新版纵向动力学作业-新版-精选.pdf
第2 章 汽车纵向动力学
其中包括实验数据与理论数据。根据该报告，有以下的发动机转速-扭矩实验数据：
发动机转速 ne（r/min） 转矩 Ttq（N m）
1250
45.4
1500
49.3
2000
54.4
2500
56.6
3000
61.3
3500
63.7
4000
63.2
4500
60.8
5000
58.1
5500
55.7
2．变速器及主减速器
0.561 0.537 0.512
汽车行驶速度 ua（km/h）
15.691 18.83 25.106 31.383 37.659 43.936 50.212 56.489 62.765 69.042 70.297 由此作图如下
2挡 传动比 ig2=1.842
道路坡度 i
0.147 0.161 0.179 0.186 0.202 0.209 0.205 0.193 0.179 0.167 0.156
=
a
q + hg
，计算出相应的 q、
q
LL
Cφ2 值，如下。
1挡 传动比 ig1=3.090
汽车行驶速度 ua（km/h） 加速度 a（m s-2) 加速时等效坡度 q 加速时附着率 Cφ2
9.354 11.225 14.966 18.708 22.449 26.191 29.932 33.674 37.415 41.157 41.905
103.394
1005.324
105.274
958.397
由此做出汽车的驱动力图，如下
40.144 53.525 66.906 80.287 93.668 107.049 120.431 133.812 147.193 149.869
第一章-2 飞行动力学-纵向气动力
(三)飞机绕oy轴转动的俯仰力矩
飞机绕oy轴的俯仰角速度q0 时，机翼、机身和平尾都会 产生俯仰力矩
飞行速度为V，如果具有抬头的俯仰角速度q>0，则平尾有向下的运动速 度，相当于平尾不动而空气气流向上吹，气流速度 产生局部的迎角增量t，升力增量Lt
Lt对质心取矩：Mt=-lt Lt= CMtQSwcA
全机俯仰力矩系数
机翼、机身和平尾总和起来得到全机纵向力矩系数
最终为
俯仰力矩系数是，e，高度、M数的函数 如果考虑迎角变化率、俯仰角变化率、舵面偏转角变化率， 还应是一些动态参数的函数
（二）飞机纵向的平衡与操纵
飞机纵向力矩图 飞机稳定平飞时 M=0 静稳定平衡
设飞机在=1,e=-5 的曲线上平飞， C m 如果因风的扰动使>1， e 0 : Cm 负的Cm将产生低头力矩，使自动减小到1上。 反之，在<1时，负的Cm将产生抬头力矩使能恢复到1。 因此，Cm为负时能使飞机的平衡具有稳定的性质，称为静稳定平衡。 图中虚线表示静不稳定平衡 要使飞机具有纵向静稳定性，Cm应为负值，飞机质心位置必须在全机 焦点之前。 具有静稳定性的飞机操纵起来是协调的，而在静不稳定情况下驾驶员要 维持平衡十分困难，且操纵起来也不协调。
升力、阻力、俯仰力矩 产生方式、描述公式 动、静导数都是高度、M数、迎角、平尾 舵偏角的函数,动导数是飞机俯仰运动产生 的 焦点的定义（全机升力作用点） 静稳定性的解释，要求的Cm的取值范围， 与焦点的关系
Cm=Cm0+(Cm/)o(-0) (Cm/)o— o表示对前缘点取矩
对前缘点的俯仰力矩导数，斜率
（1）二维机翼的气动力矩
CL与Cm都有线性特性，可以改变取矩点，寻找一个新的点： 迎角变化时，只有升力改变，而力矩不变 取某点F：设力矩系数 式中： 为无因次距离，进一步
3 汽车纵向动力学解析
u x
& p=φ
w z
γ=ψ &
x y
υ
y q=ϕ &
z
∑M I q′ − ( I − I ) pγ = ∑ M I γ ′ − (I − I ) pq = ∑ M
I x p′ − ( I y − I z )qγ =
y z x y
x y
∑ Fx )= z m s(w′ − u ⋅ q ) = ∑ F
y q =ϕ &
SAE坐标系
13
第三章
汽车纵向动力学
二、空间任一刚体的运动方程
ms (u′−υ⋅γ + w⋅q) = ms ms
∑F (v′−w⋅ p+u⋅γ ) = ∑F (w′−u⋅q+υ ⋅ p) = ∑F
z x
x y z
∑M I q ′ − ( I − I ) pγ = ∑ M I γ ′ − (I − I ) pq = ∑ M
2009-10-19 6
第三章
汽车纵向动力学
作用在每个驱动轮上的垂直载荷等于静态载荷加上动态载荷， 后者是由加速时的纵向载荷转移或驱动转矩造成的横向载荷转移引 起的。 (1) 驱动转矩引起的横向载荷转移 不管是前桥还是后桥，只要驱动桥是刚性桥就存在横向载荷转 移。绕车桥中心点的力矩平衡方程为:
∑T O = ( W
这部分在汽车理论和第二章 轮胎动力学中有相应介绍，在此不
再重复。
二、汽车加速性能
知道了驱动力和行驶阻力，就可以计算车辆的加速性能了。 1.取决于发动机功率的极限加速能力 2.取决于附着力的极限加速能力 假设发动机功率足够大，极限加速能力会受到轮胎与路面之间
摩擦系数的限制。这样的话，驱动力的极限值为:
八年级物理上册期末复习提分第一部分纵向提升复习一机械运动习题新版新人教版
＝0.08
cm＝0.8 mm；因为重叠使长度的测量结果偏小，所以
最终计算出的细铜丝的直径也偏小。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
12. [2024莱芜模拟]在“测量小车的平均速度”实验中：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(1)物理实验小组设计了如图甲所示的实验，该实验原理
出发，则甲船到达码头A的时间t甲＝
+
＋
＝
＝
，乙船到达码头A的时间t乙＝
，由v2＞0，v0＞0可
＋
知，t甲＝
＞t乙＝
，所以乙船先到达码头A。
＋
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
11
12
13
14
二、填空题(每空2分，共22分)
D. 船舱
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
B
14
)
2. [2023怀化期末]一辆货车在平直公路上行驶，在第1 s内通
过了5 m，在第2 s内通过了10 m，在第3 s内通过了20 m，
则这辆货车( C )
A. 在第1 s内做匀速直线运动
B在这3 s内做变速直线运动
度是多少？
1
2
理论力学动力学典型习题+答案
.《动力学I 》第一章 运动学部分习题参考解答1－3 解：运动方程：θtan l y =，其中kt =θ。
将运动方程对时间求导并将030=θ代入得34cos cos 22lklk l y v ====θθθ&& 938cos sin 2232lk lk y a =-==θθ&&1－6证明：质点做曲线运动,所以n t a a a +=, 设质点的速度为v ,由图可知:a a v v yn cos ==θ，所以: yv va a n =将c v y =，ρ2n va =代入上式可得 ρc v a 3=证毕1－7证明：因为n2a v=ρ，va a v a ⨯==θsin n所以：va ⨯=3v ρ证毕1－10解：设初始时,绳索AB 的长度为L ,时刻t 时的长度 为s ,则有关系式：t v L s 0-=，并且 222x l s +=将上面两式对时间求导得：0v s -=&，xx s s &&22= 由此解得：xsv x-=& （a ） (a)式可写成：s v x x 0-=&，将该式对时间求导得： 2002v v s x x x =-=+&&&& (b)将(a)式代入(b)式可得：3220220xlv x x v x a x -=-==&&&（负号说明滑块A 的加速度向上）1－11解：设B 点是绳子AB 与圆盘的切点，由于绳子相对圆盘无滑动，所以R v B ω=，由于绳子始终处于拉直状态，因此绳子上A 、B 两点的速度在 A 、B 两点连线上的投影相等，即： θcos A B v v = （a ） 因为xR x 22cos -=θ （b ） 将上式代入（a ）式得到A 点速度的大小为： 22Rx x Rv A -=ω （c ）由于x v A &-=，（c ）式可写成：Rx R x xω=--22&，将该式两边平方可得： 222222)(x R R x x ω=-&将上式两边对时间求导可得：x x R x x R x x x &&&&&2232222)(2ω=--将上式消去x &2后，可求得：22242)(R x xR x --=ω&&由上式可知滑块A 的加速度方向向左，其大小为 22242)(R x xR a A -=ω1－13解：动点：套筒A ；动系：OA 杆； 定系：机座； 运动分析：o vAxω OθAvAx ωO BvB Ra ve vr vxyoanavy vθ θxyo anatθ.绝对运动：直线运动； 相对运动：直线运动； 牵连运动：定轴转动。
3 汽车纵向动力学
一、概述
汽车防滑控制系统包括：制动防抱死系统和驱动防滑控制系统。 1. 制动防抱死系统（Anti-lock Brake System）,简称ABS 请看！
防止车轮在制动过程中被制动抱死，避免车轮在路面 上进行纯粹的滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和 转向操纵能力，缩短制动距离。 这是常出现的情形1、2 2. 驱动防滑控制系统（Acceleration Slip Regulation）,简称ASR 防止驱动车轮驱动过程中发生滑转的控制系统，它能够 在驱动过程中（特别在起步、加速、转弯过程中）防止驱动 车轮发生滑转，通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑 转控制的，因此，也被称为牵引力控制系统（Traction Control System）,简称TCS。 怎么不动了？1、比较一下2
& q =ϕ
x z
m s (u ′ + w ⋅ q ) =
s
∑F m (w ′ − u ⋅ q ) = ∑ F I q′ = ∑ M
y y
2009-10-19
15
第三章
汽车纵向动力学
3.3 简单的稳定性讨论
主 要 内 容
一、 制动，前轮抱死 二、 制动，后轮抱死 三、 驱动，前轮滑转 四、 驱动，后轮滑转
pxyzwu?qsae坐标系2009101914第三章汽车纵向动力学二空间任一刚体的运动方程p???w???v???uzsysxsfpqumfupwmfqwm??????zyxzyxzyxzyxmpqiiimpiiqimqiii2009101915第三章汽车纵向动力学三直线运动时簧上质量或悬挂质量的运动方程?????????zsysxsfpquwmfupwvmfqwum??????zyxzyxzyxzyxmpqiiimpiiqimqiipiqpwu???yyzsxsmqifquwmfqwumpxyzwu?q2009101916主要内容第三章汽车纵向动力学一制动前轮抱死二制动后轮抱死三驱动前轮滑转四驱动后轮滑转3
系统动力学原理-精选.pdf
5.1 系统动力学理论5.1.1 系统动力学的概念系统动力学（简称SD—System Dynamics），是由美国麻省理工学院（MIT）的福瑞斯特（J.W．Forrester）教授创造的，一门以控制论、信息论、决策论等有关理论为理论基础，以计算机仿真技术为手段，定量研究非线性、高阶次、多重反馈复杂系统的学科。
它也是一门认识系统问题并解决系统问题的综合交叉学科[1-3]。
从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。
它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。
系统动力学对问题的理解，是基于系统行为与内在机制间的相互紧密的依赖关系，并且透过数学模型的建立与操作的过程而获得的，逐步发掘出产生变化形态的因、果关系，系统动力学称之为结构。
系统动力学模型不但能够将系统论中的因果逻辑关系与控制论中的反馈原理相结合，还能够从区域系统内部和结构入手，针对系统问题采用非线性约束，动态跟踪其变化情况，实时反馈调整系统参数及结构，寻求最完善的系统行为模式，建立最优化的模拟方案。
5.1.2 系统动力学的特点系统动力学是一门基于系统内部变量的因果关系，通过建模仿真方法，全面动态研究系统问题的学科，它具有如下特点[4-8]：（1）系统动力学能够研究工业、农业、经济、社会、生态等多学科系统问题。
系统动力学模型能够明确反映系统内部、外部因素间的相互关系。
随着调整系统中的控制因素，可以实时观测系统行为的变化趋势。
它通过将研究对象划分为若干子系统，并且建立各个子系统之间的因果关系网络，建立整体与各组成元素相协调的机制，强调宏观与微观相结合、实时调整结构参数，多方面、多角度、综合性地研究系统问题。
（2）系统动力学模型是一种因果关系机理性模型，它强调系统与环境相互联系、相互作用；它的行为模式与特性主要由系统内部的动态结构和反馈机制所决定，不受外界因素干扰。
系统中所包含的变量是随时间变化的，因此运用该模型可以模拟长期性和周期性系统问题。
汽车纵向动力学研究综述
Internal Combustion Engine&Parts・23・汽车纵向动力学研究综述Research Progress of Automobile Longitudinal Dynamics于旺YU Wang(沈阳理工大学汽车与交通学院车辆工程专业，沈阳110159)(Vehicle Engineering,School of Automobile and Transportation,Shenyang University of Technology,Shenyang110159,China)摘要:随着汽车工业的发展,汽车纵向动力学研究不断加深,汽车在道路上行驶,就会存在驱动、制动、滑移等纵向动力学方面的问题。
针对这一问题的研究,人们提出了汽车纵向动力学的概念。
汽车纵向动力学的研究主要包括:汽车制动动力学、汽车防抱死系统、汽车驱动防滑系统、汽车自适应巡航系统、汽车自动刹车系统。
本文将主要介绍汽车纵向动力学控制系统组成和原理、汽车制动动力学控制系统的研究进展、汽车防抱死系统的研究进展、汽车驱动防滑系统的研究进展、汽车自适应巡航控制系统的研究进展、汽车自动刹车辅助系统的研究进展。
Abstract:With the development of the automotive industry,the research on the longitudinal dynamics of automobiles has continued to deepen,and there are problems with longitudinal dynamics such as driving,braking,and slipping when the car is driving on the road.In view of this problem,people have proposed the concept of automobile longitudinal dynamics.The research of automobile longitudinal dynamics mainly includes:automobile braking dynamics,automobile anti-lock braking system,automobile driving anti-skid system, automobile adaptive cruise system,automobile automatic braking system.This article will mainly introduce the composition and principle of automotive longitudinal dynamics control system,the research progress of automotive brake dynamics control system,the research progress of automotive anti-lock system,the research progress of automotive drive anti-skid system,the research of automotive adaptive cruise control system Progress,research progress of auto brake assist systems.关键词:汽车;纵向动力学;防抱死;驱动防滑;制动动力学；自适应巡航；自动刹车;系统Key words:automobile;longitudinal dynamics;anti-lock braking;driving anti-skid;braking dynamics;adaptive cruise;automatic braking;system中图分类号:U469.72文献标识码:A文章编号:1674-957X(2020)24-0023-020引言目前城市的发展和道路的优化设计极大地考验了汽车在道路上的行驶性能，要想在现有的道路上道路上提高交通流量并控制交通事故的发生，这就要求汽车设计者能在提高汽车安全行驶的车速和减小汽车与前后车之间的距离（但能有足够的安全距离）的同时能够保证汽车的各方面的稳定性能。
华科土木结构动力学-作业题汇总精选全文完整版
《结构动力学》课后习题1试确定图示各体系的动力自由度，忽略弹性杆件自身的质量和轴向变形。
(a)4个动力自由度(b)2个动力自由度(c)2个动力自由度(d)2个动力自由度m（e ）3个动力自由度（f ）3个动力自由度(g)2个动力自由度(h)3个动力自由度(i)2个动力自由度(j)1个动力自由度m（k ）2个动力自由度（l ）2个动力自由度2试比较下列图式结构（a ）、（b）固有频率的大小，并说明理由。
解：（a ）结构滑动铰支座刚度无穷大，而（b ）结构由于二力杆可以轴向变形，所以（a ）结构刚度大于（b ）结构刚度；而两结构质量相等，根据ω=可以知道，（a ）结构故固有频率大于（b）结构固有频率。
m（a ）（b ）3下图为刚性外伸梁，C 处为弹性支座，刚度系数为k ，梁端A ，D 处分别有m 和质量m /3，同时梁受集中荷载F P (t )的作用，试建立刚性梁的运动方程。
解：单自由度体系，设刚性梁转角为ϕm(t)(my )(y )3A A D D F ϕϕϕϕδδδ=-⋅+-⋅+ （1）其中A y l ϕ=2D y l ϕ= 设刚梁顺时针转动为正①当在A 处作用单位力F=1时,2()3C F =↓234329A l k klϕδ=+÷=+②当在D 处作用单位力F=1时,4()3C F =↑438329A l k klϕδ=+÷=+③当作用F p （t ）时，(t)()3p C F F =↑(t)2(t)3329p p FF F l k kl ϕδ=÷=代入（1）式得：2(t)4m 8(m )((2)9399p F l l kl kl klϕϕϕ=-⋅+-⋅⋅+整理得：2(t)28279p F m k klϕϕ+=4求图示结构的自振频率ωEI =∞kθlθm解：如图所示，该体系只有一个自由度。
设固定支座处出为原点，距离原点x处的质点（mdx ）位移为x θ，惯性力为()mdx x mx dx θθ''-=- 。
飞行动力学飞机的纵向运动课件
THANKS.
陆等。
飞机纵向运动的模
05
拟与实验验证
纵向运动模拟的方法和工具
数学模型
建立飞机纵向运动的数学模型， 包括飞行动力学方程、控制方程 等，用于模拟飞机的纵向运动。
计算机仿真
利用计算机仿真技术，对数学模 型进行数值求解，模拟飞机的纵
向运动轨迹和性能。
仿真软件
使用专业的仿真软件，如 FlightGear、X-Plane等，进行 飞行动力学模拟，评估飞机的纵
持稳定的纵向运动。
控制飞行高度
飞行员需根据进场程序和空中 交通管制指令，适时调整飞行 高度，确保飞机在合适的时机 着陆。
应对风向和风速变化
飞行员需密切关注风向和风速 的变化，采取适当的措施保持 飞机的航向和速度稳定。
选择适当的着陆方式
根据跑道状况和飞机状况，飞 行员可以选择适当的着陆方式 ，如正常着陆、轻着陆或重着
飞行动力学飞机的纵向 运动课件
目 录
• 飞机纵向运动概述 • 飞机起飞阶段纵向运动分析 • 飞机巡航阶段纵向运动分析 • 飞机降落阶段纵向运动分析 • 飞机纵向运动的模拟与实验验证
飞机纵向运动概述
01
飞机纵向运动的基本概念
飞机纵向运动是指飞机在垂直方向上的运动，包括爬升、下降、平飞和俯冲等。
飞机纵向运动的控制主要依赖于升降舵和发动机推力的调节。
巡航阶段纵向运动的影响因素
风向和风速
发动机推力和襟翼设置
风向和风速的变化会影响飞机的飞行 方向和速度，进而影响纵向运动的稳 定性。
发动机推力和襟翼设置的变化会影响 飞机的推力和升力，进而影响纵向运 动的稳定性。
飞行高度和飞行速度
飞行高度和飞行速度的变化会影响空 气密度和阻力，进而影响飞机的纵向 稳定性。
纵向动力学性能分析ppt
车
➢驱动力定义为地面作用于驱动轮胎接地印迹内纵向作
用力的的合力。
系
Fx M H / rd M eigi0t / rd
统
动 ➢车辆沿前进方向的动力供求平衡方程
力 学
M et igi0
rd
(imv
mc )ax
(iG
fR )(mv
mc
)
g
CD
A
a
2
u2
6
汽 概述 第二节 动力性
车
➢车辆动力性由加速能力、爬坡能力和最高车速来衡量。
➢根据pme和ne确定该工况的燃油消耗率be （g/(kw.h)）
17
汽 计算燃油消耗量
燃油消耗量的计算
车
➢单位时间的燃油消耗量
系
Btp be Pe / f
➢单位里程的燃油消耗量
统
Btr Btp / ua
动
➢对于循环行驶工况，须将过程划分成若干段稳定工况，分别计
力
算燃油消耗量，再求和。
➢若发动机处于不稳定工况，则只能求近似解。
30
汽 二、直线制动动力学分析
车
➢忽略坡度和空气对轴荷的影响，有
系
Fb maxb Fzs z
➢车辆制动时能得到的最大制动强度等于路面附着系数 统
动
zmax axb,max / g
➢为了在不同附着系数的路面上得到最好的制动效果，
力 需合理的分配前后轴制动力。
学 ➢理想制动强度与前轴制动力的关系
➢车辆总行驶阻力
车 系
FDem
(imv
mc )ax
(iG
fR )(mv
mc )g
CD A
a
2
u2
(整理)列车纵向动力学分析.
第一部分开行重载列车，就机车车辆本身来讲，重载列车技术涵盖牵引性能、制动系统性能、列车纵向动力学性能、机车车辆动力学性能、机车车辆及其零部件强度以及合理操纵方法等众多方面。
而重载列车的通信、纵向冲击力和长大下坡道的循环制动问题是开行重载列车的三大关键技术。
而这三大技术其实就是制动系统的三大难题。
下面就以制动系统来分析。
1.重载列车制动系统的关键技术制动系统对列车运行安全具有举足轻重的重要作用，随着铁道技术的不断进步，已出现了多种制动方式，但对货物列车而言，空气制动仍是最基本的制动作用方式。
众所周知，货物列车空气制动作用的制约因素甚多，列车长度就是主要影响因素之一。
我国重载列车的发展始于20世纪80年代，至今列车编组重量已由5 000t级提高到2万t以上，编组辆数从62辆增加到210辆之多，列车最大长度已达2·6 km以上，导致空气制动作用条件严重恶化。
1.1制动空走时间和制动距离影响货物列车紧急制动距离的主要因素除制动初速、线路条件(坡道)、列车制动率(每百吨重量换算闸压瓦力)和闸瓦性能以外，还有影响空走距离的空走时间，后者主要与列车长度或编组辆数有关。
笔者在根据上述因素编制我国《铁路技术管理规程》中的制动限速表时，对货物列车考虑的列车编组条件为5000t级以下，由于重载列车编组辆数的增加，必然导致制动空走时间和距离相应增加,加上长大列车压力梯度对后部车辆制动力的影响，因此该限速表不适用于重载列车。
对于重载列车，其制动力应比普通列车高，以保持和普通列车同等的制动距离。
1.2充气作用和长大下坡道的运行安全列车空气制动后的再充气时间随编组辆数的增加而呈非线性的增加。
重载列车需要有比普通列车长得多的再充气时间，因此，在长大下坡道多次循环制动作用时对司机操纵方法特别是再充气时间的要求更高。
1.3减轻列车纵向动力作用货物列车在纵向非稳态运动过程中产生的纵向动力作用不仅是导致断钩、脱轨等重大事故的主要原因，也是破坏货物完整性和加速机车车辆装置疲劳破坏的重要因素。
汽车纵向动力学
tan G,max, ,r
表5-5 不同驱动形式不同路面附着下车 辆的加速及爬坡能力
驱动效率
• Fzs
W
驱动轴静载 与整车重量 之比
制动性
汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性
和在下长坡时能维持一定车速的能力，称为汽车的制动性。
制动性是汽车主动安全性的重要评价指标。 制动性的评价指标包括： 制动效能—制动距离与制动减速度； 制动效能恒定性； 制动时的方向稳定性。
纵向动力学
纵向动力学性能分析
• • • • • 动力的需求与供应 动力性 燃油经济性 驱动与附着极限和驱动效率 制动性
驱动力平衡图
•
动力的需求与供应
• 车辆对动力的需求（行驶阻力）
稳态匀速行驶阻力
车轮滚动阻力、空气阻力、坡度阻力
瞬态加速行驶阻力（加速阻力）
车辆对动力的需求
FG (mv mc ) g sin G (mv mc ) giG
Btp
里程燃油消耗量
be Pe
be PmeVs nei
f
f
cf
be PmeVs nei Btr cf ua f ua
Btp
减少油耗的途径
• Btr
f
be
be
( FDem 1
M Lig i0 rd
)
f t
be
1
FDem
f t
[(mv mc ) g ( f R cos G sin G ) CD A
a
2
(u uw ) mg sin G max
2
f
b h a mgf ( cos sin G ) x R G 2 rd L L
第二章 汽车纵向动力学(20090925)
0.6 1.4
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
传动系机械效率
传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导 致的功率损失。由试验测得。
Pe PT PT ηT = = 1 Pe Pe
汽车各部件的传动效率
机械变速器的轿车： ηT =0.9~0.92 货车、客车： ηT =0.82~0.85
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车行驶的驱动-附着条件与汽车的附着力 行驶的驱动-附着条件 Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZφ 汽车的附着力:
汽车的附着力决定于附着系数和地面作用于 驱动轮的法向反作用力 (一辆汽车的附着力取决于汽车的驱动形式和 载荷)
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车的附着力和法向载荷分析
发动机的外特性是通过发动机台架实验 获得的。 在已知发动机最大功率和对应声速时，发 动机的外特性可根据以下式估算：
2 3 n n n Pe = Pe max A + B n n np p p
汽油机
直喷式柴油机
预燃式柴油机
A B
1 1
0.5 1.5
汽车的驱动力图
发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。经 传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系。
Ft =
Ttq i g i0η T r
rn ua = 0.377 ig io
同济大学,汽车学院 左曙光教授教案
汽车的行驶阻力
汽车行驶时的各种阻力：
滚动阻力——以符号Ff表示； 空气阻力——以符号Fw表示； 坡度阻力——以符号Fi表示； 加速阻力——以符号Fj表示； 因此汽车行驶的总阻力为：
动力性参数的确定
汽车纵向动力学-驱动
M H = (M e − M L )i0ig
发动机转矩
发动机驱动轮毂损失的转矩
驱动力：
Fx = M H / rd = M nigi0 / rd = ηM eigi0 / rd
净转矩
传动系统效率
8
动力供求平衡方程：
M eηigi0
rd
= (δimv
+ mc )ax
+ (iG
+
fR )(mv
+
mc
)
+
特点： z消除了内燃机特性场的“转速间隙”； z扭矩特性与理想动力供应需求特性不符，需要进行特性转换 装置； z部分负荷特性效率较低。在汽车至今未使用。
20
三 传动系统与动力性（特性转换装置）
⑴ 对传动比的要求
内燃机特性转换必需满足的三个条件： z要消除转速为0到最低转速之间的间隙，以使车辆能从 静止状态起动； z功率和扭矩变化必须向“理想”特性靠拢； z特性转换装置应有助于发动机在油耗、废气污染和噪 声影响方面处于最佳状态。
第四章 纵向动力学-驱动
王阳阳
1
主要内容
z动力需求 z动力特性场 z特性转换装置 z练习
2
一 动力需求
1 阻力分析
•加速阻力Fa：平动阻力+转动阻力
平动阻力: 车身质量加速运动产生的平动分量。
Fat = (mv + mc )ax
mv：车辆整备质量； mc：车辆装载质量；
ax：车辆加速度。
3
转动阻力: 车辆旋转部件加速运动产生的转动分量。
23
举例：
发动机特性
需求特性
24
② 平路上匀速行驶：
z在车轮功率图上是5、6、7工作点； z可通过发动机效率最高或油耗最低来限制，可在传动比图 上得到传动比2’”/6和1’”/7 ； z也可通过内燃机某一废气排放量最低来限制以获取要求的 动力特性。
动力学-复件 LDLX12.1
解：主动力 ：mg, M0
约束力：N ,F 且 F fN (向)前
惯性力系：向质心C简化
主矢： Fc* maC
主矩： Mc*JC1 2m2rarC
平衡方程：
C
Fc*
aC
M
* C
M 0
mg
F
N
F x 0 , F F c * 0 , F m C a
0
Mo* 0
ec
o
Fo*
acn
c
3.平面运动图形为质量对称面时，刚体惯性力系的简化
设刚体沿其质量对称面运动且惯性 a 力系向质心简化
ai ac air ainr
(i1,..n. )
mi的
惯
性
力为mi
ac
m i ainr
mi
a
ir
第一项可视为平动刚情 体况
故简化为F*
Mac
后两项相当于刚体心绕定质轴转 F*
动所具有的惯性 ,故力所有这样的
air ainr
c
myi
ac
C x
M
* C
惯性力向质心简化力只偶有矩为
MC* Jc的 力 偶
为什 ( a 么 cr0？ )
总结：
在质量对称面内做平面运动刚体的惯性力系向 质心简化结果为一惯性力矢 Fc* ，大小等于刚体的
a
解列 作加：m 平用惯B ( 衡力性F ) 方对：力 程象N ：P A ：：(;b N F 卡c A c*);车 ;N 且 F B c * h ;FF c1 P *运;F 动20 b Pg ： a 直N 线A F平 1 P 动hg (b (b NFg c a AB)c*)h cPC b P (g ca)h
第四章 微专题十 动力学的临界问题-2024-2025学年学年新教材高中物理必修第一册作业与测评wo
微专题十动力学的临界问题在动力学问题中，经常会遇到某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的情况(如恰好滑动、刚好脱离)，这类问题称为临界问题。
临界状态是物理过程发生变化的转折点，在这个转折点上，系统的某些物理量达到极值，临界点的两侧，物体的受力情况、运动情况一般要发生改变。
1.关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件。
2.临界问题的常见类型及临界条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体间的弹力恰好为零。
(2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大静摩擦力。
(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断裂的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是张力为零。
(4)加速度最大(或最小)与速度最大(或最小)的临界条件：当所受合力最大时，具有最大加速度；当所受合力最小时，具有最小加速度。
当出现加速度为零时，物体往往处于临界状态，对应的速度达到最大值或最小值。
3.解决临界问题的三种方法极限法把物理问题(或过程)推向极端情况(例如使物体的加速度非常大)，分析在极端情况下可能出现的状态，从而找出临界条件，解决问题假设法有些物理问题没有明显的临界线索，一般用假设法，即假设出现某种临界状态(如假设两物体不相对滑动)，分析物体的受力情况和运动情况与题设是否相同，然后再根据实际情况处理数学法将物理量间的关系用代数式表达出来，结合已知量的取值范围和其他物理条件，根据代数表达式解出临界值1.(教材本章【复习与提高】B 组T7 改编)(多选)如图所示，已知物块A、B 的质量分别为m1＝4 kg、m2＝1 kg，A、B 间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g 取10 m/s2，在水平力F 的推动下，要使A、B 一起运动且B 不下滑，则力F 的大小可能是()A．50 N B．100 NC．125 N D．150 N答案CD解析若B 不下滑，对B 有μ1F N≥m2g，由牛顿第二定律得F N＝m2a；对整体有F－μ2(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，得F≥(m1＋m2)\a\vs4\al\co1(\f(1μ1)＋μ2)g＝125 N，C、D 正确。
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第三次采用Adams/View模块进行仿真。
模型建立建立模型的步骤大致如下：1.建立模型几何特征和部件；2.设置部件的属性参数，如质量、转动惯量、质心位置等；3.因为要用到轮胎/路面模型，所以还要在建立轮胎/路面前设置好轮胎和路面文件里的相应参数，如轮胎的自由半径；4.建立与部件之间约束相关的点或marker；5.建立约束；6.输入部件的初始运动状态，如初始速度；7.添加载荷。
此处要特别注意的是，施加的制动力矩会在悬架的纵臂上产生方向相反大小相等的力矩。
这个力矩也要手动添加。
添加的四个力矩中，前轮制动力矩使用题目要求的函数，其它三个都利用与第一个力矩的函数关系建立，如下图：前轮制动力矩后轮制动力矩建模后效果：*注意要在此建立2个力矩建立measure为了获得需要的参数，需要建立measure仿真如下设置仿真条件：运行后观看仿真动画：在Adams/PostProcessor中可以看到最近一次仿真的数据，点选Source下拉菜单的Measures选项即可看到刚才建立的各个Measures，选取并点击Add Curves即可看到运行结果。
一旦完成所需数据的作图，即可将结果输出。
输出方法、格式多种多样。
我采取的是输出Numeric Data，然后利用Matlab进行处理。
附录Matlab出图程序：clearload('DATA.mat')DATA(1:1000,:,:)=[];% A time% B pitch% C z_cm% D Torque_brake_f% E Torque_brake_r% F rolling_radius_f% G rolling_radius_r% H load_f% I load_r% DATA( :,:,1) = [ A B C D E F G H I ];time = DATA( :, 1, 1)-1;%% 俯仰角图1pitch = [ DATA( :, 2, 1) DATA( :, 2, 2) ];pitch = pitch / 180*pi;figure(1);plot( time,pitch(:,1),time,pitch(:,2),'--' ,'linewidth',2);title( '俯仰角 \phi', 'fontsize',12, 'fontweight','bold')xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( '\phi / rad', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')%% 车身重心垂向运动图2z_cm = [ DATA( :, 3, 1) DATA( :, 3, 2) ];figure(2);plot( time,z_cm(:,1),time,z_cm(:,2),'--' ,'linewidth',2);title( '车身重心垂向运动 z_c _m', 'fontsize',12, 'fontweight','bold') xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'z_c _m / m', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')%% 轮缘切向力（前/后轮）图3,4I = 0.5; % 车轮转动惯量Torque_brake_f = [ DATA( :, 4, 1) DATA( :, 4, 2) ]; % 制动力矩Torque_brake_r = [ DATA( :, 5, 1) DATA( :, 5, 2) ]; %rolling_radius_f = [ DATA( :, 6, 1) DATA( :, 6, 2) ]; % 滚动半径rolling_radius_r = [ DATA( :, 7, 1) DATA( :, 7, 2) ];alpha_f(1:1000,:)=[];alpha_r(1:1000,:)=[];alpha_f1 = alpha_f/180*pi; % 转单位°/s^2 为 rad/s^2alpha_r1 = alpha_r/180*pi;Ft_f = ( Torque_brake_f - (alpha_f1) * I ) ./ rolling_radius_f; % 前轮 *注意alpha, Torque的符号Ft_r = ( Torque_brake_r - (alpha_r1) * I ) ./ rolling_radius_r; % 后轮figure(3)subplot(1,2,1)plot( time, Ft_f(:,1), time, Ft_f(:,2),'--','linewidth',2);title( '前轮缘切向力 F_t _f', 'fontsize',12, 'fontweight','bold')xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_t _f / N', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')subplot(1,2,2)plot( time, Ft_r(:,1), time, Ft_r(:,2),'--','linewidth',2);title( '后轮缘切向力 F_t _r', 'fontsize',12, 'fontweight','bold')xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_t _r / N', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')%% 动态载荷（前/后轮）图5,6load_f = [ DATA( :, 8, 1) DATA( :, 8, 2) ]; % 载荷load_r = [ DATA( :, 9, 1) DATA( :, 9, 2) ];dynamic_load_f = load_f - (235/2+18.8)*9.807; % 动态载荷dynamic_load_r = load_r - (235/2+18.8)*9.807;figure(5)subplot(1,2,1)plot( time, dynamic_load_f(:,1), ...time, dynamic_load_f(:,2),'--','linewidth',2);title( '前轮动态载荷 F_z _f', 'fontsize',12, 'fontweight','bold')xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_z _f / N', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')subplot(1,2,2)plot( time, dynamic_load_r(:,1), ...time, dynamic_load_r(:,2),'--','linewidth',2);title( '后轮动态载荷 F_z _r', 'fontsize',12, 'fontweight','bold')xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_z _r / N', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')%% 轮缘切向力与动态载荷之比（前/后轮）图7,8figure(7)subplot(1,2,1)plot( time, Ft_f(:,1)./dynamic_load_f(:,1), ...time, Ft_f(:,2)./dynamic_load_f(:,2),'--','linewidth',2);title( '前轮缘切向力与动态载荷之比 F_t _f / F_z _f', 'fontsize',12, 'fontweight','bold') xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_t _f / F_z _f', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')axis([0 2 -4 -1])subplot(1,2,2)plot( time, Ft_r(:,1)./dynamic_load_r(:,1), ...time, Ft_r(:,2)./dynamic_load_r(:,2),'--','linewidth',2);title( '后轮缘切向力与动态载荷之比 F_t _r/F_z _r', 'fontsize',12, 'fontweight','bold') xlabel( 't / s', 'fontsize',12)ylabel( 'F_t _r / F_z _r', 'fontsize',12)legend('a = 10','a = 20')axis([0 2 1 2])。