完整版汽车理论课后习题答案.docx
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完整版汽车理论课后习题答案
2000kg
1800kg
3880kg
0.367m
nt=0.85
f=0.013
CdA=2.77m2
io=5.83
2
If=0.218kg•m
2
Iw1=1.798kg•m
第一章汽车的动力性与绪论
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计算):
1)绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
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H档起步加速行驶至
70km/h的车速—时间曲线,或者用计算机求汽车用H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
Tq19.13259.27(-^)165.44(-^)240.874(-^)33.8445(-^)4
1000100010001000
式中,Tq为发功机转矩(N•m);n为发动机转速(r/min)。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min
装载质量
整车整备质量
总质量
车轮半径
传动系机械效率
波动阻力系数
空气阻力系数x迎风面积
主减速器传动比
飞轮转功惯量
二前轮转动惯量
四后轮转功惯量
2
Iw2=3.598kg•m
变速器传动比ig(数据如下表)
I持
116
!
Vfi
四駱蛮遜器
6.OT
3.09
1.71
l.ffl
—
5.56
L&H
L00
0.799
轴距L=3.2m
质心至前铀距离(满载)a=1.947m
质心高(满载)hg=0.9m
解答:
1)(取四档为例)
由
FtTq
TqnFtu
un
即
TqigioT
卜t
r
0.377rnu
igio
行驶阻力为FfFw:
494.3120.131U
由计算机作图有
SOOO
0
010203040505070SO90100
Ua(Km/h)
※本题也可采用描点法做图:
由发动机转速在nmin600r/min,nmax4000r/min,取六个点分别代入公式:
2)⑴最高车速:
有FtFfFw
分别代入Ua和Ft公式:
Tq*6.9*5.83*0.85494.312。
仲0.377*0.3697〒
0.367
5.83*6.09
把Tq的拟和公式也代入可得:
n>4000
而“max4000r/min
⑵最大爬坡度:
挂I档时速度慢,Fw可忽略:
GiFtmaxGf
=0.366
(3)克服该坡度时相应的附着率
忽略空气阻力和滚动阻力得:
Fiiil0.366*3.2
0.6
Fza/la1.947
3)①绘制汽车行驶加速倒数曲线(已装货):
40.0626
dt
du
g(Df)
(D
FtFw
一^为动力因素)
II时,
Iw
2.2
1丨fIgI0T
2
mr
11.7983.598
38000.3672
10.218*3.092*5.832*0.85
38000.3672
1.128
Ft
TqigioT
nn2n3n4
Tq19-1325927(1000)165-44(^)40-874(^)3・8他1000)
由以上关系可由计算机作出图为:
(注:
载货时汽车用H档起步加速不能至70km/h)
由运动学可知:
1dt—du
a
11
t—duA
0a
1
即加速时间可用计算机进行积分计算求出,且-Ua曲线下两速度间的面积
a
就是通过此速度去件的加速时间。
经计算的时间为:
146.0535s
1.8、一轿车的有关参数如下:
总质量1600kg;质心位置:
a=1450mm,b=1250mm,hg=630mm;发动
机最大扭矩Memax=140N•m;I挡传动比ii=0.385;主减速器传动比io=
4.08;传动效率nm=0.9;车轮半径r=300mm;飞轮转动惯量If=
22
0.25kg•m;全部车轮的转动惯量刀Iw=4.5kg•m(其中,前轮的lw=
22
2.25kg•m,后轮的Iw=2.25kg•m)。
若该轿车为前轮驱动,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度?
应如何调整重心在前、后方向
一b
的位置(即b值),才可以保证获得应有的最大加速度。
若令-X100%为前轴负荷率,求原车的质心位置改变后,该车的前轴负荷率。
解题时,为计算方便,可忽略滚动阻力与空气阻力。
解:
<1>先求汽车质量换算系数:
2.2
1IfIg丨0T
2
mr
代入数据有:
=1.4168
若地面不发生打滑,此时,地面最大驱动力
Fxb1maxFt
Ttqigi0t
Fxb1max
6597.36N
由于不记滚动阻力与空气阻力,即
Ff、Fw0
这时汽车行驶方程式变为
Ft
Fi
Fj
再由
Ttqigi0t
Gi
dum—dt
当Tqm
eMax
140N
M代入有:
(屯)
max
dt
2.91
Fz1
z1
GsinL
du>_
mdT%
bG_
L
将浮)max代入上试有
dt
hgdu
m—Ldt
此时:
Fz1min6180.27N
良0.6
Fz1
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:
Fxb1
应使:
Fz1
其中:
Fxb16597.36N
不变,
b
hg
du
则由公式:
Fz1G[
mL
dt
得出:
b=1704.6mm
b——1704.6亠—
前轴负何率为:
*100%*100%
L(12501450)
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=1.5m2,轴距L=2.300m,飞轮转动惯量If=kg•m2,四个车轮总的转动惯量lw=3.6kg•m2,车轮半径r=0.367m。
该车在附着系数W=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19.76-0.59T,v的
单位为km/h,T的单位为s,直接挡最大加速度amax=0.75m/s2(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
低速滑行曲线与直接挡加速度曲线
50
习题
Q滑行试验h)加速试验
答:
1>由汽车行驶方程式
FtFfFwFiFj
低速滑行时,Fw0,Fj0
此时:
FtFf
由低速滑行曲线拟台直线公式可得
2>直接档,ig1<以四档为例>
先求汽车质量换算系数:
2.2.1Iw1Ifigi0T1
22
mrmr
再有动力因素公式:
dU
0.34255
可得,最大爬坡度为:
imax
Dmax
imax
0.28255
max
16.41
第二章汽车燃油经济性
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
bBoE巳B2P.2BsP.3B4P.4
式中,b为燃油消耗率[g/(kw.h)];Pe为发动机净功率(kw)。
200iL1i.__1i_
01020JO405060
发动机功华户訂XW
a)
0I1…I■
500100015002000250030001500
b)
图2汽油发动机的负荷特性与万有特性
a)负荷待性b)万有持件
1—S15r/znm2—1207r/min3一l614rZmin4—2011r/jiiin5—26031/iinn
6~3006r/min7—3403r/min8—38O4r/niin
n/(rmin-1)
%
815
1326.8
-41646
72.379
-5.8629
0.)7768
12C7
1354.7
-303.98
36.657
-2.0553
0.(X3072
162
1284.4
-189.75
14.524
-0.51昭
0.00&12
2012
im.9
-121.59
7.335
718517
0.0018555
2603
1141.0
・98-893
4.4763
-0.091077
0,00)68906
3006
1051.2
-73.714
2.8593
0.05138
0.00035032
3403
12339
-84.478
2988
-0.047449
0.(X3028230
3®
112.7
■45.291
0.71U3
・0.00075215
-0.000038568
拟合式中的系数为怠速油耗Qid0.299mL/s(怠速转速400r/min)。
计算与绘制题1.3中货车的
1)汽车功率平衡图。
2)最高档与次高挡的等速百公里油耗曲线。
或利用计算机求货车按JB3352-83规定的六工况循环行驶的百公路油耗。
计算中确定燃油消耗率值b时,若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
SR行矽m
累积时网矗
车速/(山讣7)
谊明
i
50
p
7,2
1
7.2
25
等逮
ii
200
16.7
23.9
25-40
匀期極度为0.血!
冷
in
450
i22.5
46.4
4
糠速
IV
625
14.0
60.4
40^50
匀0,20m/-?
V
875
18.0
78.4
50
u
1075
19J
97.7
50*25
勾加產at为o•珈/
参看图2-2。
(汽油的密度是0.7g/cm3))
答:
1)<考虑空车的情况>
发动机输出功率:
巳tua/3600r
Tq19.13259.27(-^)165.44(-^)240.874(亠)33.8445(亠)41000100010001000
2
%
1J----y'r
//-:
eI
10203040506D703090
Ua(Km/h)
20
18
Pel
16
10
0
6
图。
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
再有阻力功率:
由以上信息作出汽车功率平衡图如下:
2)<考虑满载时情况>
等速百公里油耗公式
功率平衛图
TII~
Qs
Peb
(L/100Km)
1.02Uag
0.377rn
Ua
igi。
n
由
Pe
b
①最高档时
:
ig
1,不妨取R
18Kw
i:
n=815r/min,
即ua19.34
Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式:
b
B°
B1PB2P.2
B3巳3B4巳4
b1740.2g/(Kwh)
Qs
Peb
e231.2L
1.02Uag
ii:
n=1207r/min,
即ua28.64Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b295・0g/(Kwh)
Qs26.0L
iii:
n=1614r/min,即u
38.30Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b305.2g/(Kwh)Qs20.5L
iv:
n=2603r/min,即ua61.77Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b280.1g/(Kwh)Qs11.7L
v:
n=3403r/min,即ua80.75Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b431.3g/(Kwh)Qs13.6L
vi:
n=3884r/min,即Ua92.17Km/h
由负荷特性曲线的拟合公式得:
b529.4g/(Kwh)Qs14.8L
故有以上各个点可以做出最高档的等速百公里油耗曲线
2同样,可做出次高挡的等速百公里油耗曲线(省略)
第三章汽车动力装置参数选定
改变1.3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,讨论不同
io值对汽车性能的影响和采用不同变速器对汽车性能的影响。
(汽油
的密度是0.7g/cm3))
答:
①io5.17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:
Ua1
0.377rn
igi。
0.377*0.367*3403
1*5.17
91.07Km/h
234
dBoBRB2巳B3巳B4巳
d431・3g/(Kwh)
将bi,Uai代入下式得:
Peb
1.02uag
Qs12.17L
※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,可直接有计算机求
得:
加速时间t=684.97s
2i°5.43时,※百公里消耗燃油:
同上可得:
Qs12.78L
M加速时间t=665.78s
3i°5.83时,※百公里消耗燃油:
同上可得:
Qs13.72L
※加速时间t=643.91s
4i°6.17时,※百公里消耗燃油:
同上可得:
Qs14.52L
※加速时间t=630.14s
5io6.33时,※百公里消耗燃油:
同上可得:
Qs14.90L
※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:
第四章汽车的制动性
4.1一轿车驶经有积水层的一良好路面公路,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:
h6.34「p:
Pi为胎压(kPa)
代入数据得:
h84.89km/h
而h故有可能出现滑水现象而失去制动能力。
4.2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22;的数值,以说明制动器作用时间的重要性。
2
UaO
25.92abmax
1
提示:
由表4-3的数据以及公式s362訂ao
计算212的数值。
可以认为制动器起作用时间的减少是缩短制动距离的主要原因。
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20.02s,制动减速度上升时间
20.02s。
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。
戟苛
ttftmAg
质心丑协1ft距离fl/m
1伪
395U
2<*5u
0毎
答案:
1)
前轴利用附着系数为:
Lz
f
bzhg
后轴利用附着系数为:
L1zazhg
0故空载时后轮总是先抱死。
由公式Er—
a/L
r1
rhg/L
代入数据Er
2.1
2.4490.845r
0时:
前轮先抱死
Ef
b/L
fhg/L
代入数据Ef=
1.5011.17f
(作图如下)
0时:
后轮先抱死
za/L
r1rhg/L
2)由图或者计算可得:
空载时0.8制动效率约为0.7
因此其最大动减速度abmax0.8g0.70.56g
代入公式:
3.6
25.920.56g
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a'bmax0.8g0.870.696g
制动距离
3)
1
s
3.6
1
3.6
2
ua0
0.02
0.02
2
2
Ua0
25.92abmax
30
302
30=5.34m
25.920.696g
.若制动系前部管路损坏
Fxb2
Gdu-Gzgdt
FZ2
G(azhg)
后轴利用附着系数
Lz
aZhg
后轴制动效率Er
a/L
rhg/L
代入数据得:
空载时:
Er=0.45
满载时:
Er=0.60
a)空载时
其最大动减速度abmax
0.8g0.450.36g
代入公式:
1
3.6
Ua0
2
Ua0
25.92ab
max
3.6
0.02
0.02
30
25.920.36g
=10.09m
代入公式:
B.若制动系后部管路损坏
LGduc
Fxb1Gz
gdt
Fz1G(bzhg)
前轴利用附着系数
Lz
fbZhg
前轴制动效率Ef—
f
b/L
1fhg/L
代入数据空载时:
Ef=0.57
满载时:
Ef=0.33
a)空载时其最大动减速度abmax0.8g0.570.456g
代入公式:
s
12…
2
Ua0
2Ua0
3.62
25.92abmax
10.02
0.02
302
30
=8.02m
3.6
2
25.920.456g
代入公式:
Uao
2
Uao
25.92abmax
3.6
0.02
0.02
2
30
302
25.920.264g
=13.67m
4.4在汽车法规中,对双轴汽车前、后轴制功力的分配有
何规定。
说明作出这种规定的理由?
答:
为了保证制动时汽车的方向稳定性和有足够的制动效率,
联合国欧洲经济委员会制定的ECER13制动对双轴汽车前、后
轮制动器制动力提出了明确的要求。
我国的行业标准ZBT240007—89也提出了类似的要求。
下面以轿车和最大总质量大于3.5t的货车为例予以说明。
法规规定:
对于0.2~0.8之间的各种车辆,要求制动强度
z0.10.85(0.2)
车辆在各种装载状态时,前轴利用附着系数曲线应在后轴利
用附着系数曲线之上。
对于最大总质量大于3.5t的货车,在制动强度z0.15~0.3之间,每根轴的利用附着系数曲线位于z0.08
两条平行于理想附着系数直线的平行线之间;而制动强度z0.3
时,后轴的利用附着系数满足关系式z0.30.74(0.38),则认为
也满足了法规的要求。
但是对于轿车而言,制动强度在
0.3~0.4
图4>弭ECE法規货车的制动力分配
之间,后轴利用附着系数曲线不超过直线Z0.05的条件下,允
许后轴利用系数曲线在前轴利用附着系数曲线的上方。
S4^35ECEOff车的制动力分
4.5—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0.65。
试求:
1)同步附着系数。
2)在0.7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
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
、人益。
习题图3三种不同的双回路制动系统
5)计算:
在0.7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。
「」Lb2.70.651.25
同步附着系数0
hg0.63
2)
0.7
0所以前轮先抱死
Ef
b/L
fhgTL
f0.7
1.25/2.7
0.650.70.63/2.7
=0.951
3)最大制动减速度:
2
abmax=Ef0.7g6.53m/s
4)G
Fu
0.65
a)1失效
Fu2
T2
(1)FU
2(1
)G'0.7G
2失效Fu1
Ti
Fu
2
G1.3G
b)1失效
2失效
C)1失效
2失效
2Fu
2
^Fu
It
2
If
1t
2
-Fu
2
丄T
2
5)a)1失效卩独
gdt
Fz2GL(azhg)
后轴利用附着系数
Lz
aZhg
后轴制动效率Er
a/L
rhg/L
1.45/2.7
10.70.63/2.7
0.46
最大动减速度
a
bmax
0.7g
0.46o.32g
2失效FXb1
Gdugdt
Gz
Fz1G(bzhg)
L
前轴利用附着系数
Lz
bZhg
前轴制动效率
Ef
b/L
1.25/2.7
1fhg/L
10.70.63/2.7
0.55
最大动减速度abmax0.7g0.550.39g
b)由第2)问知:
前轮先抱死
1失效与2失效情况相同。
Fxb1GdUGz
gdt
G
Fz1-(bzhg)
前轴制动效率
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
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