增大；这是由于当增大以后，在相同的行驶车速下，发动机所处的负荷率减小，也就是处在发动机燃油经济性不佳的工况之下，导致燃油经济性恶化。但是对于加速时间来说，随着的增加，显示出现增大，然后随之减小，而且减小的速度越来越大。其实从理论上来说，应该是越大，加速时间就有越小的趋势，但是由于在本次计算当中，加速时间是车速从070km/h，并不能全面反映发动机整个工作能力下的情况，比如当=5.17IV70km/h从上面的结果发现，的选择对车的动力性和经济性都有很大影响，而且这两方面的响是互相矛盾的。车很大部分时间都是工作在直接档（对于有直接档的车来说），此时就是整个传动系的传动比。如果选择过大，则会造成发动机的负荷率下降，虽然提高了动力性，后备功率增加，而且在高速运转的情况下，噪音比较大，燃油经济性不好；如果选择过小，则车的动力性减弱，但是负荷率增加，燃油经济性有所改善，但是发动机如果在极高负荷状态下持续工作，会产生很大震动，对发动机的寿命有所影响。因此应该对的影响进行两方面的计算与测量，然后再从中找出一个能够兼顾动力性和经济性的值。另外，对于不同的变速器，也会造成对车的燃油经济性和动力性的影响。变速器的位越多，则根据车行驶状况调整发动机的负荷率的可能性越大，可以让发动机经常处在较高的负荷状态下工作，从而改善燃油经济性；但是对于车的动力性，增应该对具体的变速器速比设置进行讨论。变速器与主减速器的速比应该进行适当的匹配，才能在兼顾动力性和经济性方面取得好的平衡。通常的做法是绘出不同变速器搭配不同的主减速器，绘制出燃油经济性——加速时间曲线，然后从中取优。100km/h179.27kPa。100km/h制动时间制动距离制动时间制动距离最大减速度分析：计算的数值有两种方法。一是利用式（4-6）进行简化计算。二是不进行简化，未知数有三个，制动器作用时间，持续制动时间，根据书上P79时间、制动距离两个方程，再根据在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶段初速相等列出一个方程，即可求解。但是结果表明，不进行简化压缩空气－液压制动系的数值无解，这与试验数据误差有关。解：方法一（不简化计算制动距离包含制动器作用和持续制动两个阶段车驶过的距离0.97（无解讨论制动器作用时间的重要性（根据简化计算结果讨论50.3%。这样的变化趋势我们可以得到这样的结论：改用压缩空气---液压制动器后制动距离减少的主要原因在于制动器作用时间的减少。而且减少制动器作用时间对于减少制动距离效果显著。所以改进制动器结构形式是提高车制动效能的非常重要的措施。质量质心至前轴制动力分配系数Ua＝30km/h，在＝0.80求制动系前部管路损坏时车的制动距离s，制动系后部管路损坏时车的制动距前部管路损坏损坏时，后轮将抱死时制动减速度最大。计算时，注意此时只有后轮有制动力，制动力为后轮法向反作用力与附着系数的乘积。同理可得后部管路损坏时的情况。解：1）前轴的利用附着系数公式为：，该货车的利用附着系数曲线图如下所示（MATLAB制动效率为车轮不抱死的最大制动减速度与车轮和地面间摩擦因数的比值，即前轴的制动效率为，后轴的制动效率为，画出前后轴的制动效率曲线如下图所示：中读出：φ=0.80的路面上，空载时后轴制动效率约等于0.68，满载时后轴制动效率为满载时=5.33m求制动系前部管路损坏时车的制动距离s，制动系后部管路损坏时车的制动4.51.8车能到达的最大制动减速度（指无任何车轮抱死）若将该车改为双回路制动系统（只改变制动系的传动系，见习题图3），而制动G’。312a)4.3.3bc)，当一个回路失效时，如不考虑轴距的影响，其制动效果是一样的，所以只分析一种情况即可。一个管路损坏时，前、后车轮的抱死顺序和正常时一样。对车轮刚抱死时的车轮受力情况进行，注意此时作用在单边车轮上的地面法向反作用力只为总的地面法向反作用力的一半。4.34.3b)以上方程联🖂ab),c)大，所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 汽车的操纵稳定一轿车（每个）前轮的侧偏刚度为-50176N/rad、外倾刚度为-7665N/rad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（k，kr，γ为外倾角）代入数据，解得＝0.611rad，另外由分析知正的外倾角应该产生负的侧偏角，所以由外倾角引起的前轮侧偏角为-0.611rad。5.26450N向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果车的转向特性变为不足转向。试分析其理论其中，分别为前、后悬架的侧倾角刚度，悬架总的角刚度为前、后悬架及横向稳定杆的侧倾角刚度之和。由以上的分析易知，当增加横向稳定杆后车前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧角刚度不变，所以前悬架作用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾力矩不变），由此车前轴5-46刚度在非线性区，则车趋于增加不足转向量。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：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R/R0S.M.等。（为侧向加速度的绝对值(k1，k2分别为车前、后轮的侧偏刚度，a为车质心到前轴的距离，L为前、后轴举出三种表示车稳态转向特性的方法，并说明车重心前后位置和内、外轮负答：表示车稳态转向特性的参数有稳定性因数，前、后轮的侧偏角绝对值之差，转R/R0S.M.等。Ⓒ讨论车重心位置对稳态转向特性的影响，由式（5-（为中性转向点至前轴的距离当中性转向点与质心位置重合时，S.M.＝0，车为中性转向特性当质心在中性转向点之后时，，S.M.为负值，车具有过多转向特性②车内、外轮负荷转移对稳态转向特性的影在侧向力作用下，若车前轴左、右车轮垂直载荷变动量较大，车趋于增加不足转向量；若后轴左、右车轮垂直载荷变动量较大，车趋于减小不足转向量。答：不一样。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，可保证车支线行驶的稳定性。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车的侧倾刚度，避免车在转向时产生过多的侧倾。另外，横向稳定杆还有改变车稳态转向特性的作用，其机理在题中有述。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。某种车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模答：Ⓒ增加主销内倾角；②增大主销后倾角；Ⓒ在车前悬架加装横向稳定杆；④使车前束具有在压缩行程减小，复原行程增大的特性；⑤使后悬架的侧倾转向具有趋于不足转向的特性。答：不具有相同的操纵稳定。因为车空载和满载时车的总质量、质心位置会发生变化，这些将会影响车的稳定性因数、轮胎侧偏刚度、车侧倾刚度等操纵稳定性参试用有关公式说明车质心位置对主要描述和评价车操纵稳定性、稳态响应指答：以静态储备系数为例说明车质心位置对稳态响应指标的影响（，为中性转向点至前轴的距离当中性转向点与质心位置重合时，S.M.＝0，车为中性转向特性当质心在中性转向点之后时，，S.M.为负值，车具有过多转向特性m=1818.2kgL=3.048mk1=-62618N/radk2=-110185N/radi=20Kuchu=22.35m/sS.M0.4gR/R0(R0=15m)。u=30.56m/s（圆）频率、阻尼比、反 u=22.35m/s 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：特征车速，且在特征车速时的横摆角速度增益，为具有相等轴距L中性转向车横摆角速度增益的一半。答：特征车速指车稳态横摆角速度增益达到最大值时的车速，车稳态横摆角速度当，即时等号成🖂，L向车的横摆角速度增益为u/L，前者是二者的一半。测定车稳态转向特性常用两种方法，一为固定方向盘转角法，并以R/0-ay曲线来表示车的转向特性；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使，记录转向盘转角，然后驾驶员控制转向盘使车始终在圆周上以低速连续加速行使。随着车速的提高，提高转向盘转角（一般）将随之加大。记录下角，并以曲线来评价车的转向特性。试证：，说明如何根据曲线来判断车的转向特性。，（R）连续急速行使时，由式（5-11）：，中