汽车动力学仿真基础

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1、车辆动力学基础1、描述车辆的动力学性能。为什么要研究车辆动力学？研究车辆动力学，为车辆设计、控制服务：2、预测车辆性能并由此产生一个最佳设计方案。3、解释现有设计中存在的问题，并找出解决方案。研究内容与评价指标1、纵向动力学3、横向(操纵)动力学2、垂向(行驶)动力学研究内容与评价指标动力性、燃油经济性安全性：制动、驱动、操纵稳定性、被动安全性舒适性：平顺性、NVH机动性：通过能力可靠性、耐久性以多学科为基础轮胎力学空气动力学一般力学体系车辆动力学的建模方法及基础理论一、牛顿矢量力学体系：式中：m-----质点系总质量；rc-----质心位移；F

2、i-----外力。式(1)式中：I-----刚体绕某轴的转动惯量矩阵；ω-----刚体的角速度投影矩阵；M0-----外力对于O点的主矩。式(2)牛顿第二定律欧拉方程车辆动力学的建模方法及基础理论二、分析力学体系：式中：ET、Ev、ED-----系统总动能、总势能、总耗散能；qi-----描述系统的广义坐标(主变量)；Qi-----作用于系统的广义力(力或力矩)；n-----系统方程阶数。式(3)拉格朗日方程虚功率原理高斯原理非完整系统动力学车辆动力学的建模方法及基础理论三、多体系统动力学1、以经典力学为基础。3、由计算机建立动力学方程并进行求解

3、。2、多刚体、柔体的运动；采用分布参数体系。4、ADAMS、SIMAPCK等。轮胎的基本功能决定一辆汽车如何转向、制动和加速的关键控制力产生于四块不大于人手掌大小的接触区。1、支撑垂直载荷。3、提供加速和制动所需的纵向力。4、提供转向所需的侧向力。2、缓冲路面引起的振动、冲击。相关书籍推荐余志生主编《汽车理论》第5版（美）ThomasD.Gillespie著.车辆动力学基础.赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社吴光强主编.汽车理论.人民交通出版社傅立敏著.汽车空气动力学.机械工业出版社喻凡，林逸编著.汽车系统动力学.机械工业出版社1.1、系统的定义

4、：系统是由相互联系、相互制约、相互依存的若干部分结合在一起而形成的具有特定功能和运动规律的有机整体。(主传动系统、施工图、教学大纲、培养方案、系统框图）系统的特点：第一，系统的整体性；第二，系统的相关性；第三，系统具有等级结构性；仿真基础知识1.2、系统-定义系统实例-加热炉温度控制系统1.2、系统-举例系统实例-闭环转向系统系统实例-工厂经济管理系统1.3、系统-特点系统是实体的集合组成系统的实体具有一定的属性。属性指组成系统的每一个实体所具有的全部有效特征（如状态和参数等）。系统处于活动之中。活动是指实体随时间推移而发生的属性变化。1.3、系

5、统-三要素性能状态系统状态研究系统，就是研究系统状态的变化，即研究系统的动态特性和运动规律.1.4、系统-分类描述特性物理结构和数学性质可以用有限个变量描述的系统，称为集中参数系统(用质心描述物体的运动)需考虑刚体内部运动时(物体的扭转，场)1.5、机械系统的组成及特点定义：是能够完成机械功或转化机械能的机构或机构的组合特点：机械系统的构件间存在着相对运动相对运动的形式由联接各构件的运动副决定机构：是一种用来传递运动和力或改变运动形式的机械装置。任一机构都是由两个以上的构件组合而成的2.1、模型建模总是和仿真一起提出来，他通常是仿真的第一步实际系

6、统模型计算机建模仿真2.2模型的概念模型：是对系统的简化和抽象。模型可以描述系统的本质和内在联系，通过对模型进行分析和研究，以达到了解原系统的目的；物理模型根据相似性理论制造的按一定比例缩小或放大的实物；数学模型是系统的本质特征的数学表达式，即用数学公式来描述所研究的系统的某一方面的规律静态模型:一般形式是代数方程、逻辑表达关系式。动态模型:动态模型连续系统离散系统确定性模型随机模型时间离散采样控制系统：差分、离散状态方程、脉冲传递函数离散事件概率型描述（输出不完全由输入作用产生）集中参数:常微分、状态方程分布参数:偏微分方程工程动力学系统动力学

7、热传导计算机采样系统交通系统、市场系统、电话系统、计算机分时系统汽车动力学模型分类集中质量模型：车辆由众多零部件构成。在不同工况、不同研究目的中，对这些零部件有不同的处理方法。例如，在制动过程中，车辆作为整体减速，可以假设整车是一个集中质量块，这个质量块的质心位置与整车质心位置重合，这个质量块拥有与整车相同的质量和惯性特性。实际上，加速、制动和大多数转向分析，把整车作为一个集中质量来研究都可以满足要求。但在乘坐舒适性研究中，我们不能忽视弹性元件的作用，而必须把整车质量分为“悬挂质量”和“非悬挂质量”。集中参数仿真模型计算时间短、效率高，所需输入参

8、数较少，但不能全面地得到系统中各子系统的运动及其相互的耦合作用，且需要建模者对汽车进行离散化并推导汽车的运动学方程。多体动力学模型：需要