请结合《汽车理论第五版课后答案解析:滚动阻力与动力性能》一书,详细说明如何计算汽车在特定条件下达到最高车速时的滚动阻力和发动机转矩需求,并给出具体的计算示例。
时间: 2024-10-30 09:19:09 浏览: 35
为了解决汽车在特定条件下达到最高车速时的滚动阻力和发动机转矩需求这一问题,首先需要了解汽车动力系统的基本工作原理及相关的动力性能参数。《汽车理论第五版课后答案解析:滚动阻力与动力性能》提供了理论与实际相结合的丰富内容,是深入理解汽车动力性能的宝贵资料。
参考资源链接:[汽车理论第五版课后答案解析:滚动阻力与动力性能](https://wenku.csdn.net/doc/59zywos61d?spm=1055.2569.3001.10343)
在计算滚动阻力时,通常使用公式:
F_r = C_r * W * g
其中,F_r 代表滚动阻力,C_r 是滚动阻力系数,W 是汽车的总重量,g 是重力加速度。滚动阻力系数C_r 受到轮胎和路面状况、车速等因素的影响,需要根据实际条件选取合适的值。
对于发动机转矩需求,汽车的最高车速通常发生在发动机输出最大功率时。转矩T与功率P和角速度ω之间的关系为:
P = T * ω
要求解发动机转矩需求,需要知道发动机的功率曲线,通常在发动机转速最高时输出最大功率。通过功率曲线可确定对应最高车速的发动机转速,从而计算出发动机转矩。
例如,假设有一辆轻型货车,其数据如下:总质量1500kg,最大功率为60kW,最大转速为5000rpm,第5档传动比为3.27,轮胎半径为0.3m,空气阻力系数为0.32,迎风面积为2.2m²,滚动阻力系数为0.02。要计算在干燥硬质路面上达到最高车速时的滚动阻力和发动机转矩需求,可以这样进行:
假设最高车速为160km/h(即约44.4m/s),首先计算空气阻力:
F_a = 0.5 * C_d * A * ρ * V²
其中,F_a 为空气阻力,C_d 为空气阻力系数,A 为迎风面积,ρ为空气密度(约1.225kg/m³),V为车速。计算后得到空气阻力约为514N。
计算滚动阻力:
F_r = C_r * W * g = 0.02 * 1500kg * 9.81m/s² ≈ 294N。
计算总阻力:
F_total = F_r + F_a ≈ 294N + 514N ≈ 808N。
假设传动系统效率为90%,变速器为手动5档,那么发动机转速为:
n = (车速 / 轮胎周长) * 变速器传动比 * 主减速比
轮胎周长 = 2 * π * 轮胎半径 = 2 * π * 0.3m,约为1.884m。
当车速为44.4m/s时,发动机转速约为:
n = (44.4m/s / 1.884m) * 3.27 ≈ 78.15rpm。
实际发动机转速应为78.15rpm * 60 ≈ 4689rpm,考虑到最接近的是5000rpm,最大功率输出状态。
根据发动机功率曲线,最大功率60kW发生在5000rpm时,因此发动机转矩需求为:
T = P / (ω * η),其中η为传动系统效率。
ω = 2 * π * n / 60 ≈ 2 * π * 5000rpm / 60 ≈ 523.6rad/s。
T = 60000W / (523.6rad/s * 0.9) ≈ 122.2Nm。
这个计算示例展示了如何根据汽车理论课后习题解析来计算特定条件下的滚动阻力和发动机转矩需求。对于更深入的学习和理解,建议阅读《汽车理论第五版课后答案解析:滚动阻力与动力性能》一书,其中不仅包含更多详细的理论知识,还有课后习题的答案和解析,帮助学习者提高解决实际问题的能力。
参考资源链接:[汽车理论第五版课后答案解析:滚动阻力与动力性能](https://wenku.csdn.net/doc/59zywos61d?spm=1055.2569.3001.10343)
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