表达式、画图、简单说明.doc

二、写出表达式、画图、计算，并简单说明
1 写出带结构和使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明）。

式中：-驱动力；-滚动阻力；-空气阻力；-坡道阻力；-加速阻力；-发动机输出转矩；-主减速器传动比；-变速器档传动比；-传动系机械效率；-汽车总质量；-重力加速度；-滚动阻力系数；-坡度角；-空气阻力系数；-汽车迎风面积；-汽车车速；-旋转质量换算系数；-加速度。
2 写出ｎ档变速器ｍ档传动比表达式（注意符号及说明）。

3 画图并叙述地面制动力、制动器制动力、附着力三者之间的关系。
① 当踏板力较小时，制动器间隙尚未消除，所以制动器制动力,若忽略其它阻力，地面制动力，当（为地面附着力）时，；

② 当时，且地面制动力达到最大值,即；

③ 当时,,随着的增加，不再增加。      

5　写出汽车的后备功率方程式，分析后备功率对汽车动力性和燃料经济性的影响。
利用功率平衡图可求汽车良好平直路面上的最高车速，在该平衡点，发动机输出功率与常见阻力功率相等，发动机处于100%负荷率状态。另外，通过功率平衡图也可容易地分析在不同档位和不同车速条件下汽车发动机功率的利用情况。
汽车在良好平直的路面上以等速行驶，此时阻力功率为,发动机功率克服常见阻力功率后的剩余功率,该剩余功率被称为后备功率。如果
驾驶员仍将加速踏板踩到最大行程，则后备功率就被用于加速或者克服坡道阻力。为了保持汽车以等速行驶，必需减少加速踏板行程，使得功率曲线为图中虚线，即在部分负荷下工作。另外，当汽车速度为和时，使用不同档位时，汽车后备功率也不同。汽车后备功率越大，汽车的动力性越好。利用后备功率也可确定汽车的爬坡度和加速度。功率平衡图也可用于分析汽车行驶时的发动机负荷率，有利于分析汽车的燃油经济性。后备功率越小，汽车燃料经济性就越好。通常后备功率约10％～20％时，汽车燃料经济性最好。但后备功率太小会造成发动机经常在全负荷工况下工作，反而不利于提高汽车燃料经济性。   
6 可以用不同的方法绘制I曲线，写出这些方法所涉及的力学方程或方程组。
①如已知汽车轴距、质心高度、总质量、质心的位置(质心至后轴的距离) 就可用前、后制动器制动力的理想分配关系式绘制I曲线。
②根据方程组也可直接绘制I曲线。

假设一组值（＝0.1,0.2,0.3,……,1.0）,每个值代入方程组（4-30），就具有一个交点的两条直线，变化值，取得一组交点，连接这些交点就制成I曲线。
③利用线组和线组对
于同一值，线和线的交点既符合，也符合。取不同的值，就可得到一组线和线的交点，这些交点的连线就形成了I曲线。  
二、写出表达式、画图、计算并简单说明（2）
１用结构使用参数写出汽车行驶方程式（注意符号定义）。
汽车行驶方程式的普遍形式为
，即

式中：－驱动力；－滚动阻力；－空气阻力；－坡道阻力；－加速阻力；－发动机输出转矩；－主减速器传动比；－变速器档传动比；－传动系机械效率；－汽车总质量；－重力加速度；－滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－加速度。
3　画出附着率（制动力系数）与滑动率关系曲线，并做必要说明
①   当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，当制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。
②   然后随着S的增加，逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。
③   而车轮侧向力系数（侧向附着系数）则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，，即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。
④   只有当S约为20％（12～22％）时，汽车才不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力。 
4 用隔离方法分析汽车加速行驶时整车的受力分析图，并列出平衡方程

图中和式中：分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。     
6 写出汽车的燃料消耗方程式，并解释主要参数（注意符号定义）。
,式中：分别是百公里油耗（L/100km）、发动机功率（kW）、发动机燃料消耗率（或比油耗，）、车速(km/h)和燃油重度(N/L)。二、写出表达式、画图、计算，并要求简单说明（3）
2　简述图解法计算燃料消耗量的步骤
已知(,,),1,2,……,,以及汽车的有关结构参数和道路条件(和)，求作出等速油耗曲线。根据给定的各个转速和不同功率下的比油耗值,采用拟合的方法求得拟合公式。
1) 由公式

计算找出和对应的点(,),(,),......,(,)。
2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率和。

3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率。
4) 由和对应的,从计算。
5) 计算出对应的百公里油耗为

6) 选取一系列转速，，，，......，,找出对应车速，，，，……，。据此计算出。
把这些－的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列于表3-7。

等速油耗计算方法
,r/min
计算公式

...

,km/h

...

,

...

,

...

...

,g/(kWh)

...

,L/100km

...

6 说明驱动力与切向反作用力之间的关系，在什么条件下，可以认为。
当车轮纯滚动前进运动或者当车轮未抱死滚动时
式中：-切向力；－驱动力；-制动力；-滚动阻力。通常,或,所以。             
二、写出表达式、画图说明、计算 (4)
3  简述图解计算等速燃料消耗量的步骤
已知(,,),1,2,……,,以及汽车的有关结构参数和道路条件(和)，求作出等速油耗曲线。根据给定的各个转速和不同功率下的比油耗值,采用拟合的方法求得拟合公式。
1) 由公式计算找出和对应的点(,),(,),......,(,)。
2) 分别求出汽车在水平道路上克服滚动阻力和空气阻力消耗功率和。

3) 求出发动机为克服此阻力消耗功率。
4) 由和对应的,从计算。
5) 计算出对应的百公里油耗为
6) 选取一系列转速，，，，......，,找出对应车速，，，，……，。据此计算出。
把这些－的点连成线, 即为汽车在一定档位下的等速油耗曲线,为计算方便,计算过程列于 下表。
等速油耗计算方法
,r/min
计算公式

...

,km/h

...

,

...

,

...

...

,g/(kWh)

...

,L/100km

...

4  有几种确定汽车最高车速的方法？并有哪几种作图法可确定最高车速。
通常有三种方法可求的汽车的最高车速，它们分别是驱动力－行驶阻力平衡图法、动力因数－滚动阻力平衡图法、功率平衡图法。
①驱动力－行驶阻力平衡图法，即使驱动力与行驶阻力平衡时的车速
②功率平衡图法，即使发动机功率与行驶阻力功率平衡时的车速
③动力特性图法，即动力因数与道路阻力系数平衡
5 画图并说明最小传动比的选取原则。
假设时，；时，

其中不可能达到！但后备功率小，动力性变差，燃油经济性变好。

二、写出表达式、画图、计算并简单说明（5）　
3 画出制动力系数和侧向力系数与滑动率关系曲线，并做必要说明（含特征点）。
当车轮滑动率S较小时，制动力系数随S近似成线形关系增加，当制动力系数在S=20%附近时达到峰值附着系数。

然后随着S的增加，逐渐下降。当S=100％，即汽车车轮完全抱死拖滑时，达到滑动附着系数,即。对于良好的沥青或水泥混凝土道路相对下降不多，而小附着系数路面如潮湿或冰雪路面，下降较大。
而车轮侧向力系数（侧向附着系数）则随S增加而逐渐下降，当s=100%时，，即汽车完全丧失抵抗侧向力的能力，汽车只要受到很小的侧向力，就将发生侧滑。
只有当S约为20％（12～22％）时，汽车才不但具有最大的切向附着能力，而且也具有较大的侧向附着能力
4 用隔离法分析汽车加速行驶时主动轮的受力分析图，并列出平衡方程组

图中和式中：
分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。      
5 作图描述汽车稳定性因数与汽车前后轮侧偏角之差的对应关系，并说明。
汽车稳定性因数为

右边分子和分母同乘以侧向加速度，有

整理，得

因，，且侧向加速度与前、后轮的侧偏角、符号相反。所以，当、、取绝对值时，-的关系为

上式表明，与成线性关系，其斜率为。若，则，为不足转向；当时，则，为中性转向：当时，时，为过度转向。
二、写出表达式、画图、计算并简单说明（6）
4  用表格或流程图的形式列出计算汽车多工况燃料消耗量的过程
① 等速行驶工况燃油消耗量的计算：

②  加速行驶工况燃油消耗量的计算：

③ 等减速行驶工况燃油消耗量的计算：

④  怠速停车时的燃油消耗量

⑤ 整个循环工况的百公里燃油消耗量：

5 画出全轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图（注意符号说明）
－切向力；－滚动阻力偶；－空气阻力；－坡道阻力；－加速阻力；－转动惯性力矩；-坡度角 －地面法向反力；－汽车总质量；－重力加速度；－汽车质心高度；-轴距；－质心到前轴距离；－汽车质心到后轴距；－汽车车速； －加速度。

二、写出表达式或画图或计算，并简单予以说明 (8)
1　写出带结构、使用参数的汽车功率平衡方程式（注意符号及说明）。

式中：－驱动力；－滚动阻力；－空气阻力；－坡道阻力；－加速阻力；－发动机输出转矩；－主传动器传动比；－变速器档传动比；－传动系机械效率；－汽车总质量；－重力加速度；－滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－加速度。

2 写出带结构、使用参数的汽车燃料消耗方程式（注意符号及说明）。

式中： －传动系机械效率；－汽车总质量；－重力加速度；－滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－加速度；－发动机功率；－发动机燃料消耗率（比油耗）；-燃油重度。
3 画出制动减速度与制动时间关系曲线，并说明制动过程四阶段。
汽车反应时间，包括驾驶员发现、识别障碍并做出决定的反应时间，把脚从加速踏板换到制动踏板上的时间，以及消除制动踏板的间隙等所需要的时间。
制动力增长时间，从出现制动力(减速度)到上升至最大值所需要的时间。
在汽车处于空挡状态下，如果忽略传动系和地面滚动摩擦阻力的制动作用，在时间内，车速将等于初速度(m/s)不变。
在持续制动时间内，假定制动踏板力及制动力为常数，则减速度也不变。
制动力的消除也需要一段时间。
4 画出前轮驱动汽车加速上坡时的整车受力分析图。

二、写出表达式、画图、计算并简单说明 (9)
１　写出带结构、使用参数的汽车行驶方程式（注意符号）。
     汽车行驶方程式的普遍形式为：
，即

式中：－驱动力；－滚动阻力；－空气阻力；－坡道阻力；－加速阻力；－发动机输出转矩；－主传动器传动比；－变速器档传动比；－传动系机械效率；－汽车总质量；－重力加速度；－滚动阻力系数；－坡度角；－空气阻力系数；－汽车迎风面积；－汽车车速；－旋转质量换算系数；－加速度。
二、写出表达式、画图、计算并简单说明 (10)
7  峰值附着系数及其实际应用意义。

一般将地面制动力与地面法向反作用力（平直道路为垂直载荷）之比成为制动力系数。它是滑动率的函数。由图可知，当较小时，近似为的线性函数，随着的增加急剧增加。当趋近于时，随着的增加，增加缓慢，直到达到最大值。通常被称为峰值附着系数。很多试验表明，。然后，随着继续增加，开始下降，直至,。
二、写出表达式（或画图、计算）并简单说明 (11)
1　写出稳定性因数K=0时汽车的转向灵敏度表达式，并绘图说明。

，
若，则，
即转向灵敏度不随车速变化。
3 画图并说明汽车转向盘转角阶跃输入时汽车转向响应的过渡过程。
一辆等速行驶汽车在时，驾驶员急速转动转向盘至角度并维持此转角不变(即转向盘角阶跃输入)时的汽车瞬态响应曲线。

给汽车以转向盘角阶跃输入后，汽车横摆角速度经过一段过渡过程后达到稳态横摆角速度，此过渡过程即汽车的瞬态响应
汽车横摆角速度需要经过时间后才能第一次达到，这一段滞后时间称为反应时间。反应时间短，则驾驶员感到转向响应灵敏，否则就会觉得转向迟钝。也可用到达第一峰值的时间来描述滞后时间。
最大横摆角速度常大于稳态值。/×100%称为超调量，它表示执行指令误差的大小。
在瞬态响应中，横摆角速度在值附近波动。波动频率与汽车动力学系统的结构参数有关，它也是表征汽车操纵稳定性的一个重要参数。
进入稳态所经历的时间，即横摆角速度达到稳态值95%～105%之间的时间，称为稳定时间，它表明进入稳态响应所经历的时间。
5    用隔离方法分析汽车加速行驶时驱动轮的受力分析图，并列出平衡方程。

图中和式中：分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。

二、写出表达式、画图说明、计算，并简单说明 (12)
4   用 隔离方法分析全轮驱动汽车加速行驶时整车受力分析图，并列出平衡方程。

图中和式中：
分别是车身质量、加速度、后轴对车身的推力、前轴对车身的阻力、空气阻力、经传动系传至车轮轮缘的转矩、发动机曲轴输出转矩、飞轮转动惯量、飞轮角加速度、主传动器速比、变速器速比、传动系机械效率、轮缘对地面的作用力、车轮滚动半径。
5 汽车质量（空载和满载）对其固有振动频率和振幅的影响，并写出表达式。
减小非悬挂质量可降低车身的振动频率，增高车轮的振动频率。这样就使低频共振与高频共振区域的振动减小，而将高频共振移向更高的行驶速度，对行驶平顺性有利。

交院07级三班
王娅娅