车辆系统动力学课件

车辆系统动力学

—VehicleSystemDynamics贺丽娟天津科技大学汽车系Email:VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三1教材：

喻凡，林逸编著，

汽车系统动力学，机械工业出版社，2005

参考书：

（1）DaveCrolla,喻凡著，车辆动力学及其控制，人民交通出版社，2004

（2）ThomasD.Gillespie著，赵六奇，金达锋译，车辆动力学基础，清华大学出版社，2006

（3）张越今著，汽车多体动力学及计算机仿真，吉林科学技术出版社，1998

（4）MATLAB/Simulink,MSC.ADAMS的相关学习书籍

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三2概论和基础理论第1章车辆系统动力学概论第2章车辆系统动力学建模方法第3章轮胎动力学2021/4/14星期三3第1章车辆系统动力学概论

什么是车辆系统动力学?VSD定义:

研究车辆动力系统之间的相互作用及运动特征的学科。本章内容:车辆系统动力学研究的历史和现状车辆系统动力学的研究内容车辆所期望的特性和设计方法VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三41.1车辆系统动力学研究的历史和现状

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三5

1.1车辆系统动力学研究的历史和现状VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三61.2车辆系统动力学的研究内容1、车辆系统动力学关联图（图1-1）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三72、具体研究内容：

1）纵向动力学（LongitudinalDynamics）−驱动动力学（Tractiondynamics）−制动动力学（Brakingdynamics）−相应的控制方法（ABS,TCS,ASR）2）行驶动力学（RideDynamics）−路面特性研究（Roadsurfacecharacteristics）−振动系统建模（Vibrationsystemmodeling）−系统响应分析（Responseanalysis）−试验研究（Experimentalresearch）−主/客观评价（Subjective/Objectiveevaluation）−主动/半主动悬架研究（Active&semi-activesuspensions）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三8（3）操纵动力学（HandlingDynamics）−轮胎模型（Tyremodel）−操稳模型（Handlingmodel）−稳定性分析（Stabilityanalysis）

稳态/瞬态（Steady&Transientstates）−结构操纵参数影响分析（Influenceofstructureparameters）−转向动力学及控制系统（Steeringdynamics&control）

VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三9车辆特性和设计方法车辆特性动力性、燃油经济性和制动性操纵稳定性乘坐舒适性车辆设计方法描述车辆的动力学特性预测车辆性能并由此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2021/4/14星期三101.3车辆特性和设计方法1、期望的车辆特性●纵向动力学：良好的动力性，燃油经济性和制动性●行驶动力学：实质是车辆NVH问题Vibration

NVHNoiseHarshness●

操纵动力学：人为因素多（驾驶员）评价：利用系统转向特性，开环评价和闭环评价

（如1-3图）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三11OpenClosed1.3车辆特性和设计方法1、期望的车辆特性●

操纵动力学：人为因素多（驾驶员）评价：利用系统转向特性，开环评价和闭环评价（如图）VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三12所期望的操纵特性：−稳定性：抗干扰、延迟小。−可操控性：驾驶员对车的可操纵、易控制。−一致性：外部环境变化无影响（温度\路面\天气）。−常规性：多车操纵性的一致性。1.3车辆特性和设计方法1、期望的车辆特性●

操纵动力学：VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三13VehicleSystemDynamics术语标准和法规2021/4/14星期三142、车辆设计方法理论设计+试验研究●理论（虚拟）设计（图）建模目的：描述车辆动力学特性，寻找最佳设计方案的问题解决方案。●试验研究：−验证试验：针对具体问题−性能测试试验：参照国标操纵稳定性：8个行驶平顺性：4个制动性标准：4个−试验→改进VehicleSystemDynamics2021/4/14星期三15术语标准和法规汽车动力学试验相关的国家标准2021/4/14星期三16发展趋势车辆主动控制

–车辆底盘系统的集成车辆多体动力学

–CAE技术(MSC/ADAMS,LMS/Virtual.lab…) –联合仿真技术(Matlab/ADAMS,Matlab/Virtual.lab)“人—车—路”闭环系统和主、客观评价

–驾驶员模型研究

–主观感觉的客观描述新能源汽车动力学

–纯电动汽车，混合动力汽车，燃料电池汽车2021/4/14星期三17第2章车辆系统动力学建模方法动力学方程的建立方法动力学方程的求解方法从控制工程角度看动力学系统处理动力学系统的方法和步骤2021/4/14星期三18动力学方程的建立方法

基于牛顿力学方法质量系动量定理质点系动量矩定理

基于分析力学方法拉格朗日方程2021/4/14星期三19动力学方程的建立方法例题：

直接法在研究汽车振动的两自由度模型中：将车身、车轮质量分别考虑，忽略轮胎阻尼。m2为悬挂质量（车身质量），m1为非悬挂质量（车轮质量），建立运动微分方程。2021/4/14星期三20动力学方程的建立方法2021/4/14星期三21动力学方程的建立方法2021/4/14星期三22动力学方程的建立方法2021/4/14星期三23动力学方程的建立方法2021/4/14星期三24第2章车辆动力学建模方法动力学方程的建立方法动力学方程的求解方法从控制工程角度看动力学系统处理动力学系统的方法和步骤2021/4/14星期三25动力学方程的求解方法2021/4/14星期三26动力学方程的求解方法2021/4/14星期三27动力学方程的求解方法2021/4/14星期三28动力学方程的求解方法2021/4/14星期三29第2章车辆动力学建模方法动力学方程的建立方法动力学方程的求解方法从控制工程角度看动力学系统处理动力学系统的方法和步骤2021/4/14星期三30从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三31从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三32从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三33从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三34从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三35从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三36从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三37从控制工程角度看动力学系统2021/4/14星期三38第2章车辆动力学建模方法动力学方程的建立方法动力学方程的求解方法从控制工程角度看动力学系统处理动力学系统的方法和步骤2021/4/14星期三39第3章轮胎动力学概述轮胎的功能、结构与发展轮胎模型轮胎纵向动力学轮胎垂向动力学轮胎侧向动力学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章轮胎动力学概述轮胎的功能、结构与发展轮胎模型轮胎纵向动力学轮胎垂向动力学轮胎侧向动力学2021/4/14星期三43轮胎的功能、结构与发展2021/4/14星期三44轮胎的功能、结构与发展2021/4/14星期三45第3章轮胎动力学概述轮胎的功能、结构与发展轮胎模型轮胎纵向动力学轮胎垂向动力学轮胎侧向动力学2021/4/14星期三46轮胎模型2021/4/14星期三47轮胎模型2021/4/14星期三48轮胎模型2021/4/14星期三49第3章轮胎动力学概述轮胎的功能、结构与发展轮胎模型轮胎纵向动力学轮胎垂向动力学轮胎侧向动力学2021/4/14星期三50轮胎纵向动力学2021/4/14星期三51轮胎纵向动力学2021/4/14星期三52轮胎纵向动力学2021/4/14星期三53轮胎纵向动力学2021/4/14星期三54轮胎纵向动力学2021/4/14星期三55轮胎纵向动力学2021/4/14星期三56轮胎纵向动力学2021/4/14星期三57轮胎纵向动力学2021/4/14星期三58轮胎纵向动力学2021/4/14星期三59轮胎纵向动力学2021/4/14星期三60轮胎纵向动力学2021/4/14星期三61轮胎纵向动力学2021/4/14星期三62第3章轮胎动力学概述轮胎的功能、结构与发展轮胎模型轮胎纵向动力学轮胎垂向动力学轮胎侧向动力学2021/4/14星期三63轮胎垂向动力学2021/4/14星期三64轮胎垂向动力学2021/4/