车辆动力学基础

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1、车辆动力学基础刘祚时汽车何以能飞?柯受良1997年6月1日驾车“飞越”跨度50米的黄河壶口瀑布，汽车何以能“飞”？什么情况下可以腾空“飞越”？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

2、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；Fi-----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

3、为基础。3、由计算机建立动力学方程并进行求解。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。通过本课程的学习，要求学生掌握以下内容：1、车辆的动力性分析与计算2、车辆的动力装置参数的选定3、车辆的制动性分析与计算4、了解ABS5、车辆操纵稳定性的分析6、车辆轮胎的受力分析7、车辆平顺性的分析8.、基于ADAMS的车辆动力学建模与模拟相关书籍推荐余志生主编《汽车理

4、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1.2建模的基本知识集中质量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

5、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”。车辆固定坐标系统地面固定坐标系统车辆操纵过程的姿态和运行轨迹，参照固定在地面上的右手直角坐标系来确定。一般情况下，车辆固定坐标系选择与操纵的起始点相一致。此坐标系的定义如下：X——向前运动；Y——向右运动；Z——垂直运动（向下为正方向）；——方向角（水平面上x轴与X轴之间的夹角）；——路径角（车辆速度向量与X轴之间的夹角）；——侧滑角（车辆速度向量与x轴之间的夹角）。欧拉角用来确定刚体位置的3个一组独立角参量，为欧拉首先提出而得名。由三个方向上的依次旋转构成，它们有多种取法，以不同的顺序转动同样3个欧拉角得到的变换结果

6、一般是不同的，会导致不同的车辆姿态。常用转动顺序是3-1-3。3表示z轴，1表示x轴。即表示，第一次绕地面固定坐标系Z轴转动；第二次绕X轴转动；第三次绕z轴转动。第一欧拉角第二欧拉角第三欧拉角轮胎静态负荷1.最高车速uamax重型货车（总质量>14t）90km/h中型货车（总质量6～14t）100km/h微型和轻型货车（总质量<6t）80～130km/h城市铰接客车60～90km/h客车125km/h商用车的速度相对较低，其主要技术参数是载质量或载客量。微型（经济型）轿车（发动排量/L≤1.0）奥拓0.8120km/h吉利1.0120km/h夏利1.0137km/h奇瑞QQ0.

7、8130km/h普及（紧凑）型轿车（1.0＜发动排量/L≤1.6）吉利1.3155km/h夏利1.3165km/h羚羊1.3168km/h西耶那1.5168km/h赛欧1.6165km/h波罗1.4172km/h富康1.6180km/h捷达1.6170km/h飞度1.3手动165km/h飞度1.3CVT160km/h飞度1.5手动180km/h飞度1.5CVT175km/h从这组数据能获取什么信息？中高级轿车2.5＜发动机排量/L≤