汽车系统动力学

第一节 历史回顾

《汽车系统动力学》教学大纲

、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。研究路面不平度激励的振动。 了解该领域世界发展及最新成

果。通过学习本课程，掌握汽车动力学分析的一般的理论和方法, 析、从事该领域研究、开发奠定基础。

二、课程教学基本要求

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分。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，以及行驶动力学（垂向）和操纵动力学（侧向）内容。运用系统方法及现代控制理论，结 合实例分析，介绍了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，同时使学生对常用的车辆动力学分析软件有所了解。

问、课堂讨论等）（30%）。成绩评定采用百分制，

60分为及格。

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•教学基本要求

让学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方法、术语、 标准和法规、发展趋势。

2. 要求学生掌握的基本概念、理论、技能

法、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、

车辆特性和设计方法。教学难点是车辆特性 和设计方法。

4. 教学内容

为今后汽车系统动力学分

成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试）

（70%） +平时成绩（平时测验、作业、课堂提

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

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法

1.期望的车辆特性

2.设计方法

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法及基础理论

1.教学基本要求

让学生了解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。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章教学使学生了牛顿矢量力学体系、分析力学体系、虚功率原理、高斯原理；了解非完整系统动力学、非完整约束方程的实例、车辆动力学中应用非完整约束的利弊相应概念；理解多体系统动力学方法的研究方法

3.教学重点和难点

教学重点是动力学方程的建立方法、多体系统动力学方法。教学难点是非完整系统动力

学。

4教学内容

第一节动力学方程的建立方法

1.牛顿矢量力学体系

2.分析力学体系

3.虚功率原理

4.高斯原理

第二节非完整系统动力学

1.非完整系统动力学

2.非完整约束方程的实例

3.车辆动力学中应用非完整约束的利弊

第三节多体系统动力学方法

1.发展概况

2.研究方法

第三章充气轮胎动力学

1.教学基本要求

让学生了解汽车轮胎的功能、结构及发展、轮胎模型、轮胎纵向力学特性、轮胎垂向

力学特性、轮胎侧向力学特性。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章教学使学生了解汽车轮胎滚动助力、道路阻力、轮胎侧偏阻力、总的车轮滚动

阻力、轮胎纵向力与滑动率的关系；轮胎垂向力学特性的轮胎的垂向特性、轮胎噪声、轮胎垂向振动力学模型；轮胎侧向力学特性的纯转向工况、、联合工况、整车建模对轮胎模型的

考虑。

3.教学重点和难点

教学重点是轮胎纵向力学特性、轮胎垂向力学特性、轮胎侧向力学特性。教学难点是轮胎力学模型。

4.教学内容

第一节概述

1.轮胎坐标系

2.车轮运动参数

第二节轮胎的功能、结构及发展

第三节轮胎模型

第四节轮胎纵向力学特性

1.轮胎滚动助力

2.道路阻力

3.轮胎侧偏阻力

4.总的车轮滚动阻力

5.轮胎纵向力与滑动率的关系

第五节轮胎垂向力学特性

1.轮胎的垂向特性

2.轮胎噪声

3.轮胎垂向振动力学模型

第六节轮胎侧向力学特性

1. 纯转向工况

2. 联合工况

3. 整车建模对轮胎模型的考虑

第四章 空气动力学基础

1. 教学基本要求

让学生了解空气的特性、伯努利方程、压力分布和压力系数、空气动力学试验、车辆 空气阻力。

2. 要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章教学使学生了解空气的特性、 伯努利方程、压力分布和压力系数、 空气动力学 试验、车辆空气

阻力相关概念。

3. 教学重点和难点

教学重点是汽车车辆空气阻力。教学难点是汽车车辆空气阻力。

4. 教学内容

1. 空气密度

2. 空气粘度

1. 压力分布

2. 压力系数

1. 风洞试验

2.雷偌数

3. 流场可视化

1.SAE 坐标系

2. 空气阻力系数

1. 教学基本要求

让学生了解动力的需求与供应、 动力性、燃油经济性、驱动与附着极限和驱动效率、制 动性。

第一节 概述 第二节

空气的特性

第三节 伯努利方程

第四节

压力分布和压力系数

第五节 实际气流特性概述 第六节

空气动力学试验

第七节

车辆空气阻力

第五章

第一篇纵向动力学

纵向动力学性能分析