汽車理論課后題答案清華大學余志生

1、第一章1.1、試說明輪胎滾動阻力的定義、產(chǎn)生機理和作用形式 ？答：1）定義：汽車在水平道路上等速行駛時受到的道路在行駛方向上的分力稱 為滾動阻力。2）產(chǎn)生機理：由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性輪胎在硬支撐路面上行駛時加載 變形曲線和卸載變形曲線不重合會有能量損失，即彈性物質(zhì)的遲滯損失。這 種遲滯損失表現(xiàn)為一種阻力偶。當車輪不滾動時，地面對車輪的法向反作用力的分布是前后對稱的；當 車輪滾動時，由于彈性遲滯現(xiàn)象，處于壓縮過程的前部點的地面法向反作用 力就會大于處于壓縮過程的后部點的地面法向反作用力，這樣，地面法向反 作用力的分布前后不對稱，而使他們的合力Fa相對于法線前移一個距離a,它隨彈性遲滯損失的增大

2、而變大。即滾動時有滾動阻力偶矩Tf Fza阻礙車輪滾動。3）作用形式：滾動阻力 Ff fw F f ?（f為滾動阻力系數(shù)）1.2、滾動阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？提示：滾動阻力系數(shù)與路面種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)。1.3、確定一輕型貨車的動力性能（貨車可裝用 4檔或5檔變速器，任選其中 的一種進行整車性能計算）：1）繪制汽車驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖。2）求汽車的最高車速、最大爬坡度及克服該坡度時相應(yīng)的附著率。3）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車有H檔起步加速行駛至70km/h的車速時間曲線，或者用計算機求汽車用H檔起步加速至 70km/h的 加速時間。輕型貨車的有關(guān)數(shù)

3、據(jù)： 汽油發(fā)動機使用外特性的Tq n曲線的擬合公式為nn 2n 3n 4Tq1913 259.27（碩）165.44（而）40.874（碩）訶45（而）式中,Tq為發(fā)功機轉(zhuǎn)矩(N m); n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速(r /min)發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速裝載質(zhì)量整車整備質(zhì)量 總質(zhì)量 車輪半徑 傳動系機械效率 波動阻力系數(shù) 空氣阻力系數(shù)x迎風面積 主減速器傳動比 飛輪轉(zhuǎn)功慣量 二前輪轉(zhuǎn)動慣量 四后輪轉(zhuǎn)功慣量變速器傳動比nmi n=600r/mi n2000kg1800kg3880 kg0.367 m最高轉(zhuǎn)速 nmax=4000 r /minn m = 0.85f = 0.013CDA= 2.77 m2i 0 = 5

4、.83I f = 0.218kg m2I w1= 1.798kg m2I w2= 3.598kg m2i g（數(shù)據(jù)如下表）1持113ms! Vfi四高更遞器6.093.091.71l.ffl五捋變速器5.562?®LSHL000.793軸距L= 3.2m解答質(zhì)心至前鈾距離（滿載）質(zhì)心高（滿載）a = 1.947mhg = 0.9m1）（取四檔為例）FtTqTqFtTqigioT q i g i o T16542n 340874W003844行駛阻力為Ff Fw :FfFw Gf 制494.312 0.131Ua由計算機作圖有驅(qū)動力行蔗阻力平衡圏10000(111117COO 9000

5、3000SOOOr20001000FwFfIIco10203040505070 SO 90100UafKm/h)本題也可采用描點法做圖：由發(fā)動機轉(zhuǎn)速在nmin 600r/min , nmax 4000r/min ,取六個點分別代入公式:2) 最高車速:有 FtFfFwFt494.312 0.131U分別代入Ua和Ft公式:Tq *6.9* 5.83* 0.850.367494.3120.131(0377* 0.3697n)25.83*6.09把Tq的擬和公式也代入可得:n>4000而 n m ax4000 r/minU max 0.377* 0.367* 4000* 1.0*5.8394

6、.93 Km/h最大爬坡度:掛I檔時速度慢,Fw可忽略:FiFt max（FfFw）GiFt maxGfi maxFt max144003880*9.80.013=0.366（3）克服該坡度時相應(yīng)的附著率Fx忽略空氣阻力和滾動阻力得:Fiiil0.366* 3.2Fza/la1.9470.63）繪制汽車行駛加速倒數(shù)曲線（已裝貨）40.0626dtdug（D f）FtGFw為動力因素）ii時,11.798 3.59838000.36722 210.218*3.09 *5.83 *0.8538000.367222I f i g i 0 T2r1.128FtTqigio TTq19.13 259.2

7、7（）1000165.44（）2 40.874（）3 3.8445（）41000 1000 10002CDAU21.15由以上關(guān)系可由計算機作出圖為：加速度倒裁曲線01020304050Ua(Km/h)用計算機求汽車用W檔起步加速至 70km/h的加速時間。（注：載貨時汽車用H檔起步加速不能至 70km/h）由運動學可知：1 dt dua11t du A0 a1即加速時間可用計算機進行積分計算求出，且-Ua曲線下兩速度間的面積a就是通過此速度去件的加速時間。經(jīng)計算的時間為：146.0535s1.4、空車、滿載時汽車動力性有無變化？為什么？答：汽車的動力性指 汽車在良好路面上直線行駛時，由縱向外

8、力決定的所能達 到的平均行駛速度。汽車的動力性有三個指標：1）最高車速2 ）加速時間3 ）最大爬坡度 且這三個指標均于汽車是空載、滿載時有關(guān)。1.5、如何選擇汽車發(fā)動機功率？答：依據(jù)（原則）：常先從保證汽車預(yù)期的最高車速來初步選擇發(fā)動機應(yīng)有的功率。從動力性角度出發(fā)這些動力性指標:umax, i ,t jPePfPwGfu3600a m axC D A 3u a m ax76140發(fā)動機的最大功率應(yīng)滿足上式的計算結(jié)果，但也不宜過大，否則會因發(fā)動機負荷率偏低影響汽車的燃油經(jīng)濟性。（詳見第三章課件）1.6、超車時該不該換入低一檔的排檔？答：可參看不同i。時的汽車功率平衡圖:0卸刃 mP2 wP3不同

9、io時的汽車功率平衡圖1<4>3 丄陽顯而可見，當總的轉(zhuǎn)動比較大時，發(fā)動機后備功率大，加速容易，更易于達到較高車速。1.7、統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，裝有0.52L排量發(fā)動機的轎車，若是前置發(fā)動機前輪驅(qū) 動(F.F.)轎車，其平均的軸負荷為汽車總重力的61.5 %;若是前置發(fā)動機后輪驅(qū)動(F.R.)轎車，其平均的前軸負荷為汽車總重力的55.7 %。設(shè)一轎車的軸距L=2.6m，質(zhì)心高度h= 0.57m。試比較采用F.F.及F. R.形式時的附著力利用情 況，分析時其前軸負荷率取相應(yīng)形式的平均值。確定上述F. F.型轎車在0 = 0.2及0. 7路面上的附著力，并求由附著力所決定的權(quán)限最高車速與極

10、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可設(shè)Fw= 0)。其他有關(guān)2參數(shù)為：m 1600kg, Cd= 0.45, A= 2.00 m , f = 0.02 , 5 = 1.00答：1>對于F-F型轎車：最大驅(qū)動力等于前輪附著力FxbmaxFFz61.5%mg對于F-R型轎車：最大驅(qū)動力等于后輪附著力FxbmaxFFz(1 55.7%)mg44.3%mg顯然F-F型轎車總的附著力利用情況較好。2 > (1)對于 0.2 :Fz1928.64N極限車速:Ff F GfCDA I I 2xbmaxfwa21.15Uamax 194.8km/ h極限爬坡度:Ff Fi

11、 Gf Gii maxF xb maxGi max匹沁0.021600*9.80.13極限加速度:Ff Fj GfdU m dt(dU)maxdtF Gf1.01km/(hs)(2)同理可有：當0.7 時,Uamax 388.0km/ h由于不記滾動阻力與空氣阻力，即Ff、Fw 0imax 0.4105嚴)maxdt4.023km/(hs)1.8、一轎車的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量1600kg;質(zhì)心位置：a=1450mm b= 1250mm hg= 630mm;發(fā)動機最 大扭矩Mmax= 140N- m; I 擋傳動比i I= 0.385 ;主減速器傳動比i。= 4. 08; 傳動效率nm= 0.9

12、 ;車輪半徑r = 300mm;飛輪轉(zhuǎn)動慣量If = 0.25kg m2 ; 全部車輪的轉(zhuǎn)動慣量刀I w= 4.5kg m2 （其中，前輪的lw = 2.25 kg m2 , 后輪的 lw = 2.25 kg m2）。若該轎車為前輪驅(qū)動，問：當?shù)孛娓街禂?shù)為0.6時，在加速過程中發(fā)動機扭矩能否充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的最大加速度？應(yīng)如何調(diào)整重心在前、后方向的位置（即b值），才可以保證獲得應(yīng)有的最大加速度。若令 -X 100%為前軸 負荷率，求原車的質(zhì)心位置改變后，該車的前軸負荷率。解題時，為計算方便，可忽略滾動阻力與空氣阻力。解：1先求汽車質(zhì)量換算系數(shù)：,2. 21 I w 1 I fi g i0

13、T2 2m r m r代入數(shù)據(jù)有： =1.4168若地面不發(fā)生打滑，此時，地面最大驅(qū)動力Fxb1maxFtTtqi gi 0 trFxb1max6597.36N這時汽車行駛方程式變?yōu)镕tFiFjGidumdt當 Tq M eMax 140N M代入有:再由dudt)max2.91Fz1 G*z1hg GsinLdum一dthgdum L dtb G L將(dU)max代入上試有dtFz1min6180.27N此時：06將出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,所以：在加速過程中發(fā)動機扭矩不能否充分發(fā)揮<2>調(diào)整：要使發(fā)動機扭矩能否充分發(fā)揮，則:應(yīng)使:其中:則由公式:得出:F xb10.66597.36N 不

14、變，F(xiàn)zigLhgdum L dtb=1704.6mm前軸負荷率為:b*ioo% 1704.6*100%L(1250 1450)63.1%1.9、一輛后袖驅(qū)動汽車的總質(zhì)量2152kg，前軸負荷52%，后軸負荷48%,主傳動比i。= 4.55，變速器傳動比：一擋：3.79，二擋：2.17，三擋：1.41 , 四擋：1.00,五擋：0. 86。質(zhì)心高度 hg = 0.57m, CA= 1.5 m，軸距 L= 2.300m, 飛輪轉(zhuǎn)動慣量If = kg m2,四個車輪總的轉(zhuǎn)動慣量I w= 3.6kg m2，車輪半徑r = 0.367m。該車在附著系數(shù)= 0.6的路面上低速滑行曲線和直接擋加速曲線如習

15、題圖1所示。國上給出了滑行數(shù)據(jù)的擬合直線v = 19.76 0.59T, v的單位為km/h , T的單位為s ,直接擋最大加速度a max= 0.75m/ s2 （us=50km/h）。設(shè)各擋傳動效率均為 0.90，求：1）汽車在該路面上的波動阻力系數(shù)。2）求直接擋的最大動力因素。3）在此路面上該車的最大爬坡度o26 5 o,o.0.430507090 HO701習題圏1低速滑行曲線與道接擋加速度曲線Q 滑行試驗h）加速試驗答: 1由汽車行駛方程式Ft Ff Fw FiFj低速滑行時，F(xiàn)w, °Fj °此時：Ft Ff由低速滑行曲線擬臺直線公式可得dv gdt(19.76

16、 0.59T)gdt0.0602直接檔，i g 1 以四檔為例先求汽車質(zhì)量換算系數(shù)2. 21 I f Ig 丨0 T2m r代入數(shù)據(jù)得:1.0266再有動力因素公式:dUgdt其中:0 0.060所以:D maxJ晉)maxg dt而：(dU)maxdt0.75m/s23由D maxD max0.060 1.0266 *0.75* 3.69.810.34255(嗎maxg dt可得，最大爬坡度為:i maxD maximax 0.28255max 16.41第二章2.1、“車開得慢，油門踩得小，就一定省油”，或者“只要發(fā)動機省油，汽車就一定省油”，這兩種說法對不對？答：均不正確。 由燃油消耗率

17、曲線知：汽車在中等轉(zhuǎn)速、較大檔位上才是最省油的此時，后備功率較小，發(fā)動機負荷率較高燃油消耗率低，百公里燃油消 耗量較小。 發(fā)動機負荷率高只是汽車省油的一個方面，另一方面汽車列車的質(zhì)量利用系數(shù)（即裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量之比）大小也關(guān)系汽車是否省油。，2.2、試述無級變速器與汽車動力性、燃油經(jīng)濟性的關(guān)系。提示：采用無級變速后，理論上克服了發(fā)動機特性曲線的缺陷，使汽車具有 與等功率發(fā)動機一樣的驅(qū)動功率，充分發(fā)揮了內(nèi)燃機的功率，大地 改善了汽車動力性。同時，發(fā)動機的負荷率高，用無級變速后， 使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況機會增多，提高了燃油經(jīng)濟性。2.3、用發(fā)動機的“最小燃油消耗特性”和克服行駛阻力應(yīng)提供的功率曲線

18、, 確定保證發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下工作的“無級變速器調(diào)節(jié)特性”。i'0.377 竺 A ioUa Ua答：無級變速器傳動比1 '與發(fā)動機轉(zhuǎn)速及期限和行駛速度之間有如下關(guān)系:r（式中A為對某汽車而言的常數(shù)A 0.377）i0當汽車一速度Ua'在一定道路沙鍋行駛時，根據(jù)應(yīng)該提供的功率:Pe'PPw由“最小燃油消耗特性”曲線可求出發(fā)動機經(jīng)濟的工作轉(zhuǎn)速為n'e。將Ua'，n'e代入上式，即得無級變速器應(yīng)有的傳動比i '。帶同一 植的道路上，不同車速時無級變速器的調(diào)節(jié)特性。2.4 、如何從改進汽車底盤設(shè)計方面來提高燃油經(jīng)濟性 ?提示： 縮減轎

19、車總尺寸和減輕質(zhì)量大型轎車費油的原因是大幅度地增加了滾動阻力、空氣阻力、坡度 阻力和加速阻力。為了保證高動力性而裝用的大排量發(fā)動機，行 駛中負荷率低也是原因之一。汽車外形與輪胎降低Cd值和采用子午線輪胎，可顯著提高燃油經(jīng)濟性。2.5 、為什么汽車發(fā)動機與傳動系統(tǒng)匹配不好會影響汽車燃油經(jīng)濟性與動力性 試舉例說明。提示： 發(fā)動機最大功率要滿足動力性要求（最高車速、比功率） 最小傳動比的選擇很重要， （因為汽車主要以最高檔行駛） 若最小傳動比選擇較大，后備功率大，動力性較好，但發(fā)動機負荷率較低， 燃油經(jīng)濟性較差。 若最小傳動比選擇較小， 后備功率較小， 發(fā)動機負荷率較 高，燃油經(jīng)濟性較好，但動力性差

20、。 若最大傳動比的選擇較小， 汽車通過性會降低； 若選擇較大， 則變速器傳動 比變化范圍較大，檔數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 同時，傳動比檔數(shù)多， 增加了發(fā)動機發(fā)揮最大功率的機會， 提高了汽車的加 速和爬坡能力， 動力性較好； 檔位數(shù)多， 也增加了發(fā)動機在低燃油消耗率區(qū) 工作的可能性，降低了油耗，燃油經(jīng)濟性也較好。2.6 、試分析超速擋對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響。提示： 因為汽車并不經(jīng)常以此速度行駛，低速檔只要滿足動力性的要求。2.7、習題圖2是題1.3中貨車裝用汽油發(fā)動機的負荷特性與萬有特性。負荷特性曲線的擬合公式為234b BoBRB2巳B3巳B4巳式中，b為燃油消耗率g / (kw. h);Pe

21、為發(fā)動機凈功率(kw)。30070060054JQ-4DQ2001jl上.一丄j01020JO405060發(fā)動機功率戶訂kWa)0I1I500100015002000250030001500b)圖2汽油發(fā)動機的負荷特性與萬有特性a)負荷待性b)萬有持件1S15r/znm 21207r/min3一l614rZmin 42011r/jiiin 5 26031/iinn63006r/min 73403r/min 8 3 8O4r/niinn/ (rmin-1)%8151326.8-416 4672.379-5.86290.)776812C71354.7-303.9836.657-2.05530.(X

22、30721621284.4-189.7514.524-0.51 昭0.00&122012im.9-121.597.3357185170.001 855526031141.0 98-8934.4763-0.0910770,00)6890630061051.2-73.7142.85930.051380.0003503234031233 9-84.4782988-0.0474490.(X302 82303®112.7 45.2910.71U3 0.00075215-0.000038568擬合式中的系數(shù)為怠速油耗Qid°.299mL/s（怠速轉(zhuǎn)速400r/min）。計算與繪

23、制題1.3中貨車的1）汽車功率平衡圖。2）最高檔與次高擋的等速百公里油耗曲線?；蚶糜嬎銠C求貨車按JB3352- 83規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公路 油耗。計算中確定燃油消耗率值b時，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷特性中給 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。六工況循環(huán)的參數(shù)如下表累職行dm時間巾車 UnrL)說 戲i53 1 25導(dǎo)Su200I23,925-40ii銳1N,440IV62514. D60.4勻加速度為6V8751S.071450aU1107519397J50-25勻加速度為氏參看圖2-2。(汽油的密度是0.7g/cm 3)答：1)考慮空車的情況發(fā)動機輸出功率：巳Tqiio

24、T ua/3600rTq 19.13 259.27(-) 165.44(-)2 40.874(- )338445(1000 1000 1000 10'PwT2018Pel16咂f10062%igio圖。0 377rn Ua由以上三條關(guān)系式，可以繪出各個檔位下發(fā)動機的有效功率再有阻力功率:由以上信息作出汽車功率平衡圖如下:2)考慮滿載時情況等速百公里油耗公式T 36003CdA Ua)761407.647*10 3ua533.638*10 5Ua1 J - -y'r/ / -:eI1020304050 6D 703090Ua(Km/h)功率平衛(wèi)圖TIIQsPeb1 .02Ua g

25、Ua0.377rnigi。(L/100Km)由 Pe最高檔時：ig 1 ,不妨取Pe 18KWi :n=815r/min,即 u a19 .34 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式234b BoBRB2巳BbRB4巳b 1740.2g/(Kw h)QsPebe231.2L1.02Ua gii:n=1207r/min,即 ua 28 .64 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式得：b 295.0g/(Kw h)Qs 26.0Liii:n=1614r/min,即 u38 .30 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式得 : b 305.2g /( Kw h) Qs 20.5Liv :n=2603r

26、/min,即 ua 61 .77 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式得 : b 280.1g /( Kw h) Qs 11.7Lv :n=3403r/min,即 ua 80 .75 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式得 : b 431 .3g /( Kw h) Qs 13.6Lvi :n=3884r/mi n,即 Ua 92.17 Km / h由負荷特性曲線的擬合公式得 : b 529.4 g /( Kw h) Qs 14.8L故有以上各個點可以做出最高檔的等速百公里油耗曲線 同樣,可做出次高擋的等速百公里油耗曲線(省略)2.8、 輪胎對汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有些什么影響？提示：2.9、

27、為什么公共汽車起步后，駕駛員很快換入高檔？提示：汽車起步后換入高檔，此時,發(fā)動機負荷率大，后備功率小，燃油 經(jīng)濟性較高.2.10、達到動力性最佳的換擋時機是什么？達到燃油經(jīng)濟性最佳的換 檔時機是什么？二者是否相同？答：動力性最佳：只要Ft (Fw Ff)max時換檔，以 1.3 題 圖 為 例， 在Ft1 (FwlFfJ Ft2 (Fw2 Ff2)時換檔顯然滿足動力性最佳。驅(qū)動力行駛阻力平衝圈1000Q9000800070006000500040003000200010000IFw-iFf102030405060708090100UafKm/h)燃油經(jīng)濟性最佳要求發(fā)動機負荷率高，后備功率低由下

28、圖知，在最高檔時，后備功率最低，燃油經(jīng)濟性最佳。功率平衡圖第三章改變1. 3題中輕型貨車的主減速器傳動比，作出io為5.17、5.43、5.83、6.17、6.33時的燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線，討論不同i o值對汽車性能的影響和采用不同變速器對汽車性能的影響。（汽油的密度是0.7g/cm ®）答：io 5.17時，百公里消耗燃油：（以最高檔，較高轉(zhuǎn)速（n取3403r/min ），最經(jīng)濟負荷（即90%負荷大約18KW行駛時油耗）：0.377rn此時：Ua1igioO.377*。367*340391.07Km/h1*5.17bi234B°BRB2RB3RB4Rbi431 3g/

29、(Kw h)1.02ua gQs12.17L將bi , uai代入下式得:QsPeb加速時間:（這里以最高檔四檔、速度由0加速到96.6Km/h的時間）因與題1.3第三問求法相同，這里不在累述，可直接有計算機求 得:加速時間t=684.97s i°5.43時，百公里消耗燃油:同上可得：Qs 12.78LM加速時間t= 665.78s i°5.83時，百公里消耗燃油:同上可得：Qs 13.72L加速時間t=643.91s io 6.17時，百公里消耗燃油：同上可得：Qs 14.52L加速時間t=630.14s io 6.33時，百公里消耗燃油：同上可得：Qs 14.90L加速

30、時間t=624.77s由以上數(shù)據(jù)可做出燃油經(jīng)濟性一加速時間曲線如下:第四章4 . 1 一轎車駛經(jīng)有積水層的一良好路面公路，當車速為1OOkm/h時要進行制動。問此時有無可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象而喪失制 動能力？轎車輪胎的胎壓為179. 27kPa。答：假設(shè)路面水層深度超過輪胎溝槽深度估算滑水車速：h 6.34 _p-Pi為胎壓（kPa）代入數(shù)據(jù)得： h 84.89 km/h而 h故有可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象而失去制動能力。4. 2在第四章第三節(jié)二中.舉出了CA700轎車的制動系由真空助力改為壓縮空氣助力后的制動試驗結(jié)果。試由表中所列數(shù)據(jù)估算2 2 ；的數(shù)值，以說明制動器作用時間的重要性。提示：由表4-3的數(shù)據(jù)

31、以及公式s22Ua0Ua 02259 2abmax1計算2 2 2的數(shù)值?？梢哉J為制動器起作用時間的減少是縮短制動距離的主要原因。4. 3 一中型貨車裝有前、后制動器分開的雙管路制功系，其有 關(guān)參數(shù)如下；1）計算并繪制利用附著系數(shù)曲線與制動效率曲線。2）求行駛車速30km/h，在 0.80路面上車輪不抱死的制動距離計算時取制動系反應(yīng)時間2 0.02s，制動減速度上升時間20.02s。3）求制功系前部管路損壞時汽車的制功距離，制功系后部管路損壞時汽車的制功距離戟苛馬屆耐/匕質(zhì)心站沛畤o/m0.S432 95H0卻答案：1）前軸利用附著系數(shù)為:后軸利用附著系數(shù)為:b zhgL1 za zhg空載時

32、:3.95 0.38 1.85滿載時Efhg0.845o故空載時后輪總是先抱死。由公式Era/L1rhg/L0.413代入數(shù)據(jù)Er 2.449 20.845 r （作圖如下）hg0時：前輪先抱死zb/ Lffhg /L代入數(shù)據(jù)Ef =Er3.95 0.38 111.5011.17 f0時：后輪先抱死a/L1rhg/L1.170.4282（作圖如下）代入數(shù)據(jù)Er =2.952.449 1.17 r（作圖如下）0 20.82000 1D.20.30.40.50.6070.5 Cl 勺 1附著系數(shù)2 ）由圖或者計算可得：空載時 0.8制動效率約為0.7因此其最大動減速度abmax 0.8g 0.70

33、.56g代入公式：12 u2Ua0s2_ Ua03.625.92abmax10.023020.0230=6.57m3.6225.92 0.56g由圖或者計算可得：滿載時制動效率為0.87因此其最大動減速度a'b0.8g 0.87 0.696gb max77制動距離12Ua02Ua03.620 25.92abmax丄 0.02303.6230230=5.34m25.92 0.696g3)F xb2.若制動系前部管路損壞GdU Gz g dtGFZ2L (a zhg)后軸利用附著系數(shù)LzaZhg后軸制動效率Era/L1 rhg/L代入數(shù)據(jù)得：空載時:Er =0.45滿載時:Er =0.60

34、a）空載時其最大動減速度abmax0.8g 0.45 0.36g代入公式:1s3.62UaO25.92abmax10.023.60.0223030=10.09m25.92 0.36gb）滿載時 其最大動減速度abmax 0.8g 0.6 0.48g代入公式:1 2S 3.622 Ua02Ua025.92abmax13.60.020.0223030225.92 0.48g=7.63m2B .若制動系后部管路損壞Fxb1G du g dtGzFzi G (b zhg)前軸利用附著系數(shù)LzbZhg前軸制動效率Ez b/ Lf 1 fhg/L代入數(shù)據(jù)空載時：Ef =0.57滿載時:Ef =0.33a）

35、空載時 其最大動減速度abmax 0.8g 0.570.456g代入公式:13.6Ua02Ua02592abmax13.60.020.0223030225.92 0.456g=8.02m0.264gb）滿載時 其最大動減速度abmax 0.8g 0.33代入公式:1s3.6Ua02Ua025.92ab max3.60.020.0223030225.92 0.264g=13.67m34. 4在汽車法規(guī)中，對雙軸汽車前、后軸制功力的分配有 何規(guī)定。說明作出這種規(guī)定的理由？答：為了保證制動時汽車的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動效率， 聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會制定的ECER13制動對雙軸汽車前、后輪制動器制動力

36、提出了明確的要求。我國的行業(yè)標準 ZBT240007-89也提出了類似的要求。下面以轎車和最大總質(zhì)量 大于3.5t的貨車為例予以說明。法規(guī)規(guī)定：對于 0.20.8之間的各種車輛，要求制動強度z 0.10.85(0.2)車輛在各種裝載狀態(tài)時，前軸利用附著系數(shù)曲線應(yīng)在后軸利 用附著系數(shù)曲線之上。對于最大總質(zhì)量大于3.5t的貨車，在制動強度z 0.15 0.3之間，每根軸的利用附著系數(shù)曲線位于z 0.08兩條平行于理想附著系數(shù)直線的平行線之間；而制動強度z 0.3時，后軸的利用附著系數(shù)滿足關(guān)系式z 0.3 0.74(0.38)，則認為也滿足了法規(guī)的要求。但是對于轎車而言，制動強度在 0.30.4之間

37、，后軸利用附著系數(shù)曲線不超過直線z 0.05的條件下，允許后軸利用系數(shù)曲線在前軸利用附著系數(shù)曲線的上方。圖4弭ECE法規(guī)貨車的制動力分配S43S ECE進規(guī)辭車的制動力分4. 5 一轎車結(jié)構(gòu)參數(shù)問題1.8中給出的數(shù)據(jù)一樣。轎車裝有 單回路制動系，其制功器制動力分配系數(shù)0.65。試求：1）同步附著系數(shù)。2）在 0.7路面上的制動效率。 *3）汽車此時能達到的最大制動減速度（指無任何車輪抱 死時）f。4）若將設(shè)車改為雙回路制動系統(tǒng)（只改變制動的傳動系， 見習題圖3），而制動器總制動力與總泵輸出管路壓力之比稱為制功系增益，并令原車單管路系統(tǒng)的增益為G。確定習題圖中各種雙回路制動系統(tǒng)以及在一個回路失效

38、時的制動系增、人益習題圖3三種不同的雙回路制動系統(tǒng)5）計算：在 0.7的路面L。上述各種雙回路系統(tǒng)在一個回路失效時的制功效率及其能達到的最大制功減速度。6）比較各種雙回路系統(tǒng)的優(yōu)缺點答案：1）同步附著系數(shù)027 0.65250.8hg0.63222 ）因 0.7°所以前輪先抱死Efb/Lf 0.71.25/2.70.65 0.7 0.63/2.7=0.9513）最大制動減速度:2abmax=Ef 0.7 g 6.53m/SFu0.65a) 1(1)Fu2(1)G'0.7G失效甩嚴 2 G' 1.3GTi丄丁2Er-b)1c)1失效失效失效失效坍丄T2込22Fu 丄T

39、2 込 丄T2)a)1 失效 FXb2g dtFz2 GL(a zhj)后軸利用附著系數(shù)GzLza zhga/L1 rhg/L1.45/2.710.7 0.63/2.70.46最大動減速度abmax0.7g0.460.32g2失效Fxb1G du g dtGzFz1 f(b zhg)前軸利用附著系數(shù)LzbZhg前軸制動效率1.25/2.70.55fhg/L 10.7 0.63/2.7最大動減速度abmax0.7g 0.550.39gb）由第2）問 知：前輪先抱死1失效與2失效情況相同。F xb1G du g dtGzFzi 草® zhg)前軸利用附著系數(shù)LzbZhg前軸制動效率Efb

40、/ L _f hg /L = 0.651.25/2.70.7 0.63/2.7=0.95一 、 1最大動減速度 abmax 0.7g 0.95 -0.33gc）與b）回路的情況相同。6）比較優(yōu)缺點：a）其中一個回路失效時，不易發(fā)生制動跑偏現(xiàn)象。但 當1失效時，容易后輪先抱死，發(fā)生后軸測滑的不穩(wěn) 定的危險工況。b）實現(xiàn)左右側(cè)輪制動器制動力的完全相等比較困難。c）實現(xiàn)左右側(cè)輪制動器制動力的完全相等比較困難。其中一個管路失效時，極容易制動跑偏第五章5. 1 轎車（每個）前輪胎的側(cè)偏剛度為-50176N/rad、外傾剛 度為-7665N/rad。若轎車向左轉(zhuǎn)彎，將使兩前輪均產(chǎn)生正的外傾角， 其大小為4

41、0。設(shè)側(cè)偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪載荷轉(zhuǎn)移的影 響.試求由外傾角引起的前輪側(cè)偏角。答： 由題意：FY=kk =故由外傾角引起的前輪側(cè)偏角：k k=05. 2 6450輕型客車在試驗中發(fā)現(xiàn)過多轉(zhuǎn)向和中性轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，工程師們在前懸架上加裝前橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的側(cè)傾角剛 度，結(jié)果汽車的轉(zhuǎn)向特性變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。試分析其理論根據(jù)（要求有必要的公式和曲線）。答：穩(wěn)定性系數(shù)：K馬空匕L2 k2 k1ki、k2變化，原來K 0,現(xiàn)在K>0,即變?yōu)椴蛔戕D(zhuǎn)向。5. 3汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的具體參數(shù)有哪些？它們彼此之間的關(guān)系如何（要求有必要的公式和曲線）？ 答：汽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有三種類型：

42、中性轉(zhuǎn)向、不足轉(zhuǎn)向、過多轉(zhuǎn)向。幾個表征穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向的參數(shù):1前后輪側(cè)偏角絕對值之差（轉(zhuǎn)向半徑的比R/R。;3.靜態(tài)儲備系數(shù)S.M.彼此之間的關(guān)系見參考書公式（5-13）（ 5-16）（ 5-17 ）。5 .4舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性的方法，并說明汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負荷轉(zhuǎn)移如何影響穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性？答：方法：1.時為不足轉(zhuǎn)向，時為中性轉(zhuǎn)向，<0時為過多轉(zhuǎn)向；2.R/R0>1時為不足轉(zhuǎn)向，R/R0=1時為中性轉(zhuǎn)向，R/R0<1時為過多轉(zhuǎn)向；3.S.M.>0時為不足轉(zhuǎn)向，S.M.=0時為中性轉(zhuǎn)向，時為過多轉(zhuǎn)向。汽車重心前后位置和內(nèi)、外輪負荷轉(zhuǎn)移使得 汽車質(zhì)心至前后軸距離a

43、、b發(fā)生變化，K也發(fā)生變化。5.5汽車轉(zhuǎn)彎時車輪行駛阻力是否與直線行駛時一樣？答：否，因轉(zhuǎn)彎時車輪受到的側(cè)偏力，輪胎產(chǎn)生側(cè)偏現(xiàn)象，行駛 阻力不一樣。5.6主銷內(nèi)傾角和后傾角的功能有何不同？答：主銷外傾角可以產(chǎn)生回正力矩，保證汽車直線行駛；主銷內(nèi) 傾角除產(chǎn)生回正力矩外，還有使得轉(zhuǎn)向輕便的功能5. 7橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什么有的車裝在前懇架，有的裝在后懸架，有的前后都裝？答：橫向穩(wěn)定桿用以提高懸架的側(cè)傾角剛度。裝在前懸架是使汽車穩(wěn)定性因數(shù) K變大，裝在后懸架使K變小， 前后懸架都裝則使前后懸架側(cè)傾角剛度同時增大。5.8某種汽車的質(zhì)心位置、軸距和前后輪胎的型號已定。按照二自由度操縱穩(wěn)定性模型，其

44、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性為過多轉(zhuǎn)向，試找出五 種改善其轉(zhuǎn)向特性的方法。答：即要K變大，可在前懸架上裝橫向穩(wěn)定桿，后懸架不變；前懸架不變，減小后懸架側(cè)傾角剛度；同時在前后懸架裝橫向穩(wěn)定桿，但保證a/k2-b/k1變大；同時減小前后懸架側(cè)傾角剛度， 但保證a/k2-b/k1變大；增大汽車質(zhì)量。5.9汽車空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性 ？答： 否，m不同，空載時的汽車m小于滿載時的m,即滿載時的K 更大，操縱穩(wěn)定性更好。5. 10試用有關(guān)計算公式說明汽車質(zhì)心位置對主要描述和評價汽車操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)指標的影響。答：穩(wěn)定性系數(shù)公式：K弓旦匕L2 k2 ki汽車質(zhì)心位置變化，則a、b變化，即K也隨之改變。5.

45、11二自由度轎車模型的有關(guān)參數(shù)如下：總質(zhì)量 m = 1818. 2kg繞Oz軸轉(zhuǎn)動慣量Iz 3885kg m2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ki 62618N/rad后輪總側(cè)偏剛度k2110185 N / rad轉(zhuǎn)向系總傳動比i=203）R0試求:1）穩(wěn)定性因數(shù)K、特征車速Uch。2）穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益曲線）s- ua車速u=22.35m/s時的轉(zhuǎn)向靈敏度SW3）靜態(tài)儲備系數(shù)S.M.，側(cè)向加速度為0. 4g時的前、后輪側(cè)偏角 絕對值之差a1 a2與轉(zhuǎn)彎半徑的比值R/R0（R0 = 15m）o4）車速u=30.56m/s,瞬態(tài)響應(yīng)

46、的橫擺角速度波動的固有（圓）頻率0、阻尼比、反應(yīng)時間 與峰值反應(yīng)時間。提示：2）1）穩(wěn)定性系數(shù):特征車速Uch轉(zhuǎn)向靈敏度m aL2 k2bk1u L1 Ku21K12ay L阻尼比h2 om2 R0固有圓頻率反應(yīng)時間峰值反應(yīng)時間arctg 05. 12穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中橫擺角速度增益達到最大值時的車速稱為特征車速Uch。證明：特征車速Uch=，且在特征車速時的穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益, 為具有相等軸距L中性轉(zhuǎn)向汽車橫擺角速度增益的一半。答：轉(zhuǎn)向靈敏度-rU Ls 1 Ku2特征車速Uch1 Kr得證。5.13測定汽車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性常用兩種方法，一為固定轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角法，并以R/ Ro ay曲線來表示汽車的轉(zhuǎn)向特性

47、（見第五章第三 節(jié)二）；另一為固定圓周法。試驗時在場地上畫一圓，駕駛員以低速 沿圓周行駛，記錄轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角swo ,，然后駕駛員控制轉(zhuǎn)向盤使汽車始SW（般）將隨之加大。記錄下SW角，并以SW ay曲線來評價汽車的swO終在圓周上以低速持續(xù)加速行駛。隨著車速的提高，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角SW1Ku2，說明如何根據(jù)SWay曲線來判斷汽車轉(zhuǎn)向特性，試證SW0SW0的轉(zhuǎn)向特性。2證明：轉(zhuǎn)向半徑R - U1 Ku L 1 Ku2 RorU L1 Ku2SWKu2swORRo14習題圖4是滑柱連桿式獨立懸架(常稱為 Me Phersonstrut susp nsion)示意圖。試證:1）R.C. 為側(cè)傾中心。2）懸架的側(cè)傾角剛度為 K r 2ks（mp），式中ks為一個彈簧的n（線）剛度。習題圖4滑柱連桿武獨立懸架示意圖提示：1）畫出地面對于車廂的瞬時轉(zhuǎn)動中心，即為側(cè)傾中心R.C.2) 證明參考書P135-1365. 15試求計算穩(wěn)態(tài)響應(yīng)質(zhì)心側(cè)