车辆动力学仿真

车辆动力学仿真

课程编码：202060 课程英文译名：Dynamics Simulation of Vehicle System

课程类别：专业课

开课对象：车辆工程专业开课学期：第7学期

学分：2.5学分；总学时： 40学时；理论课学时：32学时；上机学时： 8学时

先修课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械振动

教材：车辆动力学模拟及其方法，威鲁麦特（德），北京理工大学出版社, 1998.5 ，第1版

参考书：【1】汽车系统动力学，张洪欣，同济大学出版社, 1996 ，第1版【2】汽车系统动力学及仿真，雷雨成，国防工业出版社, 1997 ，第1版一、课程的性质、目的和任务

《车辆系统动力学仿真》是车辆工程专业理论性较强的专业课。本课程的目的是，使学生初步学会汽车动力学分析方法，能够解决工程实际问题，以便增强其研究和解决车辆动力学问题的能力。本课程的任务，是以数学力学模型为基础，结合虚拟样机仿真技术，讲授汽车的垂直动力学、横向动力学、纵向动力学，为继续学习和掌握汽车新科技创造条件。

二、课程的基本要求

对汽车动力学有一定的了解，掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，掌握汽车多体动力学仿真的方法。具体要求为：

1.对汽车动力学仿真的基本概念和基本分析方法有明确的认识；

2.掌握单自由度系统的振动系统，自由振动、强迫振动的微分方程的建立方法；

3.掌握多自由度系统的振动系统的微分方程，初步掌握多自由度系统振动的模态分析方法；

4.了解随机振动的一些基本概念，掌握路面不平度功率谱密度的概念及其计算方法；

5.掌握汽车垂直动力学模型的建立方法，以及路面激励对汽车振动的影响；

6.掌握汽车弹簧、减震器、橡胶金属部件、轮胎等部件垂向动力学的特性；

7.掌握汽车纵向动力学微分方程，掌握滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力的计算方法；

8.掌握驱动附着率、制动附着率对行驶极限的影响；

9.掌握汽车横向动力学的微分方程建立方法，及其横向动力学微分方程的特性；

10.掌握汽车操作稳定性的概念及其影响汽车操作稳定性的因素；

11.掌握轮胎的真实特性，初步掌握轮胎动力学的初步概念。

三、课程的基本内容及学时分配

第一章离散系统动力学（3学时）

1．单自由度系统

2．多自由度系统

第二章随机振动（1学时）

1．随机基础理论

2．路面不平度的频率谱密度

第三章垂向动力学（8学时）

1．四分之一汽车模型与路面激励

自由振动，频率域的受迫振动。

2．随机激励下汽车垂向模型

3．单自由度汽车垂直系统的研究。

4．汽车部件垂向动力学

弹簧

减震器

橡胶金属部件

轮胎。

5．垂向动力学的其它简单线性模型

二维垂直和俯仰模型

垂直、俯仰和侧倾运动的三维垂直模型。

6．汽车垂直动力学模型仿真。

第四章纵向动力学（10学时）

1．纵向动力学方程

2．行驶阻力

滚动阻力

爬坡阻力

空气阻力。

3. 行驶极限

垂向载荷

驱动附着力

制动附着力

理想制动力分配

4. 切向力图

切向力图的驱动力分配

切向力图的制动力分配

简单的稳定性讨论

5. 制动器

制动功率

车轮的制动力和切向力

斜坡持续制动

6. 瞬时的加速与减速过程

7. 汽车纵向动力学模型仿真

第五章横向动力学及其单轨模型（8学时）1．横向运动的运动方程组

2．运动方程齐次微分解

3．运动方程组非齐次微分解

4．汽车操作稳定性

5．汽车操作稳定性的影响因素

侧偏刚度

转向伸缩性

回正力矩

侧倾转向

6．汽车横向动力学模型仿真

第六章轮胎（2学时）

1.轮胎结构

2.橡胶摩擦

3.轮胎鬃毛模型

横向轮胎鬃毛模型

纵向轮胎鬃毛模型

4.轮胎的真实特性

轮胎的纵向稳定性

轮胎的横向稳定性

5.轮胎动态特性和稳态特性的方程表达

五、习题及课外教学要求

1．习题量：每次课1~2题。习题内容注意类型搭配，以基本运算题和综合分析题为主。尽量选用加深概念，开拓思路、综合应用及训练基本技能的题目。

2.根据教学需要，适当安排答疑时间。认真批改作业，批改量不低于规定数。

六、考核方式及成绩评定

1．开卷考试。

2．根据考试成绩，参考学生平时的学习情况评定。

拟稿人：宁晓斌

审定人：李芳