汽车设计复习资料-汽车理论试题(A卷)解答.doc

二）、(20分)利用功率平衡图分别分析轿车总质量M、空气阻力系数CD和主传动比i0对汽车动力性影响的规律该汽车的发动机功率78kw，装备的变速箱是四档的，且四挡是直接挡汽车滚动阻力系数为0.015且为常数不随速度改变迎风面积为2m^2传动系总效率为0.95答：轿车总质量M、空气阻力系数CD和主传动比i0对汽车动力性的影响可以从这三个参数对最高车速和后备功率的影响来衡量1）轿车总质量M、空气阻力系数CD对动力性的影响规律该汽车的功率平衡图如图1所示图1 该汽车的功率平衡图（示意）由汽车的功率平衡方程式可知，轿车总质量M、空气阻力系数CD会影响汽车行驶过程中的阻力功率图1中为汽车经常遇到的阻力功率M和CD越大，—曲线将向左压缩，如图中红色的（1）所示这将导致最高车速，并导致各挡的后备功率减小，从而使汽车动力性变差M和CD越小，—曲线将向右扩展，如图中红色的（2）所示这将导致最高车速，并导致各挡的后备功率增大，从而使汽车动力性变好根据功率平衡方程式，由不同的M和CD值并利用题目所给数据可以计算该车在水平路面行驶时最高车速，从而定量了解M和CD对该车动力性的影响计算结果如下表所示：MCD2000Kg0.3195Km/h2500Kg0.3191Km/h2000Kg0.2220Km/h（2）主传动比i0对汽车动力性的影响规律主传动比的改变将影响功率平衡图上—曲线的位置，从而影响汽车的动力性。

下面用该车变速器位于直接挡，传动系传动比为i0的情况说明不同i0取值对动力性的影响图2为i0取不同数值、、时的功率平衡图（部分），阻力功率为汽车经常遇到的图2 i0取不同数值、、时的功率平衡图（部分）先讨论最高车速：可以看出，主传动比为时，阻力功率曲线正好与发动机功率曲线2交在其最大功率点上，即而装有另外两种传动比的主减速器，发动机功率曲线1、3与阻力功率曲线的交点均不在最大功率点，即，，且、均小于所以i0选择到汽车的最高车速相当于发动机最大功率点的车速时，最高车速是最大的再讨论汽车的后备功率：当主传动比为时，发动机功率曲线1在曲线2的右方因此，除了外，汽车的后备功率也比较小，即汽车的动力性比主传动比为时要差当主传动比为时，发动机功率曲线3在曲线2的左方虽然，但汽车的后备功率却有较大增加，即其动力性有其加强的一面评分标准本题考查3个参数变化对功率平衡图曲线的影响，从而对汽车动力性产生的影响前两个参数M和CD影响公路平衡图中的阻力功率—车速曲线，第三个参数i0影响发动机功率—车速曲线所以此题的20分中，两个方面的论述各占10分对动力性的影响又从最高车速和后备功率两方面说明，所以这两个方面各占一半的分数。

另外由于本题提供了一些参数，所以学生可以自行取全其他的参数进行定量分析考虑到考试的时间限制，如果学生已经进行了上述定性分析，说明已经理解了要点，所以定量分析所占的分数不要太多，给1分即可所以本题具体评分标准如下：项目内容分数备注1用于说明M和CD对动力性影响的功率平衡图，包括4个挡位的发动机功率—车速曲线和阻力功率—车速曲线，不包括阻力功率变化后的两条阻力功率—车速曲线2考查学生对基本的功率平衡图的掌握2用于说明M和CD对动力性影响的功率平衡图，其中的阻力功率变化后的两条阻力功率—车速曲线（答案图1中的红色曲线）1考查学生对M和CD变化对阻力功率—车速曲线造成的影响的掌握3文字叙述M和CD变大，阻力功率—车速曲线向左，最高车速变小1.5考查M和CD变大对最高车速的影响4文字叙述M和CD变大，阻力功率—车速曲线向左，后备功率变小1.5考查M和CD变大对后备功率的影响5文字叙述M和CD变小，阻力功率—车速曲线向右，最高车速变大1.5考查M和CD变小对最高车速的影响6文字叙述M和CD变小，阻力功率—车速曲线向右，后备功率变大1.5考查M和CD变小对后备功率的影响7M和CD变化对最高车速影响的定量计算1至少应该对比两组数据，只计算一组M和CD对应的最高车速不给分8主传动比i0变化时的功率平衡图，包括3条不同i0最高挡的发动机功率—车速曲线和阻力功率—车速曲线4=3x1+13条不同i0最高挡的发动机功率—车速曲线每条1分，其中与阻力功率—车速曲线位置正确给0.5分，和标注正确给0.5分。

4分中还有1分，3条发动机功率—转速曲线主传动比大小关系正确给0.5分，指出这3条曲线是变速箱直接挡对应的曲线给0.5分9文字论述主传动比i0对最高车速的影响3论述时给1分，论述和时，给1分，指出时最高车速最大给1分10文字论述主传动比i0对后备功率的影响3论述时比时后备功率小，给1.5分，论述时比时后备功率大，给1.5分三）计算题3.1）（20分）已知某前轮驱动的轿车总重量为13795 N，前轴载荷8678N， 后轴载荷5117N,质心高483mm,轴距2667mm,发动机的转动惯量为0.09kgm2，发动机的最大转矩/转速为272.8 Nm/4400rpm；变速器的相关数据如表1-1所示滚动阻力系数，空气阻力系数，升力系数Clf=Clr=0.13,迎风面积1.98m2表1-1 某轿车变速器的数据挡位12345转动惯量kgm20.150.100.080.060.03传动比4.282.791.831.361.00传动效率0.9660.9670.9720.9730.970主减速器的转动惯量0.136，传动比2.92，传动效率0.99；驱动轮和从动轮的转动惯量均为1.24 kgm2，车轮的周长2.01m；半径0.32m。

1）求该车的最大爬坡度2）计算平直路面用5挡行驶时最大转矩点的最大加速度和附着率3）如果路面附着系数是0.62，二档行驶时，问该汽车是否能够充分发挥发动机的动力？答：（1）该车的最大爬坡度是I挡的最大爬坡度I挡的最大爬坡度不仅是由发动机的动力和传动比等汽车本身的因素决定，还受到路面附着条件的限制首先认为地面附着系数足够大，求出由汽车本身性能决定的爬坡能力，再验证路面附着可否达到该爬坡能力的要求计算时忽略风阻，加速阻力为0， （1）将，，，，，m，，代入（1）式，可以求出，从而可以求出最大爬坡度1）式左边10189.04N（1）式右边可以采用，求解（1）式中的，也可以利用试取并不断逼近真值的方法求解（1）式中的下面列出一组试取的结果：取值（1）式右边数值9025.7710700.599900.8610230.1510067.0310148.9810181.5410197.7710189.66可见，汽车本身性能决定的可爬上的最大坡度对应的角度为，即然后求该爬坡度对应的附着率由公式，可以求出对应的附着率为2.425，即只有当路面附着系数超过2.425，一挡的爬坡能力才能完全发挥这实际上是不可能的。

做为参考，可以取一个较大数值的路面附着系数，计算在这种附着系数的路面的最大爬坡度，做为该车的最大爬坡度不妨取，由公式，代入数据可以求出，即该车的最大爬坡度为0.44（2）平直路面5挡行驶，最大转矩点转矩/转速为272.8 Nm/4400rpm由于车速较高，所以计算过程中必须考虑升力的影响5挡最大转矩点对应的车速为不考虑风速，则空气密度一般取值为故前后升力：计算最大加速度时，认为路面附着系数足够大，（平直路面），考虑和，则行驶方程式为： （2）（2）式中：故代入数据可求得：下面求前轮附着率：（3）和第（2）问相同，先求二挡平直路面行驶时发动机最大转矩点所产生的最大加速度故前后升力：假设发动机动力可以充分发挥：，其中，则可求出然后求前轮附着率：由于路面附着系数只有0.62，所以该车不能充分发挥发动机的动力评分标准本题共有3问，根据每问的计算量分配分数第（1）问占4分，第（2）问和第（3）问各占8分其中需要说明：第（2）问，如果没有考虑升力的影响，则扣去4分（在全部计算量中大致有一半内容涉及到升力），其余分数参照下面的具体评分标准给出第（3）问由于车速较低，升力的影响不明显，所以如果学生在解答过程中首先指出忽略升力的影响，然后进行简化计算，只要过程和得数正确也给全部分数。

但是如果没有说明由于车速较低而忽略升力的影响就直接计算，则按两种情况扣分：1）如果第（2）问考虑了升力的影响，则表明学生只是省略了对假设的叙述这是不应该的2）如果第（2）问没有考虑升力的影响，则表明学生根本没有考虑升力则第（3）问没有说明忽略升力影响的试卷的评分具体操作步骤为：先按下述具体评分标准给分，如果是情况1），最后再加2分，如果是情况2），则不加分具体评分标准（第（3）问考虑升力的影响）如下：项目内容分数备注1第（1）问，列出简化的行驶方程式12认为附着足够，代入数据，求出最大爬坡度13求出上述最大爬坡度对应的附着率14求出合理的高附着率地面所限制的最大爬坡度15第（2）问，计算出车速0.56根据车速计算出前后升力0.57计算出或者18考虑升力影响，列出行驶方程式并求出加速度2如果没有考虑升力的影响而列出行驶方程式并求出加速度，如果方程式中的其余各项表述正确，并且基于此方程式的加速度结果正确，给1分如果其余各项表述不正确或计算结果有误，酌情扣分9求出前轮2如果计算不正确，给1分10求出1如果没有考虑升力，只利用题目条件，给0.5分11求出1如果由于及计算不正确，求出的错误，给0.5分12第（3）问，计算出车速并根据车速计算出前后升力0.513计算出或者0.514考虑升力影响，列出行驶方程式并求出加速度2如果没有考虑升力的影响而列出行驶方程式并求出加速度，如果方程式中的其余各项表述正确，并且基于此方程式的加速度结果正确，给1分。

如果其余各项表述不正确或计算结果有误，酌情扣分15求出前轮2如果计算不正确，给1分16求出1如果没有考虑升力，只利用题目条件，给0.5分17求出并判断发动机动力是否可以充分发挥2如果计算错误，扣1分如果判断错误，扣1分3．2）（20分）已知某轻型卡车质量为，前轴负荷1350，后轴负荷为2650，hg=0.88m，L=2.8m，制动系统是前后分开的双回路系统，四轮盘式制动器，设计要求同步附着系数为0.8，试确定该车的制动器制动力分配系数是多少？该车的制动系统是否满足法规的要求？如果将同步附着系数降到0.6，其制动性能有什么变化（要求有量的说明）？如果这时再改为X型布置（对角的制动器是一个管路），当有一个管路失效时，在路面附着系数为0.55时是前轮先抱死还是后轮先抱死（要求说明理由）？答：（1） ，，（2）由于该车质量m=4000Kg>3.5t，所以制动系统需要满足如下3条法规：①对于之间的各种车辆，要求制动强度；②车辆在各种装载状态时，前轴利用附着系数曲线应在后轴利用附着系数曲线之上；③对于总质量。