汽車?yán)碚撜n后題答案

1、第一章汽車的動力性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：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Fz 并不沿車輪中心（向車輪前進方向偏移a ）。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TfFza 。為克服該滾動阻力偶矩，需要在車輪中心加一推力FP 與地面切向反作用力構(gòu)成

2、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?xí)鸶郊幼枇Α＃?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。1.2 滾動阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？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(guān)。這些因素對滾動阻力系數(shù)的具體影響參考課本P9。1.3 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

3、服該坡度時相應(yīng)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(guān)數(shù)據(jù)：汽油發(fā)動機使用外特性的Tq-n 曲線的擬合公式為式中， 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2000kg整車整備質(zhì)量1800kg總質(zhì)量3880kg車輪半徑0.367m傳動系機械效率t=0.85滾動阻力系數(shù)f=0.013空氣阻力系數(shù) ×迎風(fēng)面積CD

4、 A=2.77m 2主減速器傳動比i0=5.83飛輪轉(zhuǎn)動慣量If=0.218kg ?m2二前輪轉(zhuǎn)動慣量2Iw1=1.798kg?m四后輪轉(zhuǎn)動慣量Iw2=3.598kg?m2變速器傳動比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：本題主要考察知識點為汽車驅(qū)動力行使阻力平衡圖的應(yīng)用和附著率的計算、等效坡度的概念。只要對汽車行使方程理解正確，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(yīng)明確道路的

5、坡度的定義itan。求最大爬坡度時可以對行使方程進行適當(dāng)簡化，可以簡化的內(nèi)容包括兩項cos1 和 sintan，簡化的前提是道路坡度角不大，當(dāng)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Ttq i g iot汽車驅(qū)動力Ft=rCD A2+G ?i+du行駛阻力 Ff+F w F i+F j G?f +uam21.12dt發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為：uarn0.377i g i0由本題的已知條件 , 即可求

6、得汽車驅(qū)動力和行駛阻力與車速的關(guān)系, 編程即可得到汽車驅(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(yīng)的附著率由 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，Uamax 99.08m/s2。汽車的爬坡能力，指汽車在良好路面上克服FfFw 后的余力全部用來（等速）克服坡度阻力時能爬上的坡度， 此時 du0 ，因此有 FiFtF fFw ，可得到汽車爬坡度與車速的關(guān)系式：dti tan arcsin FtFf Fw；而汽車最大爬坡度i max 為檔時的最大爬坡度。利用 MATLAB計G算可得， i max0.352 。如

7、是前輪驅(qū)動，C 1 q；相應(yīng)的附著率C1 為 1.20，不合理，舍去。bhg qLLq；相應(yīng)的附著率C 2 為 0.50。如是后輪驅(qū)動， C 2 hg qaLL3）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)檔檔檔檔檔1.38291.10271.04291.02241.0179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：忽略原地起步時的離合器打滑過程，假設(shè)在初時刻時，汽車已具有檔的最低車速。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(dá)到最到轉(zhuǎn)速時換入高檔位；并且忽略換檔過程所經(jīng)歷的時間。

8、結(jié)果用 MATLAB畫出汽車加速時間曲線如圖五所示。如圖所示， 汽車用檔起步加速行駛至70km/h的加速時間約為26.0s 。1.4 空車、滿載時汽車動力性有無變化？為什么？答：動力性會發(fā)生變化。因為滿載時汽車的質(zhì)量會增大，重心的位置也會發(fā)生改變。質(zhì)量增大，滾動阻力、坡度阻力和加速阻力都會增大，加速時間會增加，最高車速降低。重心位置的改變會影響車輪附著率，從而影響最大爬坡度。1.5 如何選擇汽車發(fā)動機功率？答：發(fā)動機功率的選擇常先從保證汽車預(yù)期的最高車速來初步確定。若給出了期望的最高車速，選擇的發(fā)動機功率應(yīng)大體等于，但不小于以最高車速行駛時的行駛阻力功率之和，即1GfC D A3Pe(3600

9、ua max76140ua max ) 。t在實際工作中，還利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)初步估計汽車比功率來確定發(fā)動機應(yīng)有功率。不少國家還對車輛應(yīng)有的最小比功率作出規(guī)定，以保證路上行駛車輛的動力性不低于一定水平，防止某些性能差的車輛阻礙車流。1.6 超車時該不該換入低一擋的排擋？答：超車時排擋的選擇，應(yīng)該使車輛在最短的時間內(nèi)加速到較高的車速，所以是否應(yīng)該換入低一擋的排擋應(yīng)該由汽車的加速度倒數(shù)曲線決定。如果在該車速時，汽車在此排檔的加速度倒數(shù)大于低排擋時的加速度倒數(shù)，則應(yīng)該換入低一檔，否則不應(yīng)換入低一擋。1.7統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，裝有0.5 2L 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

10、平均的前軸負(fù)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(fù)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(fù)荷率取相應(yīng)形式的平均值。確定上述 F.F 轎車在 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 可 設(shè)Fw=0 ）。 其 它 有 關(guān) 參 數(shù) 為 ：2分析：分析本題的核心在于考察汽車的附著力、地面法向反作用力和

11、作用在驅(qū)動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)過程。分析 1 ）比較附著力利用情況，即比較汽車前（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。解題時應(yīng)注意，地面法向發(fā)作用力包括靜態(tài)軸荷、動態(tài)分量、空氣升力和滾動阻力偶矩產(chǎn)生的部分，如若進行簡化要對簡化的合理性給予說明。地面作用于車輪的地面切向反作用力則包括滾動阻力和空氣阻力的反作用力。2）求極限最高車速的解題思路有兩個。一是根據(jù)地面作用于驅(qū)動輪的地面切向反作用力的表達(dá)式（1 15 ），由附著系數(shù)得到最大附著力，滾動阻力已知，

12、即可求得最高車速時的空氣阻力和最高車速。二是利用高速行駛時驅(qū)動輪附著率的表達(dá)式，令附著率為附著系數(shù)，帶入已知項，即可求得最高車速。常見錯誤：地面切向反作用力的計算中滾動阻力的計算錯誤，把后輪的滾動阻力錯計為前輪或整個的滾動阻力。3）最極限最大爬坡度時依然要明確道路坡度的定義和計算中的簡化問題，具體見 1.3 題的分析。 但經(jīng)過公式推導(dǎo)本題可以不經(jīng)簡化而方便得求得準(zhǔn)確最大爬坡度。解： 1. 比較采用F.F 及 F.R. 形式時的附著力利用情況i> 對于前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（F.F.）式轎車，空氣升力 FZW11CLf A ur2 ，2由 m=1600kg ，平均的前軸負(fù)荷為汽車總重力的61.

13、5，靜態(tài)軸荷的法向反作用力 Fzs1 = 0.615X1600X9.8 = 9643.2N，汽車前輪法向反作用力的簡化形式為：Fz1= Fzs1-Fzw1 9643.2 1 CLfA ur22地面作用于前輪的切向反作用力為：Fx1 = F f2+Fw =0.385Gf+C D A2 120.7 CD A221.15u a21.15uaFX1120.7CD A u221.15a附著力利用情況：FZ9643.21212 CLf A urii>對于前置發(fā)動機后輪驅(qū)動（F.R.）式轎車同理可得：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 FX1

14、FX 2 ，前置發(fā)動FZ1FZ 2機前輪驅(qū)動有著更多的儲備驅(qū)動力。結(jié)論：本例中，前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（F.F）式的轎車附著力利用率高。2對 F.F.式轎車進行動力性分析1)附著系數(shù)0.2 時i>求極限最高車速 :忽略空氣升力對前輪法向反作用力的影響，F(xiàn)z1 9643.2 N 。最大附著力 F 1 =Fz1 =1928.6 N 。令加速度和坡度均為零，則由書中式（1 15）有： F 1=FX1 =FW +Ff2，則 FWF 1Ff2= 1928.6 1807.9 N ，又 FWCDA221.15ua max由此可推出其極限最高車速：uamax = 206.1 km/h 。ii>求極限最

15、大爬坡度:計算最大爬坡度時加速度為零，忽略空氣阻力。前輪的地面反作用力Fz1Fzs1G (bhgsin)cosLL最大附著力 F 1 =Fz1由書中式（ 1 15），有F 1 =FX1 =Fi +Ff2G sinG a cos fL以上三式聯(lián)立得：imaxtanbaf 0.095。Lhgiii> 求極限最大加速度：令坡度阻力和空氣阻力均為0，F(xiàn)z1 9643.2 NF 1 =Fz1 1928.6N由書中式（ 1 15）F 1 =FX1 =Ff2mamax解得 amax1.13。2) 當(dāng)附著系數(shù) 0.7 時，同理可得：最高車速：ua max = 394.7 km/h 。最大爬坡度：imax

16、0.347 。最大加速度：amax4.14方法二：忽略空氣阻力與滾動阻力，有：qb / Lq ，最大加速度 amax q.g，最大爬坡度 i max1/hg / L所以0.2 時， imax 0.118, amax1.16m / s2。0.7 時， i max0.373, amax3.66 m / s21.8 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M emax=140Nm 2，檔傳動比 i1=3.85 ；主減速器傳動比i0=4.08 ； 傳動效率 m=0.9；車輪半徑r=300mm ；飛輪轉(zhuǎn)動慣量If=0

17、.25kg · m2；全部車輪慣量I w2w2w=2.2520.6=4.5kg· m (其中后輪I =2.25 kg · m ,前輪的Ikg· m )。若該轎車為前輪驅(qū)動，問：當(dāng)?shù)孛娓街禂?shù)為時，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（b 位置），才可以保證獲得應(yīng)有的最大加速度。若令b 為前軸負(fù)荷率，求原車得質(zhì)心位置改變后，該車的前軸負(fù)荷率。L分析：本題的解題思路為比較由發(fā)動機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)動機扭矩將不能充分發(fā)揮而產(chǎn)生應(yīng)有的加速度。解：忽略

18、滾動阻力和空氣阻力，若發(fā)動機能夠充分發(fā)揮其扭矩則amaxFt max ；Me max i0i1 mFtmaxm 6597.4 N ；r= I w I f i12 i02m =1.42 ；1mr 2mr 2解得 amax2.91m / s2。前輪驅(qū)動汽車的附著率C 1q；bhg qLL等效坡度 qamax0.297 。g則有， C1 0.754>0.6, 所以該車在加速過程中不能產(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C1 0.6，代入 q=0.297， hg=0.63m ， L=2.7m ，解得 b 1524mm，則前軸負(fù)荷率應(yīng)變?yōu)閎/L= 0.564 ，即可保證獲得

19、應(yīng)有的最大加速度。1.9 一輛后軸驅(qū)動汽車的總質(zhì)量2152kg, 前軸負(fù)荷 52，后軸負(fù)荷48，主傳動比 i0=4.55，變速器傳動比：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hg 0.57m， CDA=1.5m 2 ，軸距 L=2.300m ，飛輪轉(zhuǎn)動慣量 I f=0.22kg ·m2，四個車輪總的轉(zhuǎn)動慣量Iw=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 ，v 的單位 km/h，T

20、的單位為 s，直接檔最大加速度 amax 0.75m/s2 （ua 50km/h ）。設(shè)各檔傳動效率均為0.90，求：1） 汽車在該路面上的滾動阻力系數(shù)。2） 求直接檔的最大動力因數(shù)。3） 在此路面上該車的最大爬坡度。解： 1）求滾動阻力系數(shù)汽車在路面上滑行時，驅(qū)動力為0，飛輪空轉(zhuǎn)，質(zhì)量系數(shù)中該項為0。=I w13.61.012。1mr221520.3672行駛方程退化為：Gfm du0 ，減速度： duGf。dtdu0.59dtm根據(jù)滑行數(shù)據(jù)的擬合直線可得：0.164m/ s2 。dt3.6解得： fdu0.0169 。gdt2）求直接檔最大動力因數(shù)直接檔：=1 I wI f i42 i02

21、m1.027 。mr 2mr 2動力因數(shù)： Dfdu。gdt最大動力因數(shù)：D maxfamax0.01691.0270.750.096 。g9.83）在此路面上該車的最大爬坡度由動力因數(shù)的定義，直接檔的最大驅(qū)動力為：Ft max4FwTtqmax i0i4tDmax 4Gr最大爬坡度是指一擋時的最大爬坡度：Ttqmaxi 0i1 tGf Gi maxr以上兩式聯(lián)立得：GfGimaxFwDmax4 Gi1i4由地面附著條件，汽車可能通過的最大坡度為：qa / L。0.3381/hg / L所以該車的最大爬坡度為0.338。第二章汽車的燃油經(jīng)濟性2.1“車開得慢，油門踩得小，就一定省油”，或者“只

22、要發(fā)動機省油，汽車就一定省油”這兩種說法對不對？答：不對。由汽車百公里等速耗油量圖，汽車一般在接近低速的中等車速時燃油消耗量最低，并不是在車速越低越省油。由汽車等速百公里油耗算式（ 2-1）知，汽車油耗量不僅與發(fā)動機燃油消耗率有關(guān)，而且還與發(fā)動機功率以及車速有關(guān)，發(fā)動機省油時汽車不一定就省油。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。答：為了最大限度提高汽車的動力性，要求無級變速器的傳動比似的發(fā)動機在任何車速下都能發(fā)出最大功率。為了提高汽車的燃油經(jīng)濟性， 應(yīng)該根據(jù) “最小燃油消耗特性” 曲線確定無級變速器的調(diào)節(jié)特性。 二者的要求是不一致的，一般地，無級變速器的工作模式應(yīng)該在加速階段

23、具有良好的動力性，在正常行駛狀態(tài)具有較好的經(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，確定保證發(fā)動機在最經(jīng)濟狀況下工作的“無級變速器調(diào)節(jié)特性” 。答：由發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷特性曲線的包絡(luò)線即為發(fā)動機提供一定功率時的最低燃油消耗率曲線，如課本圖 2-9a。利用此圖可以找出發(fā)動機提供一定功率時的最經(jīng)濟狀況（轉(zhuǎn)速與負(fù)荷）。把各功率下最經(jīng)濟狀況運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷率表明在外特性曲線上，便得到“最小燃油消耗特性”。無級變速器的傳動比i' 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n 及汽車行駛速度之間關(guān)系（ i '0.377 nr ），便可確定無級變速器的調(diào)節(jié)特性，具體方法參見課本P

24、47。i0ua2.4 如何從改進汽車底盤設(shè)計方面來提高燃油經(jīng)濟性？答：汽車底盤設(shè)計應(yīng)該從合理匹配傳動系傳動比、縮減尺寸和減輕質(zhì)量來提高燃油經(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。答：在一定道路條件下和車速下，雖然發(fā)動機發(fā)出的功率相同，但傳動比大時，后備功率越大，加速和爬坡能力越強，但發(fā)動機負(fù)荷率越低，燃油消耗率越高，百公里燃油消耗量就越大，傳動比小時則相反。所以傳動系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該綜合考慮動力性和經(jīng)濟性因素。如最小傳動比的選擇，根據(jù)汽車功率平衡圖可得到最高車速umax (驅(qū)動力曲線與行駛阻力曲線的交點處車速 )，發(fā)動機達(dá)到最大功率時的車速為up

25、。當(dāng)主傳動比較小時， up>umax ，汽車后備功率小，動力性差，燃油經(jīng)濟性好。當(dāng)主傳動比較大時，則相反。最小傳動比的選擇則應(yīng)使up 與 umax 相近，不可為追求單純的的動力性或經(jīng)濟性而降低另一方面的性能。2.6 試分析超速檔對汽車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響。答：汽車在超速檔行駛時，發(fā)動機負(fù)荷率高，燃油經(jīng)濟性好。但此時，汽車后備功率小，所以需要設(shè)計合適的次一擋傳動比保證汽車的動力性需要。2.7已知貨車裝用汽油發(fā)動機的負(fù)荷特性與萬有特性。負(fù)荷特性曲線的擬合公式為：b B0BP BP2B P3B P41 e2 e3 e4 e其中，b 為燃油消耗率 g/(kW ?h)；Pe 為發(fā)動機凈功率 （

26、 kW ）；擬合式中的系數(shù)隨轉(zhuǎn)速n 變化。怠速油耗 Qid0.299mL / s（怠速轉(zhuǎn)速400r/min ）。計算與繪制題1.3 中貨車的1）汽車功率平衡圖。2）最高檔與次高檔的等速百公里油耗曲線3）利用計算機求貨車按JB3352-83 規(guī)定的六工況循環(huán)行駛的百公里油耗。計算中確定燃油消耗值b 時，若發(fā)動機轉(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)動機凈功率和外特性功率的概念不同。發(fā)動機外特性功率是發(fā)動機節(jié)氣門全開時的功率，計算公式為Ttq nPe，在某一轉(zhuǎn)速下，外特性功率是唯一確定的。發(fā)動機凈功率則表示發(fā)動機的實際發(fā)出功率，可以根據(jù)汽車 9550行駛時的

27、功率平衡求得，和轉(zhuǎn)速沒有一一對應(yīng)關(guān)系。解：（ 1）汽車功率平衡圖PfPW發(fā)動機功率在各檔下的功率Pe 、汽車經(jīng)常遇到的阻力功率對車速 ua 的關(guān)系曲線即為汽車功率平衡圖，T其中：2 n103ua ig i0PeTtq30000Ttqn(kW ) ， n600.377r Ttq 為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩（單位為N m）編程計算，汽車的功率平衡圖為：2）最高檔和次高檔的等速百公里油耗曲線0.377rn先確定最高檔和次高檔的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的范圍，然后利用ua，求出對應(yīng)檔位的車速。由于汽車是等速行i0 ig駛，因此發(fā)動機發(fā)出的功率應(yīng)該與汽車受到的阻力功率折合到曲軸上的功率相等，即Pe(F fFW )ua。然后根據(jù)不3

28、600 T同的 Pe 和 n ，用題中給出的擬合公式求出對應(yīng)工況的燃油消耗率。先利用表中的數(shù)據(jù)，使用插值法，求出每個n 值所對應(yīng)的擬合式系數(shù)：B0 , B1 , B2 , B3, B4 。在這里為了保證曲線的光滑性，使用了三次樣條插值。利用求得的各個車速對應(yīng)下的功率求出對應(yīng)的耗油量燃油消耗率b 。利用公式：QsPb，即可求出對應(yīng)的車速的百公里油耗1.02uag（ L /100km ）。實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速下，四檔的油耗高得多。這是因為在同一車速等速行駛下，汽車所受到的阻力基本相等，因此Pe 基本相等，但是在同一車速下，三

29、檔的負(fù)荷率要比四檔小。這就導(dǎo)致了四檔的油耗較小。但是上圖存在一個問題，就是在兩頭百公里油耗的變化比較奇怪。這是由于插值點的范圍比節(jié)點的范圍要來得大，于是在 轉(zhuǎn)速超出了數(shù)據(jù)給出的范圍的部分，插值的結(jié)果是不可信的 。但是這對處在中部的插值結(jié)果影響不大。而且在完成后面部分的時候發(fā)現(xiàn)，其實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試的速度范圍要求。分為先求勻速行駛部分的油耗III 檔和IV檔進行計算。先使用 Pe(FfFW )ua，求出在各個速度下，發(fā)動機所應(yīng)該提供的功率。然后利用插值法求

30、出，三個勻速行駛3600 T速度對應(yīng)的燃油消耗率PbsmL ）。b 。由 Q求出三段勻速行駛部分的燃油消耗量（102uag計算的結(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 / (km / h)254050持續(xù)距離 / (m)50250250發(fā)動機功率 Pe /( kw)4.70739.200813.4170燃油消耗率 b / g /( kW三檔678.3233563.0756581.3972h)492.3757426.5637372.6138四檔燃油消耗量 Q /(ml )三檔8.868144.964454.20246.437134.063234.7380四檔再求勻加速階段：對于每

31、個區(qū)段，以1km/ h 為區(qū)間對速度區(qū)段劃分。對應(yīng)每一個車速ua ，都可以求出對應(yīng)的發(fā)動機功率：P1GfuaC D Aua3muadu 。此時，車速與功率的關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改變，因此應(yīng)該要重新對燃油消耗率的擬T3600761403600dtPb合公式中的系數(shù)進行插值。插值求出對應(yīng)的各個車速的燃油消耗率b ，進而用 Qt求出每個速度對應(yīng)的燃367.1g油 消 耗 率 Qt 0 , Qt1, Qt 2 , Qtn 。 每 小 段 的 加 速 時 間 ： t1。每一個小區(qū)間的燃油消耗量：3.6 dudtQn1 (Qt (n 1)Qtn ) t 。對每個區(qū)間的燃油消耗量求和就可以得出加速過程的燃油消耗量。

32、2計算結(jié)果如下：加速階段最大速度 ua max /(km / h)最小速度 ua min /( km / h) ：加速度 a /( m / s2 )燃油消耗量三檔Qa /( mL)四檔第一段第二段405025400.25（注：書中的數(shù)0.20據(jù)有誤）38.370544.218130.100138.4012勻減速階段：對于勻減速階段，發(fā)動機處在怠速工況。怠速燃油消耗率Qid 是一定值。只要知道勻減速階段的時間，就可以求出耗油量： QdQid t 。QdQid t0.299mL / s 19.3s5.77mL 。根據(jù)以上的計算，可以求出該汽車分別在三檔和四檔的六工況耗油量：三檔：四檔：一、關(guān)于插值

33、方法的討論：在完成本題的第二個小問題，即求等速百公里油耗曲線的時候，處理題中所給的擬合函數(shù)的時候有兩種處理方法：一是先使用已經(jīng)給出的節(jié)點數(shù)據(jù)，使用插值方法，得出轉(zhuǎn)速插值點的對應(yīng)燃油消耗率b 。然后再進而求出對應(yīng)車速的等速燃油消耗量。在這里的處理方法就是這種。從得到的等速百公里油耗曲線上可以發(fā)現(xiàn)，曲線有比較多的曲折。估計這是使用三次樣條插值方法得到的結(jié)果。因為三次樣條插值具有很好的光滑性。如果改用線形內(nèi)插法的話，得到的曲線雖然不光滑，但是能夠體現(xiàn)一個大體的趨勢。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，使用三次樣條插值得到的曲線中部與線形內(nèi)插得到的曲線十分相似。但是使用線形內(nèi)插的最大問題在于，對于超出節(jié)點兩頭的地方無法插值。

34、在處理的時候，如果把頭尾的轉(zhuǎn)速去掉，即只考慮 n 從 815rpm 到 3804rpm 的時候。在完成全部的計算任務(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% ）因此，兩種方法得到的結(jié)果十分相近。這種對系數(shù)進行插值的方法的精度依靠于所給出的擬合公式中各個系數(shù)與n 之間的關(guān)系。如果存在很好的線形關(guān)系，則使用線性內(nèi)插的精度比較高。另外一種處理方法就是，先利用給出的各個節(jié)點數(shù)據(jù)，求出了八個b 值，然后利用這八個b 與 ua 的數(shù)據(jù)，進行插值

35、。這種處理方法插值時所用的結(jié)點數(shù)比較少，插值得出的等速百公里油耗曲線比較平緩。二、關(guān)于加速過程的加速阻力的處理討論：在計算勻加速過程的時候，因為比勻速行駛的時候，增加了加速阻力，因此車速與發(fā)動機功率之間的關(guān)系已經(jīng)改變了。這樣，就應(yīng)該使用擬合公式，重新對 b 進行計算，得出在加速過程中，速度對應(yīng)的燃油消耗率。而且對于不同的加速階段（加速度不同） ，就會得到不同的 b 與 ua 的關(guān)系。但是，這種方法仍然只是對實際情況的一種近似。因為對于加速過程，發(fā)動機是處在一個瞬時動態(tài)過程，而前面的處理方法仍然是使用穩(wěn)態(tài)的時候發(fā)動機的負(fù)荷特性進行計算。也就是說把加速階段近似為一個加入了加速阻力功率的勻速過程來看

36、待。這必然會出現(xiàn)一些誤差。2.8 輪胎對汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有些什么影響？答： 1）輪胎對汽車動力性的影響主要有三個方面：輪胎的結(jié)構(gòu)、簾線和橡膠的品種，對滾動阻力都有影響，輪胎的滾動阻力系數(shù)還會隨車速與充氣壓力變化。滾動阻力系數(shù)的大小直接影響汽車的最高車速、極限最大加速度和爬坡度。 汽車車速達(dá)到某一臨界值時，滾動阻力迅速增長，輪胎會發(fā)生很危險的駐波現(xiàn)象，所以汽車的最高車速應(yīng)該低于該臨界車速。輪胎與地面之間的附著系數(shù)直接影響汽車的極限最大加速度和爬坡度。2）輪胎對燃油經(jīng)濟性的影響輪胎的滾動阻力系數(shù)直接影響汽車的燃油經(jīng)濟性。滾動阻力大燃油消耗量明顯升高。2.9 為什么公共汽車起步后，駕駛員很快換

37、入高檔？答：因為汽車在低檔時發(fā)動機負(fù)荷率低，燃油消耗量好，高檔時則相反，所以為了提高燃油經(jīng)濟性應(yīng)該在起步后很快換入高檔。2.10 達(dá)到動力性最佳換檔時機是什么？達(dá)到燃油經(jīng)濟性的最佳換檔時機是什么？二者是否相同？答：達(dá)到動力性最佳應(yīng)該使汽車加速到一定車速的時間最短，換檔時機應(yīng)根據(jù)加速度倒數(shù)曲線確定，保證其覆蓋面積最小。達(dá)到燃油經(jīng)濟性的換檔時機應(yīng)該根據(jù)由“最小燃油消耗特性”確定的無級變速器理想變速特性，考慮道路的 值，在最接近理想變速特性曲線的點進行換檔。二者一般是不相同的。第三章汽車動力裝置參數(shù)的選定3.1 改變 1.3 題中輕型貨車的主減速器傳動比，做出i0 為 5.17、 5.43、 5.8

38、3、6.17、 6.33 時的燃油經(jīng)濟性加速時間曲線，討論不同i0 值對汽車性能的影響。解：加速時間的結(jié)算思路與方法：在算加速時間的時候，關(guān)鍵是要知道在加速的過程中，汽車的行駛加速度du 隨著車速的變化。 由汽車行駛方程式：dtTtqig i0 TCDA 2du，可以的到：Gf Giuamr21.15dtdu1Ttqi g i0 TCD A2) （ Fi0 ）dtm(Gfuar21.15由于對于不同的變速器檔位，車速ua 與發(fā)動機轉(zhuǎn)速n 的對應(yīng)關(guān)系不同，所以要針對不同的變速器檔位，求出加速度 a 隨著車速 ua 變化的關(guān)系。先確定各個檔的發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速時對應(yīng)的汽車最高車速ua max

39、 和最低車速ua min 。然后在各個車速范圍內(nèi)，對阻力、驅(qū)動力進行計算，然后求出du ，即 a 。式中 Ttq 可以通過已經(jīng)給出的使用外dt特性 Tqn 曲線的擬合公式求得。求出加速度 a 隨著車速 ua 變化的關(guān)系之后，繪制出汽車的加速度倒數(shù)曲線，然后對該曲線進行積分。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)濟性加速時間曲線的時候，加速時間是指0 到100km/h （或者 0 到 60mile/h ，即 0 到 96.6km/h ）的加速時間。可是對于所研究的汽車，其最高行駛速度是94.9km/h。而且從該汽車加速度倒數(shù)曲線上可以看出，當(dāng)汽車車速大于70km/h

40、 的時候，加速度開始迅速下降。因此可以考慮使用加速到 70km/h 的加速時間進行代替。 （計算程序見后）對于四檔變速器：檔位IIIIIIIV傳動比 ig6.093.091.711.00計算的結(jié)果是如下：主傳動比 i 05.175.435.836.176.33II 檔起步27.303627.503227.129126.513225.97870-70km/h 加速時間 /s然后計算各個主傳動比下，六工況百公里油耗。利用第二章作業(yè)中所使用的計算六工況百公里油耗的程序進行計算，得到結(jié)果如下：主傳動比 i 05.175.435.836.176.33六工況百公里油耗13.381113.619113.90

41、7914.141014.2608（ L/100km ）可以繪制出燃油經(jīng)濟性加速時間曲線如下：從圖上可以發(fā)現(xiàn)，隨著i0 的增大，六工況百公里油耗也隨之增大；這是由于當(dāng)i0 增大以后，在相同的行駛車速下，發(fā)動機所處的負(fù)荷率減小，也就是處在發(fā)動機燃油經(jīng)濟性不佳的工況之下，導(dǎo)致燃油經(jīng)濟性惡化。但是對于加速時間來說，隨著i0 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越大。其實從理論上來說，應(yīng)該是i 0 越大，加速時間就有越小的趨勢，但是由于在本次計算當(dāng)中，加速時間是車速從0 加到70km/h，并不能全面反映發(fā)動機整個工作能力下的情況，比如當(dāng)i 0 =5.17的時候，車速從剛上IV檔到70k

42、m/h只有很短的一段，并不能反映出在此住傳動比之下，發(fā)動機驅(qū)動力變小所帶來的影響。因此反映到圖線中，加速時間反而有所下降。從上面的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，i0 的選擇對汽車的動力性和經(jīng)濟性都有很大影響，而且這兩方面的影響是互相矛盾的。汽車很大部分時間都是工作在直接檔（對于有直接檔的汽車來說），此時 i0 就是整個傳動系的傳動比。i0 如果選擇過大，則會造成發(fā)動機的負(fù)荷率下降，雖然提高了動力性，后備功率增加，而且在高速運轉(zhuǎn)的情況下，噪音比較大，燃油經(jīng)濟性不好；如果i0 選擇過小，則汽車的動力性減弱，但是負(fù)荷率增加，燃油經(jīng)濟性有所改善，但是發(fā)動機如果在極高負(fù)荷狀態(tài)下持續(xù)工作，會產(chǎn)生很大震動，對發(fā)動機的壽命有所影

43、響。因此應(yīng)該對i0 的影響進行兩方面的計算與測量，然后再從中找出一個能夠兼顧動力性和經(jīng)濟性的值。另外，對于不同的變速器，也會造成對汽車的燃油經(jīng)濟性和動力性的影響。變速器的檔位越多，則根據(jù)汽車行駛狀況調(diào)整發(fā)動機的負(fù)荷率的可能性越大，可以讓發(fā)動機經(jīng)常處在較高的負(fù)荷狀態(tài)下工作，從而改善燃油經(jīng)濟性；但是對于汽車的動力性，增應(yīng)該對具體的變速器速比設(shè)置進行討論。變速器與主減速器的速比應(yīng)該進行適當(dāng)?shù)钠ヅ?，才能在兼顧動力性和?jīng)濟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)濟性 加速時間曲線，然后從中取優(yōu)。第四章汽車的制動性4.1 一轎車駛經(jīng)有積水層的一良好路面公路，當(dāng)車速為100km/h時要進行制動。為此時有無可能出現(xiàn)劃水現(xiàn)象而喪失制動能力？轎車輪胎的胎壓為179.27kPa。解：由 Home 等根據(jù)試驗數(shù)據(jù)給出的估算滑水車速的公式：所以車速為100km/h 進行制動可能出現(xiàn)滑水現(xiàn)象。4.2 在第四章第三節(jié)