研究内容与评价指标
1、纵向动力学
2、垂向(行驶)动力学
3、横向(操纵)动力学
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
主要内容
绪论：
基础知识：轮胎力学
纵向动力学：动力性、经济性、制动性
垂向动力学：平顺性
侧向动力学：操纵稳定性
车辆计算机仿真：
章节主要内容－1：概述
1、汽车动力学概述
系统动力学概述、历史回顾、研究内容和范围、汽车特性和设计方法、汽车动力学术语、标准和法规、汽车动力学发展趋势
2、汽车动力学建模方法
动力学方程的建立方法、非完整系统动力学、多体系统动力学方法
章节主要内容－2：汽车空气动力学基础
汽车空气动力学基础、空气的特性、伯努利方程、压力分布和压力系数、实际气流特性、空气动力学试验、汽车空气阻力章节主要内容－3：汽车纵向动力学
汽车纵向动力学
纵向动力学控制系统
防抱死制动系统、驱动力控制系统、车辆稳定性控制系统
动力传动系统的振动分析
扭振系统的激振源、扭振系统模型与分析、动力传动系统的减震措施
章节主要内容－4：轮胎动力学+操纵
5、充气轮胎动力学
轮胎的功效、结构与发展、轮胎模型、轮胎纵向力学特性、轮胎垂向力学特性、轮胎侧向力学特性、汽车横向动力学、二自由度操纵模型
6、考虑车身侧倾的3自由度运动模型
转向系统振动分析、轮转向系统、电动助力转向系统
章节主要内容－5：垂向动力学
7、汽车垂向动力学
路面输入及其模型、路面测量技术与数据处理、路面输入模型、特殊路面输入、人体对振动的反应与平顺性标准、汽车振动模型
8、智能悬架系统
车身高度调节系统、自适应阻尼调节系统、可切换阻尼系统、全主动系统、有限带宽主动系统、连续可变阻尼的半主动悬架、各类悬架系统的性能比较、主动悬架控制算法介绍
章节主要内容－7：动力学分析方法
9、计算机建模与仿真
汽车动力学计算方法与软件、基于MA TLAB 的汽车动力学仿真、应用ADAMS 软件的多体动力学分析
历史回顾
车辆动力学是近代发展的新兴学科，大体分以下阶段：
阶段一（1900——20世纪年代初期）：最早有关车辆行驶振动分析
阶段二（30年代初期——1952年）：简单的轮胎力学，建立了简单的两自由度操纵动力学方程；
阶段三（1952年以后）：对轮胎侧向动力学、独立悬架等有了新的认识
阶段四（90年代以后）：新技术与计算机技术提高，使车辆动力学出现了百花齐放的局面
阶段一（19--20世纪30年代初）
主要工作：
最早的有关车辆行驶振动分析的理论研究可追溯到1900年。20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题开始有了一些初步的了解；对于车辆动态性能经验性观察，注意到车轮摆振问题；认识到乘坐舒适性是车辆性能的一个重要方面；零星出现了提高车辆行驶性能的方法，但效果微小。
阶段二（30年代初--1952年）
主要工作：
建立了简单的两自由度操纵动力学方程；定义了不足转向和过度转向，稳态转向的特性；了解简单的轮胎力学，定义了侧偏角；开始行驶特性的实验研究，提出了平稳行驶的概念；英国lanchester、美国Olley、法国Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。
阶段三（1952年以后）
主要工作：操纵动力学“黄金时期”，理论、试验
测量手段、计算手段的提高；肯定轮胎重要性，通过试验分析和建模，加深轮胎特性了解；建立了三自由度的操纵动力学方程，扩展操纵动力学内容，操纵与转向的基础理论形成，建立较为完整的车辆操纵动力学线性域的理论体系；开始采用随机振动理论对行驶平顺性进行性能预测。
阶段四（90年代以后）
主要工作：
试验方面：仪器、测试技术提高，路面特性的测量
操纵动力学：向高侧向加速度非线性域方向发展建立的整车系统模型自由度越来越多，虚拟样机、虚拟现实等先进技术的使用更方便。
先进控制技术：ABS、TCS、VDC等先进控制技术
各种新技术的不断涌现
纵向动力学
防抱死制动系统ABS：通过控制制动压力来保证最佳滑移率
加速防滑系统ASR（驱动控制系统TCS）：防止汽车在加速时因驱动轮打滑而产生的侧滑，通过限制发动机输出转矩等措施防止车轮滑转，以维持车辆行驶方向的稳定性，是在ABS基础上的扩充
ESP电子稳定程序系统：沃尔沃称其为DSTC，宝马称其为DSC，凌志称其为VSC。为加速防滑控制的进一步延伸，高速行驶中的汽车紧急避障或转弯制动时，该系统通过改变车轮切向力，使车辆克服偏离正常路径的倾向，保证车辆的横向稳定性。
各种新技术的不断涌现
垂向动力学：
被动悬架：汽车状态只能被动地取决于路面及行驶状况以及弹性元件、减振器。
主动悬架：调节减振器的阻尼与悬架系统的刚度，消耗能量，根据行驶条件，随时对悬架系统的刚度、减振器的阻尼以及车身的高度和姿态进行调节，使性能始终处于最佳状态。
半主动悬架：调节减振器的阻尼，不需消耗能量
侧向动力学：
4WS：低速、高速；动力转向控制：减轻驾驶员负担，提高响应特性
总结
过去60多年，理论取得了成就，计算机软件功能强大。
实际上：没有完全用理论取代车辆开发，主要还依赖丰富测试经验与高超主观评价技能的工程师队伍，说明实际测试和主观评价在车辆开发中不可替代的作用。
不同国家、地区的用户对行驶平顺性和操纵稳定性之间的协调关系有着不同的看法和要求，这也说明主观评价在车辆动力学中的重要性。
内容简介
车辆系统动力学
系统、系统动力学、车辆系统动力学
系统
什么叫做系统?
钱学森对系统作如下定义：把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，具有特定功能的有机整体，而且这个系统的本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分
系统特征
这个定义表明系统具有以下四个特征：
1. 系统具有层次性；
2. 系统具有整体性；
3. 系统具有目的性；
4. 系统具有功能共性。
系统具有层次性
系统是由两个以上（或更多）元素（或称为元件）组成的事物。一个大系统往往可以分成几个子系统，每个子系统是由更小的子系统（称为二级系统）构成。每个子系统或更小的子系统都有自己的属性，以便和其它系统加以区别。所以，如果将大系统分解，可以形成很多层次的结构，这就是系统层次性。
系统具有整体性
系统虽是由多种元素组成，但系统的性能不是各元素性能的简单组合，而是相互影响的，所以这种组合使系统的整体功能
获得新的内容，具有更高的价值。例如一辆汽车是由发动机、传动系、车轮、车身、操纵系统组成。单由发动机只能发出动力，不会自己行走，但当发动机装在具有车轮的汽车底盘上，就会成为可以行走的汽车，成为一种交通工具，其功能就与一台发动机大不相同。由此可见，研究系统特性应从整体的观点来看，系统的性能是由其整体性能为代表，而不是由某一元素所能代替的。
系统具有目的性
主要针对人工设计系统。指人工系统为了某一个大目的而构成。目的不同，系统的构成也不同。例如，货车的功能就是为了运输货物，必须有货箱，而客车则是为了运输乘客，车厢内必须有供乘客使用的座椅，运输货物则退居次要位置或取消。所以，在设计中必须研究系统的整体目的，才能正确选择各元素的构成。
系统具有功能共性
系统中存在着物质、能量和信息的流动，并与外界（环境）进行物质、能量和信息的交流，即可以从外界环境向系统输入或从系统向外界环境输出物质、能量和信息。这是任何系统都具有的功能，称为系统的功能共性。
如汽车系统中把燃料的燃烧热能转换为汽车的行驶动能，在这一过程中，发动机吸收氧气，而排除废气。该过程即有能量的交流，也有物质交流。
系统输入输出
系统与外界环境同样存在着物质、能量和信息的交流，从环境向系统的流动称为系统的输入，从系统向环境的流动成为
系统统的输出，它可以用框图来表示
研究任务
在系统动力学研究，从三者之间的关系可引出三个不同的任务
1.已知输入和设计系统的特性，使得它的输出满足一定的要求，这样的任务可称为系统的设计。所谓优化，就是把一定的输入通过选择系统的特性成为最优化的输出；
2.如已知输入和输出来研究系统的特性，这样的任务叫系统识别；
3.如已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预测，例如对一振动已知的汽车，测定它在某一路面上行驶时所得的振动响应值（如车身上的振动加速度），则可以判断路面对汽车的输入特性，从而了解到路面的不平特性。
系统动力学定义
根据美国著名学者绪方胜彦的定义：“讨论动态系统的数学模型和响应的学科” 。
汽车系统动力学：把车辆看作是一个动态系统，对其行为进行研究，讨论其数学模型和响应。
经典的车辆动力学主要研究一辆车辆受到各种力时其相互作用和由此产生的各种动态工况，并讨论这些动态工况及其变化对使用性能的影响。
不足之处是讨论的外界力都是理想化了的，模型也过于简单。
而车辆系统动力学也研究车辆的受力与运动，但把车辆看作置于真实环境中的一个系统，并研究环境，如路面不平整度、土壤物理性质、车密度、气流及风向对车辆系统的作用，把它们看作是系统的输入，而把车辆系统对这些输入的响应看作是输出。
为了确定输入与输出之间的关系就要研究由车辆结构及设计参数所决定的传递特性，亦称动态特性，并使这种动态特性适应预定的要求。
车辆系统动力学
系统动力学与经典动力学不同之处就在于：系统动力学要对系统所处环境进行研究，并找出其特性，如路面不平整特性、空气动力特性等即是，在此基础上对系统在真实环境下进行动态分析，这是第一点不同。
车辆作为一种现代化的交通运输工具，随着现代科学技术的发展，功能不断扩大，社会保有量激增，车速日益不断提高，在高速工况下对车辆的操作和控制的要求也越来越严，因为在高速情况下，驾驶员稍有不慎，车辆将偏离预定行驶轨迹，“差之毫厘，失之千里”，很容易引起交通事故，所以要求车辆的可控性几乎和一个控制系统的要求一样。因此，在系统动力学中把车辆看成是控制系统来进行分析，这是与经典车辆动力学的第二个不同点。
动力、转向系统、主动半主动式悬架系统、电子防抱系统等都是比较典型的控制系统，应用现代控制理论来研究其系统动态特性。
车辆系统动力学的第三个特点是把驾驶员作为一个主动因素考虑到车辆系统中去组成一个人一车系统来加以研究。在此基础上，将要利用人体工程学(工效学)的知识来研究车辆系统的工程技术设计如何适应于人的作用，从而使系统工作效能最高。
车辆系统动力学的第四个特点是强调系统之间的联系，研究系统间的相互作用。众所周知，车辆可分成若干个子系统，如传动系、转向系、悬架系等。这些系统在车辆运动过程中是相互影响、相互制约的，但在经典动力学中，这方面的研究和阐述较少，往往孤立地单独地研究各子系统性能，而系统动力学不仅研究以上内容，而且逐步揭开了这些子系统间的内在联系和相互作用。例如：
轮胎与转向系、轮胎与制动系、悬架系性能之间的密切关系。悬架系统导向机构的运动学关系对转向系和制动系性能的影响；传动系的扭转振动和悬架系的振动之间也有相互作用。
汽车系统动力学的研究内容
路面特性分析、环境分析及环境与路面对汽车的作用；汽车系统及其部件的运动学和动力学；汽车内各个子系统的相互作用；汽车系统最佳控制和最佳使用；车辆-人系统的相互匹配和模型的作用，驾驶员模型，以及车辆的工程技术设计适合于人的使用，从而使人-机系统对工作效率最高。为简单起见，把汽车对系统的输入输出响应按车辆运动方向分为纵向、垂向和侧向动力学三大部分。也有按汽车的性能分类的，如动力性、经济性、操纵稳定性、平顺性、制动性、通过性等。纵向动力学（驱动与制动动力学）
研究车辆直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系
主要受发动机、传动系统、制动系统影响。
内容：驱动动力学/制动动力学动力性、燃油经济性、制动性
行驶动力学（垂向特性）
主要目的：在有限的悬架工作空间内，必须为驾驶员和乘客提供良好的乘坐舒适性、可接受的车身姿态以及对车轮动载荷的合理控制。
主要内容：随机路面模型、悬架结构、刚性轮胎特性、人体对振动的反应、行驶动力学模型、发展
行驶动力学
分析行驶动力学问题
最简单的数学模型：4、7个自由度的整车系统模型。
多体动力学仿真软件应用，衬套等复杂细节在内的车辆模型也可方便地得到。
评价分析：
利用数学分析在解决动力学问题，让设计者通过模型来了解系统内在的复杂关系，并提供性能趋势的预估。
由于影响行驶有众多不确定的因素，生产厂家必须依靠经验丰富的测试驾驶员来进行主观评价。
操纵动力学
主要内容：
基本操纵模型及扩展、操纵响应分析、人─车闭环系统
开环系统：研究定输入的车辆响应，关注车辆本身的结构和性能
闭环系统：从提高人-车-环境闭环系统的整体效益出发，探讨汽车与人和环境间的规律，从设计上探索主动措施，控制车辆动态特性
开环系统
线性域：侧向加速度小于0.3g 考虑车身横摆、侧倾、侧向运动，悬架、转向系等影响。
非线性域：侧向加速度可高达极限（约为0.8g）
非线性联合工况：指转弯制动或转弯加速时的情况
闭环系统
目前开展的主要研究包括：在开发型驾驶模拟器上进行汽车仿真设计的工程方法；汽车驾驶员控制行为模型；汽车性能的闭环评价模型；高速汽车智能辅助驾驶控制方法。
汽车系统动力学的研究方法
比例的物理模型、数学模型
比例的物理模型
模型与实物的物理本质相同，仅在尺寸上有差别。
尺寸比例为1 ：1 的，即称为足尺模型，如撞车试验中的汽车模型。
按比例缩小的，即为缩尺模型。例如风洞试验中的汽车模型，用以预测空气动力学性能。
数学等效模型
1. 各种数学方程式
微分方程式，差分方程，状态方程，传递函数等。
2. 用数字和逻辑符号建立符号模型—方框图
方框图又称动态结构图，采用它便于求传递函数，同时能形象直观地表明输入函数在对象中的传递过程。
3.用能量键、功率流建立模型。
方框图是一些符号组成的，有表示输入和输出的通路及箭头，有表示信号进行加减的综合点，还有一些方框，方框两侧为输入量和输出量，方框内写入该输入、输出的传递函数。
车辆动力学的研究方法
以试验为主的主观评价法：对应比例的物理模型
根据试验的感觉来评价性能及影响因素采用此种方法设计周期长，耗资巨大
以理论分析为主的客观评价法：对应数学模型
通过理论分析确定汽车评价指标与结构参数之间的关系, 揭示影响其性能的内在规律，进而优化提高汽车的性能。
汽车结构、受力非常复杂，想通过理论分析得到符合实际的结果，还比较困难，都做一定的简化。
随着计算机等技术的发展，可建立更加完善的动力学模型，减少试制样车过程中的大量浪费，提高质量，缩短设计周期。?建立数学模型后，经常遇到的一个问题就是求响应的问题，求解方法：
用解析法求解，只能解自由度较少的系统，且对非线性系统，只能求近似值。
用数值法或定值法求解，应用计算机后可用来处理复杂系统的近似解，对非线性系统虽说有误差，但精度符合工程要求。理论分析设计方法
纵向、垂向、侧向三个方向的运动受力是同时存在的，各方向所表现的运动响应是相互作用、相互耦合的。
举例：转向过程中，路面在给车辆提供侧向力的同时，也给悬架提供垂直输入干扰。故行驶特性和操纵特性必然是相互作用的。
同样的车身运动可由行驶输入引起（路面不平引起的车身侧倾）；也可出操纵方面引起，如转向时引起的车身侧倾。
利用纵向力来控制极限工况下的操纵稳定性控制系统
理论分析方法
分开？一起研究？对此问题一直存在着不同的看法。
分开研究？实用主义
减少模型自由度，易于处理
原因：主要影响平顺性的力和运动对操纵性能不产生显著影响；反之，主导操纵性的力和运动对行驶特性也无显著影响。行驶振动主要与悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰运动有关，而操纵特性主要与轮胎侧向力有关。
一起研究？理想主义
三个方向的运动是同时发生的，那么研究也要与实际一致
目前，该领域基本上采用分开处理的方式，随着功能强大的计算机技术的发展，可将三者结合起来进行分析。
理论分析方法步骤
分析流程：
对实际问题分析——建立动力学模型——解释、改进等
建模基本原则：要明确什么是最关心的信息，模型的简化不仅有利于对基本原理的理解，而且有利于获得结果。
建模目的：
帮助对车辆动力学特性基本原理的理解；
预测车辆性能并产生一个最佳设计方案；
解释现有设计中存在的问题、并找出解决方案。
研究车辆系统辆系统动力学问题时，当系统的力学模型建立之后，正确地确定描述系统运动的动力学方程就成为首要任务。可以用不同的力学原理来建立这类方程，而视系统简化程度而异，对于单自由度、两自由度、或某些简单类型的多自由度振动问题，可以使用牛顿定律、达朗贝尔原理、动量定理或动量矩定理，就能建立起振动微分方程或方程组。
对于一般的多自由度系统，特别是复杂的多自由度系统，则往往应用分析力学的方法。分析力学是从能动量观点建立起来的，它利用广义坐标作为独立参数来描述系统的运动。
另一方面应用达朗贝尔原理将静力学中的虚位移原理推广到动力学问题中去，从而建立动力学普遍方程式，由此出发推导出可广泛应用的拉格朗日(Lagrange)方程来建立系统的运动方程。
线性系统理论和现代控制系统理论是车辆系统动力学的另一重要理论基础。
过去研究车辆动力学没有考虑环境和人的因素，而系统动力学在研究车辆时也研究环境及其影响，研究人对车辆的作用，故实际上把它们组合成为地面----车辆----人这样一个系统来加以研究。
研究系统在给定输入下的响应，如果把人的控制考虑在内，则就形成一个带反馈的闭路控制系统，但是由于输入往往是瞬息万变的，单靠人力控制不很完善，因此必须在系统中装有调节装置或控制装置，它们往往是自动或半自动的装置。
没有系统分析的知识和现代控制理论的指导，设计师就不能对系统的动态特性作出科学的分析，也就不能设计出能保证最佳性能的控制设备。所以应该把系统分析、优化设计和现代控制理论(包括最优控制理论)作为系统动力学的重要的基础理论。
?车辆作为系统经常受到地面作用，新发展的车辆地面力学对研究地面(硬、软)与车辆相互作用起了很大作用。车辆驶过的道路不平度是随机的，道路不平度的输入使车辆系统的响应也是随机的，因而现在研究系统的动态和输出必须采用统计规律。所以概率论及其分支随机过程是研究这一课题的有力工具，必须具备这方面的知识。
而人体工程学则是研究车辆----人系统的一项十分有用的基础理论，这项学科的研究对象是工程技术设计中与人体有关的问题。目的是解决工程技术设计如何与人体的各种要求相适应，从而使人机系统工作效能达到最高。所以它也应列为车辆系统动力学的理论基础之一。
车辆系统动力学的研究方法
抽象成物理模型、数学模型
分析力学、达朗贝尔原理（虚位移）
控制理论、概率论及随机过程、人体工程学
车辆的期望特性
纵向动力学
很好的动力性、燃油经济性和制动性。通过设计车辆的动力、传动系统及制动系统获取最佳效果：发动机、传动比、档位数
垂向动力学：乘坐舒适性
主要评价指标：使乘员所感受到的加速度水平降至最小。
（轿车）尽管侧向、纵向、转向运动对舒适性有影响，但垂直方向的加速度影响仍占主导地位。
其他指标：在车辆加速、制动、转向时车身能否保持良好的姿态方面，明显的车身俯仰和侧倾运动一般不可接受。
实施：必须在一定的约束条件下（悬架的工作空间和轮胎动载荷的范围）尽可能地减小加速度水平和车身姿态角。
侧向动力学：操纵稳定性能
总体目标：对驾驶员的输入响应应达到最优。对于风扰动或不平路面的干扰，产生运动响应控制在最小范围
驾驶员：
在操纵过程中，驾驶员可以快速处理大量的信息，并根据具体情形调整控制策略
实际情况：普遍期望在正常驾驶时，投入的精力最小，如高速公路上稳定直线行驶时
驾驶员操纵控制模式
开环：通常在轻松的驾驶情况下（驾驶员对车辆响应的熟悉程度）。
闭环：操纵难度较大的情况下，如大转弯、超车或紧急转向时。驾驶员注意力高度集中地监视车辆的实际路径，而实际的行驶路径则被用来作为反馈信号，以使驾驶员持续不断地对控制输入进行校正。
车辆操纵特性
稳定性伴随着外部干扰，车辆应具有迅速恢复原先稳定状态的能力，并且系统响应时间延迟要小。
转向性尽管车辆的控制是由驾驶员通过转向盘来实现，但实际的作用机理却是通过轮胎侧向力间接实现对车辆的转向运动控制。因此，任何削弱轮胎力生成与转向盘运动关系的因素，都将会降低汽车可操纵性和可控制性。举例说明：当车辆出现前轮抱死时、前轮胎无法提供侧向力，因而驾驶员此时就根本无法控制车辆的转向运动。
一致性：指人们期望车辆的操纵行为能始终表现如一。
原因：外部输入条件变化范围广泛、如不同路面、天气等
一致性优势：如果车辆在外部条件变化时仍能保持一致的行为模式，就能降低操纵难度，减轻驾驶员的负担。
标准性
通常驾驶员对某车辆的操纵特性会有一些比较明确的估计或期望。
当首次驾驶一辆新车时，我们期望其特性最好与其他同类车辆相差不大，这样会比较安全。
标准和法规
行驶振动方面有：描述人体对振动响应的标准；有关平顺性测量仪的标准；有关座椅悬架的标推；路面测量报告标准指南。操纵动力学方面：稳态试验；各种不同输入的瞬态试验；转向制动试验；
注意：标准仅描述了试验的步骤及过程，没定义性能评价指标
发展趋势
车辆的主动控制
控制算法（自适应与鲁棒性）、传感器技术、执行机构（成本）
车辆底盘控制系统的大集成：ABS 、ASR 、VDC 、4WS
多体系统动力学
刚柔体、约束，建立多自由度模型，[M][X]＝[F]
成为CAD/CAE/CAM 技术的集成手段，可准确分析虚拟样机性能，检查缺陷，缩短周期、节约费用
人-车-路闭环系统和主客观评价
驾驶员与车辆的配合因人而异，评价困难：驾驶员模型
建立汽车模型的基本方法
汽车特性的求解
汽车的动态特性由作用在轮胎上的力、重力及空气阻力等决定，研究汽车及其部件以确定在何种运动条件下的受力、以及汽车响应， 必须有较精确的系统建模方法，使用通用的习惯来描述汽车运动。
集中质量：汽车是由多部件组成，对具体情况具体考虑；加速、制动及大多数转向分析时，汽车为一个集中力量的代表，位 于质心的集中质量； 在平顺性分析时：通常将车轮（非悬挂质量）与车身（悬挂质量） 分别看待。
车辆动力学术语
(1)平衡条件(Equilibrium Condition) 指稳定状态下车辆的基准条件。它是指在恒定输入下(通常是零输入)的车辆状态，在
车辆稳定性分析及控制中通常作为分析的参考点。
(2)干扰(Perturbations) 指在平衡条件下系统参数的小幅度波动。
(3)稳态(SteadyState) 指当周期性(或恒定)操纵输入(或扰动输入)施加在车辆上引起的周期性(或恒定)车辆响应，在任意长的时间内不发生变化时，便称该车辆处于稳态。
(4)瞬态(TransientState) 指车辆的运动响应和作用在车辆上的外力或操纵位置随时间变化而变化，便称此时车辆的运动处于瞬态。
(5)阿克曼(Ackermann)转向角 假定车辆转弯时，轮胎作无侧偏滚动，内外车轮转角必须不同。阿克曼转向原理被用来描述车辆稳态转向时的运动学效应。
车辆动力学的建模方法及基础理论
一、牛顿矢量力学体系： 牛顿第二定律
式中：m —— 质点系总质量；r c ——质心位移； F i ——外力。 欧拉方程 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；M o —外力对于O 点的主矩。
二、分析力学体系： 拉格朗日方程 式中： E T 、E v 、E D ——系统总动能、总势能、总耗散能；q i ——描述系统的广义坐标(主变量)；Q i ——作用于系统的广义力(力或力矩)；n ——系统方程阶数 。
三、多体系统动力学
1、以经典力学为基础。
2、多刚体、柔体的运动；采用分布参数体系。
3、由计算机建立动力学方程并进行求解。
4、ADAMS 、SIMAPCK 等。
多刚体动力学方法；多柔体动力学方法: 动力学+有限元
充气轮胎动力学
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。
2、缓冲路面引起的振动、冲击。
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 轮胎基本结构
胎体—轮胎最重要的部分，其结构决定了轮胎 的基本性能
∑
=i c F r m o M I I =+ωωω~ ()n i Q q E q E q E q Q E dt d i i D i V i T i T ,.....,2,1 ==??+??+??-???? ??? δ
胎圈—便于胎体从轮辋上装卸，需有一定刚度，以保证与轮辋紧密贴合
胎面—包括胎冠、胎肩和胎侧 轮胎运动坐标系 轮胎模型
轮胎模型简介
轮胎建模的方法分为三种：
1）经验—半经验模型 针对具体轮胎的某一具体特性。目前广泛应用的有Magic Formula 公式和吉林大学郭孔辉院士利用指数函数建立的描述轮胎六分力特性的统一轮胎半经验模型UniTire ，其主要用于车辆的操纵动力学的研究。
2）物理模型 根据轮胎的力学特性，用物理结构去代替轮胎结构，用物理结构变形看作是轮胎的变形。比较复杂的物理模型有梁、弦模型。
特点是具有解析表达式，能探讨轮胎特性的形成机理。缺点是精确度较经验—半经验模型差，且梁、弦模型的计算较繁复。
3）有限元模型 基于对轮胎结构的详细描述 ,包括几何和材料特性，精确的建模能较准确的计算出轮胎的稳态和动态响应。但是其与地面的接触模型很复杂，占用计算机资源太大，在现阶段应用于不平路面的车辆动力学仿真还不现实，处于研究阶段。主要用于轮胎的设计与制造。
试图完整描述轮胎力与运动参数之间的数学关系，揭示轮胎的本质特性。如：侧向力=侧偏刚度*侧偏角 1、幂指数统一轮胎模型(半经验模型)—郭孔辉院士。
2、“魔术公式”轮胎模型(Magic Formula Tire Model)。
3、SWIFT 轮胎模型。
幂指数统一轮胎模型
幂指数统一轮胎模型的特点
采用了无量纲表达式，其优点在于由纯工况下 的一次台架试验得到的试验数据可用于各种不同 的路面
无论是纯工况还是联合工况，其表达式是统一 的
可表达各种垂向载荷下的轮胎特性
保证了可用较少的模型参数实现全域范围内的 计算精度，参数拟合方便，计算量小
能拟合原点刚度
魔术公式轮胎模型
魔术公式轮胎模型的特点
统一性强，编程方便，需拟合参数较少， 且各个参数都有明确的物理意义，容易确定其初值；拟合精度比较高；参数的拟合较困难，计算量大；c 值的变化对拟合的误差影响较大；不能很好地拟合小侧偏情况下轮胎的侧偏 特性
轮胎纵向力学特性
y F C αα
=?
1）滚动阻力（Rolling resistance ）
滚动阻力是如何形成的？
弹性车轮在硬路面上的滚动、从动轮在硬路面上滚动时的受力情况、加载前后胎侧形状的变化、轮胎径向压缩模式图、由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力、滚动阻力(波阻)示意图
弹性车轮在硬路面上的滚动从动轮在硬路面上滚动时的受力情况
滚动阻力加载前后胎侧形状的变化轮胎径向压缩模式图由路面变形和轮辙摩擦引起的附加滚动阻力
滚动阻力(波阻)示意图
不平路面造成的滚动阻力：
车轮在不平路面上行驶时，它和车身也会有相对运动．车身阻尼和路面不平度一起，造成了平均值不为零的振荡的Fu和Fz．减振器压缩和伸长时做了功，这个功与汽车行驶过的路程之比被看作滚动阻力（波阻）
滚动阻力构成
There are at least seven mechanisms responsible for rolling resistance:
1)Energy less due to deflection of the tire side wall near the contact area.
2)Energy loss due to deflection of the treads elements（外胎面）.
3)Scrubbing in the contact patch.
4)Tire slip in the longitudinal and lateral directions.
5)Deflection of the road surface.
6)Air drag on the inside and outside of the tire.
7)Energy loss on bumps.
滚动阻力的影响因素
（1）车速（2）轮胎气压（3）轮胎结构（4）路面（5）温度（6）转弯行驶（7）驱动力系数
滚动阻力计算
有人推荐用下式计算良好道路上货车轮胎滚
有人推荐用下面的公式估算轿车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数
对转鼓上测得的各试验曲线进行拟合，求得上式中的系数f0、f1、f4的数值如下
滚动阻力系数与驱动力系数的关系(驱动力系数：驱动力与径向载荷之比
车轮的三态
纯滚动v=r*ω 驱动车轮v
轮胎运动参数
1、纵向滑移率s ：表示车轮相对于纯滚动或纯滑动状态的偏 离程度。它是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。 驱动时： 滑转率
制动时： 滑移率
式中：u ω ——轮心前进速度； r d ——车轮滚动半径； ω ——车轮角速度。
滑动率 滑动率
影响附着系数的因素
路面、车速、轮胎花纹（Sm 无花纹光胎、Rbd 有沟槽胎面、Spd 有沟槽且有小切缝胎面）、滑水现象
轮胎运动参数 轮胎侧偏角α ：影响轮胎侧向力的一个重要因素。 式中：u ω 轮心前进速度； v ω 车轮侧向速度。
3、轮胎径向变形ρ ：无负载时的轮胎半径与负载时轮胎半径 之差。 式中：r t 无负载时的轮胎半径； r tf 负载时的轮胎半径。
轮胎垂向力学特性
充气轮胎的一个基本功能是在不平路面行驶时起缓冲作用，该缓冲作用与充气轮胎 的弹性有关，通常以轮胎所受的载荷和变形 的曲线来表示轮胎的刚度特性，它对车辆的 行驶平顺性行驶稳定性和制动性均有重要影响。
轮胎垂直振动的力学模型
轮胎的侧向力学特性
直线行驶：轮胎承受垂直力和纵向力， 纵向力有制动力、驱动力、滚动阻力。 用纵向附着系数模型来解决制动力、 驱动力与垂直力的关系， 用滚动阻力系数模型来解决滚动阻力与垂直力的关系。难点： 动阻力与垂直力的关系。
100%d r u s u ωωω-=?100%d u r s u ωωω-=?arctan v u ωωα??= ???t t f r r ρ=-
曲线行驶：侧向力
轮胎的侧偏特性轮胎的侧偏特性
定义：侧偏角——车轮行驶方向与车轮平面的夹角称为侧偏角。方向：
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响，扁平率对轮胎侧偏刚度影响很大。
轮胎的充气压力对侧偏刚度也有显著影响
垂直载荷的变化对轮胎侧偏特性有显著影响
路面、行驶车速对侧偏刚度的影响很小。
轮胎的侧偏特性
回正力矩——绕ＯＺ轴的力矩，回正力矩是由接地面内分布的微元侧向反力产生的。
回正力矩的影响因素：
垂直载荷、地面切向反作用力、有外倾角时轮胎的滚动
轮胎的侧偏特性
1）Ａ、Ｂ、Ｃ为三条相互平行的直线，故可认为在各种外倾角下，胎侧偏刚度是一样的
2）侧偏角为零时的地面侧向力便是外倾侧向力ＦYγ,
3）地面侧向力为ＦY时的侧偏角，等于外倾角为零时ＦY产生的侧偏角α与由此外倾角产生的侧偏角△α之和。
4）侧偏角为α时的地面侧向反作用力为ＦY ＝ｃｄ＋ｄｅ，即ＦY为外倾角等于零时的侧偏力与外倾侧向力之和。因此，有外倾角时的地面侧向反作用力与外倾角、侧偏角的关系式为：
5）地面侧向力为零时的侧偏角就是由外倾角产生的侧偏角
空气动力学基础
汽车空气动力学是研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科，它属于流体力学的一个重要部分。
1、通过车身外部造型、流体控制和内部流通管道的设计来减小车辆的空气阻力
2、在空气阻力一定的情况下，尽可能增加向下的气动压力以提高轮胎的附着性，同时减小对轮胎侧偏力的影响
3、比例模型或全尺寸车辆空气动力学试验
4、研究空气动力与底盘设计及车辆使用情况之间的相互关系及影响
六分力名称及系数公式
气动阻力
空气作用于车身的向后的纵向分力称为气动阻力，这种阻力与车速平方成正比，为了克服气动阻力所消耗的功率和燃料是随车速的三次方急剧增加的，当车速超过100km/h时，发动机功率有80%用来克服气动阻力，要消耗很多燃料，在高速行使时，如能减少10%的气动阻力，就可使燃料经济性提高百分之几十，当前汽车设计师十分重视气动阻力系数Cx，因为它直接关系到汽车动力性，经济性和轻量化带来很多好处。
气动阻力由五部分组成：1 ．形状阻力，占总阻力58% ；2 ．摩擦阻力，占总阻力9% ；3 ．诱导阻力，占总阻力7% ；4 ．干扰阻力，占总阻力14% ；5 ．内循环阻力，占总阻力12% 。
形状阻力
当汽车行使时，气流流经汽车表面过程，在汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流，涡流产生意味着能量的消耗，使运动阻力增大，汽车在前窗下凹角处，在后窗和行李箱凹角处，以及后部尾流都出现了气流分离区，产生涡流，即形成负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的阻力也称压差阻力，又因为这部阻力与车身形状有关，也称形状阻力，它占整个阻力的58%。
内部循环阻力
它是指为了发动机冷却和乘坐舱内换气而引起空气气流通过车身的内部构造所产生的阻力，它占总阻力12% 。
诱导阻力
诱导阻力是由于气流经车身上下部时，由于空气质点流经上下表面的路程不同，流速不同从而产生压差，即升力，升力在水平方向上的分力称为诱导阻力。
摩擦阻力
汽车空气阻力中的摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面上产生的切向力造成的。空气与其它流体一样都具有粘性，当气流流过平板时，由于粘性作用，空气微团与平板表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气体的流动，形成一种阻力称为摩擦阻力。
干扰阻力
它是车身外面的凸起物例如后视镜、流水槽、导流板、挡泥板、天线、门把手、底盘下面凸出零部件所造成的阻力，占总阻力的14% 。
车辆上的压力分布
车表空气压力分布图(试验法测得) 不同车辆形式的空气升力和阻力现代轿车的空气阻力系数
汽车空气动力学试验的基本方法
进行汽车空气动力学试验的主要设施就是汽车风洞，汽车工程需要通过风洞试验解决的主要问题可以归纳成如下几个方面：空气动力稳定性、升力、空气阻力、通风、气流噪声、污染发动机和传动装置的散势、风窗雨刮器的功能、汽车的气候环境适应性等
试验基本方法
1．模型风洞试验法：用汽车比例模型在风洞中进行试验，模型的常用比例一般为3/8、1/4、1/5、1/10及全尺寸1﹕1模型。模型一般不动，空气流过模型，应满足必要的相似条件，与实车在静止空气中运行具有相同的物理规律。这种试验方法的优点是测量方便，气流参数如速度、压强等易于控制，试验不受气候变化的影响。其缺点是试验的流场一般不能与实车运行的流场完全相似，特别是洞壁和模型支架会对模型产生干扰，故试验数据一般都要进行修正。
2．实车风洞试验法：用实车在风洞中进行试验。
3．实车道路试验法：用实车在试车场进行试验。
风洞试验的测量方法
风洞试验分为定性和定量测量。
1．天平测力法
适用气动力天平测出作用在模型上的空气动力，即测出在直角坐标系中沿三个坐标轴的力和绕三个坐标轴的力矩，可侧六分量亦可测其中一个或几个分量。
气动力天平结构很多，有机械式天平和电阻应变片式两类。
2．压强的测量
⑴车身表面的静压测量，通常在模型表面上沿法向开小孔，测量局部静压，为提高测量准确度，应注意侧压孔直径d 在0.52㎜,h/d大于2，测压孔的轴线应与壁面垂直，孔内壁应光滑，孔口应无刺或导角，孔口表面无凹坑或凸起，顺流动方向物面上该点处的压强梯度不应很大。
⑵压强分布测量，测出模型表面的压强分布，研究汽车绕流状态。
3．流态显示试验
汽车表面的流态显示
①丝线法②油膜法③烟流法
机械工程材料试卷二一、名词解释：（１０分） １、固溶强化； ２、加工硬化； ２、合金强化； ４、热处理； ５、细晶强化； 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）
三、分析（20分） 车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料 2、正火的目的和大致热处理工艺 3、调质目的和大致热处理工艺 4、表面淬火目的 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。 四、选择（20分） １．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 ２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi ３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 １０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火
汽车系统动力学的发展现状 仲鲁泉 2014020326 摘要：汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有汽车在垂直和横向两个方面的动力学内容。介绍车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，重点介绍了受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，以及行驶动力学和操纵动力学内容。本文主要讲述的是通过对轮胎和悬架的系统动力学研究，来探究汽车系统动力学的发展现状。 关键词：轮胎；悬架；系统动力学;现状 0 前言 汽车系统动力学是讨论动态系统的数学模型和响应的学科。它是把汽车看做一个动态系统，对其进行研究，讨论数学模型和响应。是研究汽车的力与其汽车运动之间的相互关系，找出汽车的主要性能的内在联系，提出汽车设计参数选取的原则和依据。 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可以追溯到100年前。事实上，知道20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。在过去的70多年中，车辆动力学在理论和实际应用方面也都取得了很多成就。在新车型的设计开发中，汽车制造商不仅依靠功能强大的计算机软件，更重要的是具有丰富测试经验和高超主观评价技能的工程师队伍。 在随后的20年中，车辆动力学的进展甚微。进入20世纪50年代，可谓进入了一个车辆操纵动力学发展的“黄金时期”。这期间建立了较为完整的车辆操纵动力学线性域（即侧向加速度约小于0.3g）理论体系。随后有关行驶动力学的进一步发展，是在完善的测量和计算手段出现后才得以实现。人们对车辆动力学理解的进程中，理论和试验两方面因素均发挥了作用。随后的几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，因而车辆动力学得以迅速发展。计算机及应用软件的开发，使建模的复杂程度不断提高。
汽车运用工程复习题集
第2章 汽车动力性 一、判断题 1.汽车是一种高效率、高机动性的运输工具，其运输的高效率是由其在各种使用条件下的最高速度来体现的。 错 2. 影响汽车行驶最高速度的最主要使用性能是汽车的动力性。错 3. 常用原地起步加速时间和超车加速时间来表示汽车的加速能力。对 4.汽车的爬坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度max i 来表示的。显然，最大爬坡度是指2挡最大爬坡度。错 5. 求解汽车动力性主要指标最重要的依据之一是驱动力随车速变化的数量关系，这一关系依从于发动机转矩随其转速的变化关系，即发动机的动力特性。错 6. 使用外特性曲线的功率大于外特性的功率。错 7. 传动系功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。对 8.机械损失只与啮合齿轮数、传递的转矩等因素有关。错 9. 轮胎的尺寸及结构不直接影响汽车的动力性。错 10. 一般用驱动力与车速之间的函数关系曲线t F —a V 来全面表示汽车的驱动力，称为汽车的驱动力图。汽车驱动力图直观地显示变速器处于各挡位时，驱动力随车速变化的规律。对 11. 汽车在水平道路上直线等速行驶时，必须克服来自地面与轮胎相互作用而产生的滚动阻力和来自车身与空气相互作用而产生的空气阻力。对 12. 上述汽车各种行驶阻力中，滚动阻力f F ，和空气阻力w F 坡度阻力i F 和加速阻力j F 是在任何行驶条件下都存在的。 错 13. 在水平道路上等速直线行驶时，就没有坡度阻力和加速阻力。对 14. 当弹性车轮在硬路面上滚动时，轮胎的变形是次要的。错 15.当车轮受径向载荷作用但不滚动时，地面对车轮的法向反作用力的分布是前后不对称的。错 16. 滚动阻力系数是车轮在一定条件下滚动时所需之推力与车轮负荷之比，即单位汽车重力所需之推力。对 17. 在分析汽车行驶阻力时，不必具体考虑车轮滚动时所受到的滚动阻力偶矩，而只要知道滚动阻力系数求出滚动阻力便可以了 对 18. 轮胎的弹性迟滞损失是以车轮滚动阻力的形式表现为对汽车行驶的一 种阻力。错 19. 行驶车速对滚动阻力系数没有很大影响。 错 20. 径向载荷对滚动阻力系数的影响很大。 错 21. 诱导阻力是空气升力在竖直方向的投影。错 22. 目前，对货车与半挂车的空气阻力也很重视，不少半挂车的牵引车驾驶室上已开始装用导流板等装置，以减小空气阻力节约燃油。对 23.道路坡度以坡高和底长之比来表示，即/i h S tg α==。 对
汽车系统动力学Matlab 作业报告 小组成员：
'组内任务分配
二、 Matlab 程序与图形 1、不同转向特性车辆在不同车速下的系统特征根 m=1000;I=1500;a1=1.15;b1=1.35;Caf=53000;Car=53000; i=1;R=[]; for uc=10:5:100; D=(l*(Caf+Car)+m*(a1^2*Caf+b1^2*Car))∕(m*l*uc); S=(a1+b1)^2*Caf*Car∕(m*l*uc^2)+(b1*Car-a1*Caf)∕l; P=[1 D S]; r=roots(P); R(i,1)=r(1,1);R(i,2)=r(2,1);i=i+1; end plot(real(R(:,1)),imag(R(:,1)),'bo'); hold a2=1.25; b2=1.25; t=1; S=[]; for uc=10:5:100 P=[m 0;0 l]; Q=[(Caf+Car)∕uc,m*uc+(a2*Caf-b2*Car)∕uG(a2*Caf-b2*Car)∕uc,(a2^2*Caf+b 2^2*Car)∕uc]; R=[Caf;a2*Caf]; A=-P^(-1)*Q; d=eig(A); i=imag(d); r=real(d); S(t,1)=r(1); S(t,2)=i(1); t=t+1; end plot(S(:,1),S(:,2),'*') a3=1.35; b3=1.15; for uc=10:5:100 P=[m 0;0 l];
Q=[(Caf+Car)∕uc,m*uc+(a3*Caf -b3*Car)∕uc; (a3*Caf-b3*Car)∕uc,(a3^2*Caf+b3^2*Car)∕uc]; R=[Caf;a3*Caf]; A=-P^(-1)*Q; d=eig(A); i=imag(d); r=real(d); S(t,1)=r(1); S(t,2)=i(1); t=t+1; end grid On Plot(S(:,1),S(:,2),'d'); axis([-14 2 0 3]); xlabel('实轴(Re)'); ylabel('虚轴(Im)'); text(-8,2.8,'不足转向'); text(0,0.2,'过多转向'); text(-3,0.2,'中性转向') set(gca,'Fo ntName','Helvetica','Fo ntSize',10) title(['不同转向特性车辆在不同车速下的系统特征根'],'FontSize',12); E 一 書不同转向特杵乍辆在不同乍速下的系统待征戕
汽车运用基础试题 一．填空题 1、评价汽车动力性的指标有最高车速、加速时间、最大爬坡度。 3、在对汽车作动力学分析时，应用车轮的静力rs 半径；而作运动学 分析时应用滚动半径，但是一般以滚动rr 半径代替，作粗略分析时，通常不计 其差别，统称为车轮半径。 4、空气阻力包括压力阻力和摩擦阻力两大部分。 5、汽车加速行驶时不仅产生平移质量产生惯性力，旋转质量还要产生惯性力偶矩。 6、汽车行驶的驱动－附着条件是； Fr+Fw+Fi<=Ft<=Fxg 驱动力<=附着力。 8、用汽车的动力特性图来确定汽车的动力性时，可以确定汽车的最高车速、 最大爬坡度、加速时间。 9、汽车行驶中，其每一瞬时发动机发出的功率始终等于机械传动损失、 全部运动阻力所消耗的功率。 14、影响汽车的燃料消耗的因素概括起来有汽车技术状况和汽车使用因素。 15、在良好的路面上，汽车在一定车速范围内，既可以用最高档行驶， 也可以用次高档行驶，应选用最高档行驶。 16、变速器设置超速档的目的是降低油耗；所以超速档又称节能档。 18、目前扩大选用柴油机已成为汽车的发展方向之一。柴油机之所以具有高于 汽油机的经济性能，最主要的原因是压缩比大。 21、制动效能的稳定性包括抗水衰退、抗热衰退。 22、汽车制动全过程由驾驶员行动反应阶段制动系统协调阶段制动最大效能阶段25、汽车制动距离随制动初速度的增加、车重的增加、和附着系数的 减小而增长。 26、汽车在制动过程中丧失方向稳定的情况有跑偏、侧滑、 失去转向能力三类。 27、汽车的地面制动力取决于制动器制动力，同时要受到地面 附着系数条件的限制。 28、当汽车车轮作纯滚动时，滑移率S＝ 0 ；当汽车车轮抱死时， 滑移率S＝ 1 。 29、评价汽车制动效能的最基本指标是制动距离和制动减速度
1.除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应(如发动机、传动、加速、制动、防抱死和牵引力控制系统等方面的因素)外，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容，即行驶动力学和操纵动力学。 2.纵向动力学研究车辆直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系，按车辆工况的不同，可分为驱动动力学和制动动力学。 3.行驶阻力的两个最基本部分是车辆的滚动阻力和空气阻力，行驶阻力代表了车辆对动力和功率的需求。 4.操纵动力学的研究范围的三个区域：线性域、非线性域、非线性联合工况。 5.车辆动力学特征的设计方法：系统建模、分析 8.稳态：指当周期性（或恒定）操作输入（或扰动输入）施加在车辆上引起的周期性（或恒定）车辆响应，在任意长的时间内不发生变化时，便称该车处于稳定。 9.瞬态：指车辆的运动响应和作用在车辆上的外力或操作位置随时间变化而变化，便称此时车辆的运动处于瞬态。 10.车辆控制系统的构成包括：控制算法、传感器技术和执行机构的开发。 11.假如在车前部安装前视预瞄传感器来可靠地提供前轮前方路面的输入信息，那么主动悬架系统就可以利用车辆对前后轮的路面预测信息进行控制，这就是预瞄控制。 第二章 1.建立系统微分方程的传统方法主要有两种:（1）利用牛顿矢量力学体系的动量定理及动量矩定理（2）利用拉格朗日的分析力学体系 2.约束与约束方程：一般情况下，力学系统在运动时都会受到某些几何或运动学特性的限制，这些构成限制条件的具体物体称为约束，用数学方程所表示的约束关系称为约束方程 3.完全约束：如果约束方程仅是系统位形和时间的解析方程，这种约束称为完全约束 4.非完全约束：如果约束方程不仅包含系统的位形，还包括广义坐标对时间的导数或广义坐标的微分，而且不能通过积分使之转化为包含位形和和时间的完全约束方程，这种约束称为非完全约束 5.完整系统：具有完整约束的力学系统 6.非完整系统：具有非完整约束的力学系统 第三章1.SAE标准轮胎运动坐标系：被定义为法向坐标向下的三维右手正交坐标系，坐标的原点是轮胎接地印迹中心，x轴定义为车轮平面与地面的交线，前进方向为正，y轴是指车轮旋转轴线在地面上的投影线，向右为正，z轴与地面垂直，向下为正。 离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素 定义：车轮回转平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正。 4.根据车辆动力学研究的内容不同，轮胎模型可分为（1）轮胎纵滑模型（2）轮胎侧偏模型和侧倾模型（3）轮胎垂向振 动模型 y=Dsin(Carctan(Bx-E(Bx-arctanBx)))它以三角形函数组合的形式来拟合试验数据，得出了一套形式相同并可同时表达纵向力侧向力和回正力矩的轮胎模型（y可以是纵向力侧向力和回正力矩，而自变量x可以在不同情况下分别表示轮胎侧偏角或纵向滑移率） 6.轮胎垂直刚度的三种不同定义：静刚度，非滚动动刚度，滚动动刚度。 7.在60—100HZ的频率范围内，子午线轮胎的垂向振动传递特性幅值显著地高于斜交轮胎，该频率范围的振动正对应于乘员的“颤振”感觉区域。在约150—200HZ左右的频率范围，斜交轮胎的振动特性远差于子午线轮胎，通常将该频率范围的轮胎振动称之为轮胎“噪声”，即通常所说的“路面噪声”。 8.轮胎噪声的产生机理 （1）空气泵吸效应随着轮胎的滚动，空气在胎面与路面的空隙中被吸入和挤压。当压缩的空气在接地区间的出口处被告诉释放到空气中时，就会产生噪声。 （2）胎面单元振动当轮胎滚动时，胎面单元作用于路面，当它离开接触区域时，胎齿便由高变形状态下恢复，从而引起胎面噪声，此为主要的轮胎噪声源。同时，胎体振动、胎面花纹沟、花纹凸块空隙就像谐振管一样，也促进了轮胎的噪声辐射。 由于空气泵吸效应、胎体和胎齿单元的振动均和车速有关，因此轮胎噪声的程度是车辆行驶速度的函数。 （3）路面材料对轮胎噪声也有影响。 9.影响轮胎侧向力的三个最重要的因素是侧偏角、垂向载荷和车轮外倾角。侧偏角由轮胎的运行条件所决定，它取决于车辆前进速度、侧向速度、横摆角速度和转向角。轮胎垂向载荷的静态值由车辆质量分布所决定，但随着载荷在纵向和侧向的重新分配，轮胎的垂向载荷会发生变化。车轮外倾角由转向角和通过悬架杆系作用的车身侧倾所决定，但对非独立悬架车辆来说，外倾角只取决于车轴的侧倾角。（填空题）
鸡兔同笼问题 鸡兔同笼，共45个头，146只脚，问笼中鸡兔各几只？ 鸡17；兔：28只 在操场上停放39辆车，包括三轮车和自行车，两种轮子的总和为96个，问三轮车和自行车各多少辆？ 三轮：18；自：21 在操场上停放自行车和小汽车共40辆，轮子共120个，问自行车和小汽车各多少辆？ 各20辆 用2元钱买8分钱邮票和4分钱邮票共34张，问两种邮票各买了多少张？8分：16张；4分：18张 李教师领着全班同学去划船，已知全班64名同学，共租大、小船只10条，恰好都坐满，大船每条坐10人，小船每条坐5人，问大船、小船各几条？ 大：3条；小：7条 小军用6元钱买5角和2角邮票共18张，问这两种邮票各买多少张？ 5角：8张；2角：10张 丽丽的存钱罐里有2分，5分硬币共143枚，共421分钱，问存钱罐里2分和5分各多少枚？ 2分：98；5分：45 三年一班44人去公园划船，他们租了大小船共9条，大船每条坐6人，小船每条坐4人，正好坐满，问他们租大、小船各几条？ 大：4；小：5 一只松鼠采松子，晴天每天可采24个。雨天每天可采16个，它一边采了8天，共采了168个松子，问这8天中几个晴天几个雨天？ 晴：5；雨：3 鸡兔同笼共66只，兔脚比鸡脚多48只，问鸡、兔各几只？ 鸡：36只；兔：30只
小明和小胜两人参加数学竞赛，试卷共20道题，做对一题得5分，做错或者不做一题倒扣2分，两人都将20道题全做了共得了151分，其中小明比小胜少得21分，问两人各答对几题？答错几题？ 小明对15道；小胜对18道 鸡兔同笼共100只，鸡比兔少16只脚、问鸡、兔各几只？ 鸡：64只；兔：36只 某小学生参加环境知识抢答比赛，已知抢答规则是：每个参赛者从100分开始算分，答对一题得20分，答错一题扣30分，这名同学一个抢答了10道题，得200分，问他答对几题？答错几题？ 对：8道； 小明参加少儿数学智力竞赛抢答题，已知抢答的规则是：每个参赛者从100分开始计分，答对一题得10分，答错一题扣5分，小明共抢答了15道题，得205分，问小明答对几题？答错几题？ 对12道； 鸡兔同笼，鸡比兔多26只，足数共274只，问鸡兔各几只？ 鸡：63；兔：37 鸡兔同笼，鸡的只数是兔的3倍，鸡、兔共有110只脚，问鸡兔各几只？鸡：33；兔：11 方阵问题 学校举行运动会，三年级学生排成一个实心方阵，外层每边有15人，问最外层有多少人？这个方阵共有多少人？ 用棋子排成一个实心方阵，最外层有64粒棋子，问最外层每边有多少粒棋子？这个方阵共有多少粒棋子？ 用棋子排成一个方阵，最外层有32粒棋子，问次外层有多少粒棋子？次外层每边有多少粒棋子？ 用棋子排成一个中空方阵，方阵共有4层，最外边每边有10个棋子，求棋子的总数？
《汽车运用工程》复习提纲 汽车理论考试只探到考试题型：名词解释6个，共18分，填空题22分，论述题5道，共40分，计算题3道。。没有选择题。。就这些了，老师说题目比较多，所以好好复 习吧。 补充填空题： 1、汽车燃料经济性是在保证汽车动力性的基础上，以尽可能少的燃料消耗完成单位运输工作量的能力。 2、燃油经济性的计算方法：Qs=100gGt/VaY（p60） 3、汽车燃料经济性的评价指标：为了评价汽车的燃料经济性，通常用一定工况下汽车行驶百公里的燃料消耗量（L/100km）或单位运输工作量所消耗的燃料量（L/100t·km）作为评价指标。 4、汽车的制动性主要的评价指标有：制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车的方向稳定性。 5、汽车的稳态响应可分为：中性转向、不足转向、过度转向三类。 6、汽车的公害包括：汽车排气对大气的污染（排放公害）；噪声对环境的危害（噪声公害）；汽车电气设备对无线电通讯及电视广播等信号的电波干扰（电波公害）；制动蹄片、离合器摩擦片、轮胎的磨损物和车轮扬起的粉尘对环境的危害（粉尘公害）等 7、汽车排气中的有害成分包括：CO、HC、NOx 、SO2、铅化合物、炭烟、油雾等。 8、间隙失效主要有：顶起失效、触头失效或拖尾失效。 9、汽车通过性的几何参数有：最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角、最小转弯直径和转弯通道圆。 10、接近角y1和离去角y2是指自车身前、后车轮引切线时，切线与路面之间的夹角。 纵向通过角y3是指在汽车空载、静止时，在汽车侧视图上通过前、后车轮外缘做切线交于车体下部较低部位所形成的最小锐角。 11、汽车的走合期：新车或大修竣工的汽车在投入使用的初期称为汽车走合期，是汽车运行初期改善零件摩擦表面的几何形状和表面层物理机械性能的过程。 12、汽车在走合期的特点：①零件表面摩擦剧烈，磨损速度快。②润滑油变质快③行驶故障多。 13、汽车走合期采取的技术措施：减载、限速、正确驾驶、选择优质燃料和润滑油、加强维护。 14、发动机低温起动困难的原因有：曲轴旋转阻力矩大、燃料蒸发性差、蓄电池工作能力
作业题 1、车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。 2、车辆系统动力学目的在于解决下列主要问题： ①确定车辆在线路上安全运行的条件； ②研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及 动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车辆高速、安全和平稳地运行； ③确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。 3、铁路车辆在线路上运行时，构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。 4、动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。 5、线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。 （1）水平不平顺； （2）轨距不平顺； （3）高低不平顺； （4）方向不平顺。 6、车轮半径越大、踏面斜度越小，蛇行运动的波长越长，即蛇行运动越平缓。 7、自由振动的振幅，振幅大小取决于车辆振动的初始条件：初始位移和初始速度（振动频率）。 8、转向架设计中，往往把车辆悬挂的静挠度大小作为一项重要技术指标。 9、具有变摩擦减振器的车辆，当振动停止时车体的停止位置不是一个点，而是一个停滞区。 10、在无阻尼的情况下共振时振幅随着时间增加，共振时间越长，车辆的振幅也越来越大，一直到弹簧全压缩和产生刚性冲击。 11、出现共振时的车辆运行速度称为共振临界速度 12、在车辆设计时一定要尽可能避免激振频率与自振频率接近，避免出现共振。 13、弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击 14、两线完全重叠时，摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。 15、在机车车辆动力学研究中，把车体、转向架构架（侧架）、轮对等基本部件近似地视为刚性体，只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时，才把他们视
汽车运用工程复习题答案 这是老师给的三份复习题和答案，答案基本都是在百度文库里找的，大部分都找到原题了，有一部分找不到原题不过找到了问的差不多的题目，还有一部分没有找到，大家自己翻翻书吧。 --Vlanes 2013.6.22 汽车运用工程-汽车安全性 二．1为什么前轮较后轮先制动抱死不易产生剧烈侧滑？后轮较前轮先制动抱死易产生“甩尾”现象？ 答：如果前轮在制动力作用下还在滚动，而后轮已经抱死。若在制动惯性力的基础上还存在一个侧向干扰力，那么合力将与车辆纵轴线成一定夹角。侧向干扰力必须用地面作用在车轮上的等值侧向力来平衡，因为后轮已经滑移，所以侧向力实际上只能作用在前轮上，由侧向干扰力与地面侧向形成的力矩使合力与车辆纵轴线形成的夹角增大，汽车回转趋势增大，处于不稳定状态，易发生甩尾现象；如果前轮抱死，后轮仍继续滚动，则相应的力矩将使上述的夹角减小，车辆处于稳定状态，车辆将继续沿着原来的方向运动，既不易产生侧滑。 2某汽车制动时后轮抱死拖滑，前轮滚动，分析其制动稳定性。 答：如果在制动惯性力基础上还存在一个侧向干扰力，那么合力将与车辆纵轴线成角，侧向干扰力必须用车轮上的等值侧向力来平衡，因为后轮已经滑移，所以侧向力只能作用在前轮上，相应的力矩使车轮绕铅垂轴旋转，并使角增大，车辆回转趋势增大，处于不稳定状态。 3.某汽车制动时，前后轴制动力之比大于前后轴垂直载荷之比，分析其制动稳定性. 答：因为B1/B2> F z1/ F z2，且u=B/F z，说以得u1>u2，即汽车制动时，前轮先抱死后轮继续滚动，若在制动惯性力的基础上还存在一个侧向干扰力，那么合力将与车辆纵轴线成一定夹角，侧向干扰力必须用地面作用在车轮上的等值侧向力来平衡，因为前轮已经抱死，所以侧向力实际上只能作用在后轮上，相应的力矩使上述夹角减小，车辆处于稳定状态，车辆将继续沿着原来的方向运动，即不产生侧滑。 4.某汽车制动时，前后轴制动力之比小于前后轴垂直载荷之比，分析其制动稳定性。 答：因为B1/B2< F z1/ F z2，且u=B/F z，说以得u1 1、动力性评价指标:汽车的最高车速、汽车的加速时间、汽车的最大爬坡度 2、经济性评价指标：常选取单位行程的燃料消耗量或单位运输工作的燃料消耗量、汽车消耗单位量燃料所经过的行程、平均燃料运行消耗特性 3、制动性评价指标：汽车制动效能、制动效能的恒定性、制动时的方向稳定性 4、汽车制动全过程：总共包括驾驶员见到信号后做出行动反应、制动器起作用、持续制动和放松制动器4个阶段 5、制动时汽车跑偏原因： （1）汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）制动器制动力不相等，这是因为制造、调整误差造成的，汽车究竟是向左或向右跑偏根据具体情况而定 （2）制动悬架导向杆系与转向拉杆在运动学上不协调（互相干涉），这是汽车设计所造成的，制动时汽车总是向左（或向右）一方跑偏。 6、空气阻力：汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力 7、制动效能的恒定性：即抗热衰退性能，是指汽车高速行驶或长下长坡连续制动时制动效能保持的程度 8、汽车噪声主要包括：发动机噪声、底盘噪声、车辆行驶空气阻力噪声、车身振动及喇叭声 9、汽车使用性能： 是指在一定的使用条件下，汽车以最高效率工作的能力，是决定汽车利用效率和方便性的结构特性表征。 10、操纵稳定性定义：包括两个相互联系的两部分：操纵性和稳定性，操纵性是指汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力；稳定性是指汽车在行驶过程中，具有抵抗改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶而不致失去控制甚至翻车或侧滑的能力。实际上两者很难截然分开，稳定性的好坏直接影响操纵性，常统称为汽车操纵稳定性。 11、汽车通过性定义：是指汽车在一定装载质量下，能以足够高的平均车速通过各种坏路及无路地带和克服各种障碍的能力 12、通过性的几何参数： 最小离地间隙、接近角和离去角、纵向通过角、最小转弯直径和内轮差、转弯通道圆 13、滚动阻力定义，机理：1）定义：汽车在水平道路上等速行驶时受到的道路在行驶方向上的分力称为滚动阻力。 2）产生机理：由于轮胎内部摩擦产生弹性轮胎在硬支撑路面上行驶时加载变形曲线和卸载变形曲线不重合会有能量损失，即弹性物质的迟滞损失。这种迟滞损失表现为一种阻力偶。 14、汽车后备功率：发动机在某一转速下能发出的最大功率减去该转速下实际发出的功率即 )(1Pw Pf T Pe +-η。 15、负荷率: 发动机在某一转速下实际发出的功率与发动机在该转速下能发出的最大功率的比值=油门部分开启与油门全开的比值=部分负荷与全负荷的比值 1. 简要给出完整约束与非完整约束的概念2-23,24,25, 1)、约束与约束方程 一般的力学系统在运动时都会受到某些几何或运动学特性的限制，这些构成限制条件的具体物体称为约束，用数学方程所表示的约束关系称为约束方程。 2）、完整约束与非完整约束 如果约束方程只是系统位形及时间的解析方程，则这种约束称为完整约束。 完整约束方程的一般形式为： 式中，qi为描述系统位形的广义坐标(i=1，2，…，n)；n为广义坐标个数；m为完整约束方程个数；t为时间。 如果约束方程是不可积分的微分方程，这种约束就称为非完整约束。 一阶非完整约束方程的一般形式为： 式中，qi为描述系统位形的广义坐（i = 1, 2, …,n）；为广义坐标对时间的一阶与数；n为广义坐标个数；m为系统中非完整约束方程个数；t为时间。 2. 解释滑动率的概念3-7,8 1.滑动率S 车轮滑动率表示车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。 为了使其总为正值，可将驱动和被驱动两种情况分开考虑。驱动工况时称为滑转率；被驱动（包括制动，常以下标b以示区别）时称为滑移率，二者统称为车轮的滑动率。 参照图3-2，若车轮的滚动半径为rd，轮心前进速度(等于车辆行驶速度)为uw，车轮角速度为ω，则车轮滑动率s定义如下： 车轮的滑动率数值在0~1之间变化。当车轮作纯滚动时，即uw=rd ω，此时s=0；当被驱动轮处于纯滑动状态时，s=1。 3. 轮胎模型中表达的输入量和输出量有哪些？3-22,23 轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系，如图3-7所示。 根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为： 第一章 汽车使用条件及性能指标 2. 指出汽车的主要使用性能名称 汽车动力性 燃料经济性 汽车制动性 汽车操纵性和稳定性 汽车的行驶平顺性 汽车的通过性 容量 3. 汽车使用条件及内容 汽车使用条件是指影响汽车完成运输工作的各类外界条件，主要包括气候条件、道理条件、运输条件和汽车运行技术条件。 6. 道路分哪些等级？ 高速公路 一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为25000-100000辆 一级公路 一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000-55000辆 二级公路 一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为5000-15000辆 三级公路 一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为2000-6000辆 四级公路 一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为2000辆 第二章 汽车动力性 9、汽车空气阻力是怎样形成的？ 汽车在直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力。 10、空气阻力有哪几部分组成？ 压力阻力 摩擦阻力 11、简述附着力、附着系数。 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力 t F 超过某值（附着力?F ）时，车轮就会滑转。因此,汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为?F F F F F t w i f ≤≤++。附着力?F 的计算式为z F F ??=。式中，z F 接触面对车轮的法向反作用力；?为滑动附着系数，通常简称为附着系数 13、影响附着系数的因素有哪些？ 1）道路的类型、路况 2）汽车的行驶速度 3）轮胎的结构、花纹、材料 18.滚动阻力如何产生的？它是作用在汽车（轮胎）的切向力吗？为什么？ 滚动阻力主要是轮胎的变形阻力，也包括路面和轮胎之间的摩擦力和轮胎空气阻力。 车轮滚动时，轮胎与地面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形。 21.滚动阻力是否是作用在汽车轮胎圆周上的切向力？为什么？ 不能 力偶矩 22.能否在汽车受力分析图上画出滚动阻力，为什么？不能 力偶矩 45.汽车的附着条件 轮胎传递的轮缘切向力受到接触面的制约。当车轮驱动力 t F 超过某值（附着力?F ）时，车轮就会滑转。因此,汽车行驶的约束条件（必要充分条件）为?F F F F F t w i f ≤≤++。附着力?F 的计算式为 z F F ??=。式中，z F 接触面对车轮的法向反作用力；? 为滑动附着系数，通常简称为附着系数。 不同道路附着系数路面和轮胎就形成汽车行驶的附着条件。 46.汽车的驱动条件 汽车发动机的扭矩（功率）足够大，能克服汽车行驶的各种阻力，如滚动阻力，加速阻力，传动阻力，空 气阻力和坡道阻力等。 第三章 汽车使用经济性 1. 汽车燃料经济性 在保证动力性的条件下，汽车以尽可能少的燃油消耗量经济行驶的能力。 2. 汽车燃料经济性的评价指标 1）常选取单位行程的燃料消耗量，即L/100km ，或单位运输工作的燃料消耗量，即L/100tkm 、L/kpkm 2）汽车燃料经济性也可用单位量燃料消耗汽车所经过的行程，即km/L 作为评价指标，称为汽车经济性因 数。 3）可采用等速驱动比油耗。 5. 写出汽车燃料消耗方程式（考虑结构和使用参数）。 1、系统动力学有哪三个研究容？ （1）优化：已知输入和设计系统的特性，使得它的输出满足一定的要求，可称为系统的设计，即所谓优化。就是把一定的输入通过选择系统的特性成为最优化的输出。 （2）系统识别：已知输入和输出来研究系统的特性。 （3）环境预测。已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预测。 例如对一振动已知的汽车，测定它在某一路面上行驶时所得的振动响应值（如车身上的振动加速度），则可以判断路面对汽车的输入特性，从而了解到路面的不平特性。 车辆系统动力学研究的容是什么？ （1）路面特性分析、环境分析及环境与路面对车辆的作用； （2）车辆系统及其部件的运动学和动力学；车辆各子系统的相互作用； （3）车辆系统最佳控制和最佳使用； （4）车辆-人系统的相互匹配和模型研究、驾驶员模型、人机工程等。 2、车辆建模的目的是什么？ （1）描述车辆的动力学特性； （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。 车辆系统动力学涉及哪些理论基础？ （1）汽车构造 （2）汽车理论 （3）汽车动力学 （4）信号与系统 在“时间域”及“频率域”下研究时间函数x(t)及离散序列 x(n)及系统特性的各种描述方式，并研究激励信号通过系统 时所获得的响应。 （5）自动控制理论 （6）系统辨识 （7）随机振动分析 研究随机振动中物理量的描述方法(相关函数、功率谱密度)， 讨论受随机激励的振动系统的激励、系统特性、响应三者统 计规律性之间的关系。 （8）多体系统动力学 建立车辆系统动态模型的方法主要有哪几种？ 数学模型 （1）各种数学方程式：微分方程式，差分方程，状态方程，传递函数等。 （2）用数字和逻辑符号建立符号模型—方框图。 3、路面不平度功率谱密度的表达式有几种？各有何特点？试举出2 种以上路面随机激励方法，并说明其特点。（10分） 路面功率谱密度的表达形式分为幂函数和有理函数两种 （1）路面不平度的幂函数功率谱密度 ISO/DIS8608和国家标准GB7031-1987《车辆振动输入路面平 第四章人机工程学在车身设计中的应用 §4-1 概述 人机工程学是近40年来发展的一门新兴学科，在车身设计中得到了大量的应用。 一、人机工程的概念 研究对象：人—机—环境系统的整体状态和过程。 任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。 研究范围： ①人的生理、心理特征和能力极限——能承受的极限； ②人机功能的合理分配——充分发挥各自特长； ③人机相互作用及人机界面设计； 相互作用——利用信息显示器和控制器实现人—机间信息交换的过程； 人机界面——使显示器与人的感觉器官的特性相匹配，使控制器与人的效应器官相匹配，以保证人、机之间的信息交换迅速、准确。 ④研究环境及其改善——温度、湿度、照明、噪声、振动、尘埃、有害气体等对人的作业活动和健康的影响。以及控制、改善不良环境的措施和手段； ⑤研究作业及其改善——人从事体力和脑力作业时生理、心理变化，由此确定作业时的合理负荷及耗能量、合理的作业和休息制度、合理的操作方法→↓疲劳，保障健康，↑作业效率； ⑥研究人的可靠性与安全——工程系统日益复杂和精密，操作人员面对大量的显示器、控制器，容易出现人为差错而导致事故发生。→研究人的可靠性及影响因素，寻求减少人为差错，防止事故发生的途径和方法。 二、人机工程学与车身设计的关系 1、人机工程学的研究目的——要解决的问题 ①如何减少汽车的各种物理性能对人生理、心理所产生的影响； ②如何减少驾驶操作的失误而造成的事故。 2、在汽车工程中的应用 ——对现有条件下驾驶汽车和乘坐汽车在生理、心理及社会等各方面进行大量统计与调查，引入生理学、医学、心理学、人体解剖学、运动生物学、人体测量学、工程学、机械学、环境科学、信息工程、系统工程等学科的观点和方法，开展全面研究和分析→改善汽车的各种性能。 目的：为汽车设计、改进提供各种调查、改进、试验与分析结果，使汽车更好地、尽善尽美地为人服务。 3、车身内部各种物理量的变化和人体的承受范围 人对车内各种物理量变化的感受具有一定的限度。 车内各种物理量的变化超过允许条件→感到疲劳、头晕、恶心、呕吐等生理上的病态变化和心理上的烦燥不安。 措施：·采用各种灯光、音响报警装置→及时提醒注意； ·应用空调设备→调节车室气候； 西南交通大学研究生2009－2010学年第( 2 )学期考试试卷 课程代码 M01206 课程名称 车辆系统动力学 考试时间 120 分钟 阅卷教师签字： 答题时注意：各题注明题号，写在答题纸上（包括填空题） 一． 填空题（每空2分，共40分） 1．Sperling 以 频率与幅值的函数 ，而ISO 以 频率与加速度的函数 评定车辆的平稳性指标。 2．在轮轨间_蠕滑力的_作用下,车辆运行到某一临界速度时会产生失稳的_自激振动_即蛇行运动。 3．车辆运行时，在转向架个别车轮严重减重情况下可能导致车辆 脱轨 ，而车辆一侧全部车轮严重 减重情况下可能导致车辆 倾覆 。 4．在车体的六个自由度中，横向运动是指车体的横移、 侧滚 和 摇头 。 5．在卡尔克线性蠕滑理论中，横向蠕滑力与 横向 蠕滑率和 自旋 蠕滑率呈相关。 6．设具有锥形踏面的轮对的轮重为W ，近似计算轮对重力刚度还需要轮对的 接触角λ 和 名义滚动圆距离之半b 两个参数。 7．转向架轮对与构架之间的 横向定位刚度 和 纵向定位刚度 两个参数对车辆蛇行运动稳定性影 响较大。 8． 纯滚线距圆曲线中心线的距离与车轮 的_曲率_成反比、与曲线的_曲率_成正比。 9．径向转向架克服了一般转向架 抗蛇行运动 和 曲线通过 对转向架参数要求的矛盾。 10．如果两辆同型车以某一相对速度冲击时其最大纵向力为F ，则一辆该型车以相同速度与装有相同缓冲器 的止冲墩冲击时的最大纵向力为_21/2F _，与不装缓冲器的止冲墩冲击时的最大纵向力为_2F_。 院 系 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线 共2页 第1页 5．什么是稳定的极限环？ 极限环附近的内部和外部都收敛于该极限环，则称该极限环为稳定的极限环。 6．轨道不平顺有几种？各自对车辆的哪些振动起主要作用？ 方向、轨距、高低（垂向）、水平不平顺。方向不平顺引起车辆的侧滚和左右摇摆。轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。高低不平顺引起车辆的垂向振动。水平不平顺则引起车辆的横向滚摆耦合振动。 三．问答题 （每题15分，共30分） 1．已知：轮轨接触点处车轮滚动圆半径r ，踏面曲率半径R w ，轨面曲率半径R t ， 法向载荷N ，轮轨材料的弹性模量E 和泊松比o 。试写出Hertz 理论求解接触椭圆 长短半径a 、b 的步骤。P43-P44 根据车轮滚动圆半径、踏面在接触点处的曲率半径、钢轨在接触点处的曲率半径得到A+B 、B-A ，算得cos β，查表得到系数m 、n ，然后分别根据钢轨和车轮的弹性模量E 和泊松比σ，求得接触常数k ，得出轮轨法向力N ，然后带人公式求得a 、b 。 2． 在车辆曲线通过研究中，有方程式 ()W f r y f w O W μψλ212 1 2 222 * 11=??? ?????+???? ?? 二．简答题 （每题5分，共30分） 1．与传统机械动力学相比，轨道车辆动力学有何特点？ 2．轮轨接触几何关系的计算有哪两种方法，各有何优缺点？ 解析和数值方法。数值方法可以用计算机，算法简单，效率高，但存在一定误差；解析方法是利用轮轨接触几何关系建立解析几何的方式求解，比较准确，但是计算繁琐，方法难于理解。 3．在车辆系统中，“非线性”主要指哪几种关系？ 轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑关系非线性、车辆悬挂系统非线性 4．怎样根据特征方程的特征根以判定车辆蛇行运动稳定性？。 根据求出的特征根实部的正负判断车辆蛇行运动的稳定性，当所有的特征根实部均为负时，车辆系统蛇行运动稳定，存在特征根为零或者负时，车辆系统的蛇行运动不稳定。 汽车运用工程复习提纲 一、概念解释 1．汽车使用性能 汽车的主要使用性能通常有：汽车动力性、汽车燃料经济性能、汽车制动性、汽车操纵稳定性、汽车平顺性和汽车通过性能。 2．侧偏力 汽车行驶过程中,因路面侧向倾斜、侧向风或曲线行驶时离心力等的作用，车轮中心沿Y 轴方向将作用有侧向力 y F ，在地面上产生相应的地面侧向反作用力Y F ， 使得车轮发生侧偏现象，这个力Y F 称为侧偏力。 3．地面制动力 制动力习惯上是指汽车制动时地面作用于车轮上的与汽车行驶方向相反的地面切向反作用力 b F 。 4．汽车制动性能 汽车制动性能，是指汽车在行驶时能在短距离停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一定车速的能力。另外也包括在一定坡道能长时间停放的能力。 5.滑动（移)率 描述制动过程中轮胎滑移成份的多少,即 %100?-= w w w u r u s ω滑动率s 的数 值代表了车轮运动成份所占的比例,滑动率越大，滑动成份越多. 6.同步附着系数 具有固定的β线与I 线的交点处的附着系数 0?，被称为同步附着系数. 7.汽车动力因数 由汽车行驶方程式可导出t w F F D G -= ，则D 被定义为汽车动力因数. 8。汽车通过性几何参数 汽车通过性的几何参数是与防止间隙失效有关的汽车本身的几何参数。它们主要包括最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过角等。 9。汽车动力性及评价指标 汽车动力性，是指在良好、平直的路面上行驶时，汽车由所受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车动力性的好坏通常以汽车加速性、最高车速及最大爬坡度等项目作为评价指标. 10．回正力矩 回正力矩是轮胎发生侧偏时会产生作用于轮胎绕Oz 轴方向恢复直线行驶的力矩. 11。汽车最小离地间隙 汽车最小离地间隙C 是汽车除车轮之外的最低点与路面之间的距离。 12．制动距离 制动距离S 是指汽车以给定的初速0 a u ，从踩到制动踏板至汽车停住所行驶的距离。 13。滚动阻力系数 滚动阻力系数可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比，或单位汽车重力所需之推力. 14．临界车速 当车速为K u cr 1 － =时，∞ →???δωr 的cr u 称为临界车速。 二、简答题 1。写出汽车功率平衡方程式. () )3600761403600sin 3600cos (11 3 dt du mu Au C Gu Gfu P P P P P a a D a a t j w i f t e δααηη+++=+++= 2。用图叙述地面制动力、制动器制动 力、附着力三者之间的关系. ① 当? F F xb ≤（ ? F 为地面附着力)时， μ F F xb =； ②当? F F xb =max 时 μ F F xb =,且地面制动力 xb F 达到最大值 max xb F ,即 ? F F xb =max ； ③当 ? μF F >时， ? F F xb =,随着 μ F 的增加， xb F 不再增加。汽车运用工程复习题
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汽车运用工程复习资料二
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