《汽车系统动力学》— 教学大纲

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2005 2006车辆系统动力学实验大纲

《车辆系统动力学》(022006)实验教学大纲学科部(系):车辆工程系执笔人: 王树凤审核人:张为春一、课程基本情况:1开课基本情况《车辆系统动力学》课程教学计划总学时为24学时、教学计划实验学时为4学时、实际可开出实验学时为4学时；不是独立设课。

2所属类型及服务专业《车辆系统动力学》是车辆工程本科专业的一门专业课。

3本大纲修订时间：2007年3月03日二、实验教学目的和要求：本实验课是《车辆系统动力学》课程的组成部分，由于该课程不仅要介绍汽车的动力性、制动性、操纵稳定性等性能，使学生了解和掌握汽车的基本性能原理；而且还要介绍计算机仿真分析，通过使用计算机进行仿真，使学生对所学的理论知识有更深入的理解。

本实验课是计算机仿真知识与操纵稳定性理论知识的综合运用。

本实验课的目的：使学生理解线性二自由度汽车操纵稳定性的模型，以及稳态特性、瞬态响应的基本概念，提高学生的理论知识水平，使学生掌握如何利用计算机仿真的方法进行分析，培养学生的动手能力，提高学生的科研素质。

要求：该实验要求学生独立完成，利用计算机软件建立车辆的数学模型，对其进行操纵稳定性能分析，并绘制相应的曲线图，通过修改主要参数，分析其对性能的影响。

三、学时分配及实验项目表本课程实验共安排4学时，其中4学时为必选实验，教学计划要求学生完成实验学时数为4四、实验方式和要求主要在计算机上应用软件进行操纵稳定性仿真分析。

要求如下：1、掌握MATLAB的基本操作命令；2、学会使用MATLAB建立操纵稳定性的数学模型；3、学会绘制性能曲线图；4、通过修改参数，分析不同参数对性能的影响；5、比较仿真结果与理论结果是否一致。

五、实验课的考核：考核方式：指导老师根据学生的实验态度、操作技能和实验结果的完成情况综合评定成绩。

评分标准：根据实验要求，评分标准分为优秀、良好、中等、合格、不合格。

优：考勤全勤；软件操作熟练，能正确的建立数学模型，并绘制相应的曲线图，能正确分析各参数对性能的影响，并说明原因，实验报告书写工整、内容完整。

汽车系统动力学课程设计

汽车系统动力学课程设计1. 背景介绍汽车是人类生活不可缺少的交通工具，而汽车工程学作为一门综合性学科，对汽车的研发、设计、制造、运营等方面有着广泛的应用。

汽车系统动力学是汽车工程学中的一个重要分支，它主要研究汽车的动力学特性，加速、制动、悬挂、转向、稳定性等方面的问题，是了解汽车运动学和研发更安全、更高效的汽车的基础。

因此，在汽车工程师的职业生涯中，系统学习汽车系统动力学是非常必要的，本文将为您详细介绍汽车系统动力学的课程设计内容。

2. 课程设计目标汽车系统动力学课程设计旨在培养学生掌握汽车动力学基本知识和实用技能，具备汽车系统动力学分析和研究能力，能够进行汽车系统动力学测试和调试，同时了解汽车系统动力学的最新发展趋势和技术。

具体目标如下：1.掌握汽车动力学基本知识，如运动学、力学、力矩平衡等。

2.学习汽车系统动力学测试和调试方法，如曲线测定法、定位仪等。

3.了解各种汽车系统动力学控制框架，如电控、液压控制等。

4.实践掌握汽车动力学仿真软件，如ADAMS、Simulink等，在实验中模拟汽车应用过程。

5.学习各种动力学仿真和测试软件的使用，如CATIA、Ansys等，增强对汽车动力学分析和研究的能力6.通过实践，了解汽车系统动力学的最新发展趋势和技术。

3. 课程设计内容汽车系统动力学课程设计主要分为以下几个方面内容：3.1 前置知识学生需要具备以下几个方面的前置知识：1.已学过物理学和动力学基础课程，并熟练掌握运动学和动力学基本概念和方法。

2.学习过机械制造基础和机械设计基础，熟悉各种主要机械构件、传动方法和结构类型。

3.掌握计算机基本原理和操作方法，了解计算机辅助设计和分析软件。

3.2 课程设计实践课程设计的核心是实践，根据上述课程设计目标，学生需要进行以下实践：1.仿真汽车运动学和动力学，分析汽车的加速度、速度、力和力矩平衡等关键参数。

2.学习和测试汽车的悬挂系统，掌握汽车的悬挂自由度和双悬挂系统的控制方法。

《车辆系统动力学》教学大纲

《车辆系统动力学》教学大纲《车辆系统动力学》教学大纲Primary theories of V ehicle system dynamics课程编号：适用专业：铁道机车车辆课程层次及学位课否：必修课总学时：32 学分数：2执笔者：任尊松金新灿一、课程性质和任务本课程主要面向本科三年级学生开设，其目的是让学生从动力学角度了解、掌握铁道车辆动力学基本理论和准则。

由于车辆的运行性能主要决定于悬挂装置中诸如弹簧和各种弹簧元件、减振器、弹簧支承以及各种拉杆、定位装置等的结构型式的选择是否合理，设计参数是否选用恰当；因此，本课程将围绕采取哪些措施来提高或获得车辆系统优良的动力学性能来讲解。

二、内容简介和学时分配第一章概论（2课时）§1-1 研究内容和目的（20分钟）§1-2 车辆动力学研究与实践（30分钟）§1-3 铁路发展趋势（15分钟）§1-4 我国铁路高速技术发展（20分钟）§1-5 铁道部技术引进与动车组（15分钟）重点：铁道车辆动力学研究目的和世界轮轨铁路发展趋势第二章世界轮轨高速（2课时）§2-1 世界轮轨高速铁路（40分钟）§2-2 高速列车十大关键技术（60分钟）重点：高速列车的高性能转向架技术、牵引与制动技术、轻量化技术等难点：自动控制监测与诊断技术第三章车辆动力性能与评判标准（2课时）§3-1 车辆运行安全性及其评估标准（50分钟）§3-2 车辆运行品质及其评估标准（50分钟）重点：GB5599-1985中关于脱轨系数、减载率、轮轨横向力等安全性指标和舒适性指标的限定标准。

难点：脱轨系数、减载率求解公式推导。

第四章车辆系统动力学结构模型（2课时）§4-1 车辆系统基本结构（25分钟）§4-2 车辆系统振动自由度（35分钟）§4-3 车辆系统数学模型（40分钟）重点：车辆定距、轴距、车轮名义半径、车轮踏面、轮缘等基本概念和车辆运动自由度定义。

汽车系统动力学第二版

汽车系统动力学第二版《汽车系统动力学第二版》是一本关于汽车系统动力学的专业书籍，旨在为读者提供关于汽车动力学的全面理解。

本书通过详细介绍汽车动力学的基本概念、原理和数学模型，帮助读者深入了解汽车系统的运行原理，并掌握相关的分析和设计方法。

第一章介绍了汽车系统动力学的基本概念和研究对象。

汽车系统动力学是研究汽车运动和力学特性的学科，涉及到车辆的加速、制动、转向和悬挂等方面。

本书强调了汽车系统动力学的重要性，指出了它对汽车性能和安全性的影响。

第二章详细介绍了汽车的运动学特性。

运动学是研究物体运动规律的学科，而汽车的运动学特性则包括车辆的速度、加速度和位移等参数。

本章通过引入几何学和向量分析的知识，解释了汽车运动学的基本原理，并给出了相关的计算方法。

第三章讨论了汽车的轮胎力学特性。

轮胎是汽车与地面之间的唯一接触点，它对车辆的牵引、制动和操纵性能起着至关重要的作用。

本章介绍了轮胎的结构和工作原理，并详细阐述了轮胎与地面之间的力学相互作用。

第四章介绍了汽车的悬挂系统。

悬挂系统是连接车身和车轮的重要组成部分，它对车辆的舒适性、稳定性和操控性起着重要作用。

本章从悬挂系统的基本原理入手，介绍了常见的悬挂结构和悬挂元件的设计原则，并讨论了悬挂系统对车辆动力学性能的影响。

第五章讨论了汽车的转向系统。

转向系统是控制车辆转向运动的关键部件，它对车辆的操纵性和稳定性有着重要影响。

本章介绍了转向系统的工作原理和组成部分，并讨论了转向系统的设计和调整方法。

第六章介绍了汽车的制动系统。

制动系统是保证车辆安全的重要组成部分，它对车辆的制动性能和稳定性起着至关重要的作用。

本章详细介绍了制动系统的原理、结构和工作过程，并讨论了制动系统的设计和优化方法。

最后一章总结了全书的内容，并展望了汽车系统动力学领域的未来发展方向。

本书通过详细的理论分析和实例应用，帮助读者深入了解汽车系统动力学的原理和方法，并为汽车工程师和研究人员提供了有价值的参考资料。

车辆系统动力学课程简介

课程编号学分
开课学期先修课程
序号 1
车辆系统动力学课程简介
X0402
课程名称
车辆系统动力学
3
学时
48
考核方式
考试

2
课程类别
学位专业课
汽车构造、发动机原理、汽车理论
书名汽车系统动力学
推荐教材
作者喻凡、林逸
出版社机械工业出版社
主要参考资料
序号 1 2
3
书名教师自编资料
车辆动力学车辆动力学与控制 (美)
作者
德国 M. Mitshke Rajesh Rajamani ,
汽车控制系统-发动机、传动系和整车 Uwe Kiencke （德国）
4
控制
Lars Nielsen（瑞典）
课程归属
汽车工程学院
授课教师
出版社
机械工业出版社机械工业出版社高等教育出版社
课程简介
车辆系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，研究内容可按车辆运动方向分为纵向、垂向和侧向动力学三大部分。本课程要求学生来哦接车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，还要掌握受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，以及行驶动力学和操纵动力学内容。要求学生能够运用系统方法及现代控制理论，结合实例分析和掌握车辆动力学模型的建立、计算机仿真、动态性能分析和控制器设计的方法，同时也使学生对常用的车辆动力学分析软件有所了解。

汽车系统动力学-kejian

对学科发展卓越影响的人物是美国卡迪拉克公司的Olley， 1932年，他建立了“K2”实验台，研究悬架匹配及轴距对汽车的影响，得到前悬要软于后悬的结论。
在50年代，人们建立了较为完整的汽车操纵和转向动力学的基础理论体系，其中德国的Milliken出版《汽车动力学》标志着汽车动力学的成熟。
第一章概述
汽车系统动力学
河北工业大学机械学院车辆工程系武一民
第一章概述
§1.1 汽车系统动力学的发展概况汽车系统动力学是近代发展起来的一门新兴学科，大约有
100多年的历史。汽车动力学最早是研究车辆行驶的振动分析， 20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的 Broulhiet开始了有关汽车转向、稳定性、悬架方面的研究。
4. 五自由度模型 70年代提出此模型，加了人椅系
统形成了5自由度模型，其中减振环节有轮胎、悬架、座椅等部件。
对于人体模型，我们一般看成为一质量块，但在人体模型的研究中，可把人头、胸腔、腿部等看成质量块，而把脖颈、腹部等看成弹性，使人体模型变成E型模型。如考虑多自由度的人体模型，5自由度模型又可变为7自由度模型。
二、多体系统动力学
MX=F 动力学分析软件三、“人—车—路”闭环系统和主观与客观的评价
对操纵动力学进行璧还控制研究，研究驾驶员模型
§1.3 汽车系统动力学的研究方法和理论基础
1.研究方法把实际问题抽象并转化为简化的模型，即建模。
①物理模型：物理本质相同，形状尺寸有别模型的分类： ②力学模型：经过简化后的物体实际受力模型
MZ2 Cs Z2 Z1 Ks Z2 Z1 0 mZ1 Cs Z1 Z2 Ks Z1 Z2 Kt Z1 0
3. 四自由度系统如果考虑车桥对车身的影响，此

汽车系统动力学 (1)

二、课程内容与学时分配（不少于400字）
第一章车辆动力学概述（1学时）
第一节研究内容和范围
第二节车辆特性和设计方法，及发展趋势
第二章车辆动力学建模方法及基础理论（2学时）
第一节动力学方程的建立方法
第二节多体系统运动学，动力学
第三章轮胎动力学（3学时）
第一节轮胎模型
第二节轮胎纵向力学特性
第三节轮胎垂向力学特性
第二节基于matlab的车辆系统建模、仿真与控制器设计实例
第三节应用adams软件的多体动力学实例分析（课外上机）
三、教材和参考书
教材：
喻凡，林逸编著，汽车系统动力学，机械工业出版社，2005.9
Rajesh Rajamani，Vehicle Dynamics And Control，Birkhäuser, 2006
作业安排：要求学生自学几个主流的汽车动力学软件，布置几个相关的大作业（车辆动力学建模与仿真分析），加深了解相关的学习内容。
考核安排及成绩评定方法：以平时的上课出勤率，提交计算分析报告的情况，以及最后的考试为依据，进行本课程成绩的最终评定。
五、拟任课教师情况
申焱华（主讲），副教授，博士，近3年的任课情况：（本科）车辆人机工程，现代设计方法概论；（研究生）多体动力学；
参考书：
（1）Thomas D.Gillespie著，赵六奇，金达锋译，车辆动力学基础，清华大学出版社，2006.12
（2）Manfred Mitschke, Henning Wallentowitz著，陈荫三，余强译汽车动力学（第四版）清华大学出版社，2009.12
（3）Dave Crolla,喻凡著，车辆动力学及其控制，人民交通出版社，2004。1
第一节车辆扩展操纵模型的推导

汽车系统动力学教学大纲

汽车系统动力学教学大纲汽车系统动力学教学大纲引言：汽车系统动力学是汽车工程领域中的重要学科之一。

它研究汽车的动力学性能，包括车辆的悬挂系统、转向系统、制动系统等。

本文将介绍汽车系统动力学教学的大纲，旨在帮助学生全面了解汽车系统动力学的基本原理和应用。

一、课程概述汽车系统动力学课程是汽车工程专业的核心课程之一，主要介绍汽车的动力学性能与操控特性。

通过本课程的学习，学生将能够掌握汽车系统动力学的基本原理和应用，为日后从事汽车工程相关领域的工作打下坚实的基础。

二、教学目标1. 理解汽车系统动力学的基本概念和原理；2. 掌握汽车悬挂系统、转向系统、制动系统等的设计和调整方法；3. 能够分析汽车动力学性能，并提出相应的改进措施；4. 培养学生的实际动手能力和团队合作精神。

三、教学内容1. 汽车系统动力学基础知识a. 车辆坐标系和参考系b. 汽车运动学和动力学基本方程c. 车辆的质量和惯性特性d. 车辆悬挂系统的结构和工作原理2. 汽车悬挂系统动力学a. 悬挂系统的类型和分类b. 悬挂系统的参数对车辆动力学性能的影响c. 悬挂系统的调整和优化方法3. 汽车转向系统动力学a. 转向系统的结构和工作原理b. 转向系统的参数对车辆操控性能的影响c. 转向系统的调整和优化方法4. 汽车制动系统动力学a. 制动系统的结构和工作原理b. 制动系统的参数对车辆制动性能的影响c. 制动系统的调整和优化方法5. 汽车系统动力学的实验与仿真a. 汽车系统动力学实验的设计和实施b. 汽车系统动力学仿真软件的应用四、教学方法1. 理论授课：通过课堂讲解，向学生传授汽车系统动力学的基本理论知识；2. 实验教学：组织学生进行汽车系统动力学实验，培养学生的动手能力和实践能力；3. 仿真教学：利用计算机仿真软件，模拟汽车系统动力学的运动过程，帮助学生理解和分析实际问题；4. 讨论与案例分析：组织学生进行小组讨论，分析实际案例，培养学生的团队合作和问题解决能力。

车辆系统动力学

2. 如已知输入和输出来研究系统的特性，这样的任务叫系统识别；
3. 如已知系统的特性和输出来研究输入则称为环境预测，例如对一振动已知的汽车，测定它在某一路面上行驶时所得的振动响应值(如车身上的振动加速度)，则可以判断路面对汽车的输入特性，从而了解到路面的不平特性。
• 什么叫做系统动力学？
ⅲ.反馈连接的等效变换。
• 一个方框的输出，输入到另一个方框，得到的输出，再返回作用于前一个方框的输入端，这种结构称为反馈连接，图1—9示，它可等效为图1—9所示的一个方框。这是因为：
1.3.3.3. 功率键合图
• 1. 键合图概述 • 2. 键合图定义 • 3. 三个基本元件 • 4. 通口解 • 5. 绘制步骤
（即另一口），e为输出，f为输入。我们
把键端的短线称为因果关系号。
3）信号键
信号键表示了作用于系统的信号。用带全箭头的线段表示，图1－12所示。
图1－11 因果关系表示图1－12 信号键表示
3. 三个基本元件
三个基本元件包括惯性元件、阻性元件和容性元件。
i）惯性元件：表示电系统中电感效应和机械系统的质量和液体系统中的惯性效应，其键合图符号为I；如图(1-13)
•这个定义表明系统具有以下四个特征：
1. 系统具有层次性； 2. 系统具有整体性； 3. 系统具有目的性； 4. 系统具有功能共性。
1. 系统具有层次性
系统是由两个以上(或更多)元素(或称为元件)组成的事物。一个大系统往往可以分成几个子系统，每个子系统是由更小的子系统(称为二级系统)构成。每个子系统或更小的子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，这就是系统层次性。

汽车系统动力学教学大纲

《汽车系统动力学》教学大纲一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。

2．课程任务：本课程要求学生学习和掌握车辆系统的主要行驶性能，如牵引性能、车辆的动态载荷、转向动力学等。

研究路面不平度鼓励的振动。

了解该领域世界发展及最新功效。

通过学习本课程，掌握汽车动力学分析的一般的理论和方式，为此后汽车系统动力学分析、从事该领域研究、开发奠定基础。

二、课程教学大体要求本课程是研究所有与汽车系统运动有关的学科，其内容可按车辆运动方向分为纵向、垂向和侧向动力学三大部份。

要求学生了解车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，重点理解受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，和行驶动力学(垂向)和操纵动力学(侧向)内容。

运用系统方式及现代控制理论，结合实例分析，介绍了车辆动力学模型的成立、计算机仿真、动态性能分析和控制器设计的方式，同时使学生对常常利用的车辆动力学分析软件有所了解。

成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时考试、作业、课堂提问、课堂讨论等）（30％）。

成绩评定采用百分制，60分为合格。

三、课程教学内容绪篇概论和基础理论第一章车辆动力学概述1.教学大体要求让学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方式、术语、标准和法规、发展趋势。

2.要求学生掌握的大体概念、理论、技术通过本章教学使学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方式、发展趋势。

3.教学重点和难点教学重点是车辆动力学的研究内容和范围、车辆特性和设计方式。

教学难点是车辆特性和设计方式。

4.教学内容第一节历史回顾1.车辆动力学的历史发展第二节研究内容和范围1.纵向动力学2.行驶动力学3.操作动力学第三节车辆特性和设计方式1.期望的车辆特性2.设计方式3.汽油机与柴油机速度特性的比较第四节术语、标准和法规1.汽车术语、标准和法规第五节发展趋势1.车辆的主动控制2.多体系统动力学3.闭环系统和主观与客观评价第二章车辆动力学建模方式及基础理论1.教学大体要求让学生了解动力学方程的成立方式、非完整系统动力学、多体系统动力学方式。

车辆系统动力学

课程报告一、前言（1）课程内容：阐明车辆主要结构和各系悬挂以及悬挂参数与系统动力性能的关系；介绍了轮对基本结构与动力学之间的关系以及基本的轮轨接触理论；给出了轨道激扰的形式、描述方式及其对车辆动力性能的影响；讲述了车辆系统运行的稳定性、平稳性、安全性，以及其相应的评估方法。

（2）车辆动力学仿真车辆动力学仿真实质上是利用大型商业软件或自行开发编程对车辆系统简化模型施加以车辆运行中简化后的激励和载荷以得出其响应的特征，分析其相应响应进而对现实中的车辆运行稳定性、平稳性等进行评估和说明。

二、模型及流程图（1）、整车垂向动力学模型（2）、系统参数（3）、外加激扰情况（4）、车体各部分的受力分析车体:有：构架：有：轮对：（其中：i=1,2,3,4）二系力：一系力：轮轨力：（其中：i=1,2,3,4）（5）流程图三、结果及其分析加速度图：速度图：位移图：分析：（1）车轮加速度分析：经过一段时间后四个车轮的加速度都位于0值附近稳定振荡，其响应曲线近似正余弦，1、2两轮加速度的幅值和周期都近乎相等，其相角相差90度，3、4两轮加速度幅值近乎相等且大于1、2两轮，其相角也不同步，且1,2两轮响应周期长近似为3,4两轮的2倍。

（2）构架加速度分析：1、2两构架加速度响应也几乎稳定在0值附近，1号构架的加速度振荡周期约为2构架的两倍，2号构架的加速度幅值大于构架且其振动为近似等副，而1号构架在每次循环中出现一个次波峰和次波谷。

（3）车体加速度分析：车体加速度在0值附近稳定振荡，其每个周期中也出现一个明显的次波峰和次波谷。

（4）车轮速度分析：经过一段时间后四个车轮的加速度都位于0值附近稳定振荡，其响应曲线近似正余弦，1、2两轮加速度的幅值和周期都近乎相等，其相角相差90度，3、4两轮加速度周期相等、幅值近乎相等且约为1、2两轮速度幅值的3倍，而相角相差90度。

1、2两轮的周期为3、4两轮的2倍。

（5）构架速度分析：，两构架速度均在0值附近振荡，1号构架振荡周期约为2号构架的2倍，2号构架的速度振幅约为1号的3倍，1号构架在每个振荡周期中出现一次次波峰和次波谷。