汽車理論及答案111

第一章汽車的動力性

1.1試說明輪胎滾動阻力的定義，產生機理和作用形式。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祖力。2)產生機理:由于輪胎內部摩擦產生彈性輪胎在硬支律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全損失，即彈性物質的遲滯損失。這種遲滯損失表現(xiàn)為一種阻力偶。當車輪不滾動時，地面對豐輪的法向反作用力的分布是前后對稱的;當車輪滾動時，由于彈性阻滯現(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FZ相對于法線前移一個距離a，它隨彈性遲滯損失的增大變大。即滾動時有滾動阻力偶Tf=FZ.?a阻礙車輪滾動。3]作用形式:Tf=Wf，Tf=Tf/r1.2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造、材料和氣壓有關。=494.312+0.13Ua2由計算機作圖有：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量會增大，重心的位置也會發(fā)生改變。質量增大，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。發(fā)動機的最大功率但也不宜過大，否則會因發(fā)動機負荷率偏低影響汽車的燃油經濟性。在實際工作中，還利用現(xiàn)有汽車統(tǒng)計數(shù)據初步估計汽車比功率來確定發(fā)動機應有功率。不少國家還對車輛應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，應該使車輛在最短的時間內加速到較高的車速，所以是否應該換入低一擋的排擋應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)，則應該換入低一檔，否則不應換入低一擋。1.7可得、最大爬坡度為:第二章汽車的燃油經濟性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：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，而且還與車速、檔位選擇、汽車的狀況、汽車的質量利用系數(shù)等使用因素有關，還與汽車的質量和總體尺寸、傳動系、輪胎的選擇有關，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、燃油經濟性的關系。答：①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)動機一樣的驅動功率，充分發(fā)揮了內燃機的功率，大大地改善了汽車動力性。②同時，發(fā)動機的負荷率高，用無級變速后，使發(fā)動機在最經濟工況機會增多，提高了然油經濟性。2.3用發(fā)動機的“最小燃油消耗特性”和克服行駛阻力應提供的功率曲線，確定保證發(fā)動機在最經濟狀況下工作的“無級變速器調節(jié)特性”。答：由發(fā)動機在各種轉速下的負荷特性曲線的包絡線即為發(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濟狀況（轉速與負荷）。把各功率下最經濟狀況運轉的轉速與負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)動機轉速n及汽車行駛速度ua之間關系2.4如何從改進汽車底盤設計方面來提高燃油經濟性？答：汽車底盤設計應該從合理匹配傳動系傳動比、縮減尺寸和減輕質量、合理選擇輪胎來提高燃油經濟性。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)的設計應該綜合考慮動力性和經濟性因素。如最小傳動比的選擇，根據汽車功率平衡圖可得到最高車速umax(驅動力曲線與行駛阻力曲線的交點處車速)，發(fā)動機達到最大功率時的車速為up。當主傳動比較小時，up>umax，汽車后備功率小，動力性差，燃油經濟性好。當主傳動比較大時，則相反。最小傳動比的選擇則應使up與umax相近，不可為追求單純的的動力性或經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濟性的影響。答：汽車在超速檔行駛時，發(fā)動機負荷率高，燃油經濟性好。但此時，汽車后備功率小，所以需要設計合適的次一擋傳動比保證汽車的動力性需要。2.8輪胎對汽車動力性、燃油經濟性有些什么影響？答：1）輪胎對汽車動力性的影響主要有三個方面：①輪胎的結構、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。②汽車車速達到某一臨界值時，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該低于該臨界車速。③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，駕駛員很快換入高檔？答：因為汽車在低檔時發(fā)動機負荷率低，燃油消耗量好，高檔時則相反，所以為了提高燃油經濟性應該在起步后很快換入高檔。2.10達到動力性最佳換檔時機是什么？達到燃油經濟性的最佳換檔時機是什么？二者是否相同？答：達到動力性最佳應該使汽車加速到一定車速的時間最短，換檔時機應根據加速度倒數(shù)曲線確定，保證其覆蓋面積最小。達到燃油經濟性的換檔時機應該根據由“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Ψ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。第四章汽車的制動性4.1一轎車駛經有積水層的一良好路面公路，當車速為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：4.3作出這種規(guī)定的目的是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。4.56）兩種回路的優(yōu)缺點比較雙回路系統(tǒng)a)制動系增益最大，一個回路失效時的最大制動減速度也比b),c)大，所以其性能較優(yōu)。雙回路系統(tǒng)b)、c)制動系增益相同，如果不考慮軸距的影響，兩者在一個回路失效時的制動效率相同。但是，c)在一個回路失效時，制動力作用在一側車輪上，車身左右受力嚴重不均衡，會產生跑偏等問題。第五章汽車的操縱穩(wěn)定性5.1一轎車（每個）前輪的側偏剛度為-50176N/rad、外傾剛度為-7665N/rad。若轎車向左轉彎，將使前輪均產生正的外傾角，其大小為4度。設側偏剛度與外傾剛度均不受左、右輪負載轉移的影響，試求由外傾角引起的前輪側偏角。

解：（）=-0.611°5.26450N輕型客車在試驗中發(fā)現(xiàn)過多轉向和中性轉向現(xiàn)象，工程師們在懸架上加裝橫向穩(wěn)定桿以提高前懸架的側傾角剛度，結果汽車的轉向特性變?yōu)椴蛔戕D向。試分析其理論依據（要求有必要的公式和曲線）。5.3汽車的穩(wěn)態(tài)響應有哪幾種類型？表征穩(wěn)態(tài)響應的具體參數(shù)有哪些？它們彼此之間的關系如何？答：汽車的穩(wěn)態(tài)響應有三種類型，即中性轉向、不足轉向和過多轉向。表征穩(wěn)態(tài)響應的參數(shù)有穩(wěn)定性因數(shù)K，前、后輪的側偏角角絕對值之差(α1–α21)，轉向半徑的比R/R0，靜態(tài)儲備系數(shù)S.M.等。它們之間的彼此關系為：

5.4舉出三種表示汽車穩(wěn)態(tài)轉向特性的方法，并說明汽車重心前后位置和內、外輪負荷轉移如何影響穩(wěn)態(tài)轉向特性？5.5汽車轉彎時車輪行駛阻力是否與直線行駛時一樣？答：不一樣。汽車轉彎時由于側傾力矩的作用，左、右車輪的垂直載荷不再相等，所受阻力亦不相等。另外，車輪還將受到地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.6主銷內傾角和后傾角功能有何不同？答：主銷內傾角的作用，是使車輪在方向盤收到微小干擾時，前輪會在回正力矩作用下自動回正。另外，主銷內傾還可減少前輪傳至轉向機構上的沖擊，并使轉向輕便。主銷后傾的作用是當汽車直線行駛偶然受外力作用而稍有偏轉時，主銷后傾將產生車輪轉向反方向的力矩使車輪自動回正，可保證汽車支線行駛的穩(wěn)定性。汽車轉向輪的回正力矩來源于兩個方面，一個是主銷內傾角，依靠前軸軸荷，和車速無關；一個是主銷后傾角，依靠側傾力，和車速有關；速度越高，回正力矩就越大。5.7橫向穩(wěn)定桿起什么作用？為什么有的車裝在前懸架，有的裝在后懸架，有的前后都裝？答：橫向穩(wěn)定桿的主要作用是增加汽車的側傾剛度，避免汽車在轉向時產生過多的側傾。另外，橫向穩(wěn)定桿還有改變汽車穩(wěn)態(tài)轉向特性的作用，其機理在題5.2中有述。橫向穩(wěn)定安裝的位置也是由于前、后側傾剛度的要求，以及如何調節(jié)穩(wěn)態(tài)轉向特性的因素決定的。5.8某種汽車的質心位置、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，其穩(wěn)態(tài)轉向特性為過多轉向，試找出五種改善其特性的方法。答：①增加主銷內傾角；②增大主銷后傾角；③在汽車前懸架加裝橫向穩(wěn)定桿；④使汽車前束具有在壓縮行程減小，復原行程增大的特性；⑤使后懸架的側傾轉向具有趨于不足轉向的特性。5.9汽車空載和滿載是否具有相同的操縱穩(wěn)定性？答：不具有相同的操縱穩(wěn)定。因為汽車空載和滿載時汽車的總質量、質心位置會發(fā)生變化，這些將會影響汽車的穩(wěn)定性因數(shù)、輪胎側偏剛度、汽車側傾剛度等操縱穩(wěn)定性參數(shù)。5.10試用有關公式說明汽車質心位置對主要描述和評價汽車操縱穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)響應指標的影響。答：以靜態(tài)儲備系數(shù)為例說明汽車質心位置對穩(wěn)態(tài)響應指標的影響：當中性轉向點與質心位置重合時，S.M.＝0，汽車為中性轉向特性；當質心在中性轉向點之前時，S.M.為正值，汽車具有不足轉向特性；當質心在中性轉向點之后時，S.M.為負值，汽車具有過多轉向特性。5.115.12穩(wěn)態(tài)響應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?1/K，且在特征車速時的橫擺角速度增益，為具有相等軸距L中性轉向汽車橫擺角速度增益的一半。答：特征車速指汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益達到最大值時的車速，汽車穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：

5.135.16答：提高操縱穩(wěn)定性5.17習題圖5為三種前獨立懸架對車輪相對車身垂直上下位移時前束變化的影響。試問圖中哪一條曲線具有側傾過多轉向效果？

答：曲線1對應的前獨立懸架，轉彎時車廂側傾，內側前輪處于反彈行程，前束增加，車輪向汽車縱向中心線轉動，外側前輪處于壓縮行程，前束減小，車輪向外轉動。采用這種懸架導致汽車的側傾轉向增加了不足轉向量，具有側傾不足轉向效果。曲線2對應的前獨立懸架，曲線較其他兩種更貼近縱坐標軸，說明這種懸架的側傾轉向量很小，幾乎等于零。曲線3對應的前獨立懸架，轉彎時車廂側傾，內側前輪處于反彈行程，前束減小，車輪向汽車縱向中心線相反方向轉動，外側前輪處于壓縮行程，前束增大，車輪向內轉動。采用這種懸架導致汽車的側傾轉向