1、第一章 汽车的动力性1.3 确定一轻型货车的动力性能（货车可装用 4 挡或 5 挡变速器，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）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，用图解积分法求汽车用 2 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 2 档起步加速行驶至 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 23419.35.7()165.4()0.874().85()0110q nnnnT式中，Tq 为发动机转矩（Nm）;n 为发动机转速
2、（r/min） 。发动机的最低转速 nmin=600r/min,最高转速 nmax=4000r/min。装载质量 2000kg整车整备质量 1800kg总质量 3880kg车轮半径 0.367m传动系机械效率 t=0.85滚动阻力系数 f=0.013空气阻力系数迎风面积 CDA=2.77m2主减速器传动比 i0=5.83飞轮转动惯量 If=0.218kgm2二前轮转动惯量 Iw1=1.798kgm2四后轮转动惯量 Iw2=3.598kgm2变速器传动比 ig(数据如下表) 档 档 档 档 档四档变速器 6.09 3.09 1.71 1.00 -五档变速器 5.56 2.769 1.644 1.
3、00 0.793轴距 L=3.2m质心至前轴距离（满载） a=1.974m质心高（满载） hg=0.9m分析：本题主要考察知识点为汽车驱动力行使阻力平衡图的应用和附着率的计算、等效坡度的概念。只要对汽车行使方程理解正确，本题的编程和求解都不会有太大困难。常见错误是未将车速的单位进行换算。2）首先应明确道路的坡度的定义 。求最大爬坡度时可以对行使方程进行适当简化，可以简化的内容包tani括两项 和 ，简化的前提是道路坡度角不大，当坡度角较大时简化带来的误差会增大。计算时，cos1inta要说明做了怎样的简化并对简化的合理性进行评估。3）已知条件没有说明汽车的驱动情况，可以分开讨论然后判断，也可以
4、根据常识判断轻型货车的驱动情况。解：1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图汽车驱动力 Ft= riTtogtq行驶阻力 Ff+FwF i+FjGf + +Gi+2D1.ACaudtum发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 0ginr.37由本题的已知条件,即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程即可得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图。2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率由 1）得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在 5 档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处，Uamax 99.08m/s2。汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服 后的余力全部用来（等速）克服坡
5、度阻力时能爬上的坡度，wfF此时 ，因此有 ，可得到汽车爬坡度与车速的关系式： ；而0dtuwfti F GFi wftarcsint汽车最大爬坡度 maxi为档时的最大爬坡度。利用 MATLAB 计算可得， 。352.0maxi如是前轮驱动， ；相应的附着率 为 1.20，不合理，舍去。1CqbhgL1C如是后轮驱动， ；相应的附着率 为 0.50。2aq23）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，求加速时间求得各档的汽车旋转质量换算系数 如下表所示：汽车旋转质量换算系数 档 档 档 档 档2021mriITgfw1.3829 1.1027 1.0429 1.0224 1.0179利用 MATLAB
6、画出汽车的行驶加速度图和汽车的加速度倒数曲线图：忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有档的最低车速。由于各档加速度曲线不相交（如图三所示） ，即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。结果用 MATLAB 画出汽车加速时间曲线如图五所示。如图所示，汽车用档起步加速行驶至 70km/h 的加速时间约为26.0s。第 4 页 共 23 页1.7 统计数据表明，装有 0.52L 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
7、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 轿车在 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） 。其它有关参数为：m=1600kg,CD=0.45,A=2.00m2,f=0.02, 1.00。分析：分析本题的核心在于考察汽车的附着力、地面法向反作用力和作用在驱动轮上的地面切向反作用力的理解和应用。应熟知公式（1-13）（ 1-16）的意义和推导过程
8、。分析 1）比较附着力利用情况，即比较汽车前（F.F） 、后轮(F.R.)地面切向反作用力与地面作用于前（F.F） 、后轮(F.R.)的法向反作用力的比值。解题时应注意，地面法向发作用力包括静态轴荷、动态分量、空气升力和滚动阻力偶矩产生的部分，如若进行简化要对简化的合理性给予说明。地面作用于车轮的地面切向反作用力则包括滚动阻力和空气阻力的反作用力。2）求极限最高车速的解题思路有两个。一是根据地面作用于驱动轮的地面切向反作用力的表达式（115） ，由附着系数得到最大附着力，滚动阻力已知，即可求得最高车速时的空气阻力和最高车速。二是利用高速行驶时驱动轮附着率的表达式，令附着率为附着系数，带入已知项
9、，即可求得最高车速。常见错误：地面切向反作用力的计算中滚动阻力的计算错误，把后轮的滚动阻力错计为前轮或整个的滚动阻力。3）最极限最大爬坡度时依然要明确道路坡度的定义和计算中的简化问题，具体见 1.3 题的分析。但经过公式推导本题可以不经简化而方便得求得准确最大爬坡度。解：1. 比较采用 F.F 及 F.R.形式时的附着力利用情况i 对于前置发动机前轮驱动（F.F.）式轿车，空气升力 ，W12ZFLfrCAu由 m=1600kg，平均的前轴负荷为汽车总重力的 61.5，静态轴荷的法向反作用力 Fzs1 = 0.615X1600X9.8 = 9643.2N ，汽车前轮法向反作用力的简化形式为：Fz
10、1= Fzs1-Fzw19643.2- 21rLfu地面作用于前轮的切向反作用力为：Fx1 = Ff2+Fw = + 120.7Gf385.021.aDAC215.aDuAC附着力利用情况： 1207.9643.aXZLfruii 对于前置发动机后轮驱动（F.R.）式轿车同理可得： 22174569DaXZLrCAuF一般地，C Lr 与 CLf 相差不大，且空气升力的值远小于静态轴荷的法向反作用力，以此可得 ，前置发12XZF动机前轮驱动有着更多的储备驱动力。结论： 本例中，前置发动机前轮驱动（F.F）式的轿车附着力利用率高。2对 F.F.式轿车进行动力性分析1) 附着系数 时0.2i 求极
11、限最高车速:第 5 页 共 23 页忽略空气升力对前轮法向反作用力的影响，Fz 19643.2 N。最大附着力 。1zF=928.6 NA令加速度和坡度均为零，则由书中式（115）有： ，1XWf2F=+则 = 1928.6-0.02X0.385X1600X9.8= 1807.9 N， W1f2又 maxF.5DCAu由此可推出其极限最高车速： = 206.1 km/h。maxuii 求极限最大爬坡度:计算最大爬坡度时加速度为零，忽略空气阻力。前轮的地面反作用力 1(cosin)s gz hbFGL最大附着力 1z=A由书中式（115） ，有 1Xif2=+FsincosafL A以上三式联立
12、得： 0.095。maxtngbaiLhiii 求极限最大加速度： 令坡度阻力和空气阻力均为 0，Fz 19643.2 N1928.6N1zF=A由书中式（115） 1Xf2maxF=解得 1.13。max2) 当附着系数 0.7 时，同理可得：最高车速： = 394.7 km/h。axu最大爬坡度： 。m0.347i最大加速度： 4.14ax方法二：忽略空气阻力与滚动阻力，有：，最大爬坡度 ，最大加速度/1gbLqhmaxiqmax.qg所以 时， 。0.22maxax0.18,.6/i s时，7371.8 一轿车的有关参数如下：总质量 1600kg；质心位置：a=1450mm,b=1250
13、mm,hg=630mm；发动机最大扭矩 Memax=140Nm2，档传动比第 6 页 共 23 页i1=3.85；主减速器传动比 i0=4.08； 传动效率 m=0.9；车轮半径 r=300mm；飞轮转动惯量 If=0.25kgm2；全部车轮惯量I w=4.5kgm2(其中后轮 Iw=2.25 kgm2,前轮的 Iw=2.25 kgm2)。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（b 位置），才可以保证获得应有的最大加速度。若令 为前轴负荷率，求原车得质心位置改变后，该车的前轴负荷率。bL分析：
14、本题的解题思路为比较由发动机扭矩决定的最大加速度和附着系数决定的最大加速度的大小关系。如果前者大于后者，则发动机扭矩将不能充分发挥而产生应有的加速度。解：忽略滚动阻力和空气阻力，若发动机能够充分发挥其扭矩则 ；maxFt6597.4 N ；01maxrmMeiFtA=1.42；2wf10Ii=解得 。2max.9/s前轮驱动汽车的附着率 ；1qCbhgL等效坡度 。max0.297qg则有，C10.7540.6,所以该车在加速过程中不能产生应有的最大加速度。为在题给条件下产生应有的最大加速度，令 C10.6，代入 q=0.297，hg=0.63m，L=2.7m，解得 b1524mm，则前轴负荷
15、率应变为 b/L= 0.564，即可保证获得应有的最大加速度。1.9 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 i0=4.55，变速器传动比：一挡：3.79，二档：2.17，三档：1.41，四档：1.00，五档：0.86。质心高度 hg0.57m，C DA=1.5m2，轴距 L=2.300m，飞轮转动惯量 If=0.22kgm2，四个车轮总的转动惯量 Iw=3.6kgm2，车轮半径 r0.367m 。该车在附着系数 的路0.6面上低速滑行曲线和直接档加速曲线如习题图 1 所示。图上给出了滑行数据的拟合直线 v=19.76-0.59T，v 的单位km/h，
16、T 的单位为 s，直接档最大加速度 amax0.75m/s 2（ ua50km/h ） 。设各档传动效率均为 0.90，求：1） 汽车在该路面上的滚动阻力系数。2） 求直接档的最大动力因数。3） 在此路面上该车的最大爬坡度。解：1）求滚动阻力系数汽车在路面上滑行时，驱动力为 0，飞轮空转，质量系数中该项为 0。w22I3.611.57mr=行驶方程退化为： ，减速度： 。duGftduGftm根据滑行数据的拟合直线可得： 。20.59.164/3s解得： 。0.169dufgtA2）求直接档最大动力因数第 7 页 共 23 页直接档： 。2wf40I11.7mir=动力因数： 。duDfgt最
17、大动力因数： 。maxmax1.027.69.5.0968f3）在此路面上该车的最大爬坡度由动力因数的定义，直接档的最大驱动力为： max04max4ax4rtqttwTiFDGA最大爬坡度是指一挡时的最大爬坡度： ax01axrtqtTifiA以上两式联立得： maxmax41wGfiFDGi2max1ax4()0.65.5DCAiuf由地面附着条件，汽车可能通过的最大坡度为：。/0.38gLqh所以该车的最大爬坡度为 0.338。第二章 汽车的燃油经济性2.7 已知货车装用汽油发动机的负荷特性与万有特性。负荷特性曲线的拟合公式为： 43210 eeePBPBb其中，b 为燃油消耗率g/(k
18、Wh)；Pe 为发动机净功率（kW） ；拟合式中的系数随转速 n 变化。怠速油耗（怠速转速 400r/min） 。smLQid/9.计算与绘制题 1.3 中货车的1）汽车功率平衡图。2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线3）利用计算机求货车按 JB3352-83 规定的六工况循环行驶的百公里油耗。计算中确定燃油消耗值 b 时，若发动机转速与负荷特性中给定的转速不相等，可由相邻转速的两根曲线用插值法求得。注意：发动机净功率和外特性功率的概念不同。发动机外特性功率是发动机节气门全开时的功率，计算公式为，在某一转速下，外特性功率是唯一确定的。发动机净功率则表示发动机的实际发出功率，可以根据汽车950
19、tqeTnP行驶时的功率平衡求得，和转速没有一一对应关系。解：（1）汽车功率平衡图发动机功率在各档下的功率 、汽车经常遇到的阻力功率 对车速 的关系曲线即为汽车功率平衡图，ePTWfPau其中：第 8 页 共 23 页，)(30162kWnTnTPtqtqe 0.37aguir 为发动机转矩（单位为 ）t mN76140313aDaTWf AuCGf编程计算，汽车的功率平衡图为：2）最高档和次高档的等速百公里油耗曲线先确定最高档和次高档的发动机转速的范围，然后利用 ，求出对应档位的车速。由于汽车是等速行0.37agrnui驶，因此发动机发出的功率应该与汽车受到的阻力功率折合到曲轴上的功率相等，
20、即 。然后根据不()360fWaeTFuP同的 和 ，用题中给出的拟合公式求出对应工况的燃油消耗率。先利用表中的数据，使用插值法，求出每个 值所ePn n对应的拟合式系数： 。在这里为了保证曲线的光滑性，使用了三次样条插值。利用求得的各个车速01234,B对应下的功率求出对应的耗油量燃油消耗率 。利用公式： ，即可求出对应的车速的百公里油耗（b1.02saPbQug） 。/10Lkm实际绘出的最高档与次高档的等速百公里油耗曲线如下：第 9 页 共 23 页从图上可以明显看出，第三档的油耗比在同一车速下，四档的油耗高得多。这是因为在同一车速等速行驶下，汽车所受到的阻力基本相等，因此 基本相等，但
21、是在同一车速下，三档的负荷率要比四档小。这就导致了四档的油耗eP较小。但是上图存在一个问题，就是在两头百公里油耗的变化比较奇怪。这是由于插值点的范围比节点的范围要来得大，于是在转速超出了数据给出的范围的部分，插值的结果是不可信的。但是这对处在中部的插值结果影响不大。而且在完成后面部分的时候发现，其实只需使用到中间的部分即可。（3）按 JB3352-83 规定的六工况循环行驶的百公里油耗。从功率平衡图上面可以发现，III 档与 IV 档可以满足六工况测试的速度范围要求。分为 III 档和 IV 档进行计算。先求匀速行驶部分的油耗先使用 ，求出在各个速度下，发动机所应该提供的功率。然后利用插值法求
22、出，三个匀速行驶()360fWaeTFuP速度对应的燃油消耗率 。由 求出三段匀速行驶部分的燃油消耗量（mL ） 。b102aPbsQug计算的结果如下：匀速行驶阶段： 第一段 第二段 第三段匀速行驶速度/ (/)kmh25 40 50持续距离/ 50 250 250发动机功率 /()ePkw4.7073 9.2008 13.4170三档 678.3233 563.0756 581.3972燃油消耗率 bgWhA四档 492.3757 426.5637 372.6138三档 8.8681 44.9644 54.2024燃油消耗量 /()Qml四档 6.4371 34.0632 34.7380再
23、求匀加速阶段：对于每个区段，以 为区间对速度区段划分。对应每一个车速 ，都可以求出对应的发动机功率：1/kh au。此时，车速与功率的关系已经发生改变，因此应该要重新对燃油消耗率的拟313607460aDaaTGfuCAudPt第 10 页 共 23 页合公式中的系数进行插值。插值求出对应的各个车速的燃油消耗率 ，进而用 求出每个速度对应的燃b367.1tPbQg油消耗率 。每小段的加速时间： 。每一个小区间的燃油消耗量：012,tttnQ13.6tdut。对每个区间的燃油消耗量求和就可以得出加速过程的燃油消耗量。(1)2ntnt计算结果如下：加速阶段 第一段 第二段最大速度 max/()uk
24、h40 50最小速度 ：in 25 40加速度 2/()s0.25（注：书中的数据有误） 0.20三档 38.3705 44.2181燃油消耗量 /()aQmL四档 30.1001 38.4012匀减速阶段：对于匀减速阶段，发动机处在怠速工况。怠速燃油消耗率 是一定值。只要知道匀减速阶段的时间，就可以求idQ出耗油量： 。dit。0.29/1.357iQmLsmL根据以上的计算，可以求出该汽车分别在三档和四档的六工况耗油量：三档： 8.614.95.20438.754.2185.70 0118.269Ls 四档： .4371.06234.780.38.40125.70 01513.97sQ 第
25、 11 页 共 23 页但是使用线形内插的最大问题在于，对于超出节点两头的地方无法插值。在处理的时候，如果把头尾的转速去掉，即只考虑 n 从 815rpm 到 3804rpm 的时候。在完成全部的计算任务之后，得到的三、四档的六工况百公里油耗如下：三档：18.4090L （与使用三次样条插值得到的结果相比，误差为： 0.77%）四档：14.0362L （与使用三次样条插值得到的结果相比，误差为： 0.92%）第三章 汽车动力装置参数的选定3.1 改变 1.3 题中轻型货车的主减速器传动比，做出 为 5.17、5.43、5.83、6.17、6.33 时的燃油经济性加速时0i间曲线，讨论不同 值对
26、汽车性能的影响。0i解：加速时间的结算思路与方法：在算加速时间的时候，关键是要知道在加速的过程中，汽车的行驶加速度 随着车速的变化。由汽车行驶方程dut式： ，可以的到：0 21.5tqgTDaiCAduGfimr t（ ）021()1.5tqgTDaiCAGfutr0iF由于对于不同的变速器档位，车速 与发动机转速 的对应关系不同，所以要针对不同的变速器档位，求出加速aun度 随着车速 变化的关系。先确定各个档的发动机最低转速和最高转速时对应的汽车最高车速 和最低车速aau maxu。然后在各个车速范围内，对阻力、驱动力进行计算，然后求出 ，即 。式中 可以通过已经给出的使用min duta
27、tqT外特性 曲线的拟合公式求得。qT求出加速度 随着车速 变化的关系之后，绘制出汽车的加速度倒数曲线，然后对该曲线进行积分。在起步阶段aau曲线的空缺部分，使用一条水平线与曲线连接上。一般在求燃油经济性加速时间曲线的时候，加速时间是指 0 到100km/h（或者 0 到 60mile/h，即 0 到 96.6km/h）的加速时间。可是对于所研究的汽车，其最高行驶速度是94.9km/h。而且从该汽车加速度倒数曲线上可以看出，当汽车车速大于 70km/h 的时候，加速度开始迅速下降。因此可以考虑使用加速到 70km/h 的加速时间进行代替。 （计算程序见后）对于四档变速器：档位 I II III
28、 IV第 12 页 共 23 页传动比 gi6.09 3.09 1.71 1.00计算的结果是如下：主传动比 0i5.17 5.43 5.83 6.17 6.33II 档起步0-70km/h 加速时间/s27.3036 27.5032 27.1291 26.5132 25.9787然后计算各个主传动比下，六工况百公里油耗。利用第二章作业中所使用的计算六工况百公里油耗的程序进行计算，得到结果如下：主传动比 0i5.17 5.43 5.83 6.17 6.33六工况百公里油耗（L/100km）13.3811 13.6191 13.9079 14.1410 14.2608可以绘制出燃油经济性加速时间
29、曲线如下：从图上可以发现，随着 的增大，六工况百公里油耗也随之增大；这是由于当 增大以后，在相同的行驶车速下，0i 0i发动机所处的负荷率减小，也就是处在发动机燃油经济性不佳的工况之下，导致燃油经济性恶化。但是对于加速时间来说，随着 的增加，显示出现增大，然后随之减小，而且减小的速度越来越大。其实从理论上来说，应该是 越大，0i 0i加速时间就有越小的趋势，但是由于在本次计算当中，加速时间是车速从 0 加到 70km/h，并不能全面反映发动机整个工作能力下的情况，比如当 =5.17 的时候，车速从刚上 IV 档到 70km/h 只有很短的一段，并不能反映出在此住传0i动比之下，发动机驱动力变小
30、所带来的影响。因此反映到图线中，加速时间反而有所下降。从上面的结果发现， 的选择对汽车的动力性和经济性都有很大影响，而且这两方面的影响是互相矛盾的。汽车0i很大部分时间都是工作在直接档（对于有直接档的汽车来说） ，此时 就是整个传动系的传动比。 如果选择过大，0i 0i则会造成发动机的负荷率下降，虽然提高了动力性，后备功率增加，而且在高速运转的情况下，噪音比较大，燃油经第 13 页 共 23 页济性不好；如果 选择过小，则汽车的动力性减弱，但是负荷率增加，燃油经济性有所改善，但是发动机如果在极高0i负荷状态下持续工作，会产生很大震动，对发动机的寿命有所影响。因此应该对 的影响进行两方面的计算与
31、测量，0i然后再从中找出一个能够兼顾动力性和经济性的值。另外，对于不同的变速器，也会造成对汽车的燃油经济性和动力性的影响。变速器的档位越多，则根据汽车行驶状况调整发动机的负荷率的可能性越大，可以让发动机经常处在较高的负荷状态下工作，从而改善燃油经济性；但是对于汽车的动力性，增应该对具体的变速器速比设置进行讨论。变速器与主减速器的速比应该进行适当的匹配，才能在兼顾动力性和经济性方面取得好的平衡。通常的做法是绘出不同变速器搭配不同的主减速器，绘制出燃油经济性加速时间曲线，然后从中取优。第四章 汽车的制动性4.1 一轿车驶经有积水层的一良好路面公路，当车速为 100km/h 时要进行制动。为此时有无
32、可能出现划水现象而丧失制动能力？轿车轮胎的胎压为 179.27kPa。解：由 Home 等根据试验数据给出的估算滑水车速的公式：6.34.179.284./hiupkmh所以车速为 100km/h 进行制动可能出现滑水现象。4.2 在第四章第三节二中，举出了 CA700 轿车的制动系由真空助力改为压缩空气助力后的制动试验结果。试由表中所列数据估算 的数值，说明制动器作用时间的重要性。2性能指标 制动时间/s 制动距离/m 最大减速度/(m/s 2)真空助力制动系 2.12 12.25 7.25压缩空气液压制动系 1.45 8.25 7.65注：起始制动速度均为 30km/h分析：计算 的数值有
33、两种方法。一是利用式（ 4-6）进行简化计算。二是不进行简化，未知数有三个，21制动器作用时间 ，持续制动时间 ，根据书上 P79 页的推导，可得列出制动时间、制动距离两个方程，再()3根据在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶段初速相等列出一个方程，即可求解。但是结果表明，不进行简化压缩空气液压制动系的数值无解，这与试验数据误差有关。解：方法一（不简化计算）：制动时间包含制动器作用时间 ，持续制动时间 。2()323t制动距离包含制动器作用和持续制动两个阶段汽车驶过的距离 和2s3， ，总制动距离：2202max1()6bsu2max33bs02ax2b在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶
34、段初速相等0max2ax31bbu方程联立可得： ， ， 。22maxmax4()obbuts032max1bu23t方法二（简化计算）：第 14 页 共 23 页略去总制动距离的二次小项有： 2020max“1()3.65.9bus计算结果如下表所示：（s）2“不简化计算 简化计算真空助力制动系 0.97（无解） 0.895压缩空气液压制动系 无解 0.445讨论制动器作用时间的重要性（根据简化计算结果讨论）从实验数据及以上估算出的制动器作用时间数据的比较来看，采用压缩空气-液压制动器后，制动距离缩短了32%，制动时间减少了 31.6%，但最大减速度只提高了 3.5%，而同时制动器作用时间减
35、少了 50.3%。这样的变化趋势我们可以得到这样的结论：改用压缩空气-液压制动器后制动距离减少的主要原因在于制动器作用时间的减少。而且减少制动器作用时间对于减少制动距离效果显著。所以改进制动器结构形式是提高汽车制动效能的非常重要的措施。4.3 一中型货车装有前后制动器分开的双管路制动系，其有关参数如下：载荷 质量（kg） 质心高 hg/m 轴距 L/m 质心至前轴 距离 a/m 制动力分配 系数 空载 4080 0.845 3.950 2.100 0.38满载 9290 1.170 3.950 2.950 0.381） 计算并绘制利用附着系数曲线和制动效率曲线2） 求行驶车速 Ua30km/h
36、，在 0.80 路面上车轮不抱死的制动距离。计算时取制动系反应时间 0.02s， 2制动减速度上升时间 0.02s。23） 求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离 s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离 。s分析：1）可由相关公式直接编程计算，但应准确理解利用附着系数和制动效率的概念。注意画图时利用附着系数和制动效率曲线的横坐标不同。2）方法一：先判断车轮抱死情况，然后由前（后）轮刚抱死时的利用附着系数等于实际附着系数求得制动强度。方法二：由利用附着效率曲线读得该附着效率时的制动效率求得制动强度。3）前部管路损坏损坏时，后轮将抱死时制动减速度最大。计算时，注意此时只有后轮有制动力，制动力为后轮法
37、向反作用力与附着系数的乘积。同理可得后部管路损坏时的情况。解：1）前轴的利用附着系数公式为： ， gzhbL1f后轴的利用附着系数公式为： gza)(r该货车的利用附着系数曲线图如下所示（相应的 MATLAB 程序见附录）第 15 页 共 23 页制动效率为车轮不抱死的最大制动减速度与车轮和地面间摩擦因数的比值，即前轴的制动效率为，后轴的制动效率为 ，画出前后轴的制动效率曲线如下图所LhbzEgfff / LhazEgrr /)1(示：2)由制动距离公式 ，已知 =0.03s, =30km/h,=0.80,需求出max20029.56.31baus 210au。利用制动效率曲线，从图中读出：=
38、0.80 的路面上，空载时后轴制动效率约等于 0.68，满载时后轴制动效maxb率为 0.87。 =制动效率*gmaxb所以车轮不抱死的制动距离(采用简化公式计算)： 空载时 =6.86m8.9067.925330.61s满载时 =5.33m。.3）求制动系前部管路损坏时汽车的制动距离 s，制动系后部管路损坏时汽车的制动距离 。s制动系前部管路损坏时则在后轮将要抱死的时候， 2()XbzgGFazhL第 16 页 共 23 页得： ，gazLhmaxbz空载时， 3.56 ，满载时 4.73 。axb2/smaxb2/s制动距离：2020ax1()3.65.9abus解得空载时 s=10.1m
39、,空载时 s=7.63m。制动系后部管路损坏时则在前轮将要抱死时， 得： ，gbzLhmaxbz空载时， 2.60 ，满载时 4.43 。axb2/smaxb2/s制动距离：2020ax1()3.65.9abus解得空载时 s=13.6m,空载时 s=8.02m。4.5 一轿车结构参数同题 1.8 中给出的数据一样。轿车装有单回路制动系，其制动力分配系数 。试求：0.651） 同步附着系数。2） 在 的路面上的制动效率。0.73） 汽车能到达的最大制动减速度（指无任何车轮抱死） 。4） 若将该车改为双回路制动系统（只改变制动系的传动系，见习题图 3） ，而制动器总制动力与总泵输出管路压力之比称
40、为制动系增益，并令原车单管路系统的增益为 G。确定习题图 3 中各种双回路系统以及在一个回路失效时的制动系增益。5） 计算：在 的路面上，上述双回路系统在一个回路失效时的制动效率以及能够达到的最大减速度。0.76） 比较各种回路的优缺点。解：1）同步附着系数： 。02.70651803gLbh2）制动效率，前轮先抱死。制动效率为：0。1.250.95.706.3fgbELh3）最大制动减速度： 。max.76bfEg4）易得各种情况下的制动系增益如下表所示：制动系增益 a) b) c)双回路系统 G G G1 回路失效时 0.35 G 0.5G 0.5G2 回路失效时 0.65G 0.5G 0
41、.5G5）分析：对于 a)若一个回路失效其情况和 4.3.3 一样，参照前面的分析。第 17 页 共 23 页对于双回路系统 b)和 c)，当一个回路失效时，如不考虑轴距的影响，其制动效果是一样的，所以只分析一种情况即可。一个管路损坏时，前、后车轮的抱死顺序和正常时一样。对车轮刚抱死时的车轮受力情况进行，注意此时作用在单边车轮上的地面法向反作用力只为总的地面法向反作用力的一半。注意：不能简单的认为此时的制动减速度为正常情况的一半。对于 a):若前轴回路失效时则相当于单回路时前部管路损坏，由 4.3 的推导：。max1.4507.322.6gzLh最大制动减速度： 0.323g。maxbzg制动
42、效率： 46.2。rE若后轴回路失效时则相当于单回路时后部管路损坏，根据 4.3 的推导：。max1.2507.38.6gbzLh最大制动减速度： 0.387g。maxbzg制动效率： 55.3。rE对 b)和 c)：由前面的讨论知， ，所以前轮先抱死，当前轮刚要抱死时：01XbFGz()zghL因为一个回路失效， 。12XbZF以上方程联立解得： 。0.71250.2856.3gzLh制动效率： ，最大制动减速度 0.285g。40.7%rE6）两种回路的优缺点比较双回路系统 a)制动系增益最大，一个回路失效时的最大制动减速度也比 b),c)大，所以其性能较优。双回路系统 b)、c)制动系增
43、益相同，如果不考虑轴距的影响，两者在一个回路失效时的制动效率相同。但是，c)在一个回路失效时，制动力作用在一侧车轮上，车身左右受力严重不均衡，会产生跑偏等问题。第五章 汽车的操纵稳定性5.11 二自由度轿车模型的有关参数如下： 总质量 m=1818.2kg绕 Oz 轴转动惯量 2385mkgIz轴距 L=3.048m质心至前轴距离 a=1.463m第 18 页 共 23 页质心至后轴距离 b=1.585m前轮总侧偏刚度 k1=-62618N/rad后轮总侧偏刚度 k2=-110185N/rad转向系总传动比 i=20试求：1) 稳定性因数 K、特征车速 uch。2) 稳态横摆角速度增益曲线 、
44、车速 u=22.35m/s 时的转向灵敏度 。asrswr3) 静态储备系数 S.M.，侧向加速度为 0.4g 时的前、后轮侧偏角绝对值之差 与转弯半径的比值21R/R0(R0=15m)。4) 车速 u=30.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率 、阻尼比 、反应时间 与峰值0反应时间 注意：2）所求的转向灵敏度 中的 是指转向盘转角，除以转向系传动比才是车轮转角。rsws解：1）稳定性因数 2212 /04.62185.1043.8.3 mskbaLmK特征车速 7.km/h/6 /sKuch2） 稳态横摆角速度增益曲线 如下图所示：asru车速 u=22.35m/s 时
45、的转向灵敏度 /20=0.1683.690swr3） 态储备系数 ，1576.0L-S.M21Laka第 19 页 共 23 页时前、后轮侧偏角绝对值之差gay4.0 6.1028.4.3.024.21 radgLaKy./,1.7, 0210 RR4） 速 u=30.56m/s 时，瞬态响应的横摆角速度波动的固有（圆）频率，HzfsradKumIkuLZ 874.,/5.802210 阻尼比 ，592.2211kIbaZ反应时间 sLkmua18.01arctn200峰值反应时间 s389.01arctn20第六章 汽车的平顺性6.3 设车身-车轮二自由度汽车模型，其车身部分固有频率 。它行
46、驶在波长 的水泥接缝路上，求Hzf20m5引起车身部分共振时的车速 。该汽车车轮部分的固有频率 ，在砂石路上常用车速为 。)/(hkmua t1hk/30问由于车轮部分共振时，车轮对路面作用的动载所形成的搓板路的波长 ？解：引起车身部分共振时的车速： 0251(/)36(/)zufsk：车 轮 对 路 面 作 用 的 动 载 所 形 成 的 搓 路 板 的 波 长 为30.8()61at mf6.4 设车身单质量系统的幅频 用双对数坐标表示qz/ 时如习题图 6 所示。路上输入谱与题 6.2 相同。求车身加速度的谱密度 ，画)(fGz 出其谱图，并计算0.110Hz 频率范围车身加速度的均方根值 。解： 22 228662()()()0.197.101,(.);,()0.(.8;)7910z qqzzzzGHj zff ffqqfGf而 时 ，时 ，得到车身加速度密度谱图如下：第 20 页 共 23 页6.5 车身-车轮双质量系统参数： 。10,925.0,.10 Hzf“人体-座椅”系统参数： 。车速 ，路面不平度系数 ，,3ss smu/ 380156.2mnGq参考空间频率 n0=0.1m-1。计算时频率步长 ，计算频率点数 。zf2.180N1) 计算并画出幅频特性
