第一章1.1、 试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式? 答 答：1）
定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。
2）
产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。这种迟滞损失表现为一种阻力偶。
当车轮不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的；当车轮滚动时，由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点的地面法向反作用力就会大于处于压缩过程的后部点的地面法向反作用力，这样，地面法向反作用力的分布前后不对称，而使他们的合力 Fa 相对于法线前移一个距离 a, 它随弹性迟滞损失的增大而变大。即滚动时有滚 滚动阻力偶矩 a F Tz f 阻碍车轮滚动。
3）
作用形式：滚动阻力 fw F f
rTFff （f 为滚动阻力系数）
1.2、 滚动阻力系数与哪些因素有关？
提示：滚动阻力系数与路面种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。
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Ⅱ档起步加速行驶至 70km/h 的车速－时间曲线，或者用计算机求至 汽车用Ⅱ档起步加速至 70km/h 的加速时间。
轻型货车的有关数据：
的 汽油发动机使用外特性的 Tq —n 曲线的拟合公式为 4 3 2)1000( 8445 . 3 )1000( 874 . 40 )1000( 44 . 165 )1000( 27 . 259 13 . 19n n n nTq
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=4000 r ／min
装载质量
2000kg
整车整备质量
1800kg
总质量
3880 kg
车轮半径
0.367 m
传动系机械效率
ηт＝0.85
波动阻力系数
f ＝0.013
空气阻力系数×迎风面积
CDA ＝2.772m
主减速器传动比
i0 ＝5.83
飞轮转功惯量
If ＝0.218kg· ·2m
二前轮转动惯量
Iw1 ＝1.798kg· ·2m
四后轮转功惯量
Iw2 ＝3.598kg· ·2m
变速器传动比
ig( 数据如下表)
轴距
L ＝3.2m
质心至前铀距离( 满载)
α ＝ ＝1.947m 质心高( 满载)
hg ＝0.9m 解答：
1）
）（取四档为例）
由 u Fn un TqTq Ftt
即
ri i TFT o g qt 4 3 2)1000( 8445 . 3 )1000( 874 . 40 )1000( 44 . 165 )1000( 27 . 259 13 . 19n n n nTq
o g iirnu377 . 0
行驶阻力为w fF F ：
215 . 21aDw fUA CGf F F
2131 . 0 312 . 494aU 由计算机作图有
※本题也可采用描点法做图：
由发动机转速在 min / 600 n min r ， min / 4000 n max r ，取六个点分别代入公式：
……………………………… 2）
）⑴最高车速：
有w f tF F F
2131 . 0 312 . 494a tU F
分别代入aU 和tF 公式：
2)09 . 6 * 83 . 53697 . 0 * 377 . 0( 131 . 0 312 . 494367 . 085 . 0 * 83 . 5 * 9 . 6 *nT q
把qT 的拟和公式也代入可得：
n>4000
而 4000max n r/min
∴ 93 . 9483 . 5 * 0 . 14000 * 367 . 0* 377 . 0max U
Km/h
⑵最大爬坡度：
挂Ⅰ档时速度慢， Fw 可忽略：
) (m a x w f t iF F F F
Gf F Git max
0 1 3 . 08 . 9 * 3 8 8 01 4 4 0 0m a xm a x fGFit
=0.366
（3）克服该坡度时相应的附着率 zxFF
忽略空气阻力和滚动阻力得：
6 . 0947 . 12 . 3 * 366 . 0/ aill aiFFiz 3 ）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：40.0626
) (1f D g dudta
（GFw FtD为动力因素）
Ⅱ时， 220221 11ri i Im rImT g f w
22 22367 . 085 . 0 * 83 . 5 * 09 . 3 * 218 . 038001367 . 0598 . 3 798 . 1380011
1.128 ri i TFT o g qt 4 3 2)1000( 8445 . 3 )1000( 874 . 40 )1000( 44 . 165 )1000( 27 . 259 13 . 19n n n nTq
215 . 21aDwUA CF 由以上关系可由计算机作出图为：
②用计算机求汽车用Ⅳ档起步加速至 70km/h 的加速时间。
（注：载货时汽车用Ⅱ档起步加速不能至 70km/h）
由运动学可知：
dua1dt A du t0a1t
即加速时间可用计算机进行积分计算求出，且au a1曲线下两速度间的面积就是通过此速度去件的加速时间。
经计算的时间为：
146.0535s
1.4 、空车、满载时汽车动力性有无变化？为什么？ 答：
汽车的动力性指汽车在良好路面上直线行驶时，由纵向外力决定的所能达到的平均行驶速度。
汽车的动力性有三个指标：1）最高车速
2）加速时间
3）最大爬坡度 且这三个指标均于汽车是空载、满载时有关 。
1.5 、 如何选择汽车发动机功率? 答：
依据（原则）：
常先从保证汽车预期的最高车速来初步选择发动机应有的功率。
〔从动力性角度出发〕
这些动力性指标：
jt i u , ,max
发动机的最大功率应满足上式的计算结果，但也不宜过大，否则会因发动机负荷率偏低影响汽车的燃油经济性。（详见第三章课件）
1.6 、超车时该不该换入低一档的排档? 答：可参看不同 0i时的汽车功率平衡图：
显而可见，当总的转动比较大时，发动机后备功率大，加速容易，更易于达到较高车速。
1.7 、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，的 其平均的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，其平均的前轴的 负荷为汽车总重力的 55.7 ％。设一轿车的轴距 L ＝2.6m度 ，质心高度 h ＝0.57m 。试比较采用F.F.及 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 述 F. F. 型轿车在 φ ＝0. 2 及 及 0. 7 路面上的附着力，并求由附着力所决定的权限最高车速与极限最大爬坡度及极限最大加速度(设 在求最大爬坡度和最大加速度时可设 Fw ＝0) 。其他有关参 w fteP P P 1 3max max76140 36001aDateuA CuGfP
数为：m ＝1600kg ，CD ＝0.45 ，A ＝2.002m ， ，f ＝0.02， ， δ＝1.00 。
答：1> 对于 F-F 型轿车：
最大驱动力等于前轮附着力
mg F Fz% 5 . 61 F xbmax
对于 F-R 型轿车：
最大驱动力等于后轮附着力
mg F Fz%) 7 . 55 1 ( F xbmax
4 4 . 3 % m g
显然 F-F 型轿车总的附着力利用情况较好。
2 >
(1)对于0.2 ：
N F Fz64 . 1928 F xbmax
极限车速：
2xbmax15 . 21FaDw fUA CGf F F
h km/ 8 . 194 U amax
极限爬坡度：Gi Gf F Fi f xbmaxF
fGF xb maxmaxi
02 . 08 . 9 * 160064 . 1928i max
13 . 0
极限加速度：dtdUm Gf F Fj f xbmaxF
) /( 01 . 1 ) (maxhs kmmGf FdtdU
（2）同理可有：当7 . 0 时，
h km/ 0 . 388 U amax
4105 . 0 i max
) /( 023 . 4 ) (maxhs kmdtdU
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 η m ＝0.9 ；车轮半径 r ＝300mm; 飞轮转动惯量 If ＝0.25kg · 2m ；全部车轮的转动惯量∑Iw＝ ＝4.5kg· ·2m
( 其中，前轮的 Iw ＝2.25 kg· ·2m 的 ，后轮的 Iw ＝2.25 kg· ·2m ) 。
为 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、后方向的位置(即 即 b 值) ，才可以保证获得应有的最大加速度。若令Lb× ×100 ％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 ：
220221 11ri i Im rImT g f w 代入数据有：
=1.4168 若地面不发生打滑，此时，地面最大驱动力
ri i TFt g tqt0xb1maxF N 36 . 6597 F xb1max 由于不记滚动阻力与空气阻力，即fF、0 wF
这时汽车行驶方程式变为
当 M N M TeMax Q 140 代入有：
j i tF F F dtdum Giri i Tt g tq 0
91 . 2 )dtdu(max
再由 wgzFdtdum GLhLbG F sin1 dtdumLhLbGg
将max)dtdu( 代入上试有
N F z 27 . 6180min 1 此时：
6 . 011zxbFF
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：
应使：
6 . 011zxbFF
其中：
N 36 . 6597 F xb1 不变，
则由公式：
dtdumLhLbG Fgz 1
得出：b=1704.6mm
前轴负荷率为：
% 100 *) 1450 1250 (6 . 1704% 100 *Lb % 1 . 63
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 。质度 心高度 hg ＝0.57m ，CDA ＝1.52m 距 ，轴距 L ＝2.300m ，飞轮转动惯量 If ＝kg ·m2 ，四个
量 车轮总的转动惯量 Iw ＝3.6kg· ·2m 径 ，车轮半径 r ＝0.367m 。该车在附着系数 Ψ ＝0.6 的路图 面上低速滑行曲线和直接挡加速曲线如习题图 1 线 所示。国上给出了滑行数据的拟合直线 v＝ ＝19.76 －0.59T ，v 为 的单位为 km/h ，T 为 的单位为 s ，直接挡最大加速度 α max ＝0.75m/2s
(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。
答：1> 由汽车行驶方程式:
j i w f tF F F F F 低速滑行时,
,
此时：
由低速滑行曲线拟台直线公式可得:
0 6 0 . 0) 5 9 . 0 7 6 . 1 9 ( g d tTg d td vf 2> 直接档，
1 i g
<以四档为例>
先求汽车质量换算系数 ：
220221 11ri i Im rImT g f w 0 wF 0 jFf tF F
代入数据得：
0 2 6 6 . 1
再有动力因素公式：
gdtdU D
其中：060 . 0 0 i f f
所以：
max max) ( DdtdUg
而：2max/ 75 . 0 ) ( s mdtdU
6 . 3 * 75 . 0 *81 . 90266 . 1060 . 0 D max
34255 . 0
3>
由
m a x m a x) ( DdtdUg
可得，最大爬坡度为：
f D max maxi
28255 . 0max i
41 . 16max
第二章 2.1 、“车开得慢，油门踩得小，就 — 定省油”，或者“只要发动机省油，汽车就一定省油”，这两种说法对不对？ 答：均不正确。
①由燃油消耗率曲线知：汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。
②发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车列车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）大小也关系汽车是否省油。，
2.2 、试述无级变速器与汽车动力性、燃油经济性的关系。
提示：①采用无级变速后，理论上克服了发动机特性曲线的缺陷，使汽车具有与等功率发动机一样的驱动功率，充分发挥了内燃机的功率，大地改善了汽车动力性。②同时，发动机的负荷率高，用无级变速后，使发动机在最经济工况机会增多，提高了燃油经济性。
2.3 、用发动机的“最小燃油消耗特性”和克服行驶阻力应提供的功率曲线， 确定保证发动机在最经济工况下工作的“无级变速器调节特性”。
答：
无级变速器传动比 I’与发动机转速及期限和行驶速度之间有如下关系：
a aunAu 0inr0.377 i"
（式中 A 为对某汽车而言的常数
0377 . 0 Air ）
当汽车一速度" u a在一定道路沙锅行驶时，根据应该提供的功率：
TwP P " P e 由“最小燃油消耗特性”曲线可求出发动机经济的工作转速为en"。
将" u a，en"代入上式，即得无级变速器应有的传动比 i’。带同一 植的道路上，不同车速时无级变速器的调节特性。
2.4 、如何从改进汽车底盘设计方面来提高燃油经济性 性? 提示：
①缩减轿车总尺寸和减轻质量
大型轿车费油的原因是大幅度地增加了滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。为了保证高动力性而装用的大排量发动机...
