总结答案——车辆系统动力学复习题（前八章）

总结答案——车辆系统动力学复习题（前八章）
《车辆系统动力学》复习题（前八章）
（此复习题覆盖大部分试题。

考试范围以课堂讲授内容为准。

）
一、概念题
1. 约束和约束方程（19）
一般情况下，力学系统在运动时都会收到某些集合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。

2. 完整约束和非完整约束（19）
如果约束方程仅是系统位形和时间色解析方程，则这种约束称为完整约束。

如果约束方程不仅包含系统的位形，还包括广义坐标对时间的导数或广义坐标的微分，而且不能通过积分使之转化为包含位形和时间的完整约束方程，则这种约束就成为非完整约束。

3. 车轮滑动率（30-31）
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，是一个正值。

驱动工况时为滑转率；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。

其中100%100%d w d w d w u u u ωωω--????
r 驱动时：s=r r 制动时：s=式中：d r 为车轮滚动半径；w u 为伦锌前进速度（等于车辆行驶速度）；ω为车轮角速度
4. 轮胎侧偏角（31）
轮胎侧偏角是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，用α表示。

5. 轮胎径向变形（31）
轮胎径向变形是车辆行驶过程中遇到路面不平度影响时而使轮胎在半径方向上产生的变形，定义为无负载时轮胎半径t r 与负载时轮胎半径tf r 之差。

即: t tf r r ρ=-
6. 轮胎的滚动阻力系数（40）
轮胎滚动阻力系数等于相应的载荷作用下滚动阻力R F 与车轮垂
直载荷,z w F 的比
值即：,R R z w F f F =
7. 轮胎驱动力系数与制动力系数（50）
驱动时驱动力
x F 与法向力z F 之比称为轮胎驱动力系数μ；在制动力矩作用下，制动力bx F 与轮胎法向载荷z F 的比值为轮胎制动力系数b μ。

8. 边界层（70）
当流体绕物体流动时，在物体壁面附近受流体粘性影响显著的薄层称为“边界层”。

9. 压力系数（74）
定义车身某电的局部压力p 与远处气流压力p ∞间的压差与远处气流压力p ∞之
比为压力系数p C 。

即p p p p C p p ∞∞∞
-?== 10. 风洞的堵塞比（77）
车辆迎风面积与风洞送风横断面面积之比称为风洞的堵塞比。

11. 雷诺数（79）雷诺数v Re L v
=
式中：v 是气流速度，L 是适当选择的描述流体特性的长度，v 为流体的运动粘度 12. 空气阻力系数（82-83）
空气阻力系数
D C 为单位动压单位面积的空气阻力。

F F /=D D D A C Aq q ∞∞= 式中：F D 为空气阻力（单位N ），A 为参考面积（单位2m ），通常采用汽车的迎风面积；q 为动压力（单位Pa ）等于2/2a u ρ
13. 旋转质量换算系数（88）旋转质量换算系数
21i i v d m r δΘ=
+ 式中：i Θ表示等效的旋转质量转动惯量，d r 驱动轮滚动半径，v m 车辆整备质量
注：旋转质量换算系数仅与车辆参数有关
14. 后备驱动力（92）
将车辆行驶时实际需要的驱动力
Dem F 与车辆所能提供的最大驱动力x F 的差值称为后备驱动力，记作,x ex F 。

15. 驱动附着率和制动附着率（101-102，105）
（1）驱动附着率定义为纵向驱动力与法向力的比值，前、后轴的驱动附着率分别为：xf
xr f r zf zr
F F f f F F ==，（2）制动附着率定义为制动力与相应轴荷的比值，则前后轴的制动附着率分别为：bf br f r zf zr F F f f F F = =，
16. 驱动效率（103）
驱动轴静载zs F 与整车重量W 的比值称为驱动效率，记作τ，即zs F W
τ= 17. 制动效率（105）
车轮将要抱死时的制动强度与附着率之比称为制动效率。

则车辆前、后轴的制动效率分别为：zf zr f r f bf r br
zF zF z z E E f F f F ====，二、问答题
1. 将车辆系统动力学分成三个方向（纵向、横向、垂向）分别研究的依据和缺陷是什么？（5）
纵向动力学——传动、加速、制动、俯仰
行驶动力学——车身、车轮跳动、俯仰、侧倾
操纵动力学——侧滑、横摆、侧倾
研究依据与缺陷：
（1）适当的简化可以减少分析工作量；（2）但输入是共存的，响应特性是耦合的；（3）现在已经有条件进行复杂模型、复杂工况的仿真
2. 车辆动力学研究中运动方程的建立方法有哪几类？（17-18）
主要有两种方法：一是利用牛顿矢量力学体系的动量定理及动量矩定理，二
是利用拉格朗日的分析力学体系
3.多体动力学的研究方法有哪几种？（23-24）
主要包括多刚体系统动力学研究方法和多柔体系统动力学研究方法
（1）多刚体系统动力学研究方法
①牛顿—欧拉方法②拉格朗日方法③图论（R-W）方法④凯恩方法⑤变分方法⑥旋量方法
（2）柔体系统动力学研究方法
4.轮胎坐标系是如何定义的？何谓轮胎六分力？（30）
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，坐标系原点为轮胎接地印迹中心，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。

轮胎受到分别沿x轴、y轴、和z轴三个方向的力以及绕三个轴的力矩作用，通常称为轮胎的六分力
5.从新倍力公司不同时期轮胎产品的研发目标介绍现代车辆对轮胎性能要求。

（33-34 图3-6）
1960年的斜交轮胎要具有非常好的舒适性，且制造方便、重量轻，但缺点是车辆动力学性能差，尤其在操纵稳定性方面表现不佳，湿路面的附着性也很差。

而1970年的子午线轮胎，大部分的特性恰好与其相反。

到了1992年的现代轮胎则兼顾了各种要求，并体现了最优的折中。

同时，轮胎制造企业可提供不同系列产品以满足不同客户的要求，如可以选择舒适型轮胎或运动型轮胎。

6.轮胎模型是如何分类的？（34-35）
根据车辆动力学研究的内容不同，轮胎模型可分为以下几类：
（1）轮胎纵滑模型（2）轮胎侧偏模型和侧倾模型（3）轮胎垂向振动模型
7.简单介绍轮胎幂指数模型的原理和特点。

（35-36）
原理：
在理论分析和试验研究基础上提出的半经验“指数公式”轮胎模型，可用于轮胎的稳态侧偏、纵滑及纵滑侧偏联合工况。

通过获得有效的滑移率，也可计算非稳态工况下的轮胎纵向力、侧向力及回正力矩。

在稳态纯纵滑、纯侧偏工况下，轮胎的纵向力、侧向力及回正力矩分别表示如下：
（1）稳态纵滑工况纵向力：
(=0=0)x x x z x
x x x F F F F φμφφ=-若，则式中：x φ为相对纵向滑移率，=/()x x x x z K s F φμ；x μ为纵向摩擦系数，2123x z z b b F b F μ=++；x F 为无量纲纵向力，
2231111exp[()]12
x x x x F E E φφφ=----+；其中，x K 为纵滑刚度；x s 为车轮纵向滑移率；1E 为曲率系数，且1120.5/{1exp[()/]}z E F a a =+-- （2）稳态纯侧偏工况侧向力：
(=0=0)y
y y z y y y y F F F F φμφφ=-若，则
式中：y φ为相对侧向滑移率，tan /()y y y z K F φαμ=；y μ为侧向摩擦系数，2123y z z a a F a F μ=++；x F 为无量纲纵向力，2231111exp[()]12
y y y y F E E φφφ=----+
；其中，y K 为侧偏刚度；α为侧偏角。

（3）稳态纯侧偏工况回正力矩 z y x M F D =-
式中：x D 为回正力臂，2012()exp()x x e y y e D D D D D D φφ=+---，其中，0x D 、e D 、1D 和2D 是与垂向载荷有关的系数，分别为：
220123456,x z z e z z D c c F c F D c c F c F =++=++
1782910exp(/),exp(/)z z D c F c D c F c =-=
轮胎在稳态纵滑侧偏联合工况时，轮胎则纵向力x F 、侧向力y F 与回正力矩z M 的表达式如下：。