汽车理论习题答案11-1试说明轮胎滚动阻力的定义、产生机理和作用形式？提示：车轮滚动时,由于车轮的弹性变形、路面变形和车辙摩擦等原因所产生的阻碍汽车行驶的力称为轮胎滚动阻力。
产生机理和作用形式：弹性轮胎在硬路面上滚动时，轮胎的变形是主要的，由于轮胎有内部摩擦，产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部回收。
由于弹性迟滞，地面对车轮的法向作用力并不是前后对称的，这样形成的合力Fz 并不沿车轮中心（向车轮前进方向偏移a ）。
如果将法向反作用力平移至与通过车轮中心的垂线重合，则有一附加的滚动阻力偶矩Tf = Fz ⋅a 。
为克服该滚动阻力偶矩，需要在车轮中心加一推力Fp 与地面切向反作用力构成一力偶矩。
1-5如何选择汽车发动机功率?提示：（1）根据最大车速uamax 选择Pe ，即e T D a D a T e Pf A C m u A C u mgf P ，则可求出功率、、、、，若给定η+η=)761403600(13max max（2）根据汽车比功率（单位汽车质量具有的功率）变化较大。
，但是，大致差不多，及、、若已知汽车比功率＝m A const u fg u C f u m A C u fg m P a T a D T a TD a T e /6.314.766.31000max max 3max max ≈ηηη+η= 1-6超车时该不该换入低一档的排档?提示：超车时排挡的选择，应该使车辆在最短的时间内加速到较高的车速，所以是否应该换入低一挡的排挡应该由汽车的加速度倒数曲线决定。
如果在该车速时，汽车在此排档的加速度倒数大于低排挡时的加速度倒数，则应该换入低一档，否则不应换入低一挡。
还要注意高速时换入低挡可能造成车速下降，反而不适合超车。
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：汽油发动机使用外特性的Tq —n 曲线的拟合公式为432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n Tq -+-+-= 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滚动阻力系数f ＝0.013空气阻力系数×迎风面积CDA ＝2.772m主减速器传动比i 0＝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) h g ＝0.9m提示：1）（以4挡变速器为例）由uF n u n Tq Tq F t t →⇒⎪⎭⎪⎪⎪→→→即r i i T F To g q t η=432)1000(8445.3)1000(874.40)1000(44.165)1000(27.295313.19n n n n Tq -+-+-= og i i rn u 377.0= 行驶阻力为w f F F +：215.21a D w f U A C Gf F F +=+ 2131.0312.494a U +=采用描点法做图：由发动机转速在m in /600n min r =，m in /4000n max r =，取六个点分别代入公式：4挡为例，ig=1，i0=5.83发动机转速为600r/min 时计算：432)1000600(8445.3)1000600(874.40)1000600(44.165)1000600( 27.295313.19-+-+-=Tq =106.62r i i T F T o g q t η=367.085.0*83.5*1*106.62==1439.68N og i i r u 600377.0==14.24 km/h215.21a D w f U A C Gf F F +=+2 131.0312.494a U +==520.876N 计算得各挡驱动力、阻力、车速：绘制各挡驱动力阻力平衡图：2）⑴最高车速：w f t F F F +=4时，即曲线交点处n>4000 r/min 而4000m ax =n r/min故93.9483.50.14000367.0377.0max =⨯⨯⨯=U Km/h ⑵最大爬坡度：挂1挡时速度慢，Fj 可忽略：⇒)(max w f t i F F F F +-= ⇒)(sin max w f t F F F G +-=α由前计算得1挡发动机转速2000 r/min 时，Ft 接近最大Ftmax 为14386N ，Ff+Fw 为502N⇒8.9388050214386)(sin max ⨯-=+-=G F F F w f t α=0.365 ︒=4.21α%2.39tan max ==αi（3）后轮驱动，克服该坡度时相应的附着率222z x F F C =ϕ上坡时，主要的形式阻力为坡度阻力忽略空气阻力和滚动阻力，且Fj=0得：546.0365.09.093.0947.12.3365.0sin cos sin C 22=⨯+⨯⨯=⎪⎪⎪⎪⎪⎪+==ααϕL h L a G a G F F g z i3）①绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：()[]w f t F F F m1t u a +-==δd d ()[]w f t F F F m 1+-==δdu dt a 22022111r i i I m r I m T g f w ηδ++=∑222g 2367.085.0*83.5*i *218.008381367.0598.3798.1083811+++= 2 g 012i .001.1+=各挡δ值，1δ=1.455 ，2δ= 1.125，3δ=1.045，4δ=1.022 由已知各挡Ft，Ff＋Fw可得：1挡转速600 1000 2000 2500 3000 4000 驱动力8767.63 12132.98 14386.17 14254.23 13957.21 12044.54 阻力495.03 496.30 502.27 506.75 512.22 526.14Ft －（Ff ＋Fw ）8272.5911636.68 13883.9 13747.48 13444.99 11518.4车速2.34 3.90 7.79 9.74 11.69 15.59 1/a 0.68 0.48 0.40 0.41 0.41 0.49由以上参数可作加速度曲线图：取1u =∆，可用图解积分法求汽车用Ⅱ档起步加速至70km/h 的加速时间。
且a u -a1曲线下两速度间的面积就是通过此速度区间的加速时间约为27.1s1-7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，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h ＝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. 2及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 ，C D ＝0.45，A ＝2.002m ，f ＝0.02，δ≈1. 00。
提示：1）①比较两者高速行驶时的附着率忽略加速阻力和坡度阻力，空气密度ρ=1.225842-··m s N ，无风。
F.F.型2222112113.02.9643043.0736.12021%5.6115.21%)5.611(a a a Lf a D Zw Zs wf u u u A C G Au C fG F F F F C ρρϕ-+=⨯-⨯+-⨯=-+= 取前空气升力系数Lf C =0.13F.R.型2222221213.024.6946043.068.17421%)7.551(15.21%7.55a a a Lr a D Zw Zs wf u u u A C G Au C fG F F F F C ρρϕ-+=⨯--⨯+⨯=-+= 取后空气升力系数Lr C =0.13在ua 较大且相同的情况下，如取ua 为100km/h 、150km/h 等，由上式均可得21ϕϕC C <可见F.R.型在高速行驶时需要比F.F.型要求更大的最低附着系数，因而更容易打滑，附着力利用较低。
②比较两者加速上坡时的附着率，忽略空气阻力和滚动阻力。
F .F .型q q q Lh L b q F F F F C g Zd Zs j i 219.0615.011'1-=-=++=ϕF .R .型q q q Lh L a q F F F F C g Zd Zs j i 219.0443.022'2+=+=++=ϕ在q 相同的情况下，如取q=0.3时，21ϕϕC C <。
可见F.R.型在加速上坡时需要比F.F.型要求更大的最低附着系数，因而更容易打滑，附着力利用较低。
2)附着力ϕϕz F F = 前轮驱动ϕ≤11Z x F F 12sin x f w du F F F G m dtα=+++ Z11cos sin g g Zw h h b G du F G F L L g L dt αα⎪⎪=⨯--- ⎪⎪⎪①最高车速此时0,0du i dt== 2212(10.615)120.7360.04321.15D a x f w a C Au F F F fG u =+=⨯-+=+ 22Z1110.6159643.20.15942Zw Lf a a b F G F G C A u u L ρ=⨯-=⨯-=- 要求ϕ≤11Z x F F ，在ϕ=11Z x F F 时可求得最高车速2.0=ϕ时，h km u a /155max = N F 8.1153=ϕ7.0=ϕ时，h km u a /207max = N F 1963=ϕ②最大爬坡度最大等效坡度6.257.01615.01+=+=ϕϕL h Lbq g dt du g i q 1cos 1α+=，最大坡度时0=dtdu汽车理论习题答案2.0=ϕ时，1178.0max =i 7.0=ϕ时，3732.0max =i ③最大加速度忽略坡度阻力，空气阻力12x f du F F m dt=+=120.736+1600a Z1g h b G du F G L g L dt=⨯-=9643.2-350.77a 2.0=ϕ时，2max 08.1-·=s m a 7.0=ϕ时，2m ax 6.3-·=s m a1-9一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i 0＝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。