汽車(chē)?yán)碚摰谖灏鎋課后習(xí)題答案(正確) (1)

1、第一章汽車(chē)的動(dòng)力性1.3 確定一輕型貨車(chē)的動(dòng)力性能（貨車(chē)可裝用4擋或5擋變速器，任選其中的一種進(jìn)行整車(chē)性能計(jì)算）：1）繪制汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖。2）求汽車(chē)最高車(chē)速，最大爬坡度及克服該坡度時(shí)相應(yīng)的附著率。3）繪制汽車(chē)行駛加速度倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車(chē)用2檔起步加速行駛至70km/h的車(chē)速時(shí)間曲線，或者用計(jì)算機(jī)求汽車(chē)用2檔起步加速行駛至70km/h的加速時(shí)間。輕型貨車(chē)的有關(guān)數(shù)據(jù)：汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用外特性的Tq-n曲線的擬合公式為式中，Tq為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（Nm）;n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）。發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速nmin=600r/min,最高轉(zhuǎn)速nmax=4000r/min。裝載質(zhì)量 2000kg

2、整車(chē)整備質(zhì)量 1800kg總質(zhì)量 3880kg車(chē)輪半徑 0.367m傳動(dòng)系機(jī)械效率 t=0.85滾動(dòng)阻力系數(shù) f=0.013空氣阻力系數(shù)×迎風(fēng)面積 CDA=2.77m2主減速器傳動(dòng)比 i0=5.83飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 If=0.218kgm2二前輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Iw1=1.798kgm2四后輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Iw2=3.598kgm2變速器傳動(dòng)比 ig(數(shù)據(jù)如下表) 檔檔檔檔檔四檔變速器6.093.091.711.00-五檔變速器5.562.7691.6441.000.793軸距 L=3.2m質(zhì)心至前軸距離（滿載） a=1.974m質(zhì)心高（滿載） hg=0.9m分析：本題主要考察知識(shí)點(diǎn)為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力行

3、使阻力平衡圖的應(yīng)用和附著率的計(jì)算、等效坡度的概念。只要對(duì)汽車(chē)行使方程理解正確，本題的編程和求解都不會(huì)有太大困難。常見(jiàn)錯(cuò)誤是未將車(chē)速的單位進(jìn)行換算。2）首先應(yīng)明確道路的坡度的定義。求最大爬坡度時(shí)可以對(duì)行使方程進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，可以簡(jiǎn)化的內(nèi)容包括兩項(xiàng)和，簡(jiǎn)化的前提是道路坡度角不大，當(dāng)坡度角較大時(shí)簡(jiǎn)化帶來(lái)的誤差會(huì)增大。計(jì)算時(shí)，要說(shuō)明做了怎樣的簡(jiǎn)化并對(duì)簡(jiǎn)化的合理性進(jìn)行評(píng)估。3）已知條件沒(méi)有說(shuō)明汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)情況，可以分開(kāi)討論然后判斷，也可以根據(jù)常識(shí)判斷輕型貨車(chē)的驅(qū)動(dòng)情況。解：1）繪制汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力Ft=行駛阻力Ff+FwFi+FjGf + +Gi+發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車(chē)行駛速度之間的關(guān)系式為：

4、由本題的已知條件,即可求得汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力與車(chē)速的關(guān)系,編程即可得到汽車(chē)驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖。2）求汽車(chē)最高車(chē)速，最大爬坡度及克服該坡度時(shí)相應(yīng)的附著率由1）得驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力平衡圖，汽車(chē)的最高車(chē)速出現(xiàn)在5檔時(shí)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力曲線與行駛阻力曲線的交點(diǎn)處，Uamax99.08m/s2。汽車(chē)的爬坡能力，指汽車(chē)在良好路面上克服后的余力全部用來(lái)（等速）克服坡度阻力時(shí)能爬上的坡度，此時(shí)，因此有，可得到汽車(chē)爬坡度與車(chē)速的關(guān)系式：；而汽車(chē)最大爬坡度為檔時(shí)的最大爬坡度。利用MATLAB計(jì)算可得，。如是前輪驅(qū)動(dòng)，；相應(yīng)的附著率為1.20，不合理，舍去。如是后輪驅(qū)動(dòng)，；相應(yīng)的附著率為0.50。3）繪制汽車(chē)行駛加速

5、度倒數(shù)曲線，求加速時(shí)間求得各檔的汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)如下表所示：汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)檔檔檔檔檔1.38291.10271.04291.02241.0179利用MATLAB畫(huà)出汽車(chē)的行駛加速度圖和汽車(chē)的加速度倒數(shù)曲線圖：忽略原地起步時(shí)的離合器打滑過(guò)程，假設(shè)在初時(shí)刻時(shí)，汽車(chē)已具有檔的最低車(chē)速。由于各檔加速度曲線不相交（如圖三所示），即各低檔位加速行駛至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最到轉(zhuǎn)速時(shí)換入高檔位；并且忽略換檔過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。結(jié)果用MATLAB畫(huà)出汽車(chē)加速時(shí)間曲線如圖五所示。如圖所示，汽車(chē)用檔起步加速行駛至70km/h的加速時(shí)間約為26.0s。1.7 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，裝有0.52L排量發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車(chē)，若是前置發(fā)

6、動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（F.F.）轎車(chē)，其平均的前軸負(fù)荷為汽車(chē)總重力的61.5；若是前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)(F.R.)轎車(chē)，其平均的前軸負(fù)荷為汽車(chē)總重力的55.7。設(shè)一轎車(chē)的軸距L=2.6m，質(zhì)心高度h=0.57m。試比較采用F.F及F.R.形式時(shí)的附著力利用情況，分析時(shí)其前軸負(fù)荷率取相應(yīng)形式的平均值。確定上述F.F轎車(chē)在0.2及0.7路面上的附著力，并求由附著力所決定的極限最高車(chē)速與極限最大爬坡度及極限最大加速度（在求最大爬坡度和最大加速度時(shí)可設(shè)Fw=0）。其它有關(guān)參數(shù)為：m=1600kg,CD=0.45,A=2.00m2,f=0.02,1.00。分析：分析本題的核心在于考察汽車(chē)的附著力、地面法向反作用力

7、和作用在驅(qū)動(dòng)輪上的地面切向反作用力的理解和應(yīng)用。應(yīng)熟知公式（1-13）（1-16）的意義和推導(dǎo)過(guò)程。分析1）比較附著力利用情況，即比較汽車(chē)前（F.F）、后輪(F.R.)地面切向反作用力與地面作用于前（F.F）、后輪(F.R.)的法向反作用力的比值。解題時(shí)應(yīng)注意，地面法向發(fā)作用力包括靜態(tài)軸荷、動(dòng)態(tài)分量、空氣升力和滾動(dòng)阻力偶矩產(chǎn)生的部分，如若進(jìn)行簡(jiǎn)化要對(duì)簡(jiǎn)化的合理性給予說(shuō)明。地面作用于車(chē)輪的地面切向反作用力則包括滾動(dòng)阻力和空氣阻力的反作用力。2）求極限最高車(chē)速的解題思路有兩個(gè)。一是根據(jù)地面作用于驅(qū)動(dòng)輪的地面切向反作用力的表達(dá)式（115），由附著系數(shù)得到最大附著力，滾動(dòng)阻力已知，即可求得最高車(chē)速時(shí)的

8、空氣阻力和最高車(chē)速。二是利用高速行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪附著率的表達(dá)式，令附著率為附著系數(shù)，帶入已知項(xiàng)，即可求得最高車(chē)速。常見(jiàn)錯(cuò)誤：地面切向反作用力的計(jì)算中滾動(dòng)阻力的計(jì)算錯(cuò)誤，把后輪的滾動(dòng)阻力錯(cuò)計(jì)為前輪或整個(gè)的滾動(dòng)阻力。3）最極限最大爬坡度時(shí)依然要明確道路坡度的定義和計(jì)算中的簡(jiǎn)化問(wèn)題，具體見(jiàn)1.3題的分析。但經(jīng)過(guò)公式推導(dǎo)本題可以不經(jīng)簡(jiǎn)化而方便得求得準(zhǔn)確最大爬坡度。解：1. 比較采用F.F及F.R.形式時(shí)的附著力利用情況i> 對(duì)于前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（F.F.）式轎車(chē)， 空氣升力，由m=1600kg，平均的前軸負(fù)荷為汽車(chē)總重力的61.5，靜態(tài)軸荷的法向反作用力Fzs1 = 0.615X1600X9.8

9、= 9643.2N ，汽車(chē)前輪法向反作用力的簡(jiǎn)化形式為：Fz1= Fzs1-Fzw19643.2-地面作用于前輪的切向反作用力為：Fx1 = Ff2+Fw = + 120.7附著力利用情況： ii> 對(duì)于前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（F.R.）式轎車(chē)同理可得：一般地，CLr與 CLf相差不大，且空氣升力的值遠(yuǎn)小于靜態(tài)軸荷的法向反作用力，以此可得，前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)有著更多的儲(chǔ)備驅(qū)動(dòng)力。結(jié)論： 本例中，前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（F.F）式的轎車(chē)附著力利用率高。2對(duì)F.F.式轎車(chē)進(jìn)行動(dòng)力性分析1) 附著系數(shù)時(shí)i> 求極限最高車(chē)速:忽略空氣升力對(duì)前輪法向反作用力的影響，F(xiàn)z19643.2 N。最大附著力

10、。令加速度和坡度均為零，則由書(shū)中式（115）有： ，則= 1928.6-0.02X0.385X1600X9.8= 1807.9 N， 又由此可推出其極限最高車(chē)速：= 206.1 km/h。ii> 求極限最大爬坡度:計(jì)算最大爬坡度時(shí)加速度為零，忽略空氣阻力。前輪的地面反作用力最大附著力由書(shū)中式（115），有 以上三式聯(lián)立得：0.095。iii> 求極限最大加速度： 令坡度阻力和空氣阻力均為0，F(xiàn)z19643.2 N1928.6N由書(shū)中式（115） 解得1.13。2) 當(dāng)附著系數(shù)0.7時(shí)，同理可得：最高車(chē)速：= 394.7 km/h。最大爬坡度：。最大加速度：4.14方法二：忽略空氣阻

11、力與滾動(dòng)阻力，有：，最大爬坡度，最大加速度所以時(shí)，。時(shí)，1.8 一轎車(chē)的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量1600kg；質(zhì)心位置：a=1450mm,b=1250mm,hg=630mm；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Memax=140Nm2，檔傳動(dòng)比i1=3.85；主減速器傳動(dòng)比i0=4.08； 傳動(dòng)效率m=0.9；車(chē)輪半徑r=300mm；飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量If=0.25kg·m2；全部車(chē)輪慣量Iw=4.5kg·m2(其中后輪Iw=2.25 kg·m2,前輪的Iw=2.25 kg·m2)。若該轎車(chē)為前輪驅(qū)動(dòng)，問(wèn)：當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)為0.6時(shí)，在加速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩能否充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速

12、度？應(yīng)如何調(diào)整重心在前后方向的位置（b位置），才可以保證獲得應(yīng)有的最大加速度。若令為前軸負(fù)荷率，求原車(chē)得質(zhì)心位置改變后，該車(chē)的前軸負(fù)荷率。分析：本題的解題思路為比較由發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩決定的最大加速度和附著系數(shù)決定的最大加速度的大小關(guān)系。如果前者大于后者，則發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩將不能充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的加速度。解：忽略滾動(dòng)阻力和空氣阻力，若發(fā)動(dòng)機(jī)能夠充分發(fā)揮其扭矩則；6597.4 N；=1.42；解得。前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的附著率；等效坡度。則有，C10.754>0.6,所以該車(chē)在加速過(guò)程中不能產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度。為在題給條件下產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度，令C10.6，代入q=0.297，hg=0.63m，L=2.7

13、m，解得b1524mm，則前軸負(fù)荷率應(yīng)變?yōu)?b/L= 0.564，即可保證獲得應(yīng)有的最大加速度。1.9一輛后軸驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的總質(zhì)量2152kg,前軸負(fù)荷52，后軸負(fù)荷48，主傳動(dòng)比i0=4.55，變速器傳動(dòng)比：一擋：3.79，二檔：2.17，三檔：1.41，四檔：1.00，五檔：0.86。質(zhì)心高度hg0.57m，CDA=1.5m2，軸距L=2.300m，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量If=0.22kg·m2，四個(gè)車(chē)輪總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iw=3.6kg·m2，車(chē)輪半徑r0.367m。該車(chē)在附著系數(shù)的路面上低速滑行曲線和直接檔加速曲線如習(xí)題圖1所示。圖上給出了滑行數(shù)據(jù)的擬合直線v=19.76-0.59T，

14、v的單位km/h，T的單位為s，直接檔最大加速度amax0.75m/s2（ua50km/h）。設(shè)各檔傳動(dòng)效率均為0.90，求：1） 汽車(chē)在該路面上的滾動(dòng)阻力系數(shù)。2） 求直接檔的最大動(dòng)力因數(shù)。3） 在此路面上該車(chē)的最大爬坡度。解：1）求滾動(dòng)阻力系數(shù)汽車(chē)在路面上滑行時(shí)，驅(qū)動(dòng)力為0，飛輪空轉(zhuǎn)，質(zhì)量系數(shù)中該項(xiàng)為0。行駛方程退化為：，減速度：。根據(jù)滑行數(shù)據(jù)的擬合直線可得：。解得：。2）求直接檔最大動(dòng)力因數(shù)直接檔：。動(dòng)力因數(shù)：。最大動(dòng)力因數(shù)：。3）在此路面上該車(chē)的最大爬坡度由動(dòng)力因數(shù)的定義，直接檔的最大驅(qū)動(dòng)力為：最大爬坡度是指一擋時(shí)的最大爬坡度：以上兩式聯(lián)立得：由地面附著條件，汽車(chē)可能通過(guò)的最大坡度為：

15、。所以該車(chē)的最大爬坡度為0.338。第二章汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性2.7已知貨車(chē)裝用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性與萬(wàn)有特性。負(fù)荷特性曲線的擬合公式為：其中，b為燃油消耗率g/(kWh)；Pe為發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率（kW）；擬合式中的系數(shù)隨轉(zhuǎn)速n變化。怠速油耗（怠速轉(zhuǎn)速400r/min）。計(jì)算與繪制題1.3中貨車(chē)的1）汽車(chē)功率平衡圖。2）最高檔與次高檔的等速百公里油耗曲線3）利用計(jì)算機(jī)求貨車(chē)按JB3352-83規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公里油耗。計(jì)算中確定燃油消耗值b時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷特性中給定的轉(zhuǎn)速不相等，可由相鄰轉(zhuǎn)速的兩根曲線用插值法求得。注意：發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率和外特性功率的概念不同。發(fā)動(dòng)機(jī)外特性功率是發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)全

16、開(kāi)時(shí)的功率，計(jì)算公式為，在某一轉(zhuǎn)速下，外特性功率是唯一確定的。發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率則表示發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際發(fā)出功率，可以根據(jù)汽車(chē)行駛時(shí)的功率平衡求得，和轉(zhuǎn)速?zèng)]有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。解：（1）汽車(chē)功率平衡圖發(fā)動(dòng)機(jī)功率在各檔下的功率、汽車(chē)經(jīng)常遇到的阻力功率對(duì)車(chē)速的關(guān)系曲線即為汽車(chē)功率平衡圖，其中：，為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（單位為）編程計(jì)算，汽車(chē)的功率平衡圖為：2）最高檔和次高檔的等速百公里油耗曲線先確定最高檔和次高檔的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍，然后利用，求出對(duì)應(yīng)檔位的車(chē)速。由于汽車(chē)是等速行駛，因此發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該與汽車(chē)受到的阻力功率折合到曲軸上的功率相等，即。然后根據(jù)不同的和，用題中給出的擬合公式求出對(duì)應(yīng)工況的燃油消耗率。先利用表

17、中的數(shù)據(jù)，使用插值法，求出每個(gè)值所對(duì)應(yīng)的擬合式系數(shù)：。在這里為了保證曲線的光滑性，使用了三次樣條插值。利用求得的各個(gè)車(chē)速對(duì)應(yīng)下的功率求出對(duì)應(yīng)的耗油量燃油消耗率。利用公式：，即可求出對(duì)應(yīng)的車(chē)速的百公里油耗（）。實(shí)際繪出的最高檔與次高檔的等速百公里油耗曲線如下：從圖上可以明顯看出，第三檔的油耗比在同一車(chē)速下，四檔的油耗高得多。這是因?yàn)樵谕卉?chē)速等速行駛下，汽車(chē)所受到的阻力基本相等，因此基本相等，但是在同一車(chē)速下，三檔的負(fù)荷率要比四檔小。這就導(dǎo)致了四檔的油耗較小。但是上圖存在一個(gè)問(wèn)題，就是在兩頭百公里油耗的變化比較奇怪。這是由于插值點(diǎn)的范圍比節(jié)點(diǎn)的范圍要來(lái)得大，于是在轉(zhuǎn)速超出了數(shù)據(jù)給出的范圍的部分，

18、插值的結(jié)果是不可信的。但是這對(duì)處在中部的插值結(jié)果影響不大。而且在完成后面部分的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，其實(shí)只需使用到中間的部分即可。（3）按JB3352-83規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公里油耗。從功率平衡圖上面可以發(fā)現(xiàn)，III檔與IV檔可以滿足六工況測(cè)試的速度范圍要求。分為III檔和IV檔進(jìn)行計(jì)算。先求勻速行駛部分的油耗先使用，求出在各個(gè)速度下，發(fā)動(dòng)機(jī)所應(yīng)該提供的功率。然后利用插值法求出，三個(gè)勻速行駛速度對(duì)應(yīng)的燃油消耗率。由求出三段勻速行駛部分的燃油消耗量（mL）。計(jì)算的結(jié)果如下：勻速行駛階段：第一段第二段第三段勻速行駛速度/254050持續(xù)距離/50250250發(fā)動(dòng)機(jī)功率4.70739.200813.417

19、0燃油消耗率三檔678.3233563.0756581.3972四檔492.3757426.5637372.6138燃油消耗量三檔8.868144.964454.2024四檔6.437134.063234.7380再求勻加速階段：對(duì)于每個(gè)區(qū)段，以為區(qū)間對(duì)速度區(qū)段劃分。對(duì)應(yīng)每一個(gè)車(chē)速，都可以求出對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率：。此時(shí)，車(chē)速與功率的關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改變，因此應(yīng)該要重新對(duì)燃油消耗率的擬合公式中的系數(shù)進(jìn)行插值。插值求出對(duì)應(yīng)的各個(gè)車(chē)速的燃油消耗率，進(jìn)而用求出每個(gè)速度對(duì)應(yīng)的燃油消耗率。每小段的加速時(shí)間：。每一個(gè)小區(qū)間的燃油消耗量：。對(duì)每個(gè)區(qū)間的燃油消耗量求和就可以得出加速過(guò)程的燃油消耗量。計(jì)算結(jié)果如下：加速

20、階段第一段第二段最大速度4050最小速度：2540加速度0.25（注：書(shū)中的數(shù)據(jù)有誤）0.20燃油消耗量三檔38.370544.2181四檔30.100138.4012勻減速階段：對(duì)于勻減速階段，發(fā)動(dòng)機(jī)處在怠速工況。怠速燃油消耗率是一定值。只要知道勻減速階段的時(shí)間，就可以求出耗油量：。根據(jù)以上的計(jì)算，可以求出該汽車(chē)分別在三檔和四檔的六工況耗油量：三檔：四檔：但是使用線形內(nèi)插的最大問(wèn)題在于，對(duì)于超出節(jié)點(diǎn)兩頭的地方無(wú)法插值。在處理的時(shí)候，如果把頭尾的轉(zhuǎn)速去掉，即只考慮n從815rpm到3804rpm的時(shí)候。在完成全部的計(jì)算任務(wù)之后，得到的三、四檔的六工況百公里油耗如下：三檔：18.4090L （與

21、使用三次樣條插值得到的結(jié)果相比，誤差為：0.77%）四檔：14.0362L（與使用三次樣條插值得到的結(jié)果相比，誤差為：0.92%）第三章汽車(chē)動(dòng)力裝置參數(shù)的選定3.1改變1.3題中輕型貨車(chē)的主減速器傳動(dòng)比，做出為5.17、5.43、5.83、6.17、6.33時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性加速時(shí)間曲線，討論不同值對(duì)汽車(chē)性能的影響。解：加速時(shí)間的結(jié)算思路與方法：在算加速時(shí)間的時(shí)候，關(guān)鍵是要知道在加速的過(guò)程中，汽車(chē)的行駛加速度隨著車(chē)速的變化。由汽車(chē)行駛方程式：，可以的到：（）由于對(duì)于不同的變速器檔位，車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同，所以要針對(duì)不同的變速器檔位，求出加速度隨著車(chē)速變化的關(guān)系。先確定各個(gè)檔的發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)

22、速和最高轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)應(yīng)的汽車(chē)最高車(chē)速和最低車(chē)速。然后在各個(gè)車(chē)速范圍內(nèi)，對(duì)阻力、驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算，然后求出，即。式中可以通過(guò)已經(jīng)給出的使用外特性曲線的擬合公式求得。求出加速度隨著車(chē)速變化的關(guān)系之后，繪制出汽車(chē)的加速度倒數(shù)曲線，然后對(duì)該曲線進(jìn)行積分。在起步階段曲線的空缺部分，使用一條水平線與曲線連接上。一般在求燃油經(jīng)濟(jì)性加速時(shí)間曲線的時(shí)候，加速時(shí)間是指0到100km/h（或者0到60mile/h，即0到96.6km/h）的加速時(shí)間。可是對(duì)于所研究的汽車(chē)，其最高行駛速度是94.9km/h。而且從該汽車(chē)加速度倒數(shù)曲線上可以看出，當(dāng)汽車(chē)車(chē)速大于70km/h的時(shí)候，加速度開(kāi)始迅速下降。因此可以考慮使用加速到70

23、km/h的加速時(shí)間進(jìn)行代替。（計(jì)算程序見(jiàn)后）對(duì)于四檔變速器：檔位IIIIIIIV傳動(dòng)比6.093.091.711.00計(jì)算的結(jié)果是如下：主傳動(dòng)比5.175.435.836.176.33II檔起步0-70km/h加速時(shí)間/s27.303627.503227.129126.513225.9787然后計(jì)算各個(gè)主傳動(dòng)比下，六工況百公里油耗。利用第二章作業(yè)中所使用的計(jì)算六工況百公里油耗的程序進(jìn)行計(jì)算，得到結(jié)果如下：主傳動(dòng)比5.175.435.836.176.33六工況百公里油耗（L/100km）13.381113.619113.907914.141014.2608可以繪制出燃油經(jīng)濟(jì)性加速時(shí)間曲線如下：從

24、圖上可以發(fā)現(xiàn)，隨著的增大，六工況百公里油耗也隨之增大；這是由于當(dāng)增大以后，在相同的行駛車(chē)速下，發(fā)動(dòng)機(jī)所處的負(fù)荷率減小，也就是處在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性不佳的工況之下，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性惡化。但是對(duì)于加速時(shí)間來(lái)說(shuō)，隨著的增加，顯示出現(xiàn)增大，然后隨之減小，而且減小的速度越來(lái)越大。其實(shí)從理論上來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是越大，加速時(shí)間就有越小的趨勢(shì)，但是由于在本次計(jì)算當(dāng)中，加速時(shí)間是車(chē)速?gòu)?加到70km/h，并不能全面反映發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作能力下的情況，比如當(dāng)=5.17的時(shí)候，車(chē)速?gòu)膭偵螴V檔到70km/h只有很短的一段，并不能反映出在此住傳動(dòng)比之下，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力變小所帶來(lái)的影響。因此反映到圖線中，加速時(shí)間反而有所下降。從上面的

25、結(jié)果發(fā)現(xiàn)，的選擇對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都有很大影響，而且這兩方面的影響是互相矛盾的。汽車(chē)很大部分時(shí)間都是工作在直接檔（對(duì)于有直接檔的汽車(chē)來(lái)說(shuō)），此時(shí)就是整個(gè)傳動(dòng)系的傳動(dòng)比。如果選擇過(guò)大，則會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率下降，雖然提高了動(dòng)力性，后備功率增加，而且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，噪音比較大，燃油經(jīng)濟(jì)性不好；如果選擇過(guò)小，則汽車(chē)的動(dòng)力性減弱，但是負(fù)荷率增加，燃油經(jīng)濟(jì)性有所改善，但是發(fā)動(dòng)機(jī)如果在極高負(fù)荷狀態(tài)下持續(xù)工作，會(huì)產(chǎn)生很大震動(dòng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命有所影響。因此應(yīng)該對(duì)的影響進(jìn)行兩方面的計(jì)算與測(cè)量，然后再?gòu)闹姓页鲆粋€(gè)能夠兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的值。另外，對(duì)于不同的變速器，也會(huì)造成對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的影響。

26、變速器的檔位越多，則根據(jù)汽車(chē)行駛狀況調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率的可能性越大，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處在較高的負(fù)荷狀態(tài)下工作，從而改善燃油經(jīng)濟(jì)性；但是對(duì)于汽車(chē)的動(dòng)力性，增應(yīng)該對(duì)具體的變速器速比設(shè)置進(jìn)行討論。變速器與主減速器的速比應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠ヅ?，才能在兼顧?dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性方面取得好的平衡。通常的做法是繪出不同變速器搭配不同的主減速器，繪制出燃油經(jīng)濟(jì)性加速時(shí)間曲線，然后從中取優(yōu)。第四章汽車(chē)的制動(dòng)性4.1一轎車(chē)駛經(jīng)有積水層的一良好路面公路，當(dāng)車(chē)速為100km/h時(shí)要進(jìn)行制動(dòng)。為此時(shí)有無(wú)可能出現(xiàn)劃水現(xiàn)象而喪失制動(dòng)能力？轎車(chē)輪胎的胎壓為179.27kPa。解：由Home等根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出的估算滑水車(chē)速的公式：所以車(chē)速

27、為100km/h進(jìn)行制動(dòng)可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象。4.2在第四章第三節(jié)二中，舉出了CA700轎車(chē)的制動(dòng)系由真空助力改為壓縮空氣助力后的制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果。試由表中所列數(shù)據(jù)估算的數(shù)值，說(shuō)明制動(dòng)器作用時(shí)間的重要性。性能指標(biāo)制動(dòng)時(shí)間/s制動(dòng)距離/m最大減速度/(m/s2)真空助力制動(dòng)系2.1212.257.25壓縮空氣液壓制動(dòng)系1.458.257.65注：起始制動(dòng)速度均為30km/h分析：計(jì)算的數(shù)值有兩種方法。一是利用式（4-6）進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。二是不進(jìn)行簡(jiǎn)化，未知數(shù)有三個(gè)，制動(dòng)器作用時(shí)間，持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，根據(jù)書(shū)上P79頁(yè)的推導(dǎo)，可得列出制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)距離兩個(gè)方程，再根據(jù)在制動(dòng)器作用時(shí)間結(jié)束時(shí)與車(chē)速持續(xù)制動(dòng)階段初速相

28、等列出一個(gè)方程，即可求解。但是結(jié)果表明，不進(jìn)行簡(jiǎn)化壓縮空氣液壓制動(dòng)系的數(shù)值無(wú)解，這與試驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差有關(guān)。解：方法一（不簡(jiǎn)化計(jì)算）：制動(dòng)時(shí)間包含制動(dòng)器作用時(shí)間，持續(xù)制動(dòng)時(shí)間。 制動(dòng)距離包含制動(dòng)器作用和持續(xù)制動(dòng)兩個(gè)階段汽車(chē)駛過(guò)的距離和，總制動(dòng)距離：在制動(dòng)器作用時(shí)間結(jié)束時(shí)與車(chē)速持續(xù)制動(dòng)階段初速相等方程聯(lián)立可得：，。方法二（簡(jiǎn)化計(jì)算）：略去總制動(dòng)距離的二次小項(xiàng)有：計(jì)算結(jié)果如下表所示：（s）不簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)化計(jì)算真空助力制動(dòng)系0.97（無(wú)解）0.895壓縮空氣液壓制動(dòng)系無(wú)解0.445討論制動(dòng)器作用時(shí)間的重要性（根據(jù)簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果討論）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及以上估算出的制動(dòng)器作用時(shí)間數(shù)據(jù)的比較來(lái)看，采用壓縮空氣-液壓制動(dòng)器

29、后，制動(dòng)距離縮短了32%，制動(dòng)時(shí)間減少了31.6%，但最大減速度只提高了3.5%，而同時(shí)制動(dòng)器作用時(shí)間減少了50.3%。這樣的變化趨勢(shì)我們可以得到這樣的結(jié)論：改用壓縮空氣-液壓制動(dòng)器后制動(dòng)距離減少的主要原因在于制動(dòng)器作用時(shí)間的減少。而且減少制動(dòng)器作用時(shí)間對(duì)于減少制動(dòng)距離效果顯著。所以改進(jìn)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式是提高汽車(chē)制動(dòng)效能的非常重要的措施。4.3一中型貨車(chē)裝有前后制動(dòng)器分開(kāi)的雙管路制動(dòng)系，其有關(guān)參數(shù)如下：載荷質(zhì)量（kg）質(zhì)心高h(yuǎn)g/m軸距L/m質(zhì)心至前軸距離a/m制動(dòng)力分配系數(shù)空載40800.8453.9502.1000.38滿載92901.1703.9502.9500.381） 計(jì)算并繪制利用附

30、著系數(shù)曲線和制動(dòng)效率曲線2） 求行駛車(chē)速Ua30km/h，在0.80路面上車(chē)輪不抱死的制動(dòng)距離。計(jì)算時(shí)取制動(dòng)系反應(yīng)時(shí)間0.02s，制動(dòng)減速度上升時(shí)間0.02s。3） 求制動(dòng)系前部管路損壞時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)距離s，制動(dòng)系后部管路損壞時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)距離。分析：1）可由相關(guān)公式直接編程計(jì)算，但應(yīng)準(zhǔn)確理解利用附著系數(shù)和制動(dòng)效率的概念。注意畫(huà)圖時(shí)利用附著系數(shù)和制動(dòng)效率曲線的橫坐標(biāo)不同。2）方法一：先判斷車(chē)輪抱死情況，然后由前（后）輪剛抱死時(shí)的利用附著系數(shù)等于實(shí)際附著系數(shù)求得制動(dòng)強(qiáng)度。方法二：由利用附著效率曲線讀得該附著效率時(shí)的制動(dòng)效率求得制動(dòng)強(qiáng)度。3）前部管路損壞損壞時(shí)，后輪將抱死時(shí)制動(dòng)減速度最大。計(jì)算時(shí)，注意

31、此時(shí)只有后輪有制動(dòng)力，制動(dòng)力為后輪法向反作用力與附著系數(shù)的乘積。同理可得后部管路損壞時(shí)的情況。解：1）前軸的利用附著系數(shù)公式為：， 后軸的利用附著系數(shù)公式為： 該貨車(chē)的利用附著系數(shù)曲線圖如下所示（相應(yīng)的MATLAB程序見(jiàn)附錄）制動(dòng)效率為車(chē)輪不抱死的最大制動(dòng)減速度與車(chē)輪和地面間摩擦因數(shù)的比值，即前軸的制動(dòng)效率為，后軸的制動(dòng)效率為，畫(huà)出前后軸的制動(dòng)效率曲線如下圖所示： 2)由制動(dòng)距離公式，已知=0.03s, =30km/h,=0.80,需求出。利用制動(dòng)效率曲線，從圖中讀出：=0.80的路面上，空載時(shí)后軸制動(dòng)效率約等于0.68，滿載時(shí)后軸制動(dòng)效率為0.87。 =制動(dòng)效率*g所以車(chē)輪不抱死的制動(dòng)距離(

32、采用簡(jiǎn)化公式計(jì)算)： 空載時(shí)=6.86m滿載時(shí)=5.33m。3）求制動(dòng)系前部管路損壞時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)距離s，制動(dòng)系后部管路損壞時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)距離。制動(dòng)系前部管路損壞時(shí)則在后輪將要抱死的時(shí)候，得：，空載時(shí)，3.56，滿載時(shí)4.73。制動(dòng)距離：解得空載時(shí)s=10.1m,空載時(shí)s=7.63m。制動(dòng)系后部管路損壞時(shí)則在前輪將要抱死時(shí)， 得：，空載時(shí)，2.60，滿載時(shí)4.43。制動(dòng)距離：解得空載時(shí)s=13.6m,空載時(shí)s=8.02m。4.5一轎車(chē)結(jié)構(gòu)參數(shù)同題1.8中給出的數(shù)據(jù)一樣。轎車(chē)裝有單回路制動(dòng)系，其制動(dòng)力分配系數(shù)。試求：1） 同步附著系數(shù)。2） 在的路面上的制動(dòng)效率。3） 汽車(chē)能到達(dá)的最大制動(dòng)減速度（指

33、無(wú)任何車(chē)輪抱死）。4） 若將該車(chē)改為雙回路制動(dòng)系統(tǒng)（只改變制動(dòng)系的傳動(dòng)系，見(jiàn)習(xí)題圖3），而制動(dòng)器總制動(dòng)力與總泵輸出管路壓力之比稱為制動(dòng)系增益，并令原車(chē)單管路系統(tǒng)的增益為G。確定習(xí)題圖3中各種雙回路系統(tǒng)以及在一個(gè)回路失效時(shí)的制動(dòng)系增益。5） 計(jì)算：在的路面上，上述雙回路系統(tǒng)在一個(gè)回路失效時(shí)的制動(dòng)效率以及能夠達(dá)到的最大減速度。6） 比較各種回路的優(yōu)缺點(diǎn)。解：1）同步附著系數(shù)：。2）制動(dòng)效率，前輪先抱死。制動(dòng)效率為：。3）最大制動(dòng)減速度：。4）易得各種情況下的制動(dòng)系增益如下表所示：制動(dòng)系增益a)b)c)雙回路系統(tǒng)GGG1回路失效時(shí)0.35 G0.5G0.5G2回路失效時(shí)0.65G0.5G0.5G5）

34、分析：對(duì)于a)若一個(gè)回路失效其情況和4.3.3一樣，參照前面的分析。對(duì)于雙回路系統(tǒng)b)和c)，當(dāng)一個(gè)回路失效時(shí)，如不考慮軸距的影響，其制動(dòng)效果是一樣的，所以只分析一種情況即可。一個(gè)管路損壞時(shí)，前、后車(chē)輪的抱死順序和正常時(shí)一樣。對(duì)車(chē)輪剛抱死時(shí)的車(chē)輪受力情況進(jìn)行，注意此時(shí)作用在單邊車(chē)輪上的地面法向反作用力只為總的地面法向反作用力的一半。注意：不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為此時(shí)的制動(dòng)減速度為正常情況的一半。對(duì)于a):若前軸回路失效時(shí)則相當(dāng)于單回路時(shí)前部管路損壞，由4.3的推導(dǎo)：。最大制動(dòng)減速度：0.323g。制動(dòng)效率：46.2。若后軸回路失效時(shí)則相當(dāng)于單回路時(shí)后部管路損壞，根據(jù)4.3的推導(dǎo)：。最大制動(dòng)減速度：0.3

35、87g。制動(dòng)效率：55.3。對(duì)b)和c)：由前面的討論知，所以前輪先抱死，當(dāng)前輪剛要抱死時(shí)：因?yàn)橐粋€(gè)回路失效，。以上方程聯(lián)立解得：。制動(dòng)效率：，最大制動(dòng)減速度0.285g。6）兩種回路的優(yōu)缺點(diǎn)比較雙回路系統(tǒng)a)制動(dòng)系增益最大，一個(gè)回路失效時(shí)的最大制動(dòng)減速度也比b),c)大，所以其性能較優(yōu)。雙回路系統(tǒng)b)、c)制動(dòng)系增益相同，如果不考慮軸距的影響，兩者在一個(gè)回路失效時(shí)的制動(dòng)效率相同。但是，c)在一個(gè)回路失效時(shí)，制動(dòng)力作用在一側(cè)車(chē)輪上，車(chē)身左右受力嚴(yán)重不均衡，會(huì)產(chǎn)生跑偏等問(wèn)題。第五章 汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性5.11二自由度轎車(chē)模型的有關(guān)參數(shù)如下： 總質(zhì)量 m=1818.2kg繞Oz軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 軸距 L=3.048m質(zhì)心至前軸距離 a=1.463m質(zhì)心至后軸距離 b=1.585m前輪總側(cè)偏剛度 k1=-62618N/rad后輪總側(cè)偏剛度 k2=-110185N/rad轉(zhuǎn)向系總傳動(dòng)比 i=20試