汽车动力学&底盘设计
汽车的动力学参数
汽车的动力学参数汽车的动力学参数是指影响汽车性能和行驶特性的各项参数。
这些参数涉及到汽车的加速、制动、转向、悬挂、操控等方面，对于汽车的安全性、舒适性和驾驶体验都有着重要的影响。
1. 动力参数汽车的动力参数主要包括最大功率、最大扭矩和最高转速等。
最大功率是发动机在一定转速下能够输出的最大功率，它直接决定了汽车的加速性能。
最大扭矩是发动机在一定转速下输出的最大转矩，它影响着汽车的爬坡能力和牵引力。
最高转速是发动机能够达到的最大转速，它限制了发动机的输出能力。
2. 加速参数汽车的加速参数主要包括0-100公里/小时的加速时间和百米加速时间等。
0-100公里/小时的加速时间是衡量汽车加速性能的重要指标，它直接反映了汽车的动力水平。
百米加速时间则更加直观地反映了汽车的起步能力。
3. 制动参数汽车的制动参数主要包括100-0公里/小时的制动距离和制动效果等。
100-0公里/小时的制动距离是汽车在高速行驶状态下从100公里/小时减速到停车所需要的距离，它直接影响到行车安全。
制动效果则是指汽车在制动时所产生的制动力，它决定了汽车的制动能力。
4. 转向参数汽车的转向参数主要包括转向半径和转向灵活性等。
转向半径是指汽车在转弯时所需的最小转弯半径，它决定了汽车的转弯性能和操控性。
转向灵活性则是指汽车在转向时的灵活性和响应速度，它影响着汽车的操控感受。
5. 悬挂参数汽车的悬挂参数主要包括悬挂刚度和悬挂行程等。
悬挂刚度是指汽车悬挂系统的刚度水平，它决定了汽车的悬挂舒适性和操控稳定性。
悬挂行程则是指汽车悬挂系统的行程长度，它影响着汽车通过不平路面时的通过性和舒适性。
以上这些动力学参数都直接影响着汽车的性能和行驶特性。
不同的汽车在这些参数上的表现会有所不同，因此选择一辆适合自己的汽车时需要考虑这些参数。
对于追求驾驶乐趣的人来说，动力参数和悬挂参数可能更加重要；而对于追求经济性和舒适性的人来说，加速参数和制动参数可能更加重要。
汽车工业中的车辆动力学与控制研究
汽车工业中的车辆动力学与控制研究汽车工业是一个涉及广泛领域的复杂系统，而车辆动力学与控制是其中至关重要的一环。
车辆动力学研究车辆在行驶过程中的力学特性，而车辆控制则是通过操控系统对车辆进行精准控制。
两者紧密结合，共同构成了汽车工业发展的核心。
一、车辆动力学在深入研究车辆动力学之前，首先需要了解什么是动力学。
动力学是研究物体运动的学科，而车辆动力学则是将物体运动的原理应用于汽车行驶的研究领域。
车辆动力学主要研究车辆在不同路况下的动力学特性，包括加速、制动、转向等。
在汽车工业中，车辆动力学的研究和应用有着广泛的意义。
例如，为了提高汽车的操控性能和安全性能，工程师们需要深入了解车辆在高速行驶、紧急制动等极端情况下的动力学行为，以便设计出更加安全可靠的汽车结构和操控系统。
二、车辆控制车辆控制是指通过操控系统对车辆的加速、制动、转向等行为进行调控，以达到用户期望的效果。
车辆控制系统通常包括传感器、执行器、控制器等部件，通过对这些部件的优化设计和组合，实现对车辆行驶过程的精准控制。
在汽车工业中，车辆控制技术的发展对汽车性能的提升有着重要作用。
比如， ABS（防抱死制动系统）技术可以通过对车辆刹车时的制动力进行控制，防止车轮抱死，提高了汽车的稳定性和安全性；ESP （电子稳定程序）技术则可以通过车辆行驶过程中对转向力的调控，保持车辆的稳定性和操控性能。
三、车辆动力学与控制研究的发展趋势随着汽车工业的不断发展，车辆动力学与控制研究也在不断取得新的突破。
未来，随着自动驾驶技术的逐步成熟，车辆动力学与控制方面的研究将更加注重对车辆行驶过程的智能化和自动化。
同时，随着电动汽车技术的快速发展，车辆动力学与控制研究也将在电动汽车领域拓展出新的研究方向。
总的来说，汽车工业中的车辆动力学与控制研究对汽车的操控性能、安全性能和智能化发展起着举足轻重的作用。
只有不断深入研究和创新，才能推动汽车工业朝着更加安全、智能和人性化的方向发展。
汽车动力学
气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力-行驶阻力平衡图，
并以此来确定汽车的动力性。
超速演示
汽车驱动力-行驶 阻力平衡图
表征不同车 速时驱动力和行驶 阻力之间的关系。
特征点：最高车速， 仅有滚动阻力和空 气阻力。
小于最高车 速时，汽车可用剩 余驱动力加速或爬 坡。
需等速行驶 时，发动机可工作 在部分负荷特性。
一、汽车行驶方程式
根据上面逐项分析的汽车行驶阻力，可以得到汽车
的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj
或：
T i i tq g 0 T
Gf
CA D
u2 Gi m du
r
21.15 a
dt
为清晰而形象地表明汽车行驶时的受力情况及其平衡
关系，一般是将汽车行驶方程式用图解法来进行分析。即
在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空
汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部
分。把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性
力，并以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽
车质量换算系数， 因而汽车加速时的阻力:
Fj
m
du dt
δ ——汽车旋转质量换算系数，（δ>1）；
m ——汽车质量，单位为kg； du ——行驶加速度。 dt
δ主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动
轮胎在硬路面上滚动 时，主要是轮胎变形。
轮胎在硬支承路面上受 径向力时的加载和减载曲线 不重合。其面积之差为能量 损失，由轮胎内摩擦产生弹 性迟滞损失。
迟滞损失表现为阻碍车 轮滚动的阻力偶。
2. 滚动阻力偶分析
▪ 车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。
▪ 车轮滚动：处于前部d点的地面法向反力（CF）大于处 于恢复的后部d’点地面反力（DF），合力Fz前移距离a， 与法向载荷W不重合。
汽车动力学及其控制
汽车动力学及其控制
汽车动力学是研究汽车在运动状态下的力学、运动学和振动学等现象的学科，它涉及到汽车的加速、制动、操纵等方面的问题。
汽车动力学的主要目标是理解和优化汽车在不同工况下的运动性能，以提高驾驶安全性、舒适性和燃油经济性。
汽车动力学的主要内容包括：
汽车运动学：研究汽车的运动状态，包括速度、加速度、位移等。
这涉及到汽车的运动方程、轨迹规划等内容。
汽车力学：研究影响汽车运动的力，包括引擎产生的推进力、刹车产生的阻力、轮胎与路面之间的附着力等。
汽车力学是汽车动力学中的一个核心领域。
操纵稳定性：研究汽车在操纵过程中的稳定性，包括横向稳定性（转向稳定性）、纵向稳定性（加速度和刹车时的稳定性）等。
汽车振动学：研究汽车在运动过程中的振动问题，包括悬挂系统、车辆舒适性、悬挂系统的调校等。
汽车动力学与控制是将控制理论和方法应用于汽车动力学问题的学科。
在汽车动力学中，控制的目标通常包括提高汽车的稳定性、操纵性、燃油经济性等。
汽车动力学及其控制的关键问题包括：
动力系统控制：包括发动机控制、传动系统控制等，旨在优化动力系统的性能和燃油效率。
悬挂系统控制：通过主动悬挂系统，调整车辆的悬挂刚度和阻尼，
以提高操纵性和舒适性。
刹车系统控制：通过防抱死刹车系统（ABS）等，提高刹车的效果和稳定性。
车辆稳定性控制：通过电子稳定控制系统（ESC）等，提高车辆在横向运动中的稳定性。
巡航控制：通过巡航控制系统，实现汽车在高速公路上的自动巡航。
汽车动力学及其控制在现代汽车工程中起着重要作用，它不仅关乎车辆性能的提升，还涉及到驾驶安全、能源利用效率等方面的问题。
汽车动力学_概述
汽车动力学_概述汽车动力学是研究汽车的力学性能和运动特性的学科，它涉及到汽车的加速、制动、转向以及牵引等方面的问题。
在汽车动力学中，有许多基本概念和理论，通过研究这些概念和理论，我们可以更好地理解和分析汽车的运动行为。
1.加速：汽车的加速性能是衡量汽车动力学性能的重要指标之一、加速性能主要与汽车的动力系统相关，包括发动机的功率和转矩输出、变速器的传动比以及车辆的重量等。
通过分析汽车的动力输出特性和传动系统的效率，可以预测和评估汽车的加速性能。
2.制动：制动性能是衡量汽车动力学性能的另一个重要指标。
制动性能主要与汽车的制动系统相关，包括刹车片的材料和摩擦系数、刹车液的性能、刹车系统的设计和调校等。
通过分析刹车系统的工作原理和性能特点，可以预测和评估汽车的制动性能。
3.转向：汽车的转向性能是指汽车在转弯时的稳定性和灵活性。
转向性能主要与汽车的悬挂系统、转向系统以及轮胎性能相关。
通过分析汽车的悬挂几何、刚度和阻尼等特性，可以预测和评估汽车的转向性能。
4.牵引：汽车的牵引性能是指汽车在起步或爬坡时的牵引能力。
牵引性能主要与汽车的动力系统、传动系统以及轮胎性能相关。
通过分析发动机的输出特性、传动系统的传动比以及轮胎的抓地力，可以预测和评估汽车的牵引性能。
在进行汽车动力学的研究和分析时，一般会使用动力学模型来描述汽车的运动行为。
动力学模型是通过对汽车的物理特性和力学原理进行数学建模得到的，常用的动力学模型有单轴模型、二轴模型和多轴模型等。
这些动力学模型可以帮助我们更好地理解和预测汽车的运动行为。
另外，在汽车动力学的研究中还会涉及到一些实验和测试方法。
常用的实验和测试方法包括制动测试、加速测试、方向盘转动测试以及悬挂系统测试等，这些测试方法可以帮助我们获得汽车动力学性能的具体数据，从而更准确地评估汽车的性能。
总之，汽车动力学是研究汽车运动行为的学科，通过对汽车的加速、制动、转向和牵引等方面的问题进行研究和分析，可以更好地理解和预测汽车的性能。
carsim的动力学模型基础方程
汽车动力学模型基础方程在汽车工程中，动力学模型是一个重要的概念，它描述了汽车在运动过程中的力学特性和行为。
其中，汽车动力学模型的基础方程起着至关重要的作用，它们是描述汽车动力学特性的数学表达式，是汽车工程中的核心理论基础。
一、运动方程汽车在运动中受到多种力的作用，这些力包括牵引力、阻力、重力等。
通过牛顿第二定律，可以得到描述汽车运动的基本方程：F = ma其中，F是受到的合外力，m是汽车的质量，a是汽车的加速度。
根据牵引力、阻力和重力的关系，可以得到更加细致的运动方程：F_traction - F_drag - F_roll - F_grade = ma其中，F_traction是牵引力，F_drag是阻力，F_roll是滚动阻力，F_grade是上坡或下坡时产生的力。
这些力可以通过具体的公式计算得到，从而得到汽车的加速度。
二、转向方程在汽车运动中，转向是一个重要的问题。
汽车的转向能力与转向系的设计和轮胎的特性有关。
描述汽车转向行为的基础方程可以通过转向角速度、侧向力和横摆刚度等参数建立，具体方程如下：Mz = Iz * ωz + Fy * a其中，Mz是横摆力矩，Iz是车辆绕垂直轴的惯性矩，ωz是车辆的横摆角速度，Fy是轮胎的侧向力，a是车辆的横向加速度。
这个方程描述了汽车在转向过程中受到的各种力的平衡关系。
三、刹车方程刹车是汽车行驶中不可或缺的部分，汽车刹车性能与刹车系统、轮胎和路面特性等有关。
汽车刹车性能的基础方程可以描述如下：Fbrake = μ * Fz其中，Fbrake是刹车力，μ是刹车系数，Fz是轮胎受力。
刹车系数与刹车系统和轮胎的摩擦特性有关，它是刹车性能的一个重要参数。
总结通过以上的分析可以看出，汽车动力学模型的基础方程是汽车工程中的核心内容，它涉及到多个力学和运动学的概念，并且需要深入的数学和物理知识。
汽车动力学模型的基础方程不仅对汽车设计和优化具有重要意义，对于理解汽车行驶过程中的各种力学特性也有着重要意义。
汽车系统动力学第1章 车辆动力学概述
第一节 历史回顾
20世纪90年代末期 – 研究人员发现，车辆在高速行驶过程中的横向稳定
裕度较小，通过调节四个车轮的纵向力而形成一定 的回转力矩，就可控制汽车的横摆角速度，由此提 出了“直接横摆控制”(Direct Yaw moment Control，简称DYC)算法，并经试验验证了该算法 的有效性。在此基础上，近年来又提出了限制一定 侧偏角范围的车辆动力学控制(Vehicle Dynamics Control，简称VDC)。 自2000年以来 – VDC系统得到了各国汽车厂商关注，并进行开发研 制。
第一章 车辆动力学概述
世纪商务英语听说教程 专业篇I （第五版）
主讲：朱明
高级工程师、高级技师、国家经济师 高级国家职业技能鉴定考评员 高级技能专业教师
汽车系统动力学
第一章 车辆动力学概述
• 第一节 历史回顾 • 第二节 研究内容和范围 • 第三节 汽车特性和设计方法 • 第四节 术语、标准和法规 • 第五节 发展趋势
汽车系统动力学
图1-1 底盘控制系统与车辆动力学关系示意图
汽车系统动力学
第一节 历史回顾
20世纪70年代末
– 从飞机设计技术中引入的防抱死制动系统 （Anti-lock Braking System，简称ABS） 可以称得上是向车辆底盘控制迈出的第一步， ABS通过限制制动压力来保证车轮的最佳滑移 率，从而避免了车轮抱死。
量、转向信号传感装置、变车道、J转向
等试验方法的测试技术日趋完善。 人们对非线性操纵响应的理解也愈加深
入，从而使操纵动力学的研究逐渐向高侧向 加速度的非线性作用域扩展。
汽车系统动力学
第一节 历史回顾
最近10年： 计算机技术及应用软件的开发，使建模的
汽车动力学_概述
系统的特点
• 一、层次性 系统是由两个以上(或更多)元素(或称元件)组成的事物。一个大系统往往可分
成几个子系统，每个子系统是由更小的子系统(称二级系统)构成。每个子系统或 小系统都有自己的属性，以便和其它系统加以区别。所以如果将大系统分解， 可以形成很多层次的结构。
系统的特点
• 三、目的性 这主要是指人工设计的系统面言。系统的目的性是指人工系统是为某一个大
目的而构成。目的不同，系统的构成也就不同，例如货车就是为运输货物这一 目的而构成，它必须有货厢以装载货物；而客车则是为运输乘客面设计，因此 其车内必有供乘客使用的客厢和座椅，而运货设备就退居次位(行李箱或行李架) 或甚至取消。所以在设计中必须研究系统整体目的，才能正确选择各元素的构 成。 • 四、功能共性
• 6、考虑车身侧倾的3自由度运动模型
• 转向系统振动分析 • 4轮转向系统 • 电动助力转向系统
主讲：贺岩松/6学时
章节主要内容－5：垂向动力学
• 7、汽车垂向动力学
• 路面输入及其模型
• 路面测量技术与数据处理 • 路面输入模型 • 特殊路面输入
• 人体对振动的反应与平顺性标准 • 汽车振动模型
考试：开卷、笔试、限时(2h)
章节主要内容－1：概述
• 1、汽车动力学概述
• 系统动力学概述 • 历史回顾 • 研究内容和范围 • 汽车特性和设计方法 • 汽车动力学术语、标准和法规 • 汽车动力学发展趋势
• 2、汽车动力学建模方法
• 动力学方程的建立方法 • 非完整系统动力学 • 多体系统动力学方法
系统
• 美国著名学者绪方胜彦：系统是一些元件的组合，这些元件共同作用以完成给 定的任务。 元件是系统单个作用的单元。不局限于某一物理现象时系统的概念可以扩 展到任何动态的现象，如国家经济、交通运输、人口增长、生态学等方面遇到 的这些现象。在实际的大千世界中，存在着许多由一组物件构成，以一定规律 相互联系起来的实体，这就是系统。 自然界就有太阳系、银河系这样的大系统，这种系统是脱离人的影响而自 然存在，称为自然系统，生物、原于内部也构成这样的自然系统。 通过人的设计而形成的系统，称为人工系统，如生产系统、交通运输系统、 通信系统；人工组合和自然合成的组合系统，如导航系统。
汽车动力学方程单位
汽车动力学方程单位一、引言汽车动力学方程是研究汽车运动的基础，它描述了汽车在不同运动状态下的运动规律和特性。
本文将从基本概念、方程的推导及应用等方面进行详细介绍。
二、基本概念1. 动力学动力学是研究物体运动规律的科学，包括物体的速度、加速度、力等因素。
汽车动力学就是研究汽车在不同运动状态下的运动规律和特性。
2. 物理量物理量是能够被测量和计算的量，如长度、质量、时间等。
在汽车动力学中，常用的物理量有速度、加速度、质量等。
3. 单位单位是表示物理量大小的标准，如米/秒表示速度，千克表示质量。
国际单位制（SI）是目前应用最广泛的单位制。
三、方程推导1. 运动方程汽车在行驶过程中受到各种外部因素作用，如重力、空气阻力等。
这些因素会影响汽车的运动状态。
根据牛顿第二定律，物体所受合外力等于其质量乘以加速度（F=ma）。
因此，汽车的运动方程可以表示为：F = ma其中，F为汽车所受合外力，m为汽车的质量，a为汽车的加速度。
2. 动能方程汽车在行驶过程中具有动能，其大小与速度和质量有关。
根据动能公式，动能等于质量乘以速度平方再除以2（E=mv²/2）。
因此，汽车的动能方程可以表示为：E = mv²/2其中，E为汽车的动能，m为汽车的质量，v为汽车的速度。
3. 动力学方程由于行驶过程中存在各种阻力和摩擦力等因素，使得实际上所受合外力不等于发动机输出的功率。
因此，在实际应用中需要考虑这些因素对汽车运动状态的影响。
根据牛顿第二定律和功率公式P=Fv（功率等于力乘以速度），可以得到动力学方程：P = Fv = mav其中，P为发动机输出功率，F为所受合外力（包括空气阻力、摩擦阻力等），v为汽车速度，m为汽车质量。
四、应用1. 加速性能计算通过求解加速性能可以了解一辆汽车的动力性能。
根据动力学方程，可以得到加速度a的计算公式：a = P/mv其中，P为发动机输出功率，m为汽车质量，v为汽车速度。
通过测量汽车在一定时间内的速度变化，即可计算出加速度。
汽车的动力学原理及应用
汽车的动力学原理及应用1. 动力学概述汽车动力学是研究汽车运动的原理和规律的科学。
它涉及了汽车在各种驾驶条件下的运动、力学特性和动力性能等方面的分析和研究。
了解汽车的动力学原理对于驾驶和汽车工程师来说都是非常重要的。
2. 动力学原理在汽车的动力学中，有几个重要的原理需要了解：2.1 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它表明物体在没有外力作用时会保持静止或匀速直线运动。
在汽车中，当没有外力作用时，车辆将保持匀速直线行驶。
2.2 牛顿第二定律牛顿第二定律表明物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
在汽车中，引擎产生的力会使车辆加速，而阻力（如空气阻力和摩擦力）会使车辆减速。
2.3 牛顿第三定律牛顿第三定律表明任何两个物体之间的作用力都是相互的，大小相等，方向相反。
在汽车中，轮胎对地面施加的力会推动车辆前进，同时地面对轮胎也会施加相等大小、反向的力。
3. 动力学应用汽车的动力学原理对于驾驶和汽车工程师有丰富的应用，下面列举几个典型的应用：3.1 制动系统在汽车中，制动系统是用来让汽车减速和停下的关键系统。
制动系统基于动力学原理，利用摩擦力来减速车辆。
常见的制动系统包括盘式制动系统和鼓式制动系统。
3.2 转向系统汽车的转向系统是用来控制车辆方向的重要系统。
转向系统利用动力学原理中的力和力矩来实现车辆的转弯。
常见的转向系统包括机械式转向系统和电动助力转向系统。
3.3 悬挂系统悬挂系统是汽车中起到缓冲和减震作用的重要组成部分。
悬挂系统利用动力学原理中的弹性力和阻尼力来提供舒适的行驶感受。
常见的悬挂系统包括独立悬挂系统和非独立悬挂系统。
3.4 涡轮增压系统涡轮增压系统是提高汽车引擎输出功率的一种技术。
涡轮增压系统利用动力学原理中的气体压力和流体力学来提高空气进入汽缸的效率，从而增加发动机的动力输出。
3.5 轮胎力学轮胎力学研究轮胎与地面之间相互作用的力和力矩。
其中包括轮胎与地面的接触力、摩擦力和抓地力等。
汽车动力学
第三节 车辆特性和设计方法
一、期望的车辆特性
三个方向，操纵性能（横向）为本节主要讨论内容。P7
P8：垂向（乘坐舒适性）的优化思想：加速度为目标函数， 悬架的有限工作空间和轮胎动载荷为约束条件。
与之类似，汽车理论的观点：平顺性分析的振动响应量有三 个：车身加速度、悬架动挠度、车轮—地面的动载。
操纵性能的总体目标，简言之，就是操纵性+稳定性。原文P8 与之对应，汽车理论对“操纵稳定性”的定义：在驾驶者不
在悬架系统领域，提出了主动和半主动悬架技术（包括可 变悬架的概念），并付诸应用。
在转向系统方面，则先后推出了四轮转向（4WS）、电子 液压助力转向（PPS）和电动助力转向（EPAS，P4——常 缩写为EPS）等。
……
系统动力学研究的工程应用价值，就是为这些先 进控制技术提供理论基础。
第二节 研究内容和范围
二、设计方法
P9
建模的目的：P10
第四节 术语和约定 见教材P10……
第二章 车辆动力学建模方法及基础理论
较多的力学和数学分析知识，很多不要求深入理解。
简要了解： 动力学方程（微分方程）的建立方法；P17 完整系统与非完整系统；P19
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三章 充气轮胎力学
第一节 概述
基本功用和基本特点 P30
一、轮胎坐标系与六分力 P30 （汽车理论观点，见下页） 二、车轮运动参数 1.滑动率s 包括驱动和制动（含被驱动P30）两种工况 rd应为没有地面驱（制）动力时的车轮滚动半径。 2.轮胎侧偏角α P31 侧偏角与侧向力的关系 P31 弹性轮胎的侧偏现象的产生机理（引自汽车理论）：见下页 3.轮胎径向变形ρ P31
二、直线制动动力学分析——理想制动力分配曲线
汽车系统动力学基础
汽车系统动力学的研究对于提 高汽车性能、降低能耗、减少 排放以及提高道路交通安全具
有重要意义。
课程目标
01 掌握汽车系统动力学的基本概念、原理和方法。 02 了解汽车系统动力学在汽车设计、制造和性能优
化中的应用。
03 掌握汽车系统动力学在道路交通安全领域的应用， 提高解决实际问题的能力。
稳定性控制技术的效 果评估
某品牌汽车的稳定性控制技术在实际 应用中取得了显著的效果，通过对比 实验发现，搭载该技术的汽车在湿滑 路面上的操控稳定性明显优于未搭载 该技术的汽车，有效降低了侧滑和失 控的风险。
案例三
轮胎对汽车动力学性能的影响
轮胎是汽车与路面的唯一接触点，它对汽车的操控稳定性、行驶安全性、乘坐舒适性和油耗等都有重要影响。
02
汽车系统动力学概述
定义与概念
定义
汽车系统动力学是一门研究汽车在不 同工况下动态特性的学科，主要涉及 汽车行驶时的平顺性、操纵稳定性和 安全性等方面。
概念
汽车系统动力学关注汽车在行驶过程 中所受到的各种力和力矩，以及这些 力和力矩对汽车运动状态的影响。
汽车系统动力学的重要性
提高汽车性能
提升乘客舒适度
通过优化汽车系统动力学特性，可以 提高汽车的行驶平顺性、操纵稳定性 和安全性，从而提高整体性能。
良好的平顺性和稳定性能够提高乘客 的舒适度，增强乘客的乘车体验。
降低能耗
良好的汽车系统动力学特性有助于降 低能耗，提高汽车的燃油经济性，减 少排放。
汽车系统动力学的发展历程
初期阶段
早期的汽车系统动力学研究主要集中在轮胎和悬挂系统的 研究上，以改善汽车的平顺性和操纵稳定性。
06
总结与展望
《汽车动力学》课件
风阻系数性 的重要参数
阻力面积：影响 汽车空气阻力的 重要参数
空气动力学中心： 影响汽车行驶稳 定性的重要参数
汽车空气动力学设计优化
空气动力学原 理：流体力学、 空气阻力、升
力等
汽车空气动力 学设计：车身 形状、轮胎设 计、发动机进
气口设计等
03 汽车动力学基本原理
牛顿运动定律
第一定律：物体在 没有外力作用的情 况下，保持静止或 匀速直线运动状态
第二定律：物体受 到外力作用时，其 加速度与外力成正 比，与物体的质量 成反比
第三定律：作用力 和反作用力总是大 小相等、方向相反 、作用在同一直线 上
应用：汽车动力学 中，牛顿运动定律 用于分析汽车的加 速、减速、转弯等 运动状态
刚体动力学
刚体动力学定义：研究刚体在力作 用下的运动规律
刚体动力学应用：汽车悬挂系统设 计、汽车转向系统设计等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
刚体动力学基本方程：牛顿第二定 律
刚体动力学与汽车动力学的关系： 刚体动力学是汽车动力学的基础
弹性力学基本原理
弹性力学的定 义：研究物体 在外力作用下 的变形和应力
侧向力：轮胎在转弯时产生的侧向力 纵向力：轮胎在加速或减速时产生的 纵向力
轮胎磨损：轮胎在使用过程中的磨损 情况
轮胎寿命：轮胎的使用寿命和更换周 期
轮胎噪音：轮胎在行驶过程中产生的 噪音水平
轮胎动力学实验研究
实验目的：研究轮胎在不同路面、速度、载荷下的动力学特性 实验方法：使用轮胎动力学测试设备，如轮胎测试台、道路模拟器等 实验内容：测量轮胎在不同条件下的滚动阻力、侧向力、纵向力等参数 实验结果：分析轮胎在不同条件下的动力学特性，为轮胎设计和优化提供依据
车辆动力学 车辆学、动力学术语
车辆动力学车辆学、动力学术语
1、车身纵横比（Body Ratio）：车身长与宽的比值。
2、动车组（EMU）：电气动力动车组，指以电机为主要动力源由动车车体、动力装置以及辅助设备组成的属于动车种类的一种列车。
3、最大功率（Peak Power）：某一时刻动力系统满足性能要求时所能发挥的最大功率。
4、最小技术半径（Minimum Technical Radius）：一辆汽车行驶在最小半径的圆弧，也就是圆曲线上所能保持的转弯半径。
5、零碱度把持（Neutral Handling）：在不同的路况下，汽车行驶稳定，不会发生把持，也就是零碱度把持。
6、制动力（Braking Force）：汽车在减速或停止时所产生的力量。
7、中心点（Center Point）：衡量汽车性能的参考点，能够得出车辆在转弯时的力学分析。
8、转速（RPM）：汽车发动机在每分钟内可以循环完成的转数。
9、减速比（Reduction Ration）：汽车传动系统内减速器两端齿轮直接的啮合比。
10、功耗（Power Consumption）：汽车在行驶过程中耗费的能量，一般以千瓦时（kW·h）表示。
汽车动力学中的基本原理
汽车动力学中的基本原理随着人们生活水平的不断提高，汽车已成为人们出行的主要工具之一。
然而，相信很多人都不知道汽车动力学中的基本原理是什么。
本文将为大家介绍汽车动力学的基本原理。
动力学是研究物体运动规律的一门学科。
汽车动力学是以汽车为研究对象的一门学科，其基本原理可分为以下几个方面。
一、牛顿第一定律牛顿第一定律又称“惯性定律”，它是汽车动力学中最基本的定律之一。
其表述为“当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，外力为零或合力为零。
”这个定律告诉我们，如果没有任何外力作用在汽车上，它就会一直匀速前行，反之如果有任何外力作用，它的运动状态就会发生改变。
在汽车行驶中，由于地面的摩擦阻力和空气的阻力，汽车的运动状态不是一成不变的，而是会有所变化。
因此，我们需要掌握如何通过改变引擎的输出功率来使汽车保持匀速直线运动状态。
二、动能和势能汽车在运动过程中会具有动能和势能。
动能是指汽车因运动而具有的能量，其大小与汽车的质量和速度有关。
势能则是指汽车因高度而具有的能量，其大小与汽车的重力势能有关。
在汽车的运动过程中，动能和势能会相互转化。
例如，汽车在爬坡时会消耗动能，同时增加势能。
在这种情况下，为了保证汽车的运动状态不发生改变，需要增加引擎的输出功率，以维持汽车的匀速直线运动。
三、牛顿第二定律牛顿第二定律是研究汽车动力学的另一个基本定律。
其表述为“物体所受合力等于物体质量和加速度的乘积”。
这个定律告诉我们，物体受到的力越大，它的加速度就越大，反之则越小。
在汽车的运动中，我们需要根据所受合力的大小和方向，计算汽车的加速度。
然后再根据牛顿第一定律和动能、势能原理，调节引擎的输出功率，以使汽车保持匀速前进。
此外，在制动过程中，我们也需要考虑到牛顿第二定律的作用，控制制动力度。
四、牛顿第三定律牛顿第三定律是汽车动力学中最为重要的定律之一。
其表述为“物体间相互作用的力大小相等、方向相反，且作用在不同的物体上。
”这个定律说明了任何物体之间都会产生相等和相反的力，它们之间的运动状态会相互影响。
《汽车动力学》课件
02
03
车辆模型
简化车辆结构，建立数学 模型，用于分析汽车动力 学性能。
轮胎模型
描述轮胎与地面之间的相 互作用，包括轮胎的纵向 、横向和侧向力。
驾驶员模型
模拟驾驶员对车辆的控制 行为，如加速、制动和转 向等。
汽车动力学参数
车辆质量
包括车身质量、发动机质量、传动系统质量和有 效载荷等。
转动惯量
描述车辆转动惯量的大小和分布，对车辆的稳定 性和操控性有重要影响。
汽车动力学的发展历程
早期发展
早期的汽车动力学研究主要集中在轮 胎与地面之间的相互作用，以及汽车 的行驶稳定性方面。
现代发展
随着计算机技术和数值模拟方法的进 步，现代的汽车动力学研究已经扩展 到了更为广泛和深入的领域，包括空 气动力学、动力系统、悬挂系统等。
汽车动力学的研究内容
轮胎与地面相互作用
研究轮胎与地面之间的摩擦力、附着 力、滑移等特性，以及轮胎的变形和 应力分布。
行驶稳定性
研究汽车的行驶稳定性、操控性能和 制动性能，包括对侧滑、转向不足、 过度转向等现象的分析。
空气动力学
研究汽车在行驶过程中受到的气动力 和气动噪声，以及空气动力学对汽车 性能的影响。
动力系统
研究发动机、变速器和传动系统的工 作原理、性能优化和匹配问题。
02
汽车动力学基础
汽车动力学模型
01
轮胎参数
包括轮胎的滚动半径、轮胎侧偏刚度和轮胎的纵 向、横向和侧向刚度等。
汽车动力学分析方法
线性化分析方法
将非线性动力学问题转化为线性问题，便于分析和求解。
数值仿真方法
利用数值计算方法，模拟车辆在不同工况下的动力学性能。
实验研究方法
汽车的动力学参数
汽车的动力学参数1概述动力学参数是指汽车在行驶过程中所表现出的动力、速度、加速度等物理运动方面的特征参数，也是评价汽车性能的重要指标之一。
本文将从不同角度介绍汽车的动力学参数，并探讨其对汽车性能的影响。
2动力参数动力参数是指汽车发动机输出的动力和扭矩等指标，常被用来描述车辆的动力性能。
其中最常见的动力参数为马力和扭矩。
马力是指发动机在单位时间内所能产生的功率，通常用马力（hp）或千瓦（kW）来表示。
马力越大，代表着汽车发动机输出的动力越强，车辆的加速能力也越强。
扭矩是指发动机输出的转矩，通常用牛顿米（Nm）来表示。
扭矩可以理解为发动机提供的力矩，越大的扭矩可以为车辆提供更快的加速度。
同时，较大的扭矩也可以使车辆更加容易适应不同的路况和行驶环境。
3速度参数速度参数是指汽车在行驶过程中所表现出的速度和转速等物理量，常被用来描述车辆在直线和曲线行驶时的表现。
其中，最常用的速度参数为车辆的最高速度和加速时间。
最高速度是指车辆在理想路况下能够达到的最高速度，通常用公里每小时（km/h）表示。
一般而言，车辆的最高速度越高，表明其在运动性能方面表现越出色。
加速时间则是指车辆从静止状态到达某一速度所需的时间，通常选择的加速速度为0到100公里每小时（0-100km/h）的时间。
较短的加速时间代表着车辆的动力性能越好，加速能力越强。
4制动参数制动参数是指车辆在制动过程中表现出的性能，常用给定速度下所需的制动距离来表述。
车辆制动距离越短，意味着其在紧急制动情况下能够更加可靠地停止。
在制动参数中，还需要考虑到抗漂移能力和车辆稳定性等因素，以确保车辆在制动过程中不会失控或产生危险。
5悬挂系统参数悬挂系统也是影响汽车动力学参数的重要因素之一。
悬挂系统的主要作用是为汽车提供良好的行驶舒适性和稳定性，同时也直接影响着车辆的操控表现。
悬挂系统参数中最为重要的的是车辆中心重心高度和悬挂刚度。
较低的车辆中心重心高度有助于提高车辆的稳定性和操纵性能，而较高的悬挂刚度则可以提供更为稳定的悬挂特性和更好的路感反馈。
汽车动力学公式
汽车动力学公式
1. 马力公式：马力 = 扭矩×转速÷ 5252
2. 扭矩公式：扭矩 = 马力× 5252 ÷转速
3. 转速公式：转速 = 马力× 5252 ÷扭矩
4. 动能公式：动能 = ×质量×速度
5. 动量公式：动量 = 质量×速度
6. 加速度公式：加速度 = 动力÷质量
7. 刹车距离公式：刹车距离 = (初速度 - 终速度) ÷ 2 ×刹车减速度
8. 阻力公式：阻力 = ×空气密度×面积×滑行系数×速度
9. 斯托克斯公式：阻力 = 6π×粘度×半径×速度
10. 坡度公式：坡度 = 弧度× 180 ÷π
11. 转向半径公式：转向半径 = 车辆轮距× tan(前轮转角) ÷ 2
12. 压缩比公式：压缩比 = 缸内最大容积÷缸内最小容积
13. 燃烧室容积公式：燃烧室容积 = 缸容积÷ (1 + 压缩比)
14. 热效率公式：热效率 = (燃料燃烧释放的热量 - 发动机散失的热量) ÷燃料燃烧释放的热量× 100%。
- 1 -。
汽车动力学
汽车动力学－汽车承载系统的振动与平顺性
3.幅频特性曲线的特点 低频段（0 0.75)， 不呈明显动态特性 共振段（ 0.75 2 ) 出现峰值，加大可使峰值 明显下降 高频段（ 2 )
2时， / q 1 z 2时， / q 1，对输入起衰减作用 z ，对减振有利
汽车动力学－汽车的平顺性
路面不平度的分类
汽车动力学－汽车的平顺性
位移、速度和加速度功率谱的关系 速度功率谱密度： 不平度函数q(I)对纵向长度I的一阶导数 加速度功率谱密度： 不平度函数q(I)对纵向长度I的二阶导数
Gq (n) (2n) 2 Gq (n)
当w=2时
Gq (n) (2n) 4 Gq (n)
r 02 n 2 0 1 2 r 1, r 0
2)决定振幅的衰减程度 d：减幅系数 A1 Aent d e nT A2 Aen ( t T )
1 1 1
T1
2
r
2
2
0 1
2
、n 0
d e
2 路面不平度的统计特性
一、路面不平度的功率谱密度
q(I)，为路面纵断面曲线或不 平度函数 路面的统计特性参数 • 功率谱密度Gq(n) • 方差sq2
汽车动力学－汽车的平顺性
路面不平度的功率谱密度拟合表达式：
n w Gq (n) Gq (n0 )( ) n0
n：空间频率(m-1) n0：参考空间频率(n0＝0.1m-1) Gq(n0)：路面不平度系数(m3) w：频率指数
汽车动力学－汽车的平顺性
人体对不同频率振动的敏感程度
椅面垂直轴向Zs的最敏感频 率范围wk：4~12.5Hz • 4~8Hz:人的内脏器官产 生共振 • 8~12.5Hz:对人的脊椎 系统影响很大 椅面水平轴向Xs，Ys的最敏 感频率范围wd：0.5~2Hz， 大约在3Hz以下，水平振动 比垂直振动更敏感
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Wf W δ = 57.3L / R + － r C αf Cαr δ = 57.3L / R + K × a y Wf Wr K= － Cαf Cαr
V2 1 × × R g
V char = 57.3L × g / K Vcrit = − 57.3L × g / K V 2 /(57.3L × g ) = δ 1 + K × V 2 /(57.3L × g ) γ V /L = δ 1 + K × V 2 /(57.3L × g ) ay
– – – – – Ride (Vertical) – Spring and damper Ride (Roll) – Anti-roll bar Ride (pitch) – Anti-dive and anti-squat Flat ride Roll centers
40
•
Chassis Design（底盘设计）
9
Tire Properties (轮胎特性）
• Tire Testing (轮胎试验)
10
Tire Properties (轮胎特性）
• Handling tire Magic Formula (操 纵稳定性轮胎模型）
11
Tire Properties (轮胎特性）
• Ride and Durability tire (平顺性路、可 靠性轮胎模型）
16
Handling（操纵稳定性）
– Understeer and oversteer （不足&过 多转向）
17
Handling（操纵稳定性）
– Understeer and oversteer （不足&过 多转向）
18
Handling（操纵稳定性）
– Understeer and oversteer （不足&过 多转向）
48
Chassis Design（底盘设计）
• Suspension geometry and kinematics (悬架定位）－ Scrub Radius (??）
49
Chassis Design（底盘设计）
• Impacts of Suspension geometry misalignment on Vehicle Performance (悬架定 位对车辆性能的影响）
– Ackerman Angle （Ackerman 角） – Bicycle model （线性二自由度模型） – Understeer and oversteer （不足&过多转向）
13
Handling（操纵稳定性）
– Ackerman Angle （Ackerman 角）
14
Handling（操纵稳定性）
27
• Secondary Ride（高频平顺性）
Ride（平顺性）
Frequency (Hz)
5 10 15 20 25 30
Input Force
12" Tire Rolling Radius
!st Tire/Wheel (mph)
21
42
63
84
105 mph
Mode
Suspension Hop-Tramp Structural Column
39
Dynamic Index : DI = k 2 /(ab) = 1
Chassis Design（底盘设计）
• Suspension geometry and kinematics (悬架定位）
– Determine suspension characteristics – K&C curves – Benchmarking
21
Handling（操纵稳定性）22Biblioteka Handling（操纵稳定性）
23
Handling（操纵稳定性）
24
Handling（操纵稳定性）
25
Ride（平顺性）
• Human natural frequency and comfort factors（人 体频率）
26
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 5 DOF Model
33
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 5 DOF Model
Damping effects on spectra of body acceleration and wheel load oscillation
• Suspension elasticity and compliance (悬架柔性特性）
– Affect handling – Affect ride – Have to be compromised – DOE at as early as possible Ride Magic Formula (平顺性经验公式）
34
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 7 DOF Model
35
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 7 DOF Model
36
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性） - Pitch control
37
Ride（平顺性）
K s × Kt RideRate : RR = K s + Kt ω n = RR / M ω d = 1 − ζ s2 ζ s = C s / 4K s M
&& + C Z & +K Z =C Z & Sprung Mass : MZ s s s u + K s Z u + Fb && + C Z & & Unsprung Mass : mZ u s u + ( K s + K t ) Z u = Cs Z + K s Z + K t Z r + Fw
• Longitudinal slip - ABS Principle (制动力和轮胎 滑移）
7
Tire Properties (轮胎特性）
• Self-aligning torque Mz(回正力矩）
8
Tire Properties (轮胎特性）
• Driving and braking forces (驱动力和制动力）
Unit. Body
1st/2nd Bending 1st Torsion Frame Vehicle 1st Bending 1st Torsion Floor/Seat 5 10 15 20 25 30 28
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 2 DOF Model
29
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 2 DOF Model
30
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 2 DOF Model
31
Ride（平顺性）
• Primary Ride (低频平顺性）- 2 DOF Model
32
Ride（平顺性）
• Slip angle and cornering performance (侧偏 角&侧偏刚度）
5
Tire Properties (轮胎特性）
• Affecting factors of cornering stiffness (侧偏角&侧偏刚度）
6
Tire Properties (轮胎特性）
– – – – – – – – – – Sprung mass vibration（簧载质量振动） Frequency range: 1～5 Hz Vertical （bounce): 1.0 ~ 1.2 Hz (竖直方向） Pitch: 1.2 ~ 1.5Hz（俯仰方向） Unsprung mass vibration（非簧载质量振动） Frequency range: 5～25 Hz Wheel hop: 10~12Hz（车轮跳动） Tramp: Wheels are out of phase， same as hop Hz Nibble: Steering wheel torsional vibration 8 – 20 hz Shake: Steering wheel and floor vibration 8 – 20 hz
Vehicle Dynamics/Chassis Design （汽车动力学&底盘设计）
• • • • • • Tire (轮胎） Handling (操纵稳定性） Ride（平顺性） Chassis Design（底盘设计） Validation（验证方法） Active Safety （主动安全控制）
46
Chassis Design（底盘设计）
• Suspension geometry and kinematics (悬架定位）－ Caster (主销后倾角）
47
Chassis Design（底盘设计）
• Suspension geometry and kinematics (悬架定位）－ Toe (车轮前束）
1
Tire Properties (轮胎特性）
• Construction (结构）
2
Tire Properties (轮胎特性）
• Tire Code (标准标号）
3
Tire Properties (轮胎特性）
• SAE Tire Coordinate System (SAE轮胎坐标系)