2022年汽车理论课后题答案清华大学余志生.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章1.1、试说明轮胎滚动阻力的定义、产生气理和作用形式 . 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） 产生气理 ：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缺失,即弹性物质的迟滞缺失；这种迟滞缺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fa, 它随弹性迟滞缺失的增大而变大；即滚动时有滚动阻力偶矩TfFza阻碍车轮滚动；（ f 为滚动阻力系数）3） 作用形式： 滚动阻力F ffwFfTr1.2、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运算）：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平稳图；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档起步加速行驶至求汽车用档起步加速至 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70km/h 的车速时间曲线,或者用运算机名师归纳总结 Tq19. 13259.27n165. 44n240. 874n33. 8445n41000100010001000式中 , Tq 为发功机转矩 N·m； n 为发动机转速 r min；第 1 页,共 38 页发动机的最低转速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 0.85波动阻力系数f0.013空气阻力系数× 迎风面积CDA 2.77m2主减速器传动比i05.83飞轮转功惯量If 0.218kg·m2二前轮转动惯量Iw1 1.798kg·m2四后轮转功惯量Iw23.598kg·m2变速器传动比ig数据如下表 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 轴距 L 3.2m 质心至前铀距离 满载 1.947m 质心高 满载 hg 0.9m 解答：1）（取四档为例）由FtTqFtuTqnun即FtTqigioT240 874 n 31000.3 8445 n 41000rTq19 . 13259 27 n 1000165 44 n 1000u0.377rnigio行驶阻力为FfFw：FfF wGfCDAUa221 .15494 . 3120 . 131 Ua2由运算机作图有名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 此题也可采纳描点法做图：由发动机转速在n min600r/min,n max4000r/min,取六个点分别代入公式： 2） 最高车速：有FtFfFw0. 131 0 . 377*0. 3697n2F t494 . 3120 . 131 Ua2分别代入Ua和tF 公式：Tq*69.*5 .83*0. 85494. 3120 . 3675.83*6. 09把T 的拟和公式也代入可得：q n>4000 而nm ax4000r/min *400094 .93Km/h Umax.0 377*.0367.1 0*5 . 83最大爬坡度：名师归纳总结 挂档时速度慢,Fw可忽视：第 3 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - F iFtmaxFfFw0. 013GiF t maxGfimaxF tmaxf14400G3880*.98=0.366 （ 3）克服该坡度时相应的附着率FxFz忽视空气阻力和滚动阻力得：Fiiil.0366*.3 20. 62*0 . 85Fza/la1. 9473） 绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）： 40.0626 Fw为动力因素）1dtgDf（DFtGadu时,11rIw1Ifig2i02Tm2mr2111 .7983 . 59810 . 218*.3092*5 . 8338000.367238000 . 36721.128 F tT qigioTn 1000165 . 44 n 10002n40 . 874 100033 . 8445 n 10004rTq19 .13259 . 27 FwCDAUa21521 .由以上关系可由运算机作出图为：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用运算机求汽车用档起步加速至 70km/h 的加速时间；（注： 载货时汽车用档起步加速不能至 70km/h ）由运动学可知：dt1du1Aa曲线下两速度间的面积就是通过此速度去件的加速时间；att1du0 a即加速时间可用运算机进行积分运算求出,且ua经运算的时间为：146.0535s 1.4、空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？答：汽车的动力性指 汽车在良好路面上直线行驶时,由纵向外力打算的所能达到的平均行驶速度；汽车的动力性有三个指标：1）最高车速 2）加速时间 3）最大爬坡度且这三个指标均于汽车是空载、满载时有关；1.5、 如何挑选汽车发动机功率 . 答：依据（原就） ：常先从保证汽车预期的最高车速来初步挑选发动机应有的功率；从动力性角度动身这些动力性指标：um ax,i,jtP e1P fP wt名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - P e 1 Gf u a m ax C D A u a 3m ax发动机的最大功率应满意上式的运算结果,但也不宜过大,否就会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性；t 3600 76140（详见第三章课件）1.6、超车时该不该换入低一档的排档 . 答： 可参看不同 0i 时的汽车功率平稳图：显而可见,当总的转动比较大时,发动机后备功率大,加速简洁,更易于达到较高车速；1.7、统计数据说明,装有 0.5 2L 排量发动机的轿车,如是前置发动机前轮驱动 F.F.轿车,其平均的轴负荷为汽车总重力的 61.5；如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 L2.6m,质心高度 h 0.57m；试比较采纳 F.F.及 F. R形式时的附着力利用情形,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,并求由附着力所打算的权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 2.00m2, f 0.02, 1.00；答： 1> 对于 F-F 型轿车：最大驱动力等于前轮附着力名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - FxbmaxFFz61.5%mg对于 F-R 型轿车：最大驱动力等于后轮附着力FxbmaxFFz 155.7%mg44.3%mg明显 F-F 型轿车总的附着力利用情形较好；2 > 1对于0.2 ：hs FxbmaxFFz1928.64N极限车速：F xbmaxFfF wGfCDAUa221. 15U amax194.8km/h极限爬坡度：F xbmaxFfF iGfGiimaxF xb maxfGi max1928. 640.021600*9.80. 13极限加速度：F xbmaxFfFjGfmdUdtdUmaxFGf1 . 01 km/dtm（ 2）同理可有：当0.7时,Uamax388 . 0 km/hi max0.4105dUmax4. 023 km/hs dt1.8、一轿车的有关参数如下：名师归纳总结 总质量 1600kg；质心位置： a=1450mm,b 1250mm,hg630mm; 发动机最大扭矩Memax 140N·m; I 挡传第 7 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 动比 iI 0.385；主减速器传动比 io408;传动效率 m 0.9；车轮半径 r300mm; 飞轮转动惯量 If 0.25kg·m 2；全部车轮的转动惯量Iw 4.5kg·m 2其中,前轮的 Iw 2.25 kg·m 2,后轮的 Iw 2.25 kg·m 2；如该轿车为前轮驱动,问：当地面附着系数为 0.6 时, 在加速过程中发动机扭矩能否充分发挥而产生应有的最大加速b度？应如何调整重心在前、后方向的位置 即 b 值,才可以保证获得应有的最大加速度；如令× 100为前轴负荷率,L求原车的质心位置转变后,该车的前轴负荷率；解题时,为运算便利,可忽视滚动阻力与空气阻力；解： <1> 先求汽车质量换算系数：Ifi2i02T11rIw1gm2mr2代入数据有：=1.4168 如地面不发生打滑,此时,地面最大驱动力F xb1maxF tT tqigi0t. 36NrFxb1max6597Fw0由于不记滚动阻力与空气阻力,即Ff、这时汽车行驶方程式变为当F tF iFjNm MduTtqigi0tGi 140T QM reMaxdt 代入有：2. 91dumaxdt再由名师归纳总结 Fz 1Gbh gGsinmduF w第 8 页,共 38 页LLdt- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 将dumax代入上试有Gb LhgmduLdtdt此时：Fz 1min6180 .27NFxb 10 . 6Fz 1将显现打滑现象,所以：在加速过程中发动机扭矩不能否充分发挥；<2> 调整：要使发动机扭矩能否充分发挥,就：应使：Fxb 10 .6. 36N不变,Fz 1其中：Fxb16597就由公式：Gb Lh gmduFz1Ldt得出： b=1704.6mm 前轴负荷率为：b * 100 % 1704 . 6 * 100 %L 1250 1450 63 1. %1.9、一辆后袖驱动汽车的总质量 2152kg,前轴负荷 52,后轴负荷 48,主传动比 io 4.55,变速器传动比： 一挡：3.79,二挡： 2.17,三挡： 1.41,四挡： 1.00,五挡： 0. 86；质心高度 hg 0.57m,CDA 1.5 m 2,轴距 L2.300m,飞轮转动惯量 If kg·m2,四个车轮总的转动惯量 Iw 3.6kg·m 2,车轮半径 r0.367m；该车在附着系数 0.6 的路面上低速滑行曲线和直接挡加速曲线如习题图 1 所示；国上给出了滑行数据的拟合直线 v19.760.59T,v的单位为 km/h,T 的单位为 s,直接挡最大加速度 max0.75m/ 2s us=50km/h ；设各挡传动效率均为 0.90,求：1汽车在该路面上的波动阻力系数；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；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答： 1> 由汽车行驶方程式 : 名师归纳总结 F tFfF wF iFjg2.0060第 10 页,共 38 页低速滑行时 , , F w此时：F t F由低速滑行曲线拟台直线公式可得f0Fj0: fdv 19 .760 .59 Tgdtgdti2> 直接档,i g1<以四档为例 >i02T先求汽车质量换算系数：11rIw1Ifm2mr2代入数据得：再有动力因素公式：1 . 0 2 6 6DdU gdt- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3> 由其中：fif00 . 060*0. 75*3.6所以：DmaxgdUmaxdt而：dUmax0 .75 m/s21.0266dtDmaxD max0. 0609. 810 .34255gdUmaxdt可得,最大爬坡度为：imaxD maxfimax0 .2825516. 41max其次章2.1、“ 车开得慢,油门踩得小,就定省油”,或者“ 只要发动机省油,汽车就肯定省油”,这两种说法对不对？答： 均不正确；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；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： 采纳无级变速后,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,使发动机在最经济工况机会增多,提高了燃油经济性；2.3、用发动机的“ 最小燃油消耗特性” 和克服行驶阻力应供应的功率曲线,名师归纳总结 确定保证发动机在最经济工况下工作的“ 无级变速器调剂特性”；第 11 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 答：无级变速器传动比I 与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系：i'0.377nraAn0.r 377i 0）0iuua当汽车一速度（式中 A 为对某汽车而言的常数Aua 在肯定道路沙锅行驶时,依据应当供应的功率：Pe'PP wT由“ 最小燃油消耗特性” 曲线可求动身动机经济的工作转速为n'e；植的道路上,不同车速时无级变速器的将u a ,n'e代入上式,即得无级变速器应有的传动比i ；带同一调剂特性；2.4、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性. 空气阻力、 坡度阻力和加速阻力；为了保证高动力性而装用提示：缩减轿车总尺寸和减轻质量大型轿车费油的缘由是大幅度地增加了滚动阻力、的大排量发动机,行驶中负荷率低也是缘由之一；汽车形状与轮胎降低 C D 值和采纳子午线轮胎,可显著提高燃油经济性；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；提示： 发动机最大功率要满意动力性要求（最高车速、比功率） 最小传动比的挑选很重要, （由于汽车主要以最高档行驶）如最小传动比挑选较大,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； 如最小传动比挑选较小,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； 如最大传动比的挑选较小,汽车通过性会降低；如挑选较大,就变速器传动比变化范畴较大,档数多,结构复杂； 同时,传动比档数多,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才能,动力性较好；档位数多,也增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性,降低了油耗,燃油经济性也较好；2.6、试分析超速挡对汽车动力性和燃油经济性的影响；提示： 由于汽车并不常常以此速度行驶,低速档只要满意动力性的要求；2.7、习题图 2 是题 1.3 中货车装用汽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名师归纳总结 bB0B 1P eB 2P e2B 3P e3B 44 P e第 12 页,共 38 页式中, b 为燃油消耗率 gkw. h; Pe 为发动机净功率kw ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 拟合式中的系数为怠速油耗Q id0. 299mL /s怠速转速400r/min ；运算与绘制题1.3 中货车的1汽车功率平稳图；2最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线；或利用运算机求货车按JB3352 83 规定的六工况循环行驶的百大路油耗；运算中确定燃油消耗率值b 时,如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曲线用插值法求得；六工况循环的参数如下表参看图 2-2；（汽油的密度是 0.7g/cm3）答： 1 <考虑空车的情形 > 发动机输出功率：P eT qigioua/3600240 . 874 n 10003.38445 nrTTq19 . 13259 . 27 n 1000165 .44 n 100010u a0 . 377rnigio由以上三条关系式,可以绘出各个档位下发动机的有效功率图；再有阻力功率：名师归纳总结 PTP w1Gfu a3C DAua35u a3第 15 页,共 38 页T360076140u a3 .638*107 . 647*10- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由以上信息作出汽车功率平稳图如下：2 <考虑满载时情形 >名师归纳总结 等速百公里油耗公式: P ebL/100Km第 16 页,共 38 页Q s1.02uagua0 .377rnigionb由pe 最高档时 : gi1, 不妨取eP18Kw:n=815r/min,即u a19.34Km/h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由负荷特性曲线的拟合公式 : 名师归纳总结 bB0B 1 P eB 2P e2B 33 P eB 4P e4第 17 页,共 38 页b1740.2g/KwhQ s1.P ebg231.2L02ua :n=1207r/min,即u a28.64Km/h由负荷特性曲线的拟合公式得: b295. 0g/KwhQs26 .0 L :n=1614r/min,即u a38.30Km/h由负荷特性曲线的拟合公式得: b305. 2g/KwhQs20 .5 L :n=2603r/min,即u a61.77Km/h由负荷特性曲线的拟合公式得: b280.1g/KwhQs11 . 7 L :n=3403r/min,即u a80.75Km/h由负荷特性曲线的拟合公式得: b431. 3g/KwhQs13 . 6 L :n=3884r/min,即u a92.17Km/h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由负荷特性曲线的拟合公式得 : b529.4g/KwhQs14 . 8 L: 故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线 同样 ,可做出次高挡的等速百公里油耗曲线省略 . 2.8、轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响 . 提示：2.9、为什么公共汽车起步后,驾驶员很快换入高档. .2.二者是否相同 . 提示： 汽车起步后换入高档,此时 ,发动机负荷率大 ,后备功率小 ,燃油经济性较高2.10、达到动力性正确的换挡时机是什么？达到燃油经济性正确的换档时机是什么答： 动力性正确：只要FtFwFfmax时换档,wFf2时换档以 1.3 题图为例,在Ft1Fw 1Ff1Ft2F明显满意动力性正确；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 燃油经济性正确要求发动机负荷率高,后备功率低；由下图知,在最高档时,后备功率最低,燃油经济性正确；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 38 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章转变 13 题中轻型货车的主减速器传动比,作出 io 为 5.17、 5.43、 5.83、 6.17、 6.33 时的燃油经济性一加速时间曲线,争论不同 io 值对汽车性能的影响和采纳不同变速器对汽车性能的影响；（ 汽油的密度是 0.7g/cm3）答： i 0 5 . 17 时, 百公里消耗燃油：（以最高档,较高转速（n 取 3403r/min ）,最经济负荷（即 90%负荷大约 18Kw ）行驶时油耗） ：此时：u a 1 0 . 377i g i o rn0 . 377 * 0 . 367 * 340391 . 07 Km / h1 * 5 . 172 3 4b 1 B 0 B 1 P e B 2 P e B 3 P e B 4 P eb 1 431 . 3 g / Kw h 将 1b ,u a 1 代入下式得：Q s P e b1 . 02 u a gQs 12 . 17 L 加速时间：（这里以最高档四档 、速度由 0 加速到 96.6Km/h 的时间）因与题 1.3 第三问求法相同,这里不在累述,可直接有运算机求得：加速时间 t=684.97s 名师归纳总结 i 05.43时, 百公里消耗燃油：第 20 页,共 38 页同上可得：Qs12 . 78L加速时间 t= 665.78s - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - i 05.83时, 百公里消耗燃油：同上可得：Qs 13 . 72 L 加速时间 t=643.91s i 0 6 . 17 时, 百公里消耗燃油：同上可得：Qs 14 . 52 L 加速时间 t=630.14s i 0 6 . 33 时, 百公里消耗燃油：同上可得：Qs 14 . 90 L 加速时间 t=624.77s 由以上数据可做出燃油经济性一加速时间曲线如下：第四章41 一轿车驶经有积水层的良好路面大路,当车速为 100km/h 时要进行制动；问此时有无可能显现滑水现象而丢失制动才能 .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名师归纳总结 估算滑水车速：h6 . 34p iip 为胎压（ kPa）第 21 页,共 38 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 代入数据得：h84.89km/h 而 h 故有可能显现滑水现象而失去制动才能；42 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 ' 12 ''的数值,以说明制动器作用时间的重要性；22提示：由表 4-3 的数据以及公式 s 12 2 u a 0 u a 03 . 6 2 25 . 92 a b max' 1 ''运算 2 2 的数值；2可以认为制动器起作用时间的削减是缩短制动距离的主要缘由；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运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'0. 02s,制动减速度上升时间''0.02s；223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）名师归纳总结 前轴利用附着系数为：fbLz850. 413第 22 页,共 38 页zh g后轴利用附着系数为：rL 1zh gza空载时：0Lhgb=3. 950. 381 .0. 8450故空载时后轮总是先抱死；由公式Erz1a/Lrhg/Lr代入数据Er2 .44921.r（作图如下）0. 845- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 满载时：0Lhgb=3 .9510.3810.4282. 170时：前轮先抱死EfEfz1.501b/L/Lfh gf代入数据=1.17f（作图如下）10时：后轮先抱死Erz2.1a/Lhg/Lrr代入数据E =2. 95r（作图如下）4491. 172）由图或者运算可得：名师归纳总结 空载时08.制动效率约为0.7 .8g0 .70 .56g第 23 页,共 38 页0因此其最大动减速度abmax- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 代入公式：s1022ua0u2256g=6.57m a03 . 6225 . 92 a bmax1.020.023025.3036.2920 .由图或者运算可得：满载时制动效率为0.87 max0 8.g0 . 87.0696 g因此其最大动减速度' a b制动距离s120220ua0u2max.69 6 g=5.34m a03 6.225 . 92 a b10 . 02302530236.2.9203） A.如制动系前部管路损坏F xb2GduGzaLz/L450. 36ggdtFz 2G azh gL后轴利用附着系数rzh g后轴制动效率Erz1a/Lrhgr代入数据得：空载时：E =0.45 max08.g0 .满载时：E=0.60 a空载时其最大动减速度a b代入公式：名师归纳总结 s