高考申論題
106年
[汽車工程] 汽車動力學(包括應用力學及機動學)
第 一 題
📖 題組：
有一商用車，載貨後之總質量 M =10,000kg，此車型之風阻係數為 Cd = 0.85，其正投影面積為 7.5 m²。若輪胎與地面之滾動摩擦係數為 fr = 0.008 ，空氣密度為 ρ =1.228 kg/m³，已知引擎傳到驅動輪之動力為110 kW，若此車傳動系統匹配恰當，試估算：
有一商用車，載貨後之總質量 M =10,000kg，此車型之風阻係數為 Cd = 0.85，其正投影面積為 7.5 m²。若輪胎與地面之滾動摩擦係數為 fr = 0.008 ，空氣密度為 ρ =1.228 kg/m³，已知引擎傳到驅動輪之動力為110 kW，若此車傳動系統匹配恰當，試估算：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
在時速40 km/h時之最大爬坡能力（可爬坡度為若干）。（10 分）
思路引導 VIP
解決車輛爬坡能力問題，首要步驟是建立沿斜面方向的『力平衡方程式』。由於求『最大』爬坡能力，代表將引擎所有剩餘動力全數用於克服坡度阻力（此時車輛為等速無加速度狀態）。分析時需先定義斜面座標系並建立自由體圖(FBD)，將車輪總驅動力等於空氣阻力、滾動阻力與坡度阻力之和，即可解出代表爬坡能力的坡角。
小題 (二)
上坡行駛 1 比 20 之坡度時之最大車速。（10 分）
思路引導 VIP
解決此題的關鍵在於建立車輛的『功率平衡方程式』。考生應先繪製車輛上坡的自由體圖，列出所有的行駛阻力（包含滾動阻力、坡度阻力及空氣阻力），接著利用「驅動輪功率 = 總阻力 × 車速」的關係式，聯立解出一元三次方程式求得最大車速。
小題 (三)
此車在平路上當車速到90 km/h時，駕駛遇狀況緊急剎車，若路面之滑動摩擦係數 f = 0.65，試問此車之剎車距離約為若干？（10 分）
思路引導 VIP
遇到車輛緊急剎車問題，首要步驟是建立座標系並構思自由體圖（FBD）。接著判斷車輛動態為滑動狀態，應以滑動摩擦係數計算主要制動力。最後運用牛頓第二運動定律建立力平衡方程式求得減速度，再代入等加速度運動學公式或功能原理即可精確估算剎車距離。