汽车理论习题课讲解的题目

汽车理论习题课

1. 统计数据表明，装有0.5～2L排量发动机的轿车，若是前置发动机前轮驱动

(F.F.)轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的61.5％；若是前置发动机后轮驱动(F.R.)轿车，其平均的前轴负荷为汽车总重力的55.7％。设一轿车的轴距 L＝2.6m，质心高度hg＝0.57m。试比较采用F.F.及F. R．形式时的附着力利用情况，分析时其前轴负荷率取相应形式的平均值。确定上述F. F.型轿车在φ＝0. 7路面上的附着力，并求由附着力所决定的极限最高车速与极限最大爬坡度及极限最大加速度(在求最大爬坡度和最大加速度时可设Fw＝0)。其他有关参数为：m＝1600kg，CD＝0.45，A＝2.00 m2，f＝0.02。

解：1）比较附着力利用情况 根据等效坡度的定义：

b/Lq1?1hg??La/Lq2?1hg ??L 2）确定F. F.型轿车由附着力所决定的极限最高车速、最大爬坡度、最大加速度

最大地面切向反力 = 前轮附着力

1

bFx1max?F?1??Fz1??mg?0.7?1600?9.8?0.615?6750N

L根据

Fx1?Ff2?Fi?Fw?Fj'

a) 极限最高车速

2aCDAua? Fx1max?Ff2?Fw?fmgL21.15

auamax?(Fx1max?fmg)?21.15/CDAL (6750?0.02?1600?9.8?0.385)?21.15??395Km/h0.45?2b) 极限最大爬坡度

aFx1maxcos?max?Ff2?Fi?fmgcos?max?mgsin?maxL

imax?tan?max??42.3%或:

Fx1max?fmga/L6750?0.02?1600?9.8?0.385?mg1600?9.8b/L11duq??i? 11hcos?gdt g??Lb/L0.615?37.3% imax?1h?10.57g??0.72.6?Lc) 极限最大加速度

'F?F?F?F?mgff2w x1maxjadu?m LdtFx1maxdua6750??gf??9.8?0.02?0.385?4.14ms?2dtmaxmL1600

2

或：

dub/L0.615?g??9.8?3.66ms?210.57 dtmax1hg??0.72.6?L

2. 某轿车的质量m=1600kg，车轮半径r=0.3m，制动器的摩擦力矩为，T??6Fp

（N·m），Fp为制动踏板力(单位：N) 。当汽车在?=0.6的路面上，以50 km/h的速度行驶，驾驶员以300N的踏板力制动（车轮未抱死）时，制动距离为多少（不考虑制动器起作用时间）？

解：制动器制动力： F??T?r?6Fpr?6?300?6000(N) 0.3车轮未抱死时，地面制动力等于制动器制动力。FXb?F??6000(N) 制动减速度：j?FXb6000??3.75(ms2) m1600ua02502??25.72(m) 制动距离：S?25.92j25.92?3.75讨论：①如果驾驶员以300N的踏板力制动（未注明车轮未抱死）时，如何计算；②如果驾驶员以600N的踏板力制动时，又如何计算；

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3. 某轿车的总质量为1600Kg，CD=0.35,迎风面积2.0m2，该车在滚动阻力系数

为0.015的水平道路上用直接挡以60Km/h的车速等速行驶。若发动机工况不变，当变速器改用一挡（传动比3.85）时，求可能通过的最大坡度？

解: (1) 等速行驶的驱动力

2CDAuaFt?Ff?Fw?mgf?21.15

0.35?2?602?1600?9.8?0.015??354.3(N)21.15（2）一挡的驱动力和空气阻力 Ft1?354.3?3.85?1364.1(N)

Fw1?CDAu?21.152a0.35?2?(602)3.85?8.0(N)

21.15 根据：Ft1?Ff?Fw1?Fi?mgf?Fw1?mgi 最大爬坡度：

Ft1?(mgf?Fw1)136.14?(160?09.8?0.015?8)i??mg160?09.8 ?0.072?7.2%

4. 一辆后轴驱动汽车的总质量2152kg，前轴负荷52％，后轴负荷48％，主传

动比i0＝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＝1.5 m2，轴距L＝2.300m，飞轮转动惯量If＝0.22kg·m2，四个车轮总的转动惯量Iw＝3.6 kg·m2，车轮半径r＝0.367m。该车在附着系数φ＝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。图上给出了滑行数据的拟合直线ua＝19.76－0.59T，ua的单位为km/h，T的单位为s，直接挡最大加速度amax＝0.75m/s2 (ua=50km/h)。设各挡传动效率均为0.90，求： 1)汽车在该路面上的滚动阻力系数。

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。

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解：1> 由汽车行驶方程式:

fwij t

Fw?0Fi?0低速滑行时, ,

Fj??Ff此时：

由低速滑行曲线拟合直线公式可得:

F?F?F?F?FFt?0??1?1?Iw13.6?1???1.0124 22mr21520.367 f???dugdt???d(19.76?0.59T)3.6gdt?0.017

2> 直接档， <四档> ig?1 先求汽车质量换算系数 ?：

1?Iw1Ifigi0?T??1??2mrmr2

代入数据得： ??1.0266

22 再由动力特性方程： D?f?i??dugdt(

所以： D0max?f?i?

?dugdt)max

5

D0max?0.017?1.0266?0.75?0.095 9.83> 最大爬坡度由一挡决定

22Ft1max?Fw1ig1Ft0?Fw0/ig1ig1(D0maxG?Fw0)?Fw0/ig1D1max???GGG 1Fw0?ig1D0max?(ig1?2)ig1GFw02CDAua1.5?502???177.3N 21.1521.15D1max?0.392

可得，发动机决定的最大爬坡度为：

DImax?fcos?max?sin?max

22DImax?f1?DImax?f0 ??22.1max?arcsin1?f2

i1max?tan(22.1)?0.406

由地面决定的最大爬坡度为：

a

0.48 L?q??0.338h10.57 1g??0.62.3 ?L

结论：可以爬过坡度为33.8%的坡道。

5. 一辆跑车在 100km/h 速度时能以恒定的加速度（a=0.5m/s2）爬 5％的无限

长坡， 试确定该车在此车速下的阻力功率。 已知： 该车空气阻力系数CD=0.32,迎风面积 A=1.71 m2，各档速比：i1=2.17，i2=1.41，i3=1.0，主减速比 i0=4.08,总传动效率 0.9，空车质量 m0=1100kg，乘客二人的质量和 mu=150kg，滚动阻力系数f=0.013，该车发动机飞轮的转动惯量 If=0.25kgm2，每个车轮的转动惯量为1.25kgm2，车轮滚动半径 r=0.30m。汽车的最高车速是 180km/h（由发动机的最高转速限制）。

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解：最高车速 180 km/h，必然在 3 档时达到。由于最高车速由发动机的最高转速限制，因此可以确定

1 档最高车速＝180/2.17＝82.9 km/h， 2 档最高车速＝180/1.41＝127.6 km/h

本题需要计算的车速可以在 2 档和 3 档达到，因此本题应该分为 2 档和 3 档计算。

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习题4.3图

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