汽车理论大作业
汽车理论作业汇总(复习资料)
汽车理论汇总第一章汽车动力性一名词解释：1、附着率：驱动轮所受的地面切向力Fx与地面法向反作用力Fz 的比值Cφ，它是指汽车直线行驶工况下，充分发挥驱动力所需求的最低的附着系数。
2、动力因数：D=Ft-Fw/G3、汽车的功率平衡图：若以纵坐标表示功率，横坐标表示车速，将发动机功率Pe，汽车经常遇到的阻力功率对车速的关系曲线绘在坐标图上。
4、发动机的使用外特性曲线: 带上全部附件设备，将发动机节气门全开（或高压油泵在最大供油位置），测试发动机转矩，油耗率b和转速n之间的关系。
5、滚动阻力系数：是车轮在一定条件下滚动时所需推力与车轮负荷之比。
二填空题：1、地面对轮胎切向反作用力的极限值，称为附着力。
2、驱动力系数为驱动力与径向载荷之比。
3、汽车的加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响。
常用原地起步加速时间和超车加速时间来表明汽车的加速能力。
4、汽车的驱动力是驱动汽车的外力，即地面对驱动轮的纵向反作用力。
5、车速达到某一临界车速时，滚动阻力迅速增长，此时轮胎发生驻波现象。
6、汽车直线行驶时受到的空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。
压力阻力分为：形状阻力，干扰阻力，内循环阻力和诱导阻力四部分。
形状阻力占压力阻力的大部分。
7、汽车的动力性能不只受驱动力的制约，它还受到轮胎与地面间附着条件的限制。
三问答题：1.如何用弹性轮胎的弹性迟滞现象，分析弹性轮胎在硬路上滚动时，滚动阻力偶矩产生的机理？P8，一二段，图1-9,1-10.2.影响汽车动力性的因素有哪些？发动机发出的扭矩F tq，变速器的传动比ig，主减速器传动比i0，传动系的传动效率ηT，空气阻力系数C D，迎风面积A，活动阻力系数f，汽车总质量G等。
四计算题：1、后轴驱动的双轴汽车在滚动阻力系数f=0.03的道路上能克服道路的上升坡度角为20度。
汽车数据：轴距L=4.2m，重心至前轴距离a=3.2m，重心高度hg=1.1m，车轮滚动半径r=0.46m。
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料消耗量；
（3）计算汽车在“城市客车四工况”下行驶 时的燃料消耗量；
（4）计算汽车在“商用车六工况”下行驶时 的燃料消耗量。
注：仅使用四工况和六工况计算，不分析商用车。
• 3、结合4.3.3节内容，根据下表中的参数，计算系 统的频域和时域响应，分析驾驶员操纵对汽车运 动稳定性的影响。
• 1、计算装有液力变矩器和五挡（也可为三 挡或四挡）变速器汽车的动力性。
（1）计算驱动力-行驶阻力图，并与传统同 级别汽车的驱动力图进行对比；
（2）计算动力特性图；
（3）计算功率平衡图；
（4）在一张图中画出驱动力（与不同坡道上 的行驶阻力以及发动机转速）图。
• 2、计算装有液力变矩器和五挡（也可为三 挡或四挡）变速器汽车的经济性。
驾驶员手、腕与转向盘之间的等效弹性系数/(N/rad)
1818.2 3885 3.048 1.463 1.585 62618 110185 50 9000 0-60
• 4、结合4.1节的二自由度汽车数学模型（415）、（4-16），
（1）推导系统的通解；
（2）计算转向盘角阶跃输入下系统的时域响 应；
质量ms1 质量ms2
69.4 对应的弹簧刚度和阻 Ks1=68000
尼系数
Cs1=1540
6
对应的弹簧刚度和阻 Ks2=24000
尼系数
Cs2=190
（3）计算系统的频域响应；
（4）分析侧偏刚度、车速、轴距、转动惯量、 汽车质量以及固有频率和阻尼比对系统响 应的影响。
• 5、结合5.4.1节的二自由度汽车模型，
（1）计算系统的稳态响应；
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汽车理论大作业20210410420车辆四班杨江林本文在MATLAB/Simulink中搭建ABS模型，将ABS对整车的性能影响进行仿真，并对仿真结果进行分析来证明方法的可行性。
2.原理由轮胎纵向力特性可知，车轮的滑移率b s 决定了制动力和侧向力的大小。
公式1给出了车轮滑移率b s 的定义。
式中，为车速，对应线速度，V V 为汽车线速度，r R 为车轮半径，为车轮线速度。
如图1所示为车辆在制动行使时，地面作用于车轮的制动力sb F 和侧向力y F 随车轮制动滑移率b s 的变化关系。
可以看出，侧向力随滑移率b s 的增加而下降，当滑移率从1降为0时，制动力开始随滑移率的增加而迅速增加；当滑移率增至某值opt s 时，制动力那么随滑移率的增加而迅速减少。
公式1说明了车速与轮速的关系：当滑移率为1时，车速与轮速相等；当滑移率为0时，车轮已经处于抱死状态。
车轮抱死滑移时，不仅制动力减少，制动强度降低，而且车轮侧向附着力也大大减少。
因此，当前轮抱死滑移时，车辆丧失转向能力；而后轮抱死滑移那么属于不稳定工况，易引起车辆急速甩尾的危险。
图1滑移率与附着系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最正确滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。
因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。
图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。
图2 不同路面的附着系数与滑移率的关系利用车轮滑移率的门限值及参考滑移率设计控制逻辑，使得车轮的滑移率保持在峰值附着系数附近，从而获得最大的地面制动力和最小的制动距离。
同时获得较大的侧向力，保证制动时的侧向稳定性。
ABS 工作原理图3. 模型由于汽车动力学模型建立是个复杂的过程，采用单轮模型建立汽车动力学模型。
简化的单轮模型如图3。
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汽车理论大作业题目：燃油经济性计算指导老师：侯永平作者：徐宁学号：0818282011年11月题目内容：负荷特性曲线的拟合公式为：44332210B b ee e e P B P B P B P B ++++= 式中，b 为燃油消耗率[g ／(kw. h)]; P e 为发动机净功率(kw)拟合式中的系数为 怠速油耗s mL /299.0Q id = (怠速转速400r/min)。
计算与绘制题1.3中货车的1)汽车功率平衡图。
2)最高档与次高挡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路油耗。
计算中确定燃油消耗率值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。
一、绘制汽车功率平衡图有效转速n=600—4000(r/min)。
ua=0.377rn/i g i0(km/h)。
不同档位取不同i g。
根据拟合公式分别求出各转速对应的转矩Tq=-19.313+295.27（n/1000）-165.44（n/1000）2+40.874（n/1000）3-3.8445（n/1000）4(N/m)。
再根据公式Pe=Ttq×n/9550(kw)求出净功率。
然后依次描点就得到汽车各档功率曲线。
发动机输出功率与阻力功率相平衡。
Pe=1/η（Gfu a/3600+C D Au a3/76140+Giu a/3600+δmu a a/3600）绘制功率平衡图时只考虑P f和P w,所以Pe=1/η（Gfu a/3600+C D Au a3/76140）利用公式分别求出各点阻力功率，并描点画图，得到阻力曲线。
二、求最低档和最高档的等速百公里曲线由已知条件44332210B b e e e e P B P B P B P B ++++=“计算中确定燃油消耗率值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。
汽车理论大作业(2)
汽车理论大作业20100410420车辆四班杨江林1.内容本文在MATLAB/Simulink中搭建ABS莫型，将ABS寸整车的性能影响进行仿真，并对仿真结果进行分析来证明方法的可行性。
2原理由轮胎纵向力特性可知，车轮的滑移率 b s决定了制动力和侧向力的大小。
公式1给出了车轮滑移率b s的定义。
式中，丿宀为车速，对应线速度，V V为汽车线速度，r R为车轮半径，为车轮线速度。
如图1所示为车辆在制动行使时，地面作用于车轮的制动力sb F和侧向力yF随车轮制动滑移率b s的变化关系。
可以看出，侧向力随滑移率bs的增加而下降，当滑移率从1降为0时，制动力开始随滑移率的增加而迅速增加；当滑移率增至某值opt s时，制动力则随滑移率的增加而迅速减少。
公式1说明了车速与轮速的关系：当滑移率为1时，车速与轮速相等；当滑移率为0时，车轮已经处于抱死状态。
车轮抱死滑移时，不仅制动力减少，制动强度降低，而且车轮侧向附着力也大大减少。
因此，当前轮抱死滑移时，车辆丧失转向能力；而后轮抱死滑移则属于不稳定工况，易引起车辆急速甩尾的危险。
根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。
因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。
图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。
0 20 40 60 80 100^滑移率'图2不同路面的附着系数与滑移率的关系利用车轮滑移率的门限值及参考滑移率设计控制逻辑，使得车轮的滑移率保持在峰值附着系数附近，从而获得最大的地面制动力和最小的制动距离。
制动时的侧向稳定性。
3. 模型由于汽车动力学模型建立是个复杂的过程，采用单轮模型建立汽车动力学模型。
简化的单轮模型如图3。
同时获得较大的侧向力，保证由图可得到车辆的动力方程:车辆运动方程：dv m— dt车轮运动方程：dI FR T b dt车辆纵向摩擦力：F N（1）（2）式中, m为1/4整车质量（kg）；F为地面制动力（N）；R为车轮半径（m）; I为车轮转动惯量（kg?m2）；Tb为制动力矩（N?m), m); v 为车身速度(m/s); w 为车轮角速度（rad • s ）; N 为地面对车轮的法向反作用力（ N ）;卩为地面摩擦系数。
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二自由度轿车模型的有关参数如下：总质量 m ＝1818．2kg绕z o 轴转动惯量 23885z I kg m =⋅轴距 L=3.048m质心至前轴距离 a=1.463m质心至后轴距离 b=1.585m前轮总侧偏刚度 rad N k /626181-=后轮总侧偏刚度 2110185k =- /N rad转向系总传动比 i=20试求：1)稳定性因数K 、特征车速ch u 。
2)稳态横摆角速度增益曲线r ωδ)s ----a u 车速u=22.35m/s 时的转向灵敏度r swωδ。
3)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12a a -与转弯半径的比值R/R 0(R 0=15m)。
4)车速u=30.56m/s,瞬态响应的横摆角速度波动的固有(圆)频率0ω、阻尼比ζ、反应时间τ与峰值反应时间ε。
提示： 1) 稳定性系数：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122k b k a L m K =0.002422/m s 特征车速Ku ch 1==20.6s m /=74.18km/h 2) 转向灵敏度21KuL u s r +=⎪⎭⎫δω=0.618 3) ()211αα-=L a K y ⇒ 21αα-=0.0281rad δL R =0 ()21ααδ--=LR ⇒0R R =1.16 4) 固有圆频率 m c '=0ω=5.58rad/s.0f =0.8874Hz 阻尼比m h '=02ωξ=0.5892 反应时间ωτΦ-== 0.1811s 峰值反应时间 ωξωωεΦ-=0arctg=0.3899sMATLAB程序m=1818.2 ; Iz=3885 ; L=3.048 ;a=1.463 ; b=1.585 ;k1=-62618 ; k2=-110185 ;i=20 ; R0=15 ;t=0:0.05:8 ;K=m/(L*L)*(a/k2-b/k1);u_ch=(1/K)^0.5 ;q0=L/R0 ;u=30;w_r0=u./L*q0./(1+K.*u.*u) ;w0=L./u.*(k1.*k2.*(1+K.*u.*u)/(m.*Iz)).^0.5 ;zuni=(-m.*(a.*a.*k1+b.*b*k2)-Iz*( k1+k2))./(2*L.*(m.*Iz.*k1.*k2.*(1+K.*u.*u)).^0.5) ;Q=atan((1-zuni.^2).^0.5./( m.*u.*a.*w0/L/k2+zuni )) ;w=w0.*(1-zuni.^2).^0.5 ;w_r=w_r0.*(1+(1./(1-zuni.*zuni).*( (-m.*u*a/(L*k2)).^2.*w0.^2 + 2*m.*u*a.*zuni.*w0/(L*k2) +1 )).^0.5.*exp(-zuni.*w0.*t).*sin(w.*t+Q));plot(t,w_r);利用5.11的数据，在MATLAB 分别画出横摆角速度瞬态响应曲线。
汽车理论作业(一)
用Matlab软件采用梯形法求积分，计算求出加速时间为27.4156s。
1.8解：①1挡时，
由于忽略滚动阻力和空气阻力，则
∴
∴将出现打滑现象，故在加速过程中发动机扭矩不能否充分发挥。
②由题意知 ，
∵ ,且
∴解得b=1704.6mm
∴前轴负荷率为：
2.1答：不正确。（1）由燃油消耗率曲线知：汽车在中等转速、较大档位上才是最省油的。此时，后备功率较小，发动机负荷率较高燃油消耗率低，百公里燃油消耗量较小。（2）发动机负荷率高只是汽车省油的一个方面，另一方面汽车的质量利用系数（即装载质量与整备质量之比）大小也关系汽车是否省油。
汽车理论作业（一）
1.3解：1）（取四档为例）
∵
行驶阻力为 ：
由计算机作图有
2)最高车速：
∵ r/min
∴ Km/h
最大爬坡度：
由于挂1档时速度慢， 可忽略:
在求最大坡度时， ，故：等效坡度
∴
3）①由 ,
绘制汽车行驶加速倒数曲线（已装货）：
②汽车由2档起步加速行驶至70km/h的加速时间。
2.7解：①∵
由以上三个关系式，可以绘出各个档位下发动机的有效功率图。
汽车理论大作业
汽车理论大作业420车辆四班杨江林1.内容本文在MATLAB/Simulink中搭建ABS模型，将ABS对整车的性能影响进行仿真，并对仿真结果进行分析来证明方法的可行性。
2.原理由轮胎纵向力特性可知，车轮的滑移率b s 决定了制动力和侧向力的大小。
公式1给出了车轮滑移率b s 的定义。
式中，为车速，对应线速度，V V 为汽车线速度，r R 为车轮半径，为车轮线速度。
如图1所示为车辆在制动行使时，地面作用于车轮的制动力sb F 和侧向力y F 随车轮制动滑移率b s 的变化关系。
可以看出，侧向力随滑移率b s 的增加而下降，当滑移率从1降为0时，制动力开始随滑移率的增加而迅速增加；当滑移率增至某值opt s 时，制动力则随滑移率的增加而迅速减少。
公式1说明了车速与轮速的关系：当滑移率为1时，车速与轮速相等；当滑移率为0时，车轮已经处于抱死状态。
车轮抱死滑移时，不仅制动力减少，制动强度降低，而且车轮侧向附着力也大大减少。
因此，当前轮抱死滑移时，车辆丧失转向能力；而后轮抱死滑移则属于不稳定工况，易引起车辆急速甩尾的危险。
图1滑移率与附着系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。
附着系数的数值主要取决于道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎面花纹、材料以及车速等因素。
因此对于不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。
图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。
图2 不同路面的附着系数与滑移率的关系利用车轮滑移率的门限值及参考滑移率设计控制逻辑，使得车轮的滑移率保持在峰值附着系数附近，从而获得最大的地面制动力和最小的制动距离。
同时获得较大的侧向力，保证制动时的侧向稳定性。
ABS 工作原理图3. 模型由于汽车动力学模型建立是个复杂的过程，采用单轮模型建立汽车动力学模型。
简化的单轮模型如图3。
图3 单车轮模型由图可得到车辆的动力方程： 车辆运动方程：dvmF dt =- （1）车轮运动方程：b d IFR T dt ω=- （2）车辆纵向摩擦力：F N μ= （3）式中，m 为1/4整车质量（kg ）；F 为地面制动力（N ）；R 为车轮半径（m ）；I 为车轮转动惯量（kg •m2）；Tb 为制动力矩（N •m ），m ）；v 为车身速度（m/s ）；ω 为车轮角速度（rad ·s ）；N 为地面对车轮的法向反作用力（N ）；μ为地面摩擦系数。
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n(r/min)
Tq(N*m)
n(r/min)
Tq(N*m)
600
106.6211
1800
174.1665
3000
169.7305
700
119.4071
1900
174.7145
3100
168.7753
800
130.3742
2000
174.947
3200
167.6796
900
139.6984
2100
174.9295
3300
166.398
1000
147.5465
2200
174.718
3400
164.8759
1100
154.0762
2300
174.3595
3500
163.0495
1200
159.4357
2400
173.8915
3600
160.8456
1300
163.7643
2500
173.3425
变速器传动比Ig（数据如下表）
1档
2档
3档
4档
5档
4档变速器
6.03
3.03
1.67
1
----
轴距L=3.2m
质心至前轴距离(满载) a=1.947m
质心高(满载) hg=0.9m
第二题：
第三题：
计算
1.确定一轻型货车的动力性能
1.1绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图
1.1.1发动机转矩
1.汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式为：Tq=-19.313+295.27(n/1000)-165.44(n/1000)2+40.874(n/1000)3-3.8455(n/1000)4
1400
13612.996
6840.361
3770.100
2257.545
1500
13828.533
6948.666
3829.793
2293.289
1600
13989.6
7029.6
3874.4
2320
1700
14104.532
7087.352
3906.230
2339.06
1800
14180.889
2332.347
2700
14010.090
7039.896
3880.075
2323.398
2800
13951.967
7010.690
3863.978
2313.759
2900
13888.983
6979.041
3846.534
2303.314
3000
13819.699
6944.227
3827.346
2291.824
1.1.2发动机在各档位下的驱动力
驱动力计算公式：
式中i0=5.83, r=0.367, 4档变速箱传动比ig(数据如下)
1档
2档
3档
4档
4档变速器
6.03
3.03
1.67
1
表1.1.2各档位传动比
将个转速下发动机转矩带入驱动力计算公式可得各档位不同转速下的发动机驱动力
发动机驱动力表
转速
驱动力F（N）
转速(r/min)
1档
2档
3档
4档
600
8681.245
4362.218
2404.259
1439.676
700
9722.296
4885.333
2692.576
1612.321
800
10615.254
5334.033
2939.880
1760.407
900
11374.443
5715.516
3150.136
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线的拟合公式位：
Tq=-19.313+295.27(n/1000)-165.44(n/1000)2+40.874(n/1000)3-3.8455(n/1000)4
式中，Tq为发动机的转矩(N*m);n位发动机的转速(r/min)。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min
3939.814
2359.17
2300
14196.597
7133.613
3931.728
2354.328
2400
14158.494
7114.467
3921.175
2348.009
2500
14113.794
7092.006
3908.795
2340.596
2600
14064.052
7067.011
3895.019
3100
13741.924
6905.146
3805.806
2278.926
3200
13652.711
6860.317
2.式中，Tq为发动机的转矩(N*m);n位发动机的转速(r/min)。
发动机的最低转速nmin=600r/min,最高转速nmax=4000r/min
2.发动机的转矩：将转速带入汽油发动机使用外特性的Tq-n曲线拟合公式，取转速间隔为100r/min，得发动机转矩表如下：
表1.1
发动机转矩表
n(r/min)
7125.720
3927.377
2351.723
1900
14225.500
7148.137
3939.743
2359.121
2000
14244.434
7157.651
3944.976
2362.261
2100
14243.010
7156.935
3944.582
2362.025
2200
14225.795
7148.285
装备质量2000kg
整车装备质量1800kg
总质量3880kg
车轮半径0.367m
传动系机械效率nT=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=0.218kg*m2
2前轮转动惯量Iw1=1.798kg*m2
4后轮转动惯量Iw2=3.598kg*m2
1886.309
1000
12013.449
6036.608
3327.108
1992.28
1100
12545.101
6303.757
3474.348
2080.448
1200
12981.486
6523.035
3595.204
2152.817
1300
13333.921
6700.130
3692.811
2211.264
汽车理论大作业
计算任务书
题目：
第一题汽车动力性能的计算
确定一轻型货车的动力性能（货车装用5档变速器）
1.绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图。
2.求汽车最高时速，最大爬坡度及克服该爬坡度时对应的附着率。
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档起步加速至70km/h的加速时间。
3700
158பைடு நூலகம்1819
1400
167.1918
2600
172.7316
3800
154.967
1500
169.839
2700
172.0688
3900
151.1
1600
171.8172
2800
171.3549
4000
146.471
1700
173.2287
2900
170.5814
表1.1.1发动机转矩表