車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)課件

車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

—VehicleSystemDynamics賀麗娟天津科技大學(xué)汽車(chē)系Email:VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三1教材：

喻凡，林逸編著，

汽車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005

參考書(shū)：

（1）DaveCrolla,喻凡著，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)及其控制，人民交通出版社，2004

（2）ThomasD.Gillespie著，趙六奇，金達(dá)鋒譯，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，2006

（3）張?jiān)浇裰?，汽?chē)多體動(dòng)力學(xué)及計(jì)算機(jī)仿真，吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1998

（4）MATLAB/Simulink,MSC.ADAMS的相關(guān)學(xué)習(xí)書(shū)籍

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三2概論和基礎(chǔ)理論第1章車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概論第2章車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法第3章輪胎動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三3第1章車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概論

什么是車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)?VSD定義:

研究車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)之間的相互作用及運(yùn)動(dòng)特征的學(xué)科。本章內(nèi)容:車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的歷史和現(xiàn)狀車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容車(chē)輛所期望的特性和設(shè)計(jì)方法VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三41.1車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的歷史和現(xiàn)狀

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三5

1.1車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的歷史和現(xiàn)狀VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三61.2車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容1、車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)關(guān)聯(lián)圖（圖1-1）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三72、具體研究?jī)?nèi)容：

1）縱向動(dòng)力學(xué)（LongitudinalDynamics）?驅(qū)動(dòng)動(dòng)力學(xué)（Tractiondynamics）?制動(dòng)動(dòng)力學(xué)（Brakingdynamics）?相應(yīng)的控制方法（ABS,TCS,ASR）2）行駛動(dòng)力學(xué)（RideDynamics）?路面特性研究（Roadsurfacecharacteristics）?振動(dòng)系統(tǒng)建模（Vibrationsystemmodeling）?系統(tǒng)響應(yīng)分析（Responseanalysis）?試驗(yàn)研究（Experimentalresearch）?主/客觀評(píng)價(jià)（Subjective/Objectiveevaluation）?主動(dòng)/半主動(dòng)懸架研究（Active&semi-activesuspensions）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三8（3）操縱動(dòng)力學(xué)（HandlingDynamics）?輪胎模型（Tyremodel）?操穩(wěn)模型（Handlingmodel）?穩(wěn)定性分析（Stabilityanalysis）

穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)（Steady&Transientstates）?結(jié)構(gòu)操縱參數(shù)影響分析（Influenceofstructureparameters）?轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)及控制系統(tǒng)（Steeringdynamics&control）

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三9車(chē)輛特性和設(shè)計(jì)方法車(chē)輛特性動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和制動(dòng)性操縱穩(wěn)定性乘坐舒適性車(chē)輛設(shè)計(jì)方法描述車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)特性預(yù)測(cè)車(chē)輛性能并由此產(chǎn)生一個(gè)最佳設(shè)計(jì)方案解釋現(xiàn)有設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，并找出解決方案2021/4/14星期三101.3車(chē)輛特性和設(shè)計(jì)方法1、期望的車(chē)輛特性●縱向動(dòng)力學(xué)：良好的動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性和制動(dòng)性●行駛動(dòng)力學(xué)：實(shí)質(zhì)是車(chē)輛NVH問(wèn)題Vibration

NVHNoiseHarshness●

操縱動(dòng)力學(xué)：人為因素多（駕駛員）評(píng)價(jià)：利用系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性，開(kāi)環(huán)評(píng)價(jià)和閉環(huán)評(píng)價(jià)

（如1-3圖）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三11OpenClosed1.3車(chē)輛特性和設(shè)計(jì)方法1、期望的車(chē)輛特性●

操縱動(dòng)力學(xué)：人為因素多（駕駛員）評(píng)價(jià)：利用系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性，開(kāi)環(huán)評(píng)價(jià)和閉環(huán)評(píng)價(jià)（如圖）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三12所期望的操縱特性：?穩(wěn)定性：抗干擾、延遲小。?可操控性：駕駛員對(duì)車(chē)的可操縱、易控制。?一致性：外部環(huán)境變化無(wú)影響（溫度\路面\天氣）。?常規(guī)性：多車(chē)操縱性的一致性。1.3車(chē)輛特性和設(shè)計(jì)方法1、期望的車(chē)輛特性●

操縱動(dòng)力學(xué)：VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三13VehicleSystemDynamics術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)2021/4/14星期三142、車(chē)輛設(shè)計(jì)方法理論設(shè)計(jì)+試驗(yàn)研究●理論（虛擬）設(shè)計(jì)（圖）建模目的：描述車(chē)輛動(dòng)力學(xué)特性，尋找最佳設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題解決方案?！裨囼?yàn)研究：?驗(yàn)證試驗(yàn)：針對(duì)具體問(wèn)題?性能測(cè)試試驗(yàn)：參照國(guó)標(biāo)操縱穩(wěn)定性：8個(gè)行駛平順性：4個(gè)制動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)：4個(gè)?試驗(yàn)→改進(jìn)VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三15術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2021/4/14星期三16發(fā)展趨勢(shì)車(chē)輛主動(dòng)控制

–車(chē)輛底盤(pán)系統(tǒng)的集成車(chē)輛多體動(dòng)力學(xué)

–CAE技術(shù)(MSC/ADAMS,LMS/Virtual.lab…) –聯(lián)合仿真技術(shù)(Matlab/ADAMS,Matlab/Virtual.lab)“人—車(chē)—路”閉環(huán)系統(tǒng)和主、客觀評(píng)價(jià)

–駕駛員模型研究

–主觀感覺(jué)的客觀描述新能源汽車(chē)動(dòng)力學(xué)

–純電動(dòng)汽車(chē)，混合動(dòng)力汽車(chē)，燃料電池汽車(chē)2021/4/14星期三17第2章車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法動(dòng)力學(xué)方程的建立方法動(dòng)力學(xué)方程的求解方法從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)處理動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的方法和步驟2021/4/14星期三18動(dòng)力學(xué)方程的建立方法

基于牛頓力學(xué)方法質(zhì)量系動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量矩定理

基于分析力學(xué)方法拉格朗日方程2021/4/14星期三19動(dòng)力學(xué)方程的建立方法例題：

直接法在研究汽車(chē)振動(dòng)的兩自由度模型中：將車(chē)身、車(chē)輪質(zhì)量分別考慮，忽略輪胎阻尼。m2為懸掛質(zhì)量（車(chē)身質(zhì)量），m1為非懸掛質(zhì)量（車(chē)輪質(zhì)量），建立運(yùn)動(dòng)微分方程。2021/4/14星期三20動(dòng)力學(xué)方程的建立方法2021/4/14星期三21動(dòng)力學(xué)方程的建立方法2021/4/14星期三22動(dòng)力學(xué)方程的建立方法2021/4/14星期三23動(dòng)力學(xué)方程的建立方法2021/4/14星期三24第2章車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模方法動(dòng)力學(xué)方程的建立方法動(dòng)力學(xué)方程的求解方法從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)處理動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的方法和步驟2021/4/14星期三25動(dòng)力學(xué)方程的求解方法2021/4/14星期三26動(dòng)力學(xué)方程的求解方法2021/4/14星期三27動(dòng)力學(xué)方程的求解方法2021/4/14星期三28動(dòng)力學(xué)方程的求解方法2021/4/14星期三29第2章車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模方法動(dòng)力學(xué)方程的建立方法動(dòng)力學(xué)方程的求解方法從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)處理動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的方法和步驟2021/4/14星期三30從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三31從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三32從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三33從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三34從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三35從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三36從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三37從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)2021/4/14星期三38第2章車(chē)輛動(dòng)力學(xué)建模方法動(dòng)力學(xué)方程的建立方法動(dòng)力學(xué)方程的求解方法從控制工程角度看動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)處理動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的方法和步驟2021/4/14星期三39第3章輪胎動(dòng)力學(xué)概述輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展輪胎模型輪胎縱向動(dòng)力學(xué)輪胎垂向動(dòng)力學(xué)輪胎側(cè)向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三40概述2021/4/14星期三41概述2021/4/14星期三42第3章輪胎動(dòng)力學(xué)概述輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展輪胎模型輪胎縱向動(dòng)力學(xué)輪胎垂向動(dòng)力學(xué)輪胎側(cè)向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三43輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展2021/4/14星期三44輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展2021/4/14星期三45第3章輪胎動(dòng)力學(xué)概述輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展輪胎模型輪胎縱向動(dòng)力學(xué)輪胎垂向動(dòng)力學(xué)輪胎側(cè)向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三46輪胎模型2021/4/14星期三47輪胎模型2021/4/14星期三48輪胎模型2021/4/14星期三49第3章輪胎動(dòng)力學(xué)概述輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展輪胎模型輪胎縱向動(dòng)力學(xué)輪胎垂向動(dòng)力學(xué)輪胎側(cè)向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三50輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三51輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三52輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三53輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三54輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三55輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三56輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三57輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三58輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三59輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三60輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三61輪胎縱向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三62第3章輪胎動(dòng)力學(xué)概述輪胎的功能、結(jié)構(gòu)與發(fā)展輪胎模型輪胎縱向動(dòng)力學(xué)輪胎垂向動(dòng)力學(xué)輪胎側(cè)向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三63輪胎垂向動(dòng)力學(xué)2021/4/14星期三64輪胎垂向動(dòng)力學(xué)2021/4/