车辆系统动力学-复习汇总

《汽车系统动力学》复习汇总

----collected by J.S @ SCUT 2015

一、 概念解释

1. 质点系动量定理

质点系动量矢P 对时间的导数等于作用于质点系的所有外力i F 的矢量和，其表达式为：

i dp F dt

=∑ 2. 动量矩定理

质点系对于任一固定点O 的动量矩Lo 对时间的导数，等于所有作用于质点系的外力对

于O 点的主矩M0，其表达式为：

00dL M dt

= 3. 拉格朗日方程

()1,2,,T T Qi i i E E d F i n dt q q ⎛⎫∂∂-==⋅⋅⋅ ⎪∂∂⎝⎭

式中， i q 为第i 个质点的广义坐标；Qi F 为对应于广义坐标i q 的广义主动力；n 为系

统方程的阶数。

4. 轮胎的弹性迟滞阻力

充气轮胎在静态压缩作用下会产生变形并且回弹，并由于其内部的摩擦作用而引起能量

损失。当车轮在力或力矩作用下滚动时，对轮胎胎面上的每一单元而言，其压缩与回弹的过程将重复不断地进行。当这些单元进入轮胎与路面的接触印迹时，其弹簧和阻尼便能充分做功，并生成附加的摩擦效应，称为弹性迟滞阻力。

5. 摩擦椭圆

“摩擦椭圆”表示了一系列给定滑移率或给定侧偏角情况下，（车辆转弯加速或转弯制

动联合工况）轮胎侧向力与纵向力的关系曲线。

6. 阿克曼转向理论

假定车辆转弯时，轮胎作无侧偏滚动，内外车轮转角必须不同。前轮转向的车辆在转向

时，其外侧车轮转向角o δ和内侧车轮转向角i δ应符合如下关系：

cot cot kp o i t L δδ-=

7. 滑动率S 车轮滑动率表示车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度。驱动工况时称为滑转率；被驱动（包括制动，常以下标b 以示区别）时称为滑移率，二者统称为车轮的滑动率。 若车轮的滚动半径为rd ，轮心前进速度(等于车辆行驶速度)为uw ，车轮角速度为ω，则

车轮滑动率s 定义如下：

车轮的滑动率数值在0~1之间变化。当车轮作纯滚动时，即uw=rd ω ，此时s=0；当被

驱动轮处于纯滑动状态时，s=1。

8. 车轮滚动阻尼

9. 轮胎滚动阻力

当充气轮胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对

称面与车轮滚动方向一致，所受到的与滚动方向相反的阻力即为轮胎滚动阻力。轮胎滚

动阻力还可以进一步分解为弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应力。

10. 轮胎侧偏角：（影响轮胎侧向力的一个重要因素）

arctan()w w

v u α= 定义：车轮回转平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正。

11. 轮胎径向变形

t tf r r ρ=-

定义：无负载时的轮胎半径t r 与负载时的轮胎半径tf r 之差。

12. 约束与约束方程

一般的力学系统在运动时都会受到某些几何或运动学特性的限制，这些构成限制条件的

具体物体称为约束，用数学方程所表示的约束关系称为约束方程。

13. 完整约束与非完整约束

如果约束方程只是系统位形及时间的解析方程，则这种约束称为完整约束。

如果约束方程是不可积分的微分方程，这种约束就称为非完整约束。

14. SAE 标准轮胎运动坐标系

被定义为法向坐标向下的三维右手正交坐标系，坐标的原点是轮胎接地印迹中心，x 轴

定义为车轮平面与地面的交线，前进方向为正，y 轴是指车轮旋转轴线在地面上的投影线，

向右为正，z 轴与地面垂直，向下为正。

15. 魔术公式：

sin{arctan[(arctan )]}y D C Bx E Bx Bx =--

它以三角形函数组合的形式来拟合试验数据，得出了一套形式相同并可同时表达纵向力

侧向力和回正力矩的轮胎模型（y 可以是纵向力侧向力和回正力矩，而自变量x 可以在不同

情况下分别表示轮胎侧偏角或纵向滑移率）

16. 车轮前束角

车轮前束角t ψ是车轮中心平面水平轴线与车轮行驶方向之间的夹角。

17. 车轮外倾角

车轮中心平面与路面垂线的夹角被称为车轮外倾角γ。

18. 静刚度，动刚度

静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度。动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度。

19. 刷子模型

刷子模型是一个简化了的物理模型，它将轮胎看做是由连接在刚性基座（轮缘）上的一

系列可以伸缩变形的弹性刷毛所组成，这些刷毛能起着承受垂向载荷以及产生轮胎纵向和侧

向力的作用。

20. 低选控制，高选控制

所谓低选控制就是对同一车轴两侧车轮同时施加制动压力控制，大小由附着系数低的那

侧车轮来决定。高选控制就是对同一车轴两侧车轮同时施加制动压力控制，大小由附着系数

高的那侧车轮来决定。

21. 当量转动惯量

当量转动惯量J 是指传动系统中与曲轴不同速旋转零部件的转动惯量换算成曲轴同速

旋转条件下的转动惯量。

22. 车辆平动质量Mt 的当量转动惯量

2220

t d g M r J i i = 23. 空气泵吸效应

随着轮胎的滚动，空气在胎面与路面的空隙中被吸入和挤压。当压缩的空气在接地区间

的出口处被告诉释放到空气中时，就会产生噪声。

24. 驻波

由于高速情况下，离开接触区域的胎面变形不能立即恢复，这个残留变形导致了驻波的

发生。

25. 主谐量，主谐数

将所有气缸旋转矢量同向的简谐分量称为主谐量，并称其阶数为主谐数。

26. 不足转向系数 定义为：()r f r f m bC aC LC C αααακ-=

27. 稳定裕度

将()r f bC aC αα-称为“稳定裕度”。

28. 曲柄连杆机构的正偏置和负偏置

以曲轴旋转中心为基准，偏置方向与曲轴旋转方向一致的机构称为正偏置机构，反之则

为负偏置机构。 二、 问答