车辆动力学(6)- 传动系统扭振-发动机激励 自由振动课件
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汽车传动系统概述PPT课件
液力变矩器
发动机
行星齿轮 变速系统
23
电力式传动系统
24
四、电力式传动系统
目前电动汽车越来越受到的关注，理由：
1、 环境污染：降低排放(零排放) ，缓解环境污 染
2、能源危机： 避免石油危机，解决能源问题
优点：
无（小）污染、无级调速、驱动平稳、噪音低、寿 命长等。
缺点：
造价高、目前电池等技术还不成熟。
第十三章 汽车传动系统概述
1
汽车传动系统的组成
机械式传动系统主要由 离合器、变速器、万向 传动装置和驱动桥组成。
万向传动装置由万向节和 传动轴组成
驱动桥由主减速器和差速 器组成。
2
汽车传动系统的组成
液力机械式传动系统主 要由液力变矩器、自动 变速器、万向传动装置 和驱动桥组成。
3
2．传动系统的功用
10
后置后驱动（RR）
特点是发动机布置在后轴之后， 用后轮驱动。
主要用于大中型客车和少数跑车。
优点：
降低车厢内的噪声； 空间利用高； 容易做到前后轴荷的分配合理。
缺点：
稳定性差； 操纵距离长，操纵机构复杂； 不容易散热，发动机的冷却条
件差。
11
后置后及重型 货车。
优点：获得最大的地 面附着条件
缺点：结构复杂， 成 本高，重量大
14
全轮驱动（AWD）
15
全轮驱动（AWD）
16
17
三、汽车传动系统的类型
汽车传动系统
机械式 液力式
液力式传动系统 静液式传动系统
电力式
18
液力式传动系统
液力机械式传动系统
特点是组合运用液力传动和机械 传动。
结构紧凑； 无传动轴穿过地板，增加乘坐空间； 有助于提高车辆的操纵稳定性。
发动机
行星齿轮 变速系统
23
电力式传动系统
24
四、电力式传动系统
目前电动汽车越来越受到的关注，理由：
1、 环境污染：降低排放(零排放) ，缓解环境污 染
2、能源危机： 避免石油危机，解决能源问题
优点：
无（小）污染、无级调速、驱动平稳、噪音低、寿 命长等。
缺点：
造价高、目前电池等技术还不成熟。
第十三章 汽车传动系统概述
1
汽车传动系统的组成
机械式传动系统主要由 离合器、变速器、万向 传动装置和驱动桥组成。
万向传动装置由万向节和 传动轴组成
驱动桥由主减速器和差速 器组成。
2
汽车传动系统的组成
液力机械式传动系统主 要由液力变矩器、自动 变速器、万向传动装置 和驱动桥组成。
3
2．传动系统的功用
10
后置后驱动（RR）
特点是发动机布置在后轴之后， 用后轮驱动。
主要用于大中型客车和少数跑车。
优点：
降低车厢内的噪声； 空间利用高； 容易做到前后轴荷的分配合理。
缺点：
稳定性差； 操纵距离长，操纵机构复杂； 不容易散热，发动机的冷却条
件差。
11
后置后及重型 货车。
优点：获得最大的地 面附着条件
缺点：结构复杂， 成 本高，重量大
14
全轮驱动（AWD）
15
全轮驱动（AWD）
16
17
三、汽车传动系统的类型
汽车传动系统
机械式 液力式
液力式传动系统 静液式传动系统
电力式
18
液力式传动系统
液力机械式传动系统
特点是组合运用液力传动和机械 传动。
结构紧凑； 无传动轴穿过地板，增加乘坐空间； 有助于提高车辆的操纵稳定性。
《汽车传动系》课件
排除方法：更换密封垫片和油封，检查并紧固螺丝。
故障现象
差速器内部发出异常响声。
故障现象
主减速器周围出现漏油现象。
故障原因
密封垫片老化或损坏、油封损坏等。
排除方法：更换密封垫片和油封，检查并紧固螺丝。
05
CHAPTER
汽车传动系的维修实例分析
离合器打滑
当汽车起步或加速时，发动机转速上升，但车速却无法相应提高，这是离合器打滑的典型表现。可能的原因包括离合器摩擦片磨损、压盘弹簧断裂等。维修方法包括更换摩擦片、调整离合器间隙等。
主减速器是用于进一步降低转速和增大扭矩的装置，提高汽车的牵引力。
总结词
主减速器由多个齿轮组成，通过多级减速实现转速的降低和扭矩的增大，从而提高汽车的牵引力，使汽车能够克服更大的阻力。
详细描述
03
CHAPTER
汽车传动系的维护与保养
传动系是汽车的重要部分，定期检查与保养可以预防故障，确保汽车在行驶过程中安全可靠。
离合器是连接发动机和变速器的装置，用于控制动力的传递和切断。
详细描述
离合器通过摩擦片之间的摩擦力将发动机的动力传递给变速器，同时通过调节摩擦片的压紧程度来控制动力的传递程度。
总结词
变速器是改变传动比和传动方向的装置，用于适应不同的行驶需求。
详细描述
变速器由多个齿轮组成，通过切换不同的齿轮组合来改变传动比和传动方向，实现倒车、加速和减速等功能。
功能
根据结构和用途的不同，汽车传动系可以分为机械传动、液力传动和电力传动等类型。
汽车传动系主要由离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器和半轴等组成。
组成
类型
03
高效能
提高传动效率、降低能耗也是汽车传动系的重要发展方向，如高效变速器和新型传动材料的应用。
车辆系统动力学讲义ppt课件
式计算：
NMV6 a9p5xa9p5ya9p5z
车辆系统动力学讲义
温馨性的等级 NMV<1
1<NMV<2 2<NMV<4 4<NMV<5 5<NMV
最正确温馨性 良好温馨性 中等温馨性 不好温馨性 极差温馨性
温馨性和平稳性目的的差别 1. 丈量点和丈量的加速度不同； 2. 计算方法不同； 3. 评价方法(有无纵向)和等级不同；
W 0 .8(9 [j3 6 F (f)/f]0 .1 )
车辆系统动力学讲义
平稳性等级 平稳性目的分横向和垂向，平稳性等级是一样的。
客车 W<2.5 优 W<2.75 良好 W<3.0 合格
货车 W<3.5 优 W<4.0 良好 W<4.25 合格
车辆系统动力学讲义
平稳性指标
2.5
2.4
2.3
车辆系统动力学讲义
1.1 车辆动力学的开展
车辆动力学系统是一个复杂的系统，其开展依托科学 技术和研讨手段的提高。至今仍有大量问题没有处理。
60年代以前的传统方法
轮轨蠕滑实际的提出和运用
计算机技术的大量采用
大系统方法和复杂动力学模型
车辆系统动力学讲义
1.2 车辆动力学的主要研讨内容
车辆动力学模型的建立和求解 车辆动力学模型的验证
车辆系统动力学讲义
2.2 铁道车辆模型
1〕铁道车辆系统是一个由多个部件组成的复杂系统，每 个部件有6个自在度，再加上各体之间有复杂的非线性 力和几何约束关系，故传统的方法仍是采用多刚体动 力学实际，简化影响较小的要素，根据研讨的目的不 同建立各种简化模型。
普通不思索各车间的耦合，只建立单车模型； 普通不思索车辆－轨道的耦合，以为轨道是刚性的； 普通不思索车辆与接触网的耦合振动，其对车辆影响较
NMV6 a9p5xa9p5ya9p5z
车辆系统动力学讲义
温馨性的等级 NMV<1
1<NMV<2 2<NMV<4 4<NMV<5 5<NMV
最正确温馨性 良好温馨性 中等温馨性 不好温馨性 极差温馨性
温馨性和平稳性目的的差别 1. 丈量点和丈量的加速度不同； 2. 计算方法不同； 3. 评价方法(有无纵向)和等级不同；
W 0 .8(9 [j3 6 F (f)/f]0 .1 )
车辆系统动力学讲义
平稳性等级 平稳性目的分横向和垂向，平稳性等级是一样的。
客车 W<2.5 优 W<2.75 良好 W<3.0 合格
货车 W<3.5 优 W<4.0 良好 W<4.25 合格
车辆系统动力学讲义
平稳性指标
2.5
2.4
2.3
车辆系统动力学讲义
1.1 车辆动力学的开展
车辆动力学系统是一个复杂的系统，其开展依托科学 技术和研讨手段的提高。至今仍有大量问题没有处理。
60年代以前的传统方法
轮轨蠕滑实际的提出和运用
计算机技术的大量采用
大系统方法和复杂动力学模型
车辆系统动力学讲义
1.2 车辆动力学的主要研讨内容
车辆动力学模型的建立和求解 车辆动力学模型的验证
车辆系统动力学讲义
2.2 铁道车辆模型
1〕铁道车辆系统是一个由多个部件组成的复杂系统，每 个部件有6个自在度，再加上各体之间有复杂的非线性 力和几何约束关系，故传统的方法仍是采用多刚体动 力学实际，简化影响较小的要素，根据研讨的目的不 同建立各种简化模型。
普通不思索各车间的耦合，只建立单车模型； 普通不思索车辆－轨道的耦合，以为轨道是刚性的； 普通不思索车辆与接触网的耦合振动，其对车辆影响较
汽车的动力传动原理及其结构实现PPT课件精选全文
高洪制作
第19页/共36页
➢FF型结构特点：前桥为转向驱动桥， 左右半轴必须再次一分为二（三）并 用万向节连接！
Z
X
Y
高洪制作
第20页/共36页
转向驱动桥(FF)
万向节 右驱动半轴 万向节 左驱动半轴
高洪制作
第21页/共36页
转向驱动桥与（配）滑柱连杆式（麦弗逊式）式悬架
教学提示：如奇瑞轿车悬架结构，简讲！
左驱动半轴 （含万向节）
FR型结构特点（一）
教学提示：商用车典型结构
FR型结构，匹配非独立悬架，单个左右半轴不再断开！
高洪制作
第31页/共36页
FR型结构自车底向上看 右驱动半轴套管
右驱动半轴套管
差速器
差速器
高洪制作
第32页/共36页
左驱动半轴套管
FR型结构特点（二）
教学提示：乘用车典型结构
FR型结构，匹配独立悬架，单个左右半轴必须再次断开 （以适应独立悬架运动）并用等速万向节相连！
驱动半轴
传动轴
高洪制作
第17页/共36页
驱动半轴
汽车总体布置形式实例小结（视频）
高洪制作
第18页/共36页
2 各总体布置形式特点 驱动桥（轴）要一分为二，成为左、右驱动半轴，中 间安装差速器。左右半轴是否要再次一分为二（三） 并用等速万向节相连取决于两点：
A、驱动桥是否为转向桥，如是（FF），则左右半轴 必须再次一分为二（三）。 B、与驱动桥配套的悬架是否为独立悬架，如是，则 左右半轴也必须再次一分为二（三）。
高洪制作
第28页/共36页
➢后桥驱动车辆（RR、FR） 驱动半轴特点
后桥驱动车辆（RR、FR）驱动半轴特点视频
第19页/共36页
➢FF型结构特点：前桥为转向驱动桥， 左右半轴必须再次一分为二（三）并 用万向节连接！
Z
X
Y
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第20页/共36页
转向驱动桥(FF)
万向节 右驱动半轴 万向节 左驱动半轴
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转向驱动桥与（配）滑柱连杆式（麦弗逊式）式悬架
教学提示：如奇瑞轿车悬架结构，简讲！
左驱动半轴 （含万向节）
FR型结构特点（一）
教学提示：商用车典型结构
FR型结构，匹配非独立悬架，单个左右半轴不再断开！
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FR型结构自车底向上看 右驱动半轴套管
右驱动半轴套管
差速器
差速器
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左驱动半轴套管
FR型结构特点（二）
教学提示：乘用车典型结构
FR型结构，匹配独立悬架，单个左右半轴必须再次断开 （以适应独立悬架运动）并用等速万向节相连！
驱动半轴
传动轴
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驱动半轴
汽车总体布置形式实例小结（视频）
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第18页/共36页
2 各总体布置形式特点 驱动桥（轴）要一分为二，成为左、右驱动半轴，中 间安装差速器。左右半轴是否要再次一分为二（三） 并用等速万向节相连取决于两点：
A、驱动桥是否为转向桥，如是（FF），则左右半轴 必须再次一分为二（三）。 B、与驱动桥配套的悬架是否为独立悬架，如是，则 左右半轴也必须再次一分为二（三）。
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➢后桥驱动车辆（RR、FR） 驱动半轴特点
后桥驱动车辆（RR、FR）驱动半轴特点视频
汽车传动系统结构与使用PPT课件
通过控制两个离合器的动作，实现快速 率高等优点，但控制逻辑较为复杂，需
换挡，同时保证动力连续输出。
要精确控制离合器的动作。
05
汽车传动系统的使用与维 护
正确使用传动系统
启动前检查
在启动汽车之前，应检查传动系 统是否正常，包括检查油液是否 充足、油质是否良好、各部件是
否紧固等。
平稳驾驶
在行驶过程中，应保持平稳驾驶， 避免急加速、急减速和急转弯等操 作，以免对传动系统造成过大的冲 击。
工作原理：驾驶员通过换挡杆和离合器踏板，控制离合器和换挡机构的动作，使发 动机的动力传递到变速器，并按照不同档位传递到车轮上。
手动变速器具有结构简单、可靠性高、成本低等优点，但在操作上需要一定的技巧 和经验。
自动变速器工作原理
自动变速器（AT）是一种可以 根据车速、发动机转速和油门开 度等参数自动选择合适档位的变
定义
传动系统是汽车中连接发动机和 车轮的重要部分，负责将发动机 的动力传递到车轮，使汽车得以 行驶。
作用
实现发动机动力的传递、减速、 扭振减振和变速等，使汽车能够 适应不同的行驶条件和驾驶需求 。
传动系统的组成与分类
组成
传动系统主要由离合器、变速器、传 动轴、主减速器和差速器等部分组成 。
分类
根据传动方式的不同，传动系统可以 分为机械传动、液力传动和电力传动 等类型。
始终保持在最佳工作状态。
无级变速器具有平顺性好、燃油 经济性好等优点，但承受扭矩较 小，一般用于中小排量车型。
双离合变速器工作原理
双离合变速器（DCT）是一种具有两个 离合器的变速器，其中一个离合器控制 奇数档位，另一个离合器控制偶数档位。
工作原理：双离合变速器在换挡过程中， 双离合变速器具有换挡速度快、传动效
车辆动力学(6)- 传动系统扭振-发动机激励+自由振动
ri ,1 —— 第 i 缸与第1缸的相位差。
r 2 ,1
x
r i ,1
(M r )2
三、多缸发动机端面矢量图 端面矢量图示例：
已知四冲程六缸发动机发火顺序为：1－5－3－6－2－4
1,5 120 ,1,3 240 ,1,6 360 , 1,2 480 ,1,4 600
M1
M5
2
M 1,3, 2
M 1, 6
M4
1 1 2
M3
M6
r 0.5 ,3.5,6.5
M2
M 5, 2
r 1 ,4,7
M 3, 4
r 1 .5
强 简 谐
M 5, 6 , 4
,4.5,7.5
M 1, 6
2
M1
M4
2.5
M 1,5 ,3 ,6 ,2 ,4
3
M5
M 3,4
0.02054
0.16902
4.023 9
0.117
0.19955
0.4727
23
16.873
24
8 1.1902 0.9419
14 13 0.117
10 8.1788 1.791
11 7.8058
12 2.9715
4.1304
0.096456 0.22263 0.19294 0.28725 0.10281
M 5,2
r 2 ,5,8
M2
M6
M3
r 3 ,6,9
主 简 谐
r 2.5 ,5.5,8.5
四、多缸发动机输出转矩
例如：
多缸发动机激励力矩
第二节 动力传动系统扭转自由振动建模与分析 一、动力传动系统集中质量当量模型
汽车知识讲座：汽车传动系统ppt课件精选全文
手动变速器的工作原理
2档变速箱的简单模型
汽车基础讲座
手动变速器的工作原理
倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。
汽车基础讲座
同步装置
汽车基础讲座
DSG 双离合自动变速箱
双离合器和齿轮箱在工作过程中充当“苦力”，负责传递动力；而滑阀箱（机电控制模块）则是“指挥官”，发号施令的同时也“亲力亲为”地执行。
CVT无级变速箱
汽车基础讲座
所谓无级变速，就是在一定传动比范围内能线性的调节传动比，理论上相当于有无数个档位。它的结构很简单，由两个锥型盘和一个钢片链条组成。锥型盘就是把两个圆锥型的盘片组合在一起形成一个带V型槽的驱动盘。 锥型盘可在液压的推力作用下做轴向移动，挤压钢片链条以此来调节V型槽的宽度。当锥型盘向内侧移动时，钢片链条在锥盘的挤压下向圆心以外的方向（离心方向）运动。这样，钢片链条带动的圆盘直径增大，传动比也就发生了基础
差速器
功用：传递转矩，使两侧车轮以不同转速旋转 组成：行星齿轮、行星齿轮轴、半轴齿轮和差速器壳等
汽车基础讲座
差速器
汽车基础讲座
差速器
汽车基础讲座
半轴
半轴的内侧通过花键与半轴齿轮相连，外侧用凸缘与驱动轮的轮毂相连。将差速器传来的动力传给驱动轮。
汽车基础讲座
变速器概述
2、变速器的分类 按传动比变化情况可分为有级式、无级式和综合式三种
汽车基础讲座
变速器概述
按操纵方式可分为手动变速器、自动变速器二种 手动变速器：手动变速器MT、自动离合变速器AMT 自动变速器：AT纯自动、DSG双离合、CVT无级变速
车辆动力学前言发动机.pptx
第三三、章发动发机动动态机转建矩模模型
② 往复惯性力激励力矩
往复惯性力: Fj m j x
D
Fj
L
R
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三、发动机动态转矩模型
曲柄连杆比： R / L
(1 x) 1 x ( 1) x2 ( 1)( 2) x3
2!
3!
活塞位移：x (R L) (R cos Lcos )
性等。
Gear Sequence Programmed Clutch Control
Throttle Throttle
In Out
Clutch Hydraulics
Gear
P
Gear Turbine
Impeller
Programmed Brake Torque
Torque
Brake Torque
P
Out
J k
c
第5页/共28页
1. 集中质量模型建模与仿真
2）集中质量系统数学模型 ——状态方程
状态方程形式： x(t) f (t, x(t),u(t)),
x(t0
)
x0
t t0
x0是状态初始向量 对线性系统，多变量输入输出系统
x(t) Ax(t) Bu(t)
y(t)
Cx(t)
Du(t)
x(t) x1(t) x2(t)
三、发动机动态转矩模型
2. 多缸发动机激励
不同转速的输出转矩：不均匀发火
6000 5000 4000 3000 2000 1000
0 -1000 -2000 -3000
0
4000
3000
2000
1000
0
-1000
汽车内燃机设计教学课件第6章 汽车内燃机曲轴系统扭转振动(第1稿)
内燃机本身及其轴系的振动是影响汽车噪声、振动与
声振粗糙度（NVH）重要因素。掌握曲轴系统集总参
数模型计算方法，掌握扭转刚度或柔度、等效转动惯
量的换算的基础，掌握轴系的扭转振动当量转换。会
分析单自由度系统与多质量扭振系统自由扭转振动振
形图，以及有阻尼自由振动与强迫振动的计算。掌握
曲轴系统激励力矩的简谐分析，会分析共振与临界转
0
C1
I
2
2 e
C1
C2
C2
0
C2 0
I
3
2 e
C2
展开
I
1
I
2
I
3
4 e
[C1 (I1I 3
I2I3 ) C2 (I1I2
I
1
I
3
)]
2 e
(I1
I2
I 3 )C1C2
0
对于求出的两个正根
Ⅰe
Ⅱ e
则 a1 1
a2
2 1
C1
I1
2 e
C1
a3
3 1
C2 C1
C1
I1
2 e
C2
I
3
HuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile
汽车内燃机设计
二、三质量扭振系统
运动微分方程
I11 C1 (1 2 ) I 22 C1 (1 2 ) C2 (2 3 ) I33 C2 (2 3 )
整理得到
I11 C11 C1 2 0 I 22 C11 (C1 C2 ) 2 C23 0 I33 C2 2 C23 0
[1 (k
0 )2 ]2 4D2 (k
发动机轴系扭振ppt课件
18
I1 C12 I2 C23 I3 C34 I4 C45 I5 C56 I6 C67 I7
Internally:
19
IRing IHub
Iweb+CW IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
c1,2 (I1 I1I 2
I2)
;
2 e2,3
c1,2 (I2 I2I3
I3)
11
三自由度扭摆系统
第一主振型 单结振动主振型有一个结点。
第二主振型 双结振动主振型有两个结点。 三质量扭振系统的运动是由以 上两种振型合成的结果。
1 1 sin(et 1) 1 sin(et 2 )
IFW
I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12
I1 I2
CDamper
CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP
汽 车发动机 设 计
1
第三章发动机轴系扭振
3.1 基本概念 3.2 发动机轴系扭振分析 3.3 减振措施
2
2.1 基本概念
共振现象 定义：内燃机轴系由钢材或球墨铸铁制成﹐既有弹性﹐又有
惯性﹐并有自身的固有频率。在简谐性扭矩的激励下﹐它会产 生强迫扭转振动﹐当激励扭矩的频率趋近于轴系的固有频率时
﹐扭振振幅急剧增大。缸数越多，曲轴越长这种现象越明显。
I1 C12 I2 C23 I3 C34 I4 C45 I5 C56 I6 C67 I7
Internally:
19
IRing IHub
Iweb+CW IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
ICP,Rot, Recip IMJ
c1,2 (I1 I1I 2
I2)
;
2 e2,3
c1,2 (I2 I2I3
I3)
11
三自由度扭摆系统
第一主振型 单结振动主振型有一个结点。
第二主振型 双结振动主振型有两个结点。 三质量扭振系统的运动是由以 上两种振型合成的结果。
1 1 sin(et 1) 1 sin(et 2 )
IFW
I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12
I1 I2
CDamper
CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP CWeb, 1/2MJ, 1/2CP
汽 车发动机 设 计
1
第三章发动机轴系扭振
3.1 基本概念 3.2 发动机轴系扭振分析 3.3 减振措施
2
2.1 基本概念
共振现象 定义：内燃机轴系由钢材或球墨铸铁制成﹐既有弹性﹐又有
惯性﹐并有自身的固有频率。在简谐性扭矩的激励下﹐它会产 生强迫扭转振动﹐当激励扭矩的频率趋近于轴系的固有频率时
﹐扭振振幅急剧增大。缸数越多，曲轴越长这种现象越明显。
《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
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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
汽车传动系ppt课件
汽车上广泛采用的是片式、摩擦离合器。 按从动盘数目分： 单片、双片和多片湿式 离合器 按压紧弹簧形式分：螺旋弹簧、膜片弹簧离 合器
14
单片、双片离合器和多片湿式离合器
单片：结构简单，尺寸紧凑，从动部分的转动惯量小，分离彻底， 散热良好。广泛地应用在轿车和中、小型货车上。
双片：传递转矩的能力较强，接合较平顺 。用在传递转矩较大并且 径向尺寸受到限制的场合。
20
2）摩擦离合器的组成
21
3）摩擦离合器的工作原理
22
3）摩擦离合器的工作原理
23
4、离合器操纵机构
机械式操纵机构 液压式操纵机构 助力式和气压式操纵机构
24
机械式操纵机构（杆系传动、绳索传动）
杆系传动机构 结构简单，工作可靠。但机械效率低， 质量大，布置比较困难。如EQ1090E汽车离合器。 绳索传动机构 可采用吊挂踏板，但寿命较短。如桑塔纳 轿车、捷达轿车。 。
无级变速器 CVT＝Continuously Variable Transmission
29
3、手动变速器
1）组成 2）工作原理 3）操纵机构
30
1）组成
手动变速器的结构和原理.MPG
31
2）工作原理
（1）变速器档位 （2）变速器换档方式
32
传动比
普通齿轮式变速器是利用不同齿数的 齿轮啮合传动实现转速和转矩改变的。
齿轮传动的传动比 i ——输入轴转速与输出
轴转速之比值 。
单级齿轮传动的传动比： 多级齿轮传动的传动比：
i1,2
n1 n2
z2 z1
i1,2
ห้องสมุดไป่ตู้n1 n2
所有从动齿轮齿数的乘 所有主动齿轮齿数的乘
14
单片、双片离合器和多片湿式离合器
单片：结构简单，尺寸紧凑，从动部分的转动惯量小，分离彻底， 散热良好。广泛地应用在轿车和中、小型货车上。
双片：传递转矩的能力较强，接合较平顺 。用在传递转矩较大并且 径向尺寸受到限制的场合。
20
2）摩擦离合器的组成
21
3）摩擦离合器的工作原理
22
3）摩擦离合器的工作原理
23
4、离合器操纵机构
机械式操纵机构 液压式操纵机构 助力式和气压式操纵机构
24
机械式操纵机构（杆系传动、绳索传动）
杆系传动机构 结构简单，工作可靠。但机械效率低， 质量大，布置比较困难。如EQ1090E汽车离合器。 绳索传动机构 可采用吊挂踏板，但寿命较短。如桑塔纳 轿车、捷达轿车。 。
无级变速器 CVT＝Continuously Variable Transmission
29
3、手动变速器
1）组成 2）工作原理 3）操纵机构
30
1）组成
手动变速器的结构和原理.MPG
31
2）工作原理
（1）变速器档位 （2）变速器换档方式
32
传动比
普通齿轮式变速器是利用不同齿数的 齿轮啮合传动实现转速和转矩改变的。
齿轮传动的传动比 i ——输入轴转速与输出
轴转速之比值 。
单级齿轮传动的传动比： 多级齿轮传动的传动比：
i1,2
n1 n2
z2 z1
i1,2
ห้องสมุดไป่ตู้n1 n2
所有从动齿轮齿数的乘 所有主动齿轮齿数的乘
《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
车辆系统动力学资料课件
车辆系统动力学资料课件
• 车辆系统动力学概述 • 车辆动力学模型建立与仿真 • 车辆系统动力学性能分析与优化 • 车辆系统动力学控制策略与应用 • 总结与展望
01 车辆系统动力学概述
车辆系统动力学的发展历程
20世纪60年代
20世纪70年代
车辆系统动力学开始得到关注和研究，主 要涉及车辆的稳定性、操纵性和乘坐舒适 性等方面。
车辆系统动力学优化实例
实例1
某型汽车的稳定性优化，通过优化悬挂系统和车身结构，显著提高 了车辆在高速行驶和弯道行驶时的稳定性。
实例2
某型卡车的平顺性优化，通过优化驾驶室和货箱的结构，有效降低 了驾驶员在长途运输中的疲劳程度和货物的破损率。
实例3
某型跑车的操控性优化，通过优化车身结构、悬挂系统和制动系统 ，提高了车辆在高速行驶和紧急制动情况下的操控性能。
03
研究成果与应用
研究人员已经将车辆系统动力学控制 策略应用于实际车辆中，并取得了良 好的控制效果。
车辆系统动力学控制算法设计与实现
控制算法设计
算法实现方法
算法实现方法包括基于MATLAB/Simulink的仿真 实现、基于实际车辆的实验实现等。
车辆系统动力学控制算法的设计需要考虑多 种因素，如车辆动力学特性、道路条件、驾 驶员行为等。
随着计算机技术的发展，车辆系统动力学 开始进入仿真模拟阶段，通过计算机模拟 来研究车辆的动力学行为。
20世纪80年代
20世纪90年代至今
车辆系统动力学的研究范围不断扩大，开 始涉及到安全、控制、智能驾驶等领域。
车辆系统动力学得到了广泛应用，不仅在 汽车领域，还在航空、航天、军事等领域 得到应用。
车辆系统动力学的研究对象和研究方法
• 车辆系统动力学概述 • 车辆动力学模型建立与仿真 • 车辆系统动力学性能分析与优化 • 车辆系统动力学控制策略与应用 • 总结与展望
01 车辆系统动力学概述
车辆系统动力学的发展历程
20世纪60年代
20世纪70年代
车辆系统动力学开始得到关注和研究，主 要涉及车辆的稳定性、操纵性和乘坐舒适 性等方面。
车辆系统动力学优化实例
实例1
某型汽车的稳定性优化，通过优化悬挂系统和车身结构，显著提高 了车辆在高速行驶和弯道行驶时的稳定性。
实例2
某型卡车的平顺性优化，通过优化驾驶室和货箱的结构，有效降低 了驾驶员在长途运输中的疲劳程度和货物的破损率。
实例3
某型跑车的操控性优化，通过优化车身结构、悬挂系统和制动系统 ，提高了车辆在高速行驶和紧急制动情况下的操控性能。
03
研究成果与应用
研究人员已经将车辆系统动力学控制 策略应用于实际车辆中，并取得了良 好的控制效果。
车辆系统动力学控制算法设计与实现
控制算法设计
算法实现方法
算法实现方法包括基于MATLAB/Simulink的仿真 实现、基于实际车辆的实验实现等。
车辆系统动力学控制算法的设计需要考虑多 种因素，如车辆动力学特性、道路条件、驾 驶员行为等。
随着计算机技术的发展，车辆系统动力学 开始进入仿真模拟阶段，通过计算机模拟 来研究车辆的动力学行为。
20世纪80年代
20世纪90年代至今
车辆系统动力学的研究范围不断扩大，开 始涉及到安全、控制、智能驾驶等领域。
车辆系统动力学得到了广泛应用，不仅在 汽车领域，还在航空、航天、军事等领域 得到应用。
车辆系统动力学的研究对象和研究方法
汽车系统动力学动力传动系统的扭振分析课件
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
曲线：
No Image
No Image
No Image
No Image
No Image
No Image
No
Image
16
汽车系统动力学动力传
7.3扭振系统模型与分析
1.扭振力学模型
动力传动系统扭振力学模型
iL
L i1
MR i1 ki
①当量转动惯量的计算：
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与曲轴同速旋转条 件下的转动惯量。
1L MNR 0
②当量扭转刚度的计算： 按弹性变形能相等的原则计算
2 n
M汽iL车系统M 动力iR学1动力传
17
7.3扭振系统模型与分析
1.扭振力学模型
gg
JCKN
18
汽车系统动力学动力传
7.3扭振系统模型与分析
各质量处的相对大小，对应于 即为固有振动模态。
例：求三圆盘扭振系统的固有频率和扭转振动模态。
设J1=500N.cm.s2，J2=1000N.cm.s2， J3=2000N.cm.s2，k2=10000000N.cm/rad， k3=20000000N.cm/rad。 解：
N=3，两端自由
(K2J) 0
6
汽车系统动力学动力传
7.1扭振系统的激振源
4.其他因素 轮胎、轮辋、制动盘等旋转部件的不平衡质量以及不平路面的激励均可能引 起传动系统的扭振，若与悬架运动产生的振动耦合，还可能导致传动系统的 自激励振动。
7
汽车系统动力学动力传
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
工程中对轴状或链状特征的结构进行振动分析，如汽车发动机的 曲轴、动力输出轴系等，传递矩阵法是一个行之有效的方法。 传递矩阵法：将有链状或者轴状特点的实际结构，离散成具有集中广义 质量和刚度元素的串联在一起的弹簧－质量的单元链系统。 定义出各单元两端内力和位移为状态向量，通过点传递矩阵表达质量点 左右两边包括惯性状态向量的变化，通过场传递矩阵表达一段无质量轴 左右两端由于变形体弹性性质导致的两端状态变量间的联系，最后形成 一端的状态变量到另一端的传递关系。
车辆系统动力学课件
11
Vehicle System Dynamics
1.3 车辆特性和设计方法
1、期望的车辆特性
● 操纵动力学：人为因素多（驾驶员）
评价：利用系统转向特性，开环评价和闭环评价（如图）
Open
Closed
2021/4/14 星期三
12
Vehicle System Dynamics
1.3 车辆特性和设计方法
47
轮胎模型
2021/4/14 星期三
48
轮胎模型
2021/4/14 星期三
49
第3章 轮胎动力学
概述 轮胎的功能、结构与发展 轮胎模型 轮胎纵向动力学 轮胎垂向动力学 轮胎侧向动力学
2021/4/14 星期三
50
轮胎纵向动力学
2021/4/14 星期三
51
轮胎纵向动力学
2021/4/14 星期三
2021/4/14 星期三
20
动力学方程的建立方法
2021/4/14 星期三
21
动力学方程的建立方法
2021/4/14 星期三
22
Hale Waihona Puke 动力学方程的建立方法2021/4/14 星期三
23
动力学方程的建立方法
2021/4/14 星期三
24
第2章 车辆动力学建模方法
动力学方程的建立方法 动力学方程的求解方法 从控制工程角度看动力学系统 处理动力学系统的方法和步骤
59
轮胎纵向动力学
2021/4/14 星期三
60
轮胎纵向动力学
2021/4/14 星期三
61
轮胎纵向动力学
2021/4/14 星期三
62
第3章 轮胎动力学
汽车系统动力学动力传动系统的扭振分析
解：
N=3，两端自由
M
L 1
M
R 3
0
第一单元只有圆盘J1 ，取 1L 1
L 1L
M
1
01
R 1 0 L 1
M
1
n2 J1
1
M
1
500n2
13
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
进一步求得：
M
R
2
1
n2 J2
1
1
k2
J
2
2n
K2
M
R
1
1
1000n2
1
107 1
J1
gg
1
K1 (1
7
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
多圆盘轴系统的扭振分析：由无质量的轴和有质量的圆盘组成。 如图所示的多轴圆盘轴系：
8
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
取其中第i段进行分析：
R和L分别表示所考虑的点或场的右边和左边的状态量。
1)无质量轴的状态量
M
L i
MR i 1
iL
L i1
MR i1 ki
得场传递矩阵：
Ji
1
1
/ ki
J
2
in
ki
M
R
i1
状态量的关系可以从第1段的左边递推到第N段的右边，即：
R
M
N
TN L
Ti1TiTi1 L
L
T1
M
1
TT1211((nn22
) )
T12 T22
(n2 (n2
) )Biblioteka ML 111
7.2扭振振动分析的传递矩阵法
边界条件：如果两端自由的多圆盘轴系统，有
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M 5,2
r 2 ,5,8
M2
M6
M3
r 3 ,6,9
主 简 谐
r 2.5 ,5.5,8.5
四、多缸发动机输出转矩
例如：
多缸发动机激励力矩
第二节 动力传动系统扭转自由振动建模与分析 一、动力传动系统集中质量当量模型
一、动力传动系统集中质量当量模型
例：
0.0933963 0.054637 0.050487
λj φ j (t ) u j g (t )
(K λj J) u j 0
uj
1、临界转速 临界转速
ne rne 60 f m
60 f m ne r
固有频率，Hz
发动机激励由无数简谐成份组成，某 一自振频率在不同转速下，将与不同 谐次的激励力矩发生共振，因而在发 动机转速范围内，将产生无数个共振 点，即存在多个临界转速。 激励频率
第二章
动力传动系统扭振建模与计算
第一节 第二节 第三节
发动机激励分析 动力传动系统扭转自由振动分析 动力传动系统扭转强迫振动分析
引言：扭振的概念
1、基本概念
• • • • • • •
自由扭转振动 强迫扭转振动 固有频率 振型 振幅 扭振应力 振动附加转矩
2、扭振模型
第一节 回顾:
Mg
发动机激励分析
ri ,1 —— 第 i 缸与第1缸的相位差。
r 2 ,1
x
r i ,1
(M r )2
三、多缸发动机端面矢量图 端面矢量图示例：
已知四冲程六缸发动机发火顺序为：1－5－3－6－2－4
1,5 120 ,1,3 240 ,1,6 360 , 1,2 480 ,1,4 600
0.19955
16.873
0.028701
0.02054
0.16902
4.023 9
0.117
0.19955
0.4727
16.873
23
0.051798
24
8 1.1902 0.9419
10 8.1788 1.791
11 7.8058
12 2.9715
13 0.117
14
4.1304
0.096456 0.22263 0.19294 0.28725 0.10281
谐次
三、多缸发动机端面矢量图
直列四缸机曲柄排列及曲柄端面图
直列四冲程六缸发动机曲轴曲拐布置
三、多缸发动机端面矢量图
各气缸与第一发火气缸的同谐次力矩相位差为：
y
r 2 ,1 —— 第2缸与第1缸的相位差；
r3,1 —— 第3缸与第1缸的相位差；
… … …
( M r )1 r t r ( M r )i
3.1067
21 3.2049
22
25 1.4566
26 1.6315
27
二、无阻尼自由振动计算
Jφ(t ) Κφ(t ) 0
j 为系统实模态特征值
固有频率为 j j
(K λj J) φ j (t ) 0 | K λ j J | 0
uj
为系统第 j 阶实模态振型
发动机单缸激励力矩
D 2
4
pR
sin( ) cos
sin( ) M j m j 2 R 2 (cos cos 2 ) cos
Me M g M j
一、单缸发动机激励简谐分析
M e M 0 M v sin(v v )
v 1
固有频率
只考虑主简谐、强简谐激励。
只考虑低频振动涉及的临界转速。
临界转速
2、振型和节点
0.0933963
0.054637
0.050487
5 4 0.0249
1
2
3
6 1.5263
7 0.4928
15 0.49449
16 0.22950
17 0.66695
18 0.91639
0.019789
0.55284
19 0.00908
0.008730
0.06690
0.40189
0.14757
0.40189
4.71
0.03952
2.4033
20 0.05
6.60459 3.87219 3.87175 6.41788
0 -0.05 -0.10 -0.15
0.051798
0.19955
16.873
0.028701
0.02054
-0.20 -0.25 -0.30 -0.35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
3.1067
M1
M5
2
M4
M 1, 6
M 1,3, 2
1 1 2
M3
M6
r 0.5 ,3.5,6.5
M2
M 1, 6
M 5, 2
r 1 ,4,7
M 3, 4
r 1 .5
强 简 谐
M 5, 6 , 4
,4.5,7.5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
M1
M4
2.5
M 1,5 ,3 ,6 ,2 ,4
3
M5
M 3,4
0.16902
4.023 9
0.117
0.19955
0.4727
16.873
23
24
相对振幅
8 1.1902 0.9419 10 8.1788 1.791 11 7.8058 12 2.9715 13 0.117 14 4.1304
0.096456 0.22263 0.19294 0.28725 0.10281
M 0 (av cosv bv sin v )
v 1
Mv
av
bv
av bv
2 0
2
2
2
1
1
f ( )cos vd
f ( )sinvd
0
tg v
av bv
1 M0 2
2
0
f ( ) d
第三章 发动机建模 二、谐次的概念
M e M 0 M v (sin vt v )
v 1
对二冲程发动机： 对四冲程发动机： / 2
M e M 0 M r sin (r t r )
r
对二冲程发动机： r 1,2,3,4 2 对四冲程发动机： r 0.5,1,1.5,
5 4 0.0249
1
2
3
6 1.5263
7 0.4928
15 0.49449
16 0.22950
17 0.66695
18 0.91639
0.019789
0.55284
19 0.00908
0.008730
0.06690
0.40189
0.14757
0.40189
4.71
0.03952
2.4033
20
6.60459 3.87219 3.87175 6.41788