《汽车系统动力学》— 教学大纲

《汽车系统动力学》— 教学大纲

by喻凡

课程名称：汽车系统动力学

课程代码：ME 6019

学分/学时：2-3学分/36学时

开课学期：秋季学期

适用专业：车辆工程、机械工程

先修课程：高等数学、大学物理、理论力学、机械设计、控制理论基础、机械振动等

后续课程：无

开课单位：机械与动力工程学院

一、课程性质和教学目标

课程性质:所谓车辆动力学的内容实际上基本为原“汽车理论”（国外通常称“车辆动力学”），尽管路面车辆根据用途不同分为多种类型，如单车、铰接车、轿车，客车，

货车，专用车等，但本课程主要偏重于讲述单胎橡胶轮胎的单轴四轮汽车（如轿车），

以此为例讲授车辆的驱动与制动、行驶和操纵动力学理论和车辆控制系统及其设计，

以使学生掌握车辆动力学的基础理论、了解车辆的使用性能、相关的试验和法规，

如何运用动力学建模及分析的方法指导车辆设计。《汽车系统动力学》可作为本科生

车辆工程专业的一门专业骨干课程和机械工程专业的选修课。

教学目标:主要讲述车辆动力学的基本理论、介绍车辆的各种使用性能及评价指标、分析车辆的结构和设计参数对车辆使用性能的影响；讲述车辆使用性能预测的方法和车辆性

能的仿真及分析方法。通过学习和相关实验，使学生了解相关的术语和法规，掌握

车辆的设计思想、特性及要求，应用所学到的理论知识指导汽车设计。目标是培养

学生成为的汽车工程领域的专门人才，通过动力学方程的建立与性能分析，培养对

汽车性能的分析能力、评价和设计能力，同时也为后续可能的博士生课程《高等车

辆动力学及其控制》打下基础。

二、课程教学内容

系统介绍车辆动力学的基本内容，即驱动与制动动力学、行驶动力学和操纵动力学及其相关控制系统；运用多体建模方法和先进的控制理论进行汽车动力学仿真及控制系统设计。

课程内容主要包括六大模块：

1.车辆动力学简史和发展、设计思想、特性及要求、术语及法规；

2.驱动与制动动力学及其控制，如ABS、TCS与ESP（VSC ）等；

3.行驶动力学及其控制:随机路面模型、行驶动力学模型、人体对振动的反应、悬架控制系

统设计；

4.操纵动力学及其控制:轮胎特性、人-车闭环系统、基本操纵模型及其扩展、操纵响应分析、

转向控制系统(4WS)设计；

5.多体系统建模方法及常用车辆动力学分析软件介绍及特点比较，通过三个实例介绍建模、

仿真、性能分析以及控制系统设计等整个过程，具体包括：两自由度的制动动力学建模、分析及基于最优滑转率门限值的ABS 控制器设计；2）随机路面噪声激励下的两自由度单轮行驶动力学建模、性能仿真及最优主动悬架（LQG）控制器设计；3）两自由度单轨模型操纵动力学性能仿真及四轮转向控制器设计；

6.车辆动力学的发展、车辆动力学控制系统及底盘集成控制技术。

三、考核与成绩评定

考核方式：作业+考试

●大作业：三个

●考试:

⏹形式：笔试，开卷

⏹考试时间：2小时

成绩评定

●考试：40％

●作业：60％

四、教科书、参考书

1）Fundamentals of Vehicle Dynamics, T. Gillespie, SAE Press，1996.

2）《汽车系统动力学》，喻凡、林逸编著，机械工业出版社, 2005年9月出版（普通高等教育“十五” 、“十一五”国家级规划教材）北京：机械工业出版社，2005

3）《车辆动力学及其控制》，喻凡主编，机械工业出版社，2010年10月出版。

4）《车辆操纵动力学》喻凡译著，（Masato Abe, Elsevier），机械工业出版社，2012年6月出版。

5）余志生，汽车理论（第5版）[M]. 北京：机械工业出版社，2011