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z F 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f z T F a =?。为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 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 234 19.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000 q n n n n 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n min =600r/min,最高转速n max =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 ηt =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.77m 2 主减速器传动比 i 0=5.83 飞轮转动惯量 I f =0.218kg ?m 2 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg ?m 2 四后轮转动惯量 I w2=3.598kg ?m 2 变速器传动比 ig(数据如下表) 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
汽车理论作业 汽73 2007010806 许四聪 6.3 解:引起部分共振时的车速：h km s m f u a /36/10520==?==λ 车轮共振时的路面的波长：)(833.010 6.330m f u t a =?==λ 6.4 解：由题6.2可知路面输入谱为：()3 4 01056.2m n G q -?=，参考空间频率为101.0-=m n 车速为s m u /20= 路面功率谱密度：2 522 4220 01012.5201.01056.2)()(f f f u n n G f G q q --?=???== 由图可知： ? ????<<<<=) 101(1)11.0(1f f f q z 所以车身加速度谱密度为：?? ?<<<<==??? ====-)101(0798 .0)11.0(0798.00798.010 12.516) (16)()()(22 2 2 5 2 4 4 2 44222f f f q z f f q z f f G q z f f G q z f G q z f G q q q z ππω 计算得车身加速度的均方根值为： )/(8623.0]0798.00798.0[])([25.010 1 11 .025.0101 .0s m df df f df f G z z =+==??? σ 下面绘制其车身加速度谱图： 程序如下： g=2.56*10^-4; n=0.1; u=20; f=0.1:0.01:10; gq=g*n^2*u./f.^2; h=1*(0.1 qq 第一章 汽车的动力性278973104 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z F 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f z T F a =?。为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 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 234 19.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000 q n n n n 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n min =600r/min,最高转速n max =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 ηt =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.77m 2 主减速器传动比 i 0=5.83 飞轮转动惯量 I f =0.218kg ?m 2 二前轮转动惯量 I w1=1.798kg ?m 2 四后轮转动惯量 I w2=3.598kg ?m 2 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 第四章 4．1 一轿车驶经有积水层的—良好路面公路，当车速为100km/h 时要进行制动。问此时有无可能出现滑水现象而丧失制动能力?轿车轮胎的胎压为179．27kPa 。 答：假设路面水层深度超过轮胎沟槽深度 估算滑水车速：i h p 34.6=μ i p 为胎压（kPa ） 代入数据得：89.84=h μkm/h 而h μμ > 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．举出了CA700轿车的制动系由真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''2' 2 2 1ττ+的数值，以说明制动器作用时间的重要性。 提示：由表4-3的数据以及公式max 2 02292.2526.31b a a a u u s +??? ??''+'= ττ 计算' '2'22 1ττ+的数值。 可以认为制动器起作用时间的减少是缩短制动距离的主要原因。 4．3一中型货车装有前、后制动器分开的双管路制功系，其有关参数如下； 1)计算并绘制利用附着系数曲线与制动效率曲线。 2)求行驶车速30km/h ，在.0=? 80 路面上车轮不抱死的制动距离。计算时取制动系反应时间 s 02.0'2=τ，制动减速度上升时间s 02.0''2=τ。 3) 求制功系前部管路损坏时汽车的制功距离，制功系后部管路损坏时汽车的制功距离。 答案：1） 前轴利用附着系数为：g f zh b z L += β? 后轴利用附着系数为： ()g r zh a z L --= β?1 空载时： g h b L -=β?0= 413.0845 .085 .138.095.3-=-? 0??> 故空载时后轮总是先抱死。 目录 第一章汽车的动力性............................. 错误!未定义书签。第二章汽车的燃油经济性......................... 错误!未定义书签。第三章汽车动力装置参数的选定................... 错误!未定义书签。第四章汽车的制动性............................. 错误!未定义书签。第五章汽车的操纵稳定性......................... 错误!未定义书签。第六章汽车的平顺性............................. 错误!未定义书签。 第一章 汽车的动力性 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z F 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 f z T F a =?。为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 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。 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。 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 234 19.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000 q n n n n T =-+-+- 式中，Tq 为发动机转矩（N ?m ）;n 为发动机转速（r/min ）。 一、名词解释 1．汽车的动力性：汽车的动力性系指汽车在良好的路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。 3．汽车的燃油经济性：在保证动力性的条件下，汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力，称作汽车的燃油经济性。 4.汽车百公里燃油消耗量：在一定运行工况下汽车每行驶一百公里所消耗燃油的升数Qs （L/100km ）。 5.汽车的制动性：汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持 一定车速的能力，成为汽车的制动性。（还包括对已停驶的汽车，特别是在坡道上已停驶的汽车，特别是在坡道上已停驶的汽车，可使其可靠地驻留原地不动的驻车制动性能）。 6．汽车曲线行驶的时域响应：汽车曲线行驶的时域响应系指汽车在转向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。 7．地面制动力：汽车制动时受到与行驶方向相反、由地面提供的外力，称为地面制动力。 8. 轮胎的侧偏现象：有侧向弹性的车轮，在侧偏力的作用下滚动时，即使侧偏力没有达到 附着极限，车轮行驶方向亦将偏离车轮平面，这就是弹性轮胎的测偏现象。 9．转向盘力特性：转向盘力随汽车运动状况而变化的规律称为转向盘力特性。 10.汽车曲线运动引起的侧翻：指汽车在道路（包括侧向坡道）上行驶时，由于汽车的侧向 加速度超过一定限值，使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧翻。 11．车辆的挂钩牵引力：车辆的土壤推力Fx 与土壤阻力Fr 之差，称为挂钩牵引力，是表征汽车通过性的主要参数。 12．汽车通过性的几何参数：与间隙失效有关的汽车整车几何尺寸，称为汽车通过性的几何参数。这些参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。 13. 汽车侧翻：汽车侧翻是指汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动90 度或更大的角度，以至 车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。 9．汽车的通过性（越野性）：汽车的通过性（越野性）是指它能以足够高的平均车速通过各种坏路和无路地带（如松软地面、凹凸不平地面等）及各种障碍（如陡坡、侧坡、壕沟、台阶、灌木丛、水障等）的能力。 10．土壤推力：在驱动力作用下，由地面剪切变形而产生的反力作用在车轮上，称为土壤推力。 1．汽车的后备功率：汽车在良好水平路面上以某一速度等速行驶时，发动机能发出的最大功率与汽车的阻力功率之差，成为汽车在该车速时的后备功率。 3.无级变速器的调节特性：在同一屮的道路上，不同车速 时，无级变速器应有的i值连成曲线便得无级变速器的调节特性。 4.汽车多工况百公里燃油消耗量：（1）循环行驶试验工况，模拟实际汽车运行状况的试 验工况，它规定了车速-时间行驶规范。（2）多工况百公里燃油消耗量，在规定的循环行驶试 验工况下，测得的汽车百公里燃油消耗量。 23. 线性二自由度汽车模型：是一个两轮摩托车模型。由前后两个有侧向弹性的轮胎支撑于地面、具有侧向及横摆运动二自由度。 24. 转向灵敏度：（稳态横摆角速度增益）稳态的横摆角速度与前轮转角之比， 是分析稳态转向特性的基础。 二、填空 1．影响汽车驱动力的因素主要有发动机输出转矩、传动系变速器和主减速器等的传动比、传动效率和车轮半径。 2.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、气压等有关。 11.驱动轮的附着率是表明汽车附着性能的一个重要指标，是汽车驱动轮在不滑转工况下充分 发挥驱动力作用所要求的最低地面附着系数。 汽车理论作业MA TLAB过程 汽车驱动力与阻力平衡图 加速度倒数-速度曲线图 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 u 汽车功率平衡图 u/(km/h)最高档等速百公里油耗曲线 Ua/(km/h) 燃油积极性-加速时间曲线 源程序： 《第一章》 m=3880; g=9.8; r=0.367; x=0.85; f=0.013; io=5.83; CdA=2.77; lf=0.218; Iw1=1.798; Iw2=3.598; Iw=lw1+lw2; ig=[6.09 3.09 1.71 1.00]; %变速器传动比 L=3.2; a=1.947; hg=0.9; n=600:1:4000; T=-19.313+295.27* n/1000-165.44*(门/1000)人2+40.874*(门/1000)人3-3.8445*( n/IOOO).%; Ft1=T*ig(1)*io*x/r; %计算各档对应转速下的驱动力 Ft2=T*ig(2)*io*x/r; Ft3=T*ig(3)*io*x/r; Ft4=T*ig(4)*io*x/r; u1=0.377*r*n/(io*ig(1)); u2=0.377*r*n/(io*ig(2)); u3=0.377*r*n/(io*ig(3)); u4=0.377*r*n/(io*ig(4)); u=0:130/3400:130; F仁m*g*f+CdA*u”2/21.15;%计算各档对应转速下的驱动阻力 F2=m*g*f+CdA*u2.A2/21.15; F3=m*g*f+CdA*u3.A2/21.15; F4=m*g*f+CdA*u4.A2/21.15; figure(1); plot(u1,Ft1, '-r' ,u2,Ft2, '-m' ,u3,Ft3, '-k' ,u4,Ft4, '-b' ,u1,F1, '-r' ,u2,F2, '-m' ,u3,F3, ' k' ,u4,F4, '-b' , 'LineWidth' ,2) title( ' 汽车驱动力与阻力平衡图' ); xlabel( 'u_{a}/km.hA{-1}' ) ylabel( 'F/N' ) gtext( 'F_{t1}' ) gtext( 'F_{t2}' ) gtext( 'F_{t3}' ) gtext( 'F_{t4}' ) gtext( 'F_{f}+F_{w}' ) %由汽车驱动力与阻力平衡图知，他们无交点，u4在最大转速时达到最大 umax=u4(3401) Ft1max=max(Ft1); imax=(Ft1max-m*g*f)/(m*g) disp( ' 假设是后轮驱动' ); C=imax/(a/L+hg*imax/L) % 附着率 delta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(1)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(2)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(3)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); delta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*rA2)+If*ig(4)*rA2*ioA2*x/(m*rA2); a1=(Ft1-F1)/(delta1*m); %加速度 a2=(Ft2-F2)/(delta2*m); a3=(Ft3-F3)/(delta3*m); a4=(Ft4-F4)/(delta4*m); h1=1./a1; %加速度倒数 h2=1./a2; h3=1./a3; h4=1./a4; figure(2); 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F Z相对于法线前移一个距离a，它随弹性迟滞损失的增大变大。即滚动时有滚动阻力偶T f = F Z.?a阻碍车轮滚动。 3]作用形式: T f = Wf，T f = T f/r 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。 1.3 =494.312+0.13U a2 由计算机作图有： 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。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。 1.7 汽车理论课后习题答案(完整版) 从第一章到第六章（附图文） 第一章 1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 答：1）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阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑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量损失，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，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，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Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。 3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F f f = （f 为滚动阻力系数） 1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 1.3、解答：1）（取四档为例） 由 u F n u n Tq Tq F t t →??? ? ?? →→→ 即 r i i T F T o g q t η= 4 32)1000 (8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= o g i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +： 2 15 .21a D w f U A C Gf F F +=+ 2 131.0312.494a U += 由计算机作图有 余志生汽车理论第六章课后习题答案 6.l 、设通过座椅支承面传至人体垂直加速度的谱密度为一白噪声， Ga ( f )=0.13 2m -?s 。求在0.5～80H Z 频率范围加权加速度均方根值 a w 和加权振级L aw ，并由表6-2查出相应人的主观感觉。 答：2 1 80 5.02 ])()([df f G f W a a w ??= 80 5 .125.1244 2 25 .05 .121.011.041.0*5.0[df f df df f df ??? ?+??+??+?= 28.24= ?) (200a a Lg L w aw = 70.147)10 28 .24(206==-Lg 查173P 图知：人的主观感觉为极不舒适。 6.2、设车速u =20m ／s ，路面不平度系3 80 q 10*56.2)(G m n -=，参考空间频率n o =0.1-1 m 。画出路面垂直位移、速度和加速度)(G q f 、 )(G q f 、)(G q f 的谱图。画图时要求用双对数坐标，选好坐标刻度值，并注明单位。 解：2 2 822 0q 20*1.0*10*56.2)()(G f f u n n G f q -== 29 1 10*12.5f -= 20*1.0*10*56.2*4)(4)(G 2 822 02q -==ππu n n G f q -710*2.02= 2 28422 04q *1.0*10*56.2*16)(16)(G f uf n n G f q -==ππ 2-710*99.3f = 画出图形为： 6.3、设车身－车轮二自由度汽车模型，其车身部分固有频率f o ＝2Hz 。它行驶在波长λ=5m 的水泥接缝路上，求引起车身部分共振时的车速u n (km/h)。该汽车车轮部分的固有频率f t =10Hz ，在砂石路上常用车速为30km/h 。问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长λ=? 答：①当激振力等于车辆固有频率时，发生共振， 所以发生共振时的车速为： D 第一章 1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 答：1）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阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑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量损失，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，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，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Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。 3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F f f = （f 为滚动阻力系数） 1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 1.3、解答：1）（取四档为例） 由 u F n u n Tq Tq F t t →??? ? ?? →→→ 即 r i i T F T o g q t η= 4 32)1000 (8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= o g i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +： 2 15 .21a D w f U A C Gf F F +=+ 2 131.0312.494a U += 由计算机作图有 汽车理论习题集必考试题 一、单项选择题（在每小题列出的四个备选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将其代码写在该小 题后的括号内） 1、评价汽车动力性的指标是（A ） A．汽车的最高车速、加速时间和汽车能爬上的最大坡度 B．汽车的最高车速、加速时间和传动系最大传动比 C．汽车的最高车速、加速时间和传动系最小传动比 D．汽车的最高车速、加速时间和最大驱动力 2、汽车行驶速度（ B ） A．与发动机转速、车轮半径和传动系传动比成正比 B．与发动机转速和车轮半径成正比，与传动系传动比成反比 C．与发动机转速和传动系传动比成正比，与车轮半径成反比 D．与发动机转速成正比，与车轮半径和传动系传动比成反比 3、汽车在水平路面上加速行驶时，其行驶阻力包括（B ）。 A. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力B．滚动阻力、空气阻力、加速阻力 C．空气阻力、坡度阻力、加速阻力 D. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力 4、汽车等速上坡行驶时，其行驶阻力包括（ A ）。 A. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力B．滚动阻力、空气阻力、加速阻力 C．空气阻力、坡度阻力、加速阻力 D. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力 5、汽车加速上坡行驶时，其行驶阻力包括（ D ）。 A. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力B．滚动阻力、空气阻力、加速阻力 C．空气阻力、坡度阻力、加速阻力 D. 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力6、汽车行驶时的空气阻力包括（D ）。 A．摩擦阻力和形状阻力 B. 摩擦阻力和干扰阻力 C．形状阻力和干扰阻力 D. 摩擦阻力和压力阻力 7、汽车行驶时的空气阻力（B ）。 A. 与车速成正比 B. 与车速的平方成正比 C. 与车速的3次方成正比 D. 与车速的4次方成正比 8、汽车行驶时的空气阻力（C ）。 A. 与迎风面积和车速成正比 B. 与迎风面积的平方和车速成正比 C. 与迎风面积和车速的平方成正比 D. 与迎风面积的平方和车速的平方成正比 9、同一辆汽车，其行驶车速提高1倍，空气阻力增大（C ）。 A. 1倍 B. 2倍 C. 3倍 D. 5倍 10、汽车行驶时的道路阻力包括（ C ）。 A．滚动阻力和空气阻力B．滚动阻力和加速阻力 C．滚动阻力和坡度阻力D．坡度阻力和加速阻力 第一章 1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 答：1）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阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑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量损失，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，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，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Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。 3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F f f = （f 为滚动阻力系数） 1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 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。 2）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Ⅱ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Ⅱ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 4 32) 1000 (8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= 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nmax=4000 r ／min 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880 kg 车轮半径 0.367 m 传动系机械效率 ηт＝0.85 波动阻力系数 f ＝0.013 空气阻力系数×迎风面积 CDA ＝2.772 m 主减速器传动比 i 0＝5.83 飞轮转功惯量 If ＝0.218kg ·2m 二前轮转动惯量 Iw1＝1.798kg ·2m 四后轮转功惯量 Iw2＝3.598kg ·2 m 变速器传动比 ig (数据如下表) 第一章 汽车的动力性 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 234 19.313295.27()165.44()40.874() 3.8445()1000100010001000 q n n n n 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n min =600r/min,最高转速n max =4000r/min 。 装载质量 2000kg 整车整备质量 1800kg 总质量 3880kg 车轮半径 传动系机械效率 ηt = 滚动阻力系数 f = 空气阻力系数×迎风面积 C D A = 主减速器传动比 i 0= 飞轮转动惯量 I f =?m 2 二前轮转动惯量 I w1=?m 2 四后轮转动惯量 I w2=?m 2 变速器传动比 ig(数据如下表) 轴距 L= 质心至前轴距离（满载） a= 质心高（满载） hg= 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 i α=。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cos 1α≈和sin tan 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 i i T t o g tq η 行驶阻力F f +F w ＋F i +F j ＝G ?f + 2D 21.12A C a u +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：0 g i n r 0.377 ua 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。 一、填空以及有关的选择 1、汽车动力性评价指标：（1）汽车的最高车速umax；（2）汽车的加速时 间t；（3）汽车的最大爬坡度imax。 2、原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速能力。 3、汽车的行驶阻力有滚动阻力Ff、空气阻力Fw、坡度阻力Fi、加速阻力 Fj。 4、汽车的燃油经济性常用一定运行工况下汽车行驶百公里的油耗量或一定燃油量能使汽车行驶的里程来衡量。我国及欧洲，燃油经济性指标的单位为L/100km 5、汽车动力装置参数是指发动机的功率、传动系的传动比。 6、确定最大传动比时，要考虑三方面的问题：最大爬坡度、附着率以及汽车最低稳定车速 7、制动性的评价指标包括：制动效能、制动效能恒定性、制动时汽车的方向稳定性。 8、只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力。 9、附着系数的数值主要决定于道路的材料、路面的状况与轮胎结构、胎面花纹、材料以及汽车运动的速度等因素。 10、评价制动效能的指标是制动距离 和制动减速度 。 11、决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用时间、最大制动减速度即附着力（最大制动器制动力）以及起始制动车速。 12、增力式制动器恒定性差，盘式制动器恒定性好。 13、汽车的稳态响应特性有三种类型：不足转向、中性转向、过多转 向。 14、高宽比对轮胎侧偏刚度影响很大，采用高宽比小的轮胎是提高侧偏刚度的主要措施。 15、稳态响应的三种类型：1）当 K=0 时，中性转向；2）当 K＞0 时，不足转向。当不足转向量增加时，K 增大，特征车速降低；3）当 K＜0 时，过多转向。临界车速越低，过多转向量越大。 16、（1） ，中性转向；（2） ，,不足转向；（3） ，过多转向。 17、椅面水平轴向的频率加权函数最敏感的频率范围是0.5～ 2Hz。 18、汽车支承通过性的指标评价：牵引系数、牵引效率及燃油利用指数。 19、汽车通过性几何参数包括最小离地间隙、纵向通过角、接近角、离去角、最小转弯直径等。 二、名词解释 1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 答：1）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阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑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量损失，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，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，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Fa 相对于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 a F T z f = 阻碍车轮滚动。 3）作用形式：滚动阻力 fw F f = r T F f f = （f 为滚动阻力系数） 1.2、滚动阻力系数与哪些因素有关？ 提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 1.3、解答：1）（取四档为例） 由 u F n u n Tq Tq F t t →??? ? ?? →→→ 即 r i i T F T o g q t η= 4 32)1000 (8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= o g i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +： 2 15 .21a D w f U A C Gf F F +=+ 2 131.0312.494a U += 由计算机作图有 ※本题也可采用描点法做图： 由发动机转速在min /600n min r =，min /4000n max r =，取六个点分别代入公式： ……………………………… 2）⑴最高车速： 有w f t F F F += ?2 131.0312.494a t U F += 分别代入a U 和t F 公式： 2 )09 .6*83.53697.0*377.0(131.0312.494367.085.0*83.5*9.6*n T q += 把q T 的拟和公式也代入可得： n>4000 而4000max =n r/min ∴93.9483 .5*0.14000 *367.0* 377.0max ==U Km/h ⑵最大爬坡度： 挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略： ?)(m a x w f t i F F F F +-= ?Gf F Gi t -=max ?013.08 .9*388014400 m a x m a x -=-= f G F i t =0.366 答：1）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阻力。2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑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量损失，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，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，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Fa 相于法线前移一个距离a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚动阻力偶矩 阻碍车轮滚动。3）作用形式：滚动阻力（f 为滚动阻力系数） 、滚动阻力系数与哪些因素有关：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。 （取四档为例） 由 u F n u n Tq Tq F t t →??? ? ?? →→→ 即 r i i T F T o g q t η= 3210 ( 8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.25913.19n n n n Tq -+-+-= o g i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +： 2 15 .21a D w f U A C Gf F F +=+ 2 131.0312.494a U += 由计算机作图有 ※本题也可采用描点法做图： 由发动机转速在m in /600n min r =，m in /4000n max r =，取六个点分别代入公式： ……………………………… 2）⑴最高车速： 有w f t F F F += ?2 131 .0312.494a t U F += 分别代入a U 和t F 公式： 2 )09 .6*83.53697.0*377.0( 131.0312.494367 .085 .0*83.5*9.6*n T q += 把q T 的拟和公式也代入可得： n>4000 而4000 m ax =n r/min ∴93.9483 .5*0.14000 *367.0* 377.0max ==U Km/h ⑵最大爬坡度： 挂Ⅰ档时速度慢，Fw 可忽略： ?)(max w f t i F F F F +-= ? Gf F Gi t -=max ?013.08 .9*388014400max max -=-=f G F i t = （3）克服该坡度时相应的附着率 z x F F = ? 忽略空气阻力和滚动阻力得： 6.0947 .12.3*366.0/=====a il l a i F Fi z ? 3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）： ) (1f D g du dt a -==δ （G Fw Ft D -=为动力因素） 目录 第一章汽车的动力性 (2) 第二章汽车的燃油经济性 (14) 第三章汽车动力装置参数的选定 (22) 第四章汽车的制动性 (28) 第五章汽车的操纵稳定性 (34) 第六章汽车的平顺性 (43) 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z F 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 f z T F a =?。为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力P F 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 2 3 4 19.313295.27( )165.44( )40.874( ) 3.8445( )1000 1000 1000 1000 q n n n n 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n min =600r/min,最高转速n max =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 ηt =0.85 滚动阻力系数 f =0.013 空气阻力系数×迎风面积 C D A =2.77m 2汽车理论余志生_课后习题答案(正确)剖析
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