车辆系统动力学复习重点.docx

系统动力学研究内容及发展趋势研究内容长期以来，人们一直在很大程度上习惯按纵向、垂向和横向分别独立研究车辆动力学问题；而实际中的车辆同时会受到三个方向的输入，各方向所表现的运动响应特性必然是相互作用、相互耦合的.纵向动力学：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两大部分。行驶动力学：主要是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辆的运动。操纵动力学：主要研究车辆的操纵特性，主要与轮胎侧向力有关，并由此引起车辆侧滑、横摆和侧倾运动。操纵动力学的研究范围分为三个区域：线性域：侧向加速度越小于0.4kg时，通常意味着车辆在高附着路面做小转向运动；非线性域：在超过线性域且小于极限侧向加速度（约为0.8kg）范围内；非线性联合工况：通常指车辆在转弯制动或转弯加速时的情况。发展趋势：车辆主动控制：ABS,TCS等逐步向车身侧倾控制，可切换阻尼的半主动悬架和四轮底盘控制系统的集成，转向等当面扩展。通过控制算法、传感器技术和执行机构的开发实现的自动调节。车辆多体运动动力学：车辆的多刚体模型逐步向多柔体模型发型。可以准确分析虚拟样机的性能，检查虚拟样机的缺陷从而缩短产品的设计周期，节约试制费用，同时提高物理样机与最终产品之间的相似性。“人—车—路”闭环系统：充分考虑驾驶员模型以及车辆本身的一些动力学问题来提高汽车稳定性。轮胎滚动阻力概念及其分类：概念：当充气的轮胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对称面与车轮滚动方向一致，所受到的滚动方向相反的阻力。分类：弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力。什么是滚动阻力系数？影响因素有哪些？其值等于相应载荷作用下滚动阻力FR与车轮垂直载荷FX的比值。影响因素：车轮载荷（反比）、胎压（反比）、车速（正比，先缓慢增加，再明显增加）、轮胎的结构设计、嵌入材料和橡胶混合物的选用。滑动率S：表示车辆相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度。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。若车轮的转动半径为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S在0~1之间变化。当车轮做纯滚动时，及uw=rdω,此时s=0；当被驱动轮处于纯滑动状态是，s=1.轮胎纵向力与滑动率的关系与滑转率之间的关系一般情况下，由于轮胎初始的滑转主要由胎面的弹性变形引起的，因而一开始车轮力矩与驱动力随着滑转率呈线性关系增加，即OA段。当车轮力矩和驱动力进一步增加而导致部分轮胎胎面在地面上滑转时，驱动力和滑转率呈非线性关系，汽车行驶时驱动力迅速增加，即AB段，并在滑转率为15%~20%时达到最大值，当滑转率进一步增加时，会导致轮胎的不稳定工况，驱动力系数从峰值很快下降到纯滑转时的饱和滑动值。与滑移率关系车辆制动时，纵向制动力随着滑移率迅速增加，并达到最大值，然后随着滑移率增加，轮胎制动力开始逐渐下降或者显示平稳趋势，直到纯滑移达到饱和状态。轮胎侧偏角：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。什么是轮胎侧偏刚度？影响因素有哪些？轮胎侧偏角是影响轮胎侧向力的一个重要因素，定义为车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正，用α表示。在小侧偏角情况下，轮胎侧向力与侧偏角近似成比例，其比值称为轮胎侧偏刚度。影响因素：侧向载荷的影响；车轮定位的影响（车轮前束角和车轮外倾角）。补充：（1）轮胎尺寸（成正比），（2）子午线轮胎笔斜角轮胎侧偏刚度高，钢丝子午线轮胎比尼龙子午线轮胎高，（3）直径相同，轮胎宽度越宽越高，（4）载重越小，侧偏刚度越小，（5）车速快，载荷越小，侧偏刚度越小（6）轮胎气压，越低刚度越大。（侧偏刚度越小，越容易甩尾）影响轮胎侧向力的因素侧偏角：轮胎运行条件决定，取决于车辆前进速度、侧向速度、横摆角速度和转向角。垂向载荷：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。垂向载荷会发生变化。车轮外倾角：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。SAE标准轮胎运动坐标系：SAE空气动力学坐标系什么是空气阻力？包括哪些方面？空气阻力：指汽车直线行驶时受到空气作用力在行驶方向的分力。主要包括：压差阻力分量（形状阻力、内循环阻力、诱导阻力）和摩擦阻力两大部分组成，可能还受到侧向气流的影响。12.减少油耗的途径燃油经济性指标包括：百公里燃油消耗量，瞬时燃油消耗量交通管理因素：包括交通管理系统、信号灯控制系统、驾驶员等因素，实际上均影响了车辆的行驶速度。车辆行驶阻力因素：在保证汽车安全性、人机工程、经济学和舒适性的同时，尽可能降低车辆行驶阻力，如减小整车质量、轮胎滚动阻力