汽车理论课后习题答案(余志生版).doc

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 阻碍车轮滚动。
3）作用形式：滚动阻力 （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、驱动力、转向、气压等有关。
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，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。空载时动力性好，因为空载时G减小，Ua相应增大，a也增大。
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、 如何选择汽车发动机功率?
答：1.常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。〔从动力性角度出发〕 这些动力性指标：

发动机的最大功率应满足上式的计算结果，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。
2.根据汽车的比功率来选择。比功率是单位汽车总质量具有的发动机功率。
1.6、超车时该不该换入低一档的排档?
答：当总的传动比较大时，发动机后备功率大，加速容易，更易于达到较高车速。
1.7、答：1> 对于F-F型轿车：
最大驱动力等于前轮附着力

对于F-R型轿车：
最大驱动力等于后轮附着力

显然F-F型轿车总的附着力利用情况较好。
2 > (1)对于：

极限车速：

极限爬坡度：

极限加速度：

（2）同理可有：当时，

1.8、解：<1> 先求汽车质量换算系数 ：

代入数据有：=1.4168
若地面不发生打滑，此时，地面最大驱动力

由于不记滚动阻力与空气阻力，即、
这时汽车行驶方程式变为

当 代入有：

再由
将代入上试有

此时：
将出现打滑现象，
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，则：
应使：
其中： 不变，
则由公式：
得出：b=1704.6mm
前轴负荷率为：
1.9、答：1> 由汽车行驶方程式:

低速滑行时, ,
此时：
由低速滑行曲线拟台直线公式可得:

2> 直接档， <以四档为例>
先求汽车质量换算系数 ：

代入数据得：
再有动力因素公式：

其中：
所以：
而：

3> 由
可得，最大爬坡度为：

第二章
2.1、“车开得慢，油门踩得小，就—定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？
答：均不正确。 ①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。②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。，
2.4、如何汽车设计方面和使用方面来提高燃油经济性?
1:、设计方面：①缩减轿车总尺寸和减轻质量。大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机，行驶中负荷率低也是原因之一。②汽车外形与轮胎。降低值和采用子午线轮胎，可显著提高燃油经济性。（3）发动机的热损失与机械损失占燃油化学能的65%左右，显然，降低发动机的损失可以有效提高燃油经济性。（4）当传动系的档位数增加后，增加了选用合适档位使发动机处于经济工作状况的机会。2：使用方面（1）当汽车处于中高车速时燃油消耗量最低（2）在一定的道路上行驶时，在发动机输出功率相同的情况下，高档比抵挡更省油（3）挂车的使用。挂车虽然增加了汽车的总质量，但是以100t*km计的油耗却下降了（4）正确的保养和调整。汽车的调整和保养会影响到发动机的性能与行驶阻力。
2.5、为什么汽车发动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。
发动机最大功率要满足动力性要求（最高车速、比功率）]
① 最小传动比的选择很重要，（因为汽车主要以最高档行驶）
若最小传动比选择较大，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。若最小传动比选择较小，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。
② 若最大传动比的选择较小，汽车通过性会降低；若选择较大，则变速器传动比变化范围较大，档数多，结构复杂。
③ 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能力，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：因为汽车并不经常以此速度行驶，低速档只要满足动力性的要求。
2.8、轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响?
第三章
最大最小传动比的选择。
答：最小传动比是最高档的传动比与主减速器传动比的乘积。选择时要让汽车的最高车速相当于发动机最大功率点的车速时，最高车速时最大的。其次，要充分考虑燃油经济性，兼顾动力性和经济性。另外，最小传动比还受到驾驶性能的影响。最大传动比是最低档与主减速器传动比的乘积。在选择最大传动比的时候要考虑到最大爬坡度、附着力以及汽车的最低稳定车速。
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： 为胎压（kPa）
代入数据得：km/h
而 故有可能出现滑水现象而失去制动能力。
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，制动减速度上升时间。
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：
后轴利用附着系数为：
空载时：=
故空载时后轮总是先抱死。

由公式
代入数据（作图如下）
满载时：=
时：前轮先抱死

代入数据=（作图如下）
时：后轮先抱死

代入数据=（作图如下）

2）由图或者计算可得：
空载时 制动效率约为0.7
因此其最大动减速度
代入公式：

=6.57m
由图或者计算可得：
满载时 制动效率为0.87
因此其最大动减速度
制动距离

=5.34m
3） A.若制动系前部管路损坏

后轴利用附着系数
后轴制动效率
代入数据得：空载时：=0.45
满载时：=0.60

a)空载时 其最大动减速度
代入公式：

=10.09m

b)满载时 其最大动减速度
代入公式：

=7.63m

B．若制动系后部管路损坏

前轴利用附着系数
前轴制动效率
代入数据 空载时：=0.57
满载时：=0.33
a)空载时 其最大动减速度
代入公式：

=8.02m

b)满载时 其最大动减速度
代入公式：

=13.67m
4．5一轿车结构参数问题1.8中给出的数据一样。轿车装有单回路制动系，其制功器制动力分配系数。试求：
1)同步附着系数。
2)在路面上的制动效率。 *
3)汽车此时能达到的最大制动减速度(指无任何车轮抱死时)f。
4)若将设车改为双回路制动系统(只改变制动的传动系，
见习题图3)，而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称为
制功系增益，并令原车单管路系统的增益为G。确定习题图3
中各种双回路制动系统以及在一个回路失效时的制动系增益。

5)计算：在的路面L。上述各种双回路系统在一个回路失效时的制功效率及其能达到的最大制功减速度。
6)比较各种双回路系统的优缺点。
答案：1）同步附着系数
2）因 所以前轮先抱死

==0.951
3）最大制动减速度：
=
4）
a) 1失效
2失效
b)1失效
2失效
c) 1失效
2失效
5）a)1失效

后轴利用附着系数
后轴制动效率0.46
最大动减速度
2失效

前轴利用附着系数
前轴制动效率
0.55
最大动减速度

b)由第2）问 知：前轮先抱死
1失效与2失效情况相同。

前轴利用附着系数
前轴制动效率
==0.95
最大动减速度
c) 与b）回路的情况相同。
6） 比较优缺点：
a） 其中一个回路失效时，不易发生制动跑偏现象。但当1失效时，容易后轮先抱死，发生后轴测滑的不稳定的危险工况。
b） 实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难。
c） 实现左右侧轮制动器制动力的完全相等比较困难。其中一个管路失效时，极容易制动跑偏。
第 五 章
5．1一轿车(每个)前轮胎的侧偏刚度为-50176N／rad、外倾刚度为-7665N／rad。若轿车向左转弯，将使两前轮均产生正的外倾角，其大小为4。设侧偏刚度与外倾刚度均不受左、右轮载荷转移的影响．试求由外倾角引起的前轮侧偏角。
答： 由题意：F=ka+kg=0
故由外倾角引起的前轮侧偏角：
a=- kg/k=-76654/-50176=0.611
5．2 6450轻型客车在试验中发现过多转向和中性转向现象，工程师们在前悬架上加装前横向稳定杆以提高前悬架的侧倾角刚度，结果汽车的转向特性变为不足转向。试分析其理论根据(要求有必要的公式和曲线)。
答： 稳定性系数：
、变化，
原来K0,现在K>0,即变为不足转向。
5．3汽车的稳态响应有哪几种类型?表征稳态响应的具体参数有哪些?它们彼此之间的关系如何(要求有必要的公式和曲线)？P146-153
答： 汽车稳态响应有三种类型 ：中性转向、不足转向、过多转向。
几个表征稳态转向的参数：
1．前后轮侧偏角绝对值之差(a1-a2);
2. 转向半径的比R/R;
3．静态储备系数S.M.
彼此之间的关系见参考书公式（5-13）（5-16）（5-17）。
5．4举出三种表示汽车稳态转向特性的方法，并说明汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移如何影响稳态转向特性？P147
答：方法：
1.a1-a2 >0时为不足转向，a1-a2 =0时为中性转向，a1-a2 <0时为过多转向；
2. R/R0>1时为不足转向，R/R0=1时为中性转向，R/R0<1时为过多转向；
3 .S.M.>0时为不足转向，S.M.=0时为中性转向，S.M.<0时为过多转向。
汽车重心前后位置和内、外轮负荷转移使得 汽车质心至前后轴距离a、b发生变化，K
也发生变化。
5．5汽车转弯时车轮行驶阻力是否与直线行驶时一样？
答：否，因转弯时车轮受到的侧偏力，轮胎产生侧偏现象，行驶阻力不一样。
5．6主销内倾角和后倾角的功能有何不同?
答：主销外倾角可以产生回正力矩，保证汽车直线行驶；主销内倾角除产生回正力矩外，还有使得转向轻便的功能。
5．7横向稳定杆起什么作用?为什么有的车装在前恳架，有的装在后悬架，有的前后都装？
答：横向稳定杆用以提高悬架的侧倾角刚度。
装在前悬架是使汽车稳定性因数K变大，装在后悬架使K变小，前后悬架都装则使前后悬架侧倾角刚度同时增大。
5．8某种汽车的质心位置、轴距和前后轮胎的型号已定。按照二自由度操纵稳定性模型，其稳态转向特性为过多转向，试找出五种改善其转向特性的方法。
答：即要K变大，可在前悬架上装横向稳定杆，后悬架不变；前悬架不变，减小后悬架侧
倾角刚度；同时在前后悬架装横向稳定杆，但保证a/k2-b/k1变大；同时减小前后悬架侧倾
角刚度，但保证a/k2-b/k1变大；增大汽车质量。1.加装横向稳定杆；2.轮胎的充气压力；
3.悬架弹性元件的刚度；4.出路呢外倾角；5.车轮前束。
5．9汽车空载和满载是否具有相同的操纵稳定性?
答：否，m不同，空载时的汽车m小于满载时的 m，即满载时的K更大，操纵稳定性更好。
5．18转向盘力特性与哪些因素有关，试分析之。
答： 转向盘力特性决定于以下因素：转向器传动比及其变化规律、转向器效率、动力转向
器的转向盘操作力特性、转向杆系传动比、转向杆系效率、由悬架导向杆系决定的主销位置、
轮胎上的载荷、轮胎气压、轮胎力学特性、地面附着条件、转向盘转动惯性、转向柱摩擦阻
力及汽车整体动力学特性。
补充：
1.铝合金轮辋的意义
（1）可以提高汽车的动力性
（2）提高汽车的燃油经济性，因为铝合金的质量比铁的质量较轻，所以可以减轻车身质量，从而提高经济性
（3）降低了爆胎的可能性
（4）降低了非悬挂质量，使车轮部分固有频率和阻尼比都增大，车轮部分动载下降，对降低相对动载有利。散热良好，热传递性能较好。
2.路面不平对平顺性和经济性的影响
（1）。行驶阻力增加，油耗增大。（2）。车辆对路面不平的输出（车身传至人体的加速度、悬架弹簧动挠度、车轮和路面间的动载）评价指标（加权加速度方根值、撞击悬架限位概率、行驶安全性）
3.选择主减速器传动比i0时应考虑哪些因素？
答：应考虑汽车的最高车速、后备功率、燃油经济性及汽车驾驶性、
4.汽车操纵稳定性的评价参数：侧向运动、横摆运动、侧倾运动、转向灵敏度、转向功。