汽车理论第五版机械工业出版社出版课后题答案.doc

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。 答：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： (1)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 zF 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 fzTFa =。为克服该滚动阻力 偶矩，需要在车轮中心加一推力 PF 与地面切向反作用力构成一力偶矩。 （2）轮胎在松软路面上滚动时，由于车轮使地面变形下陷，在车轮前方 实际形成了具有一定坡度的斜面，对车轮前进产生阻力。 （3）轮胎在松软地面滚动时，轮辙摩擦会引起附加阻力。 （4）车轮行驶在不平路面上时，引起车身振荡、减振器压缩和伸长时做 功，也是滚动阻力的作用形式。 1.2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。这些因素对滚动阻力系数的具体影响参考课本P9。 1.3确定一轻型货车的动力性能（货车可装用4挡或5挡变速器，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。 2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率。 3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用2档起步加速行 驶至70km/h的车速－时间曲线，或者用计算机求汽车用2档起步加速行驶至 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 23419.313295.27()165.44()40.874()3.8445() 1000100010001000 q nnnn T =?+?+? 式中， Tq 为发动机转矩（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nmax=4000r/min。 装载质量2000kg 整车整备质量1800kg 总质量3880kg 车轮半径0.367m 传动系机械效率η t =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 CDA =2.77m2 主减速器传动比 i0 =5.83 飞轮转动惯量 If =0.218kg?m2 二前轮转动惯量 Iw1 =1.798kg?m2 四后轮转动惯量 Iw2 =3.598kg?m2 变速器传动比ig(数据如下表) 档档档档档 四档变速器6.093.091.711.00- 五档变速器5.562.7691.6441.000.793 轴距L=3.2m 质心至前轴距离（满载）a=1.974m 质心高（满载）hg=0.9m 分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力－行使阻力平衡图的应用和附着 率的计算、等效坡度的概念。只要对汽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。常见错误是未将车速的单位进行换算。 2）首先应明确道路的坡度的定义tan iα =。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cos1 α ≈和sintan αα ≈，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。 3）已知条件没有说明汽车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以根 据常识判断轻型货车的驱动情况。 解：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 汽车驱动力 Ft= r iiTtogtqη 行驶阻力 Ff+Fw ＋ Fi+Fj ＝ G ? f+ 2D 21.12 AC au+G ? i+ dt du m δ 发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 0gi nr 0.377ua i ? = 由本题的已知条件,即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程即 可得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图。  2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率 ①由1）得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在5档时汽车 的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处，Uamax＝99.08m/s2。 ②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服 wfFF +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0= dt du ，因此有() wftiFFFF +?=，可得到 汽车爬坡度与车速的关系式： () ?? ? ? ?? ? ?+? = G FFF iwft arcsintan；而汽车最大爬坡度max i 为 Ⅰ档时的最大爬坡度。利用MATLAB计算可得，352.0max= i 。 ③如是前轮驱动，1 ?C