汽车理论余志生-课后习题答案(正确)

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φ＝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

2

有关参数为：

m=1600kg,CD=0.45,A=2.00m,f=0.02,δ≈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。 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（1－15），由附着

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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，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FZW11?CLfA?ur22，

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：

CFz1= Fzs1-Fzw1＝9643.2--12LfA?ur2

地面作用于前轮的切向反作用力为：

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Fx1 = Ff2+Fw =

0.385Gf+

CDA2ua21.15CA＝120.7＋21u .15D2a附着力利用情况：

CDA2uaFX121.15?FZ19643.2?1CA?u2Lfr2120.7?

ii> 对于前置发动机后轮驱动（F.R.）式轿车同理可得：

FX2FZ2CDA2ua21.15?16946.2?CLrA?ur22174.7?

一般地，CLr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FF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??0.2时 i> 求极限最高车速:

忽略空气升力对前轮法向反作用力的影响，Fz1＝9643.2 N。

最大附着力FF?1=FX1=FW+Ff2?1X1Z1?FX2FZ2，前置发动机前轮

=?gFz1=1928.6 N。

令加速度和坡度均为零，则由书中式（1－15）有：

，

= 1928.6-0.02X0.385X1600X9.8= 1807.9 N，

amax则FW?F?1?Ff2又FW?CDA2uamax21.15由此可推出其极限最高车速：u= 206.1 km/h。 ii> 求极限最大爬坡度:

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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最大附着力F?1hgbFz1?Fzs1?G(cos??sin?)LL

=?gFz1

aF?1=FX1=Fi+Ff2?Gsin??Gggcos?gfL由书中式（1－15），有 以上三式联立得：imax

?tan??b??afL?hg?＝0.095。

iii> 求极限最大加速度：

令坡度阻力和空气阻力均为0，Fz1＝9643.2 N

F?1=?gFz1＝1928.6N

F?1=FX1=Ff2?mamax由书中式（1－15） 解得amax

?1.13。

2) 当附着系数Φ＝0.7时，同理可得： 最高车速：u= 394.7 km/h。

amax最大爬坡度：i方法二：

max?0.347?。

最大加速度：amax4.14

忽略空气阻力与滚动阻力，有：

q?b/L1/??hg/L，最大爬坡度imaxmax?q，最大加速度a。

max?q.g

所以??0.2时，i?0.118,amax?1.16m/s2??0.7时，imax?0.373,amax?3.66m/s2

1.8 一轿车的有关参数如下： 总

质

量

1600kg

；

质

心

位

置

：

a=1450mm,b=1250mm,hg=630mm；发动机最大扭矩

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