车辆系统动力学结构模型优秀课件

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值都可由振幅比确定。可见，振幅比确 定了系统的振动形态，因此，称为主振 型。
主振型和固有频率一样，只决定于系统 本身的物理性质，而与初始条件无关。
• 主振型与固有频率密切相关，系统有几 个固有频率，就有几个主振型。
2020/1/22
• 多自由度系统具有多个固有频率和相应 的主振型。与p1对应的振幅比1称为第 一阶主振型；与p2对应的振幅比2称为 第二阶主振型。
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固有频率
展开
关于p2的一元二次方程，称 为频率方程或特征方程， 它的两个特征根为
• p1和p2只与振动系统本身的物理性质 有关，称为系统的固有频率，也可称 为主频率。
• 较低的p1称为第一阶固有频率，简称 基频。较高的p2称为第二阶固有频率
• 可见二自由度振系有二阶有频率。
• 理论证明，n个自由度系统的频率方 程是p2的n次代数方程，在无阻尼的情 况下，它的n个根必定是正实根，故 固有频率的个数与系统的自由度数相 等。
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车身位移与路面激励之间的传递函数
M S 2 X 2S F 2S F bS
F 2 S C s S K s X 1 S X 2 S
G20

X2 S X0 S
Fb S 0
M S 2 X 2 S F 2 S C s S K s X 1 S X 2 S
第五章 汽车悬架系统动力学
• 5.1 被动式悬架参数优化 • 5.2 主动悬架工作原理
2020/1/22
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5.1 振动系统运动微分方程
• 根据机械、汽车的等的实际结构简化成多自由度 系统模型后，要研究其振动问题，关键在于建立 系统的运动微分方程

车辆动力学主要研究车辆行驶过程中的动态性能，包括牵引性能、制动
性能、操作稳定性和行驶平顺性等。
03
耦合关系的重要性Βιβλιοθήκη 行星齿轮传动与车辆动力学之间存在密切的耦合关系，行星齿轮传动的
性能直接影响车辆的动力学性能，因此需要对两者进行耦合建模以实现
更精确的仿真和分析。
行星齿轮传动与车辆动力学的耦合模型
1 2 3
耦合效应的实际意义
通过对耦合效应的分析，可以深入了解行星齿轮传动与车 辆动力学之间的相互关系和影响机制，为优化车辆设计和 性能提供理论支持和实践指点。
05
实例分析与应用
某型汽车行星齿轮传动的动力学分析
总结词
详细描述
该部分第一介绍了车辆动力学行星齿轮传动 的基本概念和原理，然后以某型汽车为例， 详细讲授了其行星齿轮传动的动力学分析过 程，包括模型建立、参数设置、结果分析等 。
总结词
该部分主要讲述了某型汽车的动力学仿真与优化过程。通过仿真分析，得到了该型汽车在不同工况下 的动力学特性，并针对不良工况进行了优化设计。
详细描述
在某型汽车的动力学仿真方面，采用了专业仿真软件对该型汽车进行了动力学仿真分析，得到了其在 不同工况下的动力学特性。在优化设计方面，根据仿真结果，针对不良工况进行了优化设计，包括改 变齿轮参数、调整悬挂系统等措施，最终提高了该型汽车的整体性能。
建立耦合模型的方法
通过将行星齿轮传动的运动方程与车辆动力学方 程进行耦合，建立行星齿轮传动与车辆动力学之 间的耦合模型。
耦合模型的基本组成
耦合模型包括行星齿轮传动的运动方程和车辆动 力学方程，其中涉及到的变量包括转速、转矩、 加速度等。
模型简化与假设
为了简化模型并使其更易于分析，通常需要对模 型进行假设和简化，例如假设传动系统为线性系 统，忽略阻尼等次要因素。

• 不同 情况下的控制周期 不同-a情况下的控制周期
• 为了防止在稳定区域内出现不必要的减压，- a必须比 为了防止在稳定区域内出现不必要的减压， 必须比 所对应的汽车减速度µ 稍大一点。如果一a比 所对应的汽车减速度 p稍大一点。如果一 比µp所对 应的汽车减速度小，车轮超过稳定界限之前， 应的汽车减速度小，车轮超过稳定界限之前，过早地 就要减压，则附着系数达不到µ 就要减压，则附着系数达不到 p，其结果会是制动距 离延长。 离延长。
& &s tp/ms ωp /g ts /ms ω
309.1 213.5 103.7 86.1 1.019 1.529 4.244 6.048 462.2 364.3 239.7 212.4
/g
23.16 22.64 21.75 21.68
• (1)滑移率达到λopt之前，能够通过制动器制动力 矩即通过制动压力来稳定地控制车轮的旋转。超 过λopt以后，车轮转速对制动器制动力矩很敏感， 不能通过制动压力控制车轮的旋转，车轮很容易 抱死。 • (2)如果把制动过程的滑移率人控制在λopt处，则µ 可以保持最大值，那么制动距离可以缩短。 • (3)滑移率始终保持在λopt处，侧向附着系数µs也 可保持较大的值，就能够确保汽车方向的稳定性 和操纵性。
3.ABS单轮模型
m
ua
F b = F ϕb X Z
ω
T µ
dω I = F br −T X µ dt
Fb X
FZ
• (1)当制动器制动力矩大于地面制动力矩时，车轮 速度下降，其减速度正比例于制动器制动力矩和 地面制动力矩的差值; • (2)当地面制动力矩大于制动器制动力矩时，车轮 速度上升，其加速度正比例于地面制动力矩和制 动器制动力矩的差值。

车辆动力学(8)- 传动系统动态建模
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。பைடு நூலகம்—托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左

G2b
X2 S Fb S
mS 2 Kt Cs S Ks mS 2 Kt Cs S Ks MS 2 mS 2 Kt
CsS Ks
.精品课件.
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随机路面输入下悬架参数的优化
G20
X2 X0
S S
MS 2 Cs Ks
Kt CsS Ks mS 2 Kt CsS Ks Cs Ks 2
代入
• 振幅的大小可用振动的初始条件来确定 ，但当系统按任一固有频率振动时，振 幅比却和固有频率一样，只决定于系统 本身的物理性质。
• 在振动过程中，系统各点位移的相对比
得到对应于p1和p2振幅A1和A2 之间有两个确定的比值。这 个比值称为振幅比，用1和 2表示：
•
值都可由振幅比确定。可见，振幅比确 定了系统的振动形态，因此，称为主振 型。
x2
x1 2
2
Av1 4
使用条件一定时，弹簧行程将随阻尼的 增大而单调地减小
车轮动载Fd=Kt(x1-x0)与地面静载Gc=(M+m)g
Fd Gc
2
Av 2 fs202
fs ft
2 1
42
1
fs ft
2
对求导，令
d d
Fd Fc
0
车轮动载最小的阻尼比为
1
F min 2
主振型和固有频率一样，只决定于系统 本身的物理性质，而与初始条件无关。
• 主振型与固有频率密切相关，系统有几 个固有频率，就有几个主振型。
• 多自由度系统具有多个固有频率和相应
的主振型。与p1对应的振幅比1称为第 一阶主振型；与p2对应的振幅比2称为 第二阶主振型。
.精品课件.
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• 在第二主振型中有这样一点 ，它在整个振动过程的任一 瞬间始终保持不动，这样的 点称为“节点”。

铁道车辆动力学课件
CONTENTS 目录
• 铁道车辆动力学概述 • 铁道车辆动力学的基本原理 • 铁道车辆动力学分析方法 • 铁道车辆动力学性能评价 • 铁道车辆动力学优化设计 • 铁道车辆动力学未来展望
CHAPTER 01
铁道车辆动力学概述
定义与特点
定义
铁道车辆动力学是研究铁道车辆 在运行过程中受到的力及其对车 辆运动性能的影响的学科。
新技术的应用
磁悬浮技术
利用磁悬浮技术，实现列车与轨道的无接触运行，大幅提高运行 速度和稳定性。
无人驾驶技术
通过引入先进的传感器和控制系统，实现列车自动驾驶和智能调度 ，提高运输效率和安全性。
智能监测与诊断技术
利用大数据和人工智能技术，实现对车辆状态的实时监测和故障诊 断，提高车辆维护和检修效率。
智能化的发展
振动分析
研究弹性体的振动特性和稳定性，包括模态分析和响应计算。
车辆系统动力学
车辆动力学
研究车辆在轨道上的运动规律和性能，包括稳定性、安全性、舒适性和曲线通过 性能等。
车辆系统分析
综合考虑车辆、轨道、牵引供电、信号与控制等多个子系统的相互作用，进行系 统分析和优化设计。
CHAPTER 03
铁道车辆动力学分析方法
特点
涉及多种复杂因素，如车辆-轨道 耦合、悬挂系统、气动效应等， 需要综合考虑动力学、机械、材 料科学等多个领域的知识。
铁道车辆动力学的重要性
1 2 3
提高列车运行安全性和稳定性
通过优化车辆动力学性能，可以减少车辆运行过 程中的颠簸和振动，提高乘客舒适度，同时降低 事故风险。
提高运输效率
良好的车辆动力学性能可以提高列车的加速、减 速和曲线通过能力，缩短旅行时间，提高运输效 率。

(1)
(2)整车侧向运动方程

M (vy vxwr ) (Fy1 Fy2 ) cos Fy3 Fy4
(Fx1 Fx2 ) sin
(2)
二、车辆的动力学模型
(3)整车横摆运动方程 ∑Mz = I z wr
∑Mz

Bf 2
Fx2 Fx1 cos
(7)
y


tan 1
轮胎受力： IT w TF FF R TB
TF为驱动力矩；TB为制动力矩；F是车轴对轮胎的力；FF为地面对 轮胎的驱动力；R为车轮的滚动半径；IT为车轮的转动惯量
四、受力分析
横摆力矩控制
横摆力矩控制首先对驾驶员转向意图进行判断，并与汽车实际的横摆 角速度进行比较，如果两者之差超过某个门限值，就通过制动力产生横 摆力矩，使实际的横摆角速度与驾驶员期望的横摆角速度一致，这样就 极大的减少过多转向和过大的不足转向发生的可能。
ESP通过对汽车的制动系统和驱动系统等进行主动控制，调节横
工 向和纵向力的分布，从而提高汽车的安全性和稳定性。 作 ESP是利用轮胎的受力特性，改变汽车的横摆力矩，从而实现对 原 汽车稳定性的调整。 理 在车辆行驶过程中，通过传感器不断采集的驾驶员和汽车的行驶
信息来判断汽车的稳定状况。尤其是在汽车发生过多转向和不足 转向时，ESP更具有突出的车辆稳定性控制效果。
Fy2 Fy1 sin
a Fy1 Fy2 cos Fx1 Fx2 sin
Br 2
Fx4 Fx3
b Fy3 Fy4
(3)
(4)车轮转动运动方程

1 1 J1 w1 Fx1R1 Tb1 Ff 1R1

32
（2） 动量定律
d L
dt
mvx i
mvy
j
mvz k
L
F
d H
dt
Ixx i I yy
j Izz k
H
M
[Ixx (Iz I y )yz ]i
[I yy (Ix Iz )xz ] j
[Izz (I y Ix )yx ]k M
33
（3） 刚体动能
T
1 2
(
r)
29-32 横向止挡力
10,12,14,16
33-36 牵引拉杆力 9,11,13,15
2,4,6,8
1,3,5,7
21
客车系统动力学模型拓扑图（正视）
22
28 24 32 36
19 20
35
31 23 27
15,16 7,8
13,14 5,6
26 22 30 34
17 18
33
29 21 25
11,12 3,4
各主要联结部件可简单视为线性，在进行详细 解析中，要考虑松动与间隙的存在、弹簧性。
8
第二节 车辆系统垂向模型
1. 模型发展过程 2. 车辆数学模型
9
1. 车辆数学模型及发展过程
10
11
12
13
14
V
K tz Mt Ity
C pz
垂向运动
(M c 2Mb )zc Fszr(1) Fszr(2) Fszl(1) Fszl(2)
g(Mc 2Mb )
侧滚运动
(Icx 2Ibx 2M bhc2b )c [Fszr (1) Fszr (2) Fszl (1) Fszl (2) ]ds