车辆系统动力学课件2011版

Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics同学们：你们好！非常高兴本学期能和你们一同完成“车辆系统动力学”课程。望大家共同努力，取得好成绩。郭荣2011年2月23日Page2Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics课程计划3考试183纵向动力学控制系统纵向动力学93平顺性、制动性和操纵稳定性试验方法汽车动力学试验173纵向动力学性能分析（下）纵向动力学83汽车NVH开发流程及噪声源产生机理，噪声源、传递路径分析及控制方法汽车NVH专题163动力传统系统的振动分析纵向动力学性能分析（上）纵向动力学73ADAMS动力学建模与仿真153行驶动力学模型（下）可控悬架系统垂向动力学63Maple,Excel动力学建模与仿真143人体对振动的反应行驶动力学模型（上）垂向动力学53Matlab/Simulink动力学建模与仿真133路面输入及其模型汽车部件垂向动力学垂向动力学43转向系统动力学及控制侧向动力学123机械振动基础（单自由度系统）机械振动基础（多自由度系统）机械振动基础（随机振动）垂向动力学33基本操纵模型的扩展侧向动力学113轮胎动力学空气动力学基础概论和基础理论23基本操纵模型侧向动力学103车辆动力学概述车辆动力学建模方法概论和基础理论1学时内容项目周数学时内容项目周数Page3Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics参考书1.喻凡，林逸.汽车系统动力学.北京：机械工业出版社，2008.2.H-P威鲁麦特.车辆动力学模拟及其方法.北京：北京理工大学出版社，1998.3.M.米奇克著.陈荫三译.汽车动力学（A,B,C卷）.北京：人民交通出版社，1997.4.余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社，1998.5.于长官主编.现代控制理论.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.6.靳晓雄.汽车振动分析.上海：同济大学出版社，2002.7.庞剑等编著.汽车噪声与振动：理论与应用.北京：北京理工大学出版社，2006.8.薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应有.北京：清华大学出版社，2002.Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述第2章车辆动力学建模方法第3章轮胎动力学第4章空气动力学基础Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾1.2研究内容和范围1.3车辆特性和设计方法1.4术语、标准和法规1.5发展趋势Page3Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾阶段一（到20世纪30年代初期）1.对车辆动态性能的经验性的观察2.开始注意到车轮摆振的问题3.认识到乘坐舒适性是车辆性能的一个重要方面阶段二（从20世纪30年代初期到1952年）1.了解了简单的轮胎力学，给出了轮胎侧偏角的定义2.定义了不足转向和过度转向3.对车辆的稳态转向特性有所了解4.建立了简单的两自由度操纵动力学方程5.开始进行有关行驶平顺性的试验研究，提出了“平稳行驶”的概念6.引入了前独立悬架阶段三（1952年以后）1.通过试验结果分析和建模，加深了对轮胎特性的了解2.在两自由度操纵模型基础上，建立了考虑车身侧倾的三自由度操纵动力学方程3.扩展了对操纵动力学的分析，包括稳定性和转向响应特性分析4.开始采用随机振动理论对汽车平顺性进行性能预测根据Segel提出的阶段划分对车辆动力学早期成就的总结Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾1.2研究内容和范围1.3车辆特性和设计方法1.4术语、标准和法规1.5发展趋势Page5Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.2研究内容和范围‡汽车动力学试验技术‡汽车振动噪声的预测与控制技术……Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾1.2研究内容和范围1.3车辆特性和设计方法1.4术语、标准和法规1.5发展趋势Page7Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.3车辆特性和设计方法¾乘员期望的车辆特性–很好的动力性、燃油经济性和制动性–良好的乘坐舒适性–良好的操纵稳定性–…¾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Page8Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.3车辆特性和设计方法车辆性能设计过程Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾1.2研究内容和范围1.3车辆特性和设计方法1.4术语、标准和法规1.5发展趋势Page10Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.4术语、标准和法规描述车身运动的SAE标准坐标系Page11Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.4术语、标准和法规表1有关汽车动力学试验的国家标准Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.1历史回顾1.2研究内容和范围1.3车辆特性和设计方法1.4术语、标准和法规1.5发展趋势Page13Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第1章车辆动力学概述1.5发展趋势¾车辆主动控制–车辆底盘系统的集成¾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)¾“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¾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Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversityAdd:Automobilelaboratory,tongjiuniversity,shanghai201804,China·Tel:[phone]-1058·Mail:[e-mail]车辆系统动力学VehicleSystemDynamics第2章车辆动力学建模方法2.1动力学方程的建立方法2.2动力学方程的求解方法2.3从控制工程角度看动力学系统2.4处理动力学系统的方法和步骤Page15Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第2章车辆动力学建模方法2.1动力学方程的建立方法‡牛顿矢量力学体系质量系动量定理：质点系动量矩定理：‡分析力学体系拉格朗日方程：rimrF=∑iIMω=∑DQiFVTTiiiiEEEEddtqqqq⎛⎞∂∂∂∂−++=⎜⎟∂∂∂∂⎝⎠()1,2,,in=广义坐标广义力总动能总势能总耗散能Page16Dr.RongGuoSchoolofautomotivestudies,tongjiuniversity车辆系统动力学VehicleSystemDynamics绪篇概论和基础理论第2章车辆动力学建模方法2.1动力学方程的建立方法例子：例：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。解：直接法()()()()()1112121122212100mzczzkzzkzqmzczzkzz+−+−+−=⎧⎪⎨+−+−=⎪⎩Page17Dr.RongGuoSchoolofautomotivest