燃油消耗量三档 四档 38.3705 30.1001 44.2181 38.4012 Qa/(mL) 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Qid是一定值。只要知道匀减速阶段的时间，就可以求出耗油量：Qd?Qidt。
Qd?Qidt?0.299mL/s?19.3s?5.77mL。
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：
Qs?s?18.2692L?Q?100?8.8681?44.9644?54.2024?38.3705?44.2181?5.77?1001075
四档：
Qs?s?13.9079L?Q?100?6.4371?34.0632?34.7380?30.1001?38.4012?5.77?1001075
讨论：
一、关于插值方法的讨论：
在完成本题的第二个小问题，即求等速百公里油耗曲线的时候，处理题中所给的拟合函数的时候有两种处理方法：一是先使用已经给出的节点数据，使用插值方法，得出转速插值点的对应燃油消耗率b。然后再进而求出对应车速的等速燃油消耗量。在这里的处理方法就是这种。从得到的等速百公里油耗曲线上可以发现，曲线有比较多的曲折。估计这是使用三次样条插值方法得到的结果。因为三次样条插值具有很好的光滑性。如果改用线形内插法的话，得到的曲线虽然不光滑，但是能够体现一个大体的趋势。经比较发现，使用三次样条插值得到的曲线中部与线形内插得到的曲线十分相似。
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%）
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因此，两种方法得到的结果十分相近。
这种对系数进行插值的方法的精度依靠于所给出的拟合公式中各个系数与n之间的关系。如果存在很好的线形关系，则使用线性内插的精度比较高。
另外一种处理方法就是，先利用给出的各个节点数据，求出了八个b值，然后利用这八个b与ua的数据，进行插值。这种处理方法插值时所用的结点数比较少，插值得出的等速百公里油耗曲线比较平缓。
二、关于加速过程的加速阻力的处理讨论：
在计算匀加速过程的时候，因为比匀速行驶的时候，增加了加速阻力，因此车速与发动机功率之间的关系已经改变了。这样，就应该使用拟合公式，重新对b进行计算，得出在加速过程中，速度对应的燃油消耗率。而且对于不同的加速阶段（加速度不同），就会得到不同的b与ua的关系。但是，这种方法仍然只是对实际情况的一种近似。因为对于加速过程，发动机是处在一个瞬时动态过程，而前面的处理方法仍然是使用稳态的时候发动机的负荷特性进行计算。也就是说把加速阶段近似为一个加入了加速阻力功率的匀速过程来看待。这必然会出现一些误差。
2.8轮胎对汽车动力性、燃油经济性有些什么影响？
答：1）轮胎对汽车动力性的影响主要有三个方面：①轮胎的结构、帘线和橡胶的品种，对滚动阻力都有影响，轮胎的滚动阻力系数还会随车速与充气压力变化。滚动阻力系数的大小直接影响汽车的最高车速、极限最大加速度和爬坡度。 ②汽车车速达到某一临界值时，滚动阻力迅速增长，轮胎会发生很危险的驻波现象，所以汽车的最高车速应该低于该临界车速。③轮胎与地面之间的附着系数直接影响汽车的极限最大加速度和爬坡度。
2）轮胎对燃油经济性的影响
轮胎的滚动阻力系数直接影响汽车的燃油经济性。滚动阻力大燃油消耗量明显升高。 2.9为什么公共汽车起步后，驾驶员很快换入高档？
答：因为汽车在低档时发动机负荷率低，燃油消耗量好，高档时则相反，所以为了提高燃油经济性应该在起步后很快换入高档。
2.10达到动力性最佳换档时机是什么？达到燃油经济性的最佳换档时机是什么？二者是否相同？
答：达到动力性最佳应该使汽车加速到一定车速的时间最短，换档时机应根据加速度倒数曲线确定，保证其覆盖面积最小。达到燃油经济性的换档时机应该根据由“最小燃油消耗特性”确定的无级变速器理想变速特性，考虑道路的?值，在最接近理想变速特性曲线的点进行换档。二者一般是不相同的。
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i0为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同i0值对汽车性能的影响。
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
du随着车速的变化。由汽车行驶方程式：dtTtqigi0?Tr?Gf?Gi?CDA2duua??m，可以的到： 21.15dtCA2du1Ttqigi0?T?[?(Gf?Dua)]（Fi?0） dt?mr21.15由于对于不同的变速器档位，车速ua与发动机转速n的对应关系不同，所以要针对不同的变速器档位，求出加速度a随着车速ua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uamax和最低车速
uamin。然后在各个车速范围内，对阻力、驱动力进行计算，然后求出
特性Tq?n曲线的拟合公式求得。
du，即a。式中Ttq可以通过已经给出的使用外dt求出加速度a随着车速ua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
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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 传动比ig I 6.09 II 3.09 III 1.71 IV 1.00 计算的结果是如下： 主传动比i0 5.17 5.43 27.5032 5.83 27.1291 6.17 26.5132 6.33 25.9787 II档起步 27.3036 0-70km/h加速时间/s 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i0 六工况百公里油耗 （L/100km） 5.17 13.3811 5.43 13.6191 5.83 13.9079 6.17 14.1410 6.33 14.2608 可以绘制出燃油经济性——加速时间曲线如下：
从图上可以发现，随着i0的增大，六工况百公里油耗也随之增大；这是由于当i0增大以后，在相同的行驶车速下，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i0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i0越大，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i0=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动比之下，发动机驱动力变小所带来的影响。因此反映到图线中，加速时间反而有所下降。
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从上面的结果发现，i0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i0就是整个传动系的传动比。i0如果选择过大，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，燃油经济性不好；如果i0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i0的影响进行两方面的计算与测量，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：
uh?6.34pi?6.34?179.27?84.9km/h
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?2??2的数值，说明制动器作用时间的重要性。
性能指标 真空助力制动系 压缩空气－液压制动系 ''12''制动时间/s 2.12 1.45 制动距离/m 12.25 8.25 最大减速度/(m/s2) 7.25 7.65 注：起始制动速度均为30km/h
分析：计算?2??2的数值有两种方法。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，
'''制动器作用时间?2(?2??2)，持续制动时间?3，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
12''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?2(?2??2)，持续制动时间?3。
?2'??2''??3?t ①
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s2和s3
a1s2?u0(?2'??2'')?abmax?2''2，s3?bmax?32，总制动距离：
62a1s?s2?s2?u0(?2'??2'')?abmax?2''2?bmax?32 ②
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在制动器作用时间结束时与车速持续制动阶段初速相等
1u0?abmax?2''?abmax?3
2③
uuo2124方程①②③联立可得：?2''?(uot??s)，?3?0??2''，?2'?t??2''??3。
abmax2abmax2abmax方法二（简化计算）：
略去总制动距离的二次小项有：
2u0?2\1 s?(?2'?)u0?3.6225.92abmax计算结果如下表所示： ?2'??2\2（s） 不简化计算 0.97（无解） 无解 简化计算 0.895 0.445 真空助力制动系 压缩空气－液压制动系 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 空载 满载 质量（kg） 质心高hg/m 4080 9290 0.845 1.170 轴距L/m 3.950 3.950 质心至前轴距离a/m 2.100 2.950 制动力分配系数β 0.38 0.38 '1） 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Ua＝30km/h，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?2＝0.02s，
制动减速度上升时间?2＝0.02s。
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'。
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：?f?''?z1?b?zhg?L，
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汽车理论第5版课后题答案
