汽車系統(tǒng)動力學復習資料

1、研究內容與評價指標 研究內容與評價指標 1、縱向動力學 2、垂向(行駛)動力學 3、橫向(操縱)動力學 動力性、燃油經濟性，安全性：制動、驅動、 操縱穩(wěn)定性、被動安全性，舒適性：平順性、NVH，機動性：通過能力， 可靠性、耐久性 主要內容 主要內容 緒論： 基礎知識：輪胎力學 縱向動力學：動力性、經濟性、制動性 垂向動力學：平順性 側向動力學：操縱穩(wěn)定性 車輛計算機仿真： 章節(jié)主要內容－ 章節(jié)主要內容－1：概述 ：概述1、汽車

2、動力學概述 系統(tǒng)動力學概述、歷史回顧、研究內容和范圍、汽車特性和設計方法、汽車動力學術語、標準和法規(guī)、汽車動力學發(fā)展 趨勢 2、汽車動力學建模方法 動力學方程的建立方法、非完整系統(tǒng)動力學、多體系統(tǒng)動力學方法 章節(jié)主要內容－ 章節(jié)主要內容－2：汽車空氣動力學基礎 ：汽車空氣動力學基礎汽車空氣動力學基礎、空氣的特性、伯努利方程、壓力分布和壓力系數、實際氣流特性、空氣動力學試驗、汽車空氣阻 力 章節(jié)主要內容－ 章節(jié)主要內容－3：汽車縱向動力學

3、 ：汽車縱向動力學汽車縱向動力學 縱向動力學控制系統(tǒng) 防抱死制動系統(tǒng)、驅動力控制系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng) 動力傳動系統(tǒng)的振動分析 扭振系統(tǒng)的激振源、扭振系統(tǒng)模型與分析、動力傳動系統(tǒng)的減震措施 章節(jié)主要內容－ 章節(jié)主要內容－4：輪胎動力學 ：輪胎動力學+操縱 操縱5、充氣輪胎動力學 輪胎的功效、結構與發(fā)展、輪胎模型、輪胎縱向力學特性、輪胎垂向力學特性、輪胎側向力學特性、汽車橫向動力學、 二自由度操縱模型 6、考慮車身側傾的 3 自由度運動

4、模型 轉向系統(tǒng)振動分析、輪轉向系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng) 章節(jié)主要內容－ 章節(jié)主要內容－5：垂向動力學 ：垂向動力學7、汽車垂向動力學 路面輸入及其模型、路面測量技術與數據處理、路面輸入模型、特殊路面輸入、人體對振動的反應與平順性標準、汽車 振動模型 8、智能懸架系統(tǒng) 車身高度調節(jié)系統(tǒng)、自適應阻尼調節(jié)系統(tǒng)、可切換阻尼系統(tǒng)、全主動系統(tǒng)、有限帶寬主動系統(tǒng)、連續(xù)可變阻尼的半主動 懸架、各類懸架系統(tǒng)的性能比較、主動懸架控制算法介紹 章節(jié)主要內容－

5、章節(jié)主要內容－7：動力學分析方法 ：動力學分析方法9、計算機建模與仿真 汽車動力學計算方法與軟件 、基于 MATLAB 的汽車動力學仿真 、應用 ADAMS 軟件的多體動力學分析 歷史回顧 歷史回顧 車輛動力學是近代發(fā)展的新興學科，大體分以下階段： 階段一（1900——20 世紀年代初期）：最早有關車輛行駛振動分析 階段二（30 年代初期 ——1952 年）：簡單的輪胎力學，建立了簡單的兩自由度操縱動力學方程； 階段三（1952 年

6、以后）：對輪胎側向動力學、獨立懸架等有了新的認識 階段四（90 年代以后）： 新技術與計算機技術提高，使車輛動力學出現了百花齊放的局面 階段一（ 階段一（19--20 世紀 世紀 30 年代初） 年代初）主要工作： 主要工作： 最早的有關車輛行駛振動分析的理論研究可追溯到 1900 年。20 世紀 20 年代，人們對車輛行駛中的振動問題開始有了一 些初步的了解；對于車輛動態(tài)性能經驗性觀察，注意到車輪擺振問題；認識到乘坐舒適性是車輛性能的

7、一個重要方面； 零星出現了提高車輛行駛性能的方法，但效果微小。系統(tǒng)雖是由多種元素組成，但系統(tǒng)的性能不是各元素性能的簡單組合，而是相互影響的，所以這種組合使系統(tǒng)的整體功 能獲得新的內容，具有更高的價值。例如一輛汽車是由發(fā)動機、傳動系、車輪、車身、操縱系統(tǒng)組成。單由發(fā)動機只能 發(fā)出動力，不會自己行走，但當發(fā)動機裝在具有車輪的汽車底盤上，就會成為可以行走的汽車，成為一種交通工具，其 功能就與一臺發(fā)動機大不相同。由此可見，研究系統(tǒng)特性應從整體的

8、觀點來看，系統(tǒng)的性能是由其整體性能為代表，而 不是由某一元素所能代替的。 系統(tǒng)具有目的性 系統(tǒng)具有目的性 主要針對人工設計系統(tǒng)。指人工系統(tǒng)為了某一個大目的而構成。目的不同，系統(tǒng)的構成也不同。例如，貨車的功能就是 為了運輸貨物，必須有貨箱，而客車則是為了運輸乘客，車廂內必須有供乘客使用的座椅，運輸貨物則退居次要位置或 取消。所以，在設計中必須研究系統(tǒng)的整體目的，才能正確選擇各元素的構成。 系統(tǒng)具有功能共性 系統(tǒng)具有功能共性 系統(tǒng)中存在著物

9、質、能量和信息的流動，并與外界（環(huán)境）進行物質、能量和信息的交流，即可以從外界環(huán)境向系統(tǒng)輸 入或從系統(tǒng)向外界環(huán)境輸出物質、能量和信息。這是任何系統(tǒng)都具有的功能， 稱為系統(tǒng)的功能共性。 如汽車系統(tǒng)中把燃料的燃燒熱能轉換為汽車的行 駛動能，在這一過程中，發(fā)動機吸收氧氣，而排 除廢氣。該過程即有 能量的交流，也有物質交流。 系統(tǒng)輸入輸出 系統(tǒng)輸入輸出 系統(tǒng)與外界環(huán)境同樣存在著物質、能量和 信息的交流，從環(huán)境向系統(tǒng)的流動稱為系 統(tǒng)的輸入，從系統(tǒng)

10、向環(huán)境的流動成為系統(tǒng) 統(tǒng)的輸出，它可以用框圖來表示研究任務 研究任務 在系統(tǒng)動力學研究，從三者之間的關系可引出三個不同的任務 在系統(tǒng)動力學研究，從三者之間的關系可引出三個不同的任務 1.已知輸入和設計系統(tǒng)的特性，使得它的輸出滿足一定的要求，這樣的任務可稱為系統(tǒng)的設計。所謂優(yōu)化，就是把一定的 輸入通過選擇系統(tǒng)的特性成為最優(yōu)化的輸出； 2.如已知輸入和輸出來研究系統(tǒng)的特性，這樣的任務叫系統(tǒng)識別； 3.如已知系統(tǒng)的特性和輸出來研究輸入則稱

11、為環(huán)境預測，例如對一振動已知的汽車，測定它在某一路面上行駛時所得的振 動響應值（如車身上的振動加速度） ，則可以判斷路面對汽車的輸入特性，從而了解到路面的不平特性。系統(tǒng)動力學定義 系統(tǒng)動力學定義 根據美國著名學者緒方勝彥的定義：“討論 動態(tài)系統(tǒng)的數學模型和響應的學科” 。 汽車系統(tǒng)動力學：把車輛看作是一個動態(tài)系統(tǒng)，對其行為進行研究，討論其數學模型和響應。 汽車系統(tǒng)動力學：把車輛看作是一個動態(tài)系統(tǒng)，對其行為進行研究，討論其數學模型和響應。

12、 經典的車輛動力學主要研究一輛車輛受到各種力時其相互作用和由此產生的各種動態(tài)工況，并討論這些動態(tài)工況及其變 化對使用性能的影響。 不足之處是討論的外界力都是理想化了的，模型也過于簡單。 而車輛系統(tǒng)動力學也研究車輛的受力與運動，但把車輛看作置于真實環(huán)境中的一個系統(tǒng)，并研究環(huán)境，如路面不平整 度、土壤物理性質、車密度、氣流及風向對車輛系統(tǒng)的作用，把它們看作是系統(tǒng)的輸入，而把車輛系統(tǒng)對這些輸入的響 應看作是輸出。 為了確定輸入與輸出之間的關系

13、就要研究由車輛結構及設計參數所決定的傳遞特性，亦稱動態(tài)特性，并使這種動態(tài)特性 適應預定的要求。 車輛系統(tǒng)動力學 車輛系統(tǒng)動力學 系統(tǒng)動力學與經典動力學不同之處 系統(tǒng)動力學與經典動力學不同之處就在于：系統(tǒng)動力學要對系統(tǒng)所處環(huán)境進行研究，并找出其特性， 系統(tǒng)動力學要對系統(tǒng)所處環(huán)境進行研究，并找出其特性，如路面不平整特 性、空氣動力特性等即是，在此基礎上對系統(tǒng)在真實環(huán)境下進行動態(tài)分析，這是第一點不同。 在此基礎上對系統(tǒng)在真實環(huán)境下進行動態(tài)分析

14、，這是第一點不同。車輛作為一種現代化的交通運輸工具，隨著現代科學技術的發(fā)展，功能不斷擴大，社會保有量激增，車速日益不斷提 高，在高速工況下對車輛的操作和控制的要求也越來越嚴，因為在高速情況下，駕駛員稍有不慎，車輛將偏離預定行駛 軌跡，“差之毫厘，失之千里”，很容易引起交通事故，所以要求車輛的可控性幾乎和一個控制系統(tǒng)的要求一樣。因此， 在系統(tǒng)動力學中把車輛看成是控制系統(tǒng)來進行分析，這是與經典車輛動力學的第二個不同點。 在系統(tǒng)動力學中把車輛

15、看成是控制系統(tǒng)來進行分析，這是與經典車輛動力學的第二個不同點。?動力、轉向系統(tǒng)、主動半主動式懸架系統(tǒng)、電子防抱系統(tǒng)等都是比較典型的控制系統(tǒng)，應用現代控制理論來研究其系統(tǒng) 動態(tài)特性。 車輛系統(tǒng)動力學的 車輛系統(tǒng)動力學的第三個特點是把駕駛員作為一個主動因素考慮到車輛系統(tǒng)中去組成一個人一車系統(tǒng)來加以研究。在此 是把駕駛員作為一個主動因素考慮到車輛系統(tǒng)中去組成一個人一車系統(tǒng)來加以研究。在此基礎上，將要利用人體工程學 基礎上，將要利用人體工程學(

16、工效學 工效學)的知識來研究車輛系統(tǒng)的工程技術設計如何適應于人的作用，從而使系統(tǒng)工作效能 的知識來研究車輛系統(tǒng)的工程技術設計如何適應于人的作用，從而使系統(tǒng)工作效能最高。 最高。 車輛系統(tǒng)動力學的 車輛系統(tǒng)動力學的第四個特點是強調系統(tǒng)之間的聯系，研究系統(tǒng)間的相互作用 是強調系統(tǒng)之間的聯系，研究系統(tǒng)間的相互作用。眾所周知，車輛可分成若干個子系統(tǒng)， 如傳動系、轉向系、懸架系等。這些系統(tǒng)在車輛運動過程中是相互影響、相互制約的，但在經典動力學中，