【正文】 《汽車理論》習題指導及參考答案目 錄第一章 汽車的動力性 ...........................................................................................2第二章 汽車的燃油經(jīng)濟性 .................................................................................11第三章 汽車動力裝置參數(shù)的選定 .....................................................................16第四章 汽車的制動性 .........................................................................................18第五章 汽車的操縱穩(wěn)定性 .................................................................................24第六章 汽車的平順性 .........................................................................................32《汽車理論》習題指導及參考答案第一章 汽車的動力性 試說明輪胎滾動阻力的定義，產(chǎn)生機理和作用形式。答：車輪滾動時,由于車輪的彈性變形、路面變形和車轍摩擦等原因所產(chǎn)生的阻礙汽車行駛的力稱為輪胎滾動阻力。產(chǎn)生機理和作用形式：(1) 彈性輪胎在硬路面上滾動時，輪胎的變形是主要的，由于輪胎有內(nèi)部摩擦，產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時對它做的功不能全部回收。由于彈性遲滯，地面對車輪的法向作用力并不是前后對稱的，這樣形成的合力 并不沿車輪中心（向車輪前進方向偏移 ）zFa。如果將法向反作用力平移至與通過車輪中心的垂線重合，則有一附加的滾動阻力偶矩。為克服該滾動阻力偶矩，需要在車輪中心加一推力 與地面切向反作用力構(gòu)fzTFa?? PF成一力偶矩。（2）輪胎在松軟路面上滾動時，由于車輪使地面變形下陷，在車輪前方實際形成了具有一定坡度的斜面，對車輪前進產(chǎn)生阻力。（3）輪胎在松軟地面滾動時，輪轍摩擦會引起附加阻力。（4）車輪行駛在不平路面上時，引起車身振蕩、減振器壓縮和伸長時做功，也是滾動阻力的作用形式。 滾動阻力系數(shù)與哪些因素有關？答：滾動阻力系數(shù)與路面的種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料和氣壓有關。這些因素對滾動阻力系數(shù)的具體影響參考課本 P9。 確定一輕型貨車的動力性能（貨車可裝用 4 擋或 5 擋變速器，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）求汽車最高車速，最大爬坡度及克服該坡度時相應的附著率。3）繪制汽車行駛加速度倒數(shù)曲線，用圖解積分法求汽車用 2 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 2 檔起步加速行駛至 70km/h 的加速時間。輕型貨車的有關數(shù)據(jù)：汽油發(fā)動機使用外特性的 Tqn 曲線的擬合公式為 ()()().85()0110q nnnnT??????式中，Tq 為發(fā)動機轉(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 nmin=600r/min,最高轉(zhuǎn)速 nmax=4000r/min。裝載質(zhì)量 2022kg整車整備質(zhì)量 1800kg總質(zhì)量 3880kg車輪半徑 傳動系機械效率 η t=滾動阻力系數(shù) f=《汽車理論》習題指導及參考答案空氣阻力系數(shù)迎風面積 CDA=主減速器傳動比 i0=飛輪轉(zhuǎn)動慣量 If=?m2二前輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw1=?m2四后輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw2=?m2變速器傳動比 ig(數(shù)據(jù)如下表) Ⅰ檔 Ⅱ檔 Ⅲ檔 Ⅳ檔 Ⅴ檔四檔變速器 五檔變速器 軸距 L=質(zhì)心至前軸距離（滿載） a=質(zhì)心高（滿載） hg=分析：本題主要考察知識點為汽車驅(qū)動力－行駛阻力平衡圖的應用和附著率的計算、等效坡度的概念。只要對汽車行 駛方程理解正確，本 題的編程和求解都不會有太大困 難。常見錯誤是未將車速的單位進行換算。2）首先應明確道路的坡度的定義 。求最大爬坡度時可以對行駛方程進行適當tani??簡化，可以簡化的內(nèi)容包括兩 項 和 ，簡化的前提是道路坡度角不大，cos1?it當坡度角較大時簡化帶來的誤差會增大。 計算時，要 說明做了怎 樣的簡化并對簡化的合理性進行評估。3）已知條件沒有說明汽車的驅(qū)動情況，可以分開 討論然后判斷，也可以根據(jù)常識判斷輕型貨車的驅(qū)動情況。解：1）繪制汽車驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖汽車驅(qū)動力 Ft= ； 行駛阻力 Ff+Fw＋F i+Fj＝G ?f + +G?i+riTtogq??發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關系式為： ??由本題的已知條件,即可求得汽車驅(qū)動力和行駛阻力與車速的關系,編程即可得到汽車驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖?！镀嚴碚摗妨曨}指導及參考答案2）求汽車最高車速、最大爬坡度及克服該坡度時相應的附著率①由 1）得驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖，汽車的最高車速出現(xiàn)在 5 檔時汽車的驅(qū)動力曲線與行駛阻力曲線的交點處，U amax＝。②汽車的爬坡能力，指汽車在良好路面上克服 后的余力全部用來（等速）克wfF?服坡度阻力時能爬上的坡度，此時 ，因此有 ，可得到汽車爬坡0?dtu??wfti??度與車速的關系式： ；而汽車最大爬坡度 maxi為Ⅰ檔時的最??????????GFi wftarcsint大爬坡度。計算可得 N；??ffN；一檔最大驅(qū)動力 經(jīng)查圖得 13100N。計算可得，?aDwuACFIt。30maxi③如是前輪驅(qū)動， ＝ ；相應的附著率 為 ，不合理，舍去。1?qbhgL?1?C如是后輪驅(qū)動， ＝ ；相應的附著率 為 。2?Caq?2?3）繪制汽車行駛加速度倒數(shù)曲線，求加速時間求得各檔的汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) 如下表所示：?汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) Ⅰ檔 Ⅱ檔 Ⅲ檔 Ⅳ檔 Ⅴ檔2021mriITgfw????? 利用 MATLAB 畫出汽車的行駛加速度圖和汽車的加速度倒數(shù)曲線圖：《汽車理論》習題指導及參考答案忽略原地起步時的離合器打滑過程，假設在初時刻時，汽車已具有Ⅱ檔的最低車速。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)動機轉(zhuǎn)速達到最大轉(zhuǎn)速時換入高檔位；并且忽略換檔過程所經(jīng)歷的時間。結(jié)果用 MATLAB 畫出汽車加速時間曲線如圖五所示。如圖所示，汽車用Ⅱ檔起步加速行駛至 70km/h 的加速時間約為 。附錄 MATLAB 程序? 公用部分n=[600:10:4000]。Tq=+*(n/1000)*(n/1000).^2+*(n/1000).^3.*(n/1000).^4m=3880。g=。G=m*g。yitaT=。r=。f=。CdA=。i0=3。If=。Iw1=。Iw2=。L=。a=。hg=。ig=[ ]。Ff=G*f。Ft1=Tq*ig(1)*i0*yitaT/r。Ft2=Tq*ig(2)*i0*yitaT/r。Ft3=Tq*ig(3)*i0*yitaT/r。Ft4=Tq*ig(4)*i0*yitaT/r。Ft5=Tq*ig(5)*i0*yitaT/r。ua1=*r*n/ig(1)/i0。ua2=*r*n/ig(2)/i0。ua3=*r*n/ig(3)/i0。ua4=*r*n/ig(4)/i0。ua5=*r*n/ig(5)/i0。? 求驅(qū)動力行駛阻力平衡圖ua=[0:5:120]Ff=G*f。Fw=CdA*ua.^2/。Fz=Ff+Fwplot(ua1,Ft1,ua2,Ft2,ua3,Ft3,ua4,Ft4,ua5,《汽車理論》習題指導及參考答案Ft5,ua,Fz)title(39。驅(qū)動力行駛阻力平衡圖39。)xlabel(39。uakm/h39。)ylabel(39。FN39。)gtext(39。Ft139。),gtext(39。Ft239。),gtext(39。Ft339。),gtext(39。Ft439。),gtext(39。Ft539。),gtext(39。Ff+Fw39。)? 求一擋最大爬坡度Ftt= Ft1Fzimax=tan(asin(max(Ftt/G)))。imax? 求行駛加速度曲線、加速度倒數(shù)曲線圖deta1=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(1))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。deta2=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(2))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。deta3=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(3))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。deta4=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(4))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。deta5=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(5))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。a1=(Ft1FfFw1)/(deta1*m)。inv_a1=1./a1。a2=(Ft2FfFw2)/(deta2*m)。inv_a2=1./a2。a3=(Ft3FfFw3)/(deta3*m)。inv_a3=1./a3。a4=(Ft4FfFw4)/(deta4*m)。inv_a4=1./a4。a5=(Ft5FfFw5)/(deta5*m)。inv_a5=1./a5plot(ua1,a1,ua2,a2,ua3,a3,ua4,a4,ua5,a5)axis([0 99 0 ])title(39。汽車的行駛加速度曲線39。)xlabel(39。uakm/h39。)ylabel(39。am/s^239。)plot(ua1,inv_a1,ua2,inv_a2,ua3,inv_a3,ua4,inv_a4,ua5,inv_a5)axis([0 99 0 10])title(39。汽車的加速度倒數(shù)曲線39。)gtext(39。Ⅰ39。)gtext(39。Ⅱ39。)gtext(39。Ⅲ39。)gtext(39。Ⅳ39。)gtext(39。Ⅴ39。)? 求加速時間曲線圖m=3880。g=。G=m*g。yitaT=。r=。f=。CdA=。i0=3。If=。Iw1=。Iw2=。L=。a=。hg=。ig=[ ]。nmin=600。nmax=4000。u1=*r*nmin./ig/i0。u2=*r*nmax./ig/i0。deta=0*ig。for i=1:5 deta(i)=1+(Iw1+Iw2)/(m*r^2)+(If*(ig(i))^2*i0^2*yitaT)/(m*r^2)。enddeta_u=。ua=[6:deta_u:99]。N=length(ua)。n=0。Tq=0。Ft=0。inv_a=0*ua。delta=0*ua。Ff=G*f。Fw=CdA*ua.^2/。for i=1:N k=i。 if ua(i)=u2(2) n=ua(i)*(ig(2)*i0/r)/。 Tq=+*(n/1000)*(n/1000)^2+*(n/1000)^3*(n/1000)^4。 Ft=Tq*ig(2)*i0*yitaT/r。 inv_a(i)=(deta(2)*m)/(FtFfFw(i))。 delta(i)=deta_u*inv_a(i)/。 elseif ua(i)=u2(3) n=ua(i)*(ig(3)*i0/r)/。 Tq=+*(n/1000)*(n/1000)^2+*(n/1000)^3*(n/1000)^4。 Ft=Tq*ig(3)*i0*yitaT/r。 inv_a(i)=(deta(3)*m)/(FtFfFw(i))。 delta(i)=deta_u*inv_a(i)/。 elseif ua(i)=u2(4) n=ua(i)*(ig(4)*i0/r)/。 Tq=+*(n/1000)《汽車理論》習題指導及參考答案*(n/1000)^2+*(n/1000)^3*(n/1000)^4。