汽车系统动力学概论

绪篇概论和基础理论本篇首先介绍：1．车辆动力学的发展历史；2．车辆动力学理论对实际车辆设计所作的贡献；3．车辆动力学的研究内容和范围及其未来的发展趋势；4．介绍车辆动力学模型建立的基础理论和方法。

第一章车辆动力学概述§1-1 历史回顾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，最早可追溯到100年前。

事实上，直到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（兰切斯特）、美国的Olley（奥利尔）、法国的Broulhiet（勃劳希特）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。

1．首先要肯定Frederick （费雷德里克）W．Lanchester对这门学科的早期发展所做的贡献。

在他所处的时代，尽管缺乏成熟的理论，但作为当时最杰出的工程师，他对车辆设计的见解不但敏锐，而且深刻。

即使在今天，Lanchester的思想仍有一定的借鉴意义。

2．对本学科发展有卓越贡献的人物是Maurice （莫里斯）Olley，他率先系统地提出了操纵动力学分析理论。

3．Olley这样总结了20世纪30年代早期的车辆设计状况：“那时，已经零星出现了一些尝试性的方法，其目的在于提高车辆的行驶性能，但实际上却几乎没有什么作用。

坐在后座的乘客仍然象压载物一般，被施加在后轮后上方的位置。

人们对车辆转向不稳定的表现已习以为常，而装有前制动器的前桥摆振几乎成为了汽车驾驶中的必然现象。

工程师使所有的单个部件都制作得精致完好，但将它们组装成整车时，却很少能得到令人满意的性能。

”就在这个时期，人们对行驶平顺性和操纵稳定性之间的重要协调关系开始有所认识。

但对车辆性能的评价，仍主要凭经验而非数学计算。

1932年，Olley在美国凯迪拉克(Cadillac)公司建立了著名的“K2”试验台(一个具有前、后活动质量的车架)，来研究前后悬架匹配及轴距对前后轮相位差的影响。

汽车系统动力学
1 什么是汽车系统动力学
汽车系统动力学是一个新兴的技术领域，它是汽车技术的分支，
专注于研究和设计汽车系统的总体行为。

该领域主要关注汽车的运动
规律、动力学和控制特性。

汽车系统动力学的研究旨在发展改善汽车
性能并适应日新月异的技术变化和社会需求。

2 动态特性
汽车系统动力学考虑多个机械系统的动态行为，以全面评估和调
整车辆的性能。

它是建立汽车的核心内容，涉及汽车的悬架系统、动
力系统、发动机、传动系统和控制系统的研究与设计。

动力学技术可
以通过实验和数值分析的方法，精确计算车辆的动力和运动特性，提
高车辆的整车性能，提高可靠性和安全性。

3 模拟与控制
把汽车系统抽象化，建立一个车辆动力学模型，可以使研究者以
虚拟的方式实现无限的试验。

运行模拟，发现汽车的动力和控制问题，这也是汽车技术发展中不可替代的方法。

同时，采用模拟技术可以大
大减少汽车系统开发周期。

4 汽车系统动力学的未来发展
汽车系统动力学是一个容易引起现代技术的新领域，随着技术的
不断更新，汽车系统动力学也在发生变化，多层次有趣的课题正在研
究，比如自动驾驶系统的研究，发动机的新能源研究等。

由于其独特
的特性，汽车系统动力学还可以发展到其他领域，如人体工程学，机
器人及空间科学等，将更多新奇的机器人及汽车系统动力学应用于日
常生活中。

汽车系统动力学融合了物理学、数学、机械工程，以及一系列的
有关技术，是一个全新的领域，它将与日俱增，未来有很大发展潜力。

车辆系统动力学概述车辆系统动力学是研究车辆运动和控制的重要分支，主要关注车辆在不同条件下的运动特性和动力学行为。

它涉及到车辆控制、悬挂系统、轮胎力学、车辆稳定性等多个方面的知识，并在实际应用中对车辆的设计、开发和安全性能有着重要作用。

车辆运动模型在车辆系统动力学中，常用的车辆运动模型有点模型、刚体模型和多体模型。

点模型点模型是简化的车辆运动模型，将车辆简化为质点，只考虑车辆的整体运动特性，忽略车辆的细节结构和内部力学行为。

虽然点模型失去了对车辆细节的描述，但其简单性使得其在一些特定的场景中得到广泛应用，如路径规划、运动控制等。

刚体模型刚体模型是将车辆看作一个刚性物体，不考虑车辆内部部件的变形和变动。

其关注车辆整体的旋转和平移运动状态，通过刚体模型可以研究车辆的稳定性、操控性和安全性能，对车辆动力学的分析具有重要意义。

多体模型多体模型是将车辆分解为多个连接的刚体，考虑车辆内部各个部件之间的相互作用和相互影响。

多体模型可以更准确地描述车辆的运动特性，并考虑轮胎和地面之间的接触力、悬挂系统的影响等因素，对于研究车辆的运动控制和动力学行为更具有实用性。

轮胎力学轮胎是车辆系统动力学中一个重要的组成部分，其力学特性对车辆的运动和稳定性有着直接影响。

轮胎在车辆运动过程中扮演着传递动力、提供支撑力和提供制动力的重要角色。

轮胎的力学特性主要包括纵向力学、横向力学和侧向力学。

纵向力学纵向力学研究轮胎在车辆加速和制动过程中的力学行为。

在车辆加速时，轮胎需要传递动力到地面，提供足够的附着力，以确保车辆的稳定性。

在制动过程中，轮胎需要提供足够的制动力，使得车辆能够迅速停下来。

了解轮胎的纵向力学特性对于车辆的动力学行为分析和控制具有重要意义。

横向力学横向力学研究轮胎在车辆转向过程中的力学行为。

在车辆转向时，轮胎需要提供足够的侧向力，以保持车辆的稳定性。

横向力学的研究对于车辆的操控性能分析和提升具有重要意义。

侧向力学侧向力学研究轮胎在侧向偏移和滑移过程中的力学行为。

汽车系统动力学前言常用符号表绪篇概论和基础理论第一章车辆动力学概述第一节历史回顾第二节研究内容和范围第三节车辆特性和设计方法第四节术语、标准和法规第五节发展趋势参考文献第二章车辆动力学建模方法及基础理论第一节动力学方程的建立方法第二节非完整系统动力学第三节多体系统动力学方法参考文献第三章充气轮胎动力学第一节概述第二节轮胎的功能、结构及发展第三节轮胎模型第四节轮胎纵向力学特性第五节轮胎垂向力学特性第六节轮胎侧向力学特性参考文献第四章空气动力学基础第一节概述第二节空气的特性第三节伯努利方程第四节压力分布和压力系数第五节实际气流特性概述第六节空气动力学试验第七节车辆空气阻力参考文献第一篇纵向动力学第五章纵向动力学性能分析第一节动力的需求与供应第二节动力性第三节燃油经济性第四节驱动与附着极限和驱动效率第五节制动性参考文献第六章纵向动力学控制系统第一节防抱死制动控制第二节驱动力控制系统第三节车辆稳定性控制系统参考文献第七节动力传动系统的振动分析第一节扭振系统的激振源第二节扭振系统模型与分析第三节动力传动系统的减振措施参考文献第二篇行驶动力学第八章路面输入及其模型第九章与平顺性相关的部件第十章人体对振动的反应第十一章行驶动力学模型第十二章可控悬架系统第三篇操纵动力学第十三章基本操纵模型第十四章基本操纵模型的扩展第十五章操纵动力学性能及实例分析第十六章转向系统动力学及控制第四篇车辆计算机建模与仿真第十七章车辆动力学计算方法与软件第十八章 MATLAB环境下的车辆系统建模、仿真与控制器设计实例第十九章应用ADAMS软件的多体动力学实例分析。

汽车系统动力学综述汽车系统动力学综述摘要：本文通过对大量教科书和文献进行了分析，对汽车系统动力学的研究内容，研究方法及理论基础以及发展趋势做了清晰的阐述。

关键词：系统，汽车，系统动力学1、系统及系统动力学概念1.1 系统“系统“这个名问含义很广，因此对系统的定义很多。

我国著名科学家钱学森对系统作如下定义：“把很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的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分”。

这表明系统具有以下特征：1、具有层次性系统是由两个以上的元素或元件组成的事物。

一个大系统往往可以分成几个子系统，每个子系统又能分成几个更小的子系统，并且子系统都有与其他系统相区别的特性。

所以如果将大系统分解，可以形成很多层次的结构，这就是系统的层次性。

2、具有整体性系统由许多元素组成，但是系统的性能并不是各个元素性能的简单相加，而是相互影响，相互联系的，所以系统的整体功能具有各个元素所没有的更高的价值。

例如一辆汽车是由发动机、传动系统、车轮、车身、操纵系等组成的。

如果只有发动机，是不会自己行走的，但当发动机装在具有车轮的汽车底盘上时，就可以成为能够行驶的汽车。

由此可见，研究系统应该从整体的观点来看。

系统的性能是由其整体性能为代表的，而不是由某一元素所能代表的。

3、具有目的性是指人工系统是为了某一个目的而构成的。

目的不同，系统的构成也就不相同：例如货车是为运输货物这一目的而构成的，所以它必须有货箱来装载货物；而客车则是为运输乘客而设计的，所以必须有客箱和座椅，而运货设备就很小或者没有。

4、具有功能共性系统中存在着物质、能量和信息的流动，并与外界进行物质、能量和信息的交流，即可以从外界环境输入或向外界输出物质、能量和信息。

例如汽车系统把燃料燃烧所释放的能量转换为汽车的动能，这就是能量的流动。

而在行驶过程中驾驶员从环境得到信息，加以判断，发出必要的指示信息，以保证汽车安全合理的运动，这就是信息流动。

汽车系统动力学概论摘要：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，还有汽车在垂向和横向两个方面的动力学内容。

本文通过对大量教科书和文献进行了分析，对汽车动力学的研究内容、研究方法和理论基础以及发展趋势进行了阐述。

关键词：系统，汽车，系统动力学1系统及系统动力学的概念1.1系统系统是一个由相互区别、相互作用的各部分（即单元或要素）有机地连接在一起，为同一目的的完成某种功能的集合体。

由此可知系统具有以下几个特点：具有目的性、具有层次性、具有功能共性、具有整体性。

1.2系统动力学系统动力学是一门分析研究信息反馈的学科。

它是系统科学中的一个分支，是跨越自然科学和社会科学的横向学科。

系统动力学基于系统论，吸收控制论、信息论的精髓，是一门认识系统问题和解决问题系统问题交叉、综合性的学科。

反馈系统就是包含反馈环节与其作用的系统。

它要受系统本身的历史行为的影响，把历史行为的结果回授给系统本身，以影响未来的行为。

如库存订货系统。

2汽车系统动力学及其研究内容2.1汽车系统动力学汽车系统动力学就是把汽车看做是一个动态系统，对其行为进行研究，讨论数学模型和响应。

是研究汽车受的力及其与汽车运动之间的相互关系，找出汽车主要性能的内在规律和联系，提出汽车设计参数选取的原则和依据。

汽车系统动力学研究所有与车辆系统运动有关的学科，包括空气动力学，纵向运动及其子系统的动力学响应，垂向和横向两个方面的动力学内容，即行驶动力学和操作动力学，行驶动力学主要研究由路面的不平激励，通过悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯卧以及车轮的运动，操纵动力学研究车辆的操纵性，主要与轮胎侧向力有关，并由此引起车辆侧滑、横摆和侧倾运动。

2.2汽车动力学研究内容汽车系统动力学是研究所有与汽车运动有关的学科，研究内容可按车辆运动方向分为纵向、垂向和侧向动力学三大部分。

2.2.1纵向动力学纵向或前进运动对于车辆来说都是最重要的，它们主要代表了运输任务需要的运动。

可编辑修改精选全文完整版1汽车系统动力学的主要研究内容、范围及其发展方向。

答：内容和范围：严格地说，车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科。

它涉及的范围很广，除了影响车辆纵向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。

行驶动力学主要研究由路面的不平激励，通过悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰以及车轮的运动；而操纵动力学研究车辆的操纵特性，主要与轮胎侧向力有关，并由此引起车辆的侧滑、横摆和侧倾运动。

发展方向：计算机技术和控制技术共同推动了现代汽车系统动力学的发展。

随着各种底盘控制系统在车辆中应用的增长趋势及各功能控制系统集成程度的日益提高，车辆动力学在未来车辆控制系统设计中的作用将愈加重要，可以预见，未来的发展将在车辆主支控制、车辆多体动力学和向“人—车—路”闭环系统的扩展等方面有所体现。

2汽车空气阻尼及怎么样降低汽车空气阻力。

答：汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力成为空气阻力。

空气阻力是×sc w v2空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计算公式是：F D=116其中v为行车速度；s为汽车横截面面积，c w为风阻系数。

空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍。

因此高速行车对空气阻力的影响非常明显，车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。

换句话说，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。

空气阻力的大小除了取决于车的速度外，还跟汽车的截面积s和风阻系统c w有关。

通过改善汽车的空气动力学性能，比如变化尾翼、底盘罩、前部进风口和轮毂帽，都能降低风阻系数。

而降低车身高度，等于减小了截面积，或使车身更多地着盖住轮子，也有利于降低空气阻力。

3描述主动悬架的工作原理。