汽车动力学_概述

教学安排
分工如下： 分工如下： 1、2章： 徐中明 张志飞 （3月11日7/8节）3周 、 章 徐中明/张志飞 月 日 节 周 3章： 章 罗 虹 （3月11、18、25日5/6节〕3-5周 月 、 、 日 节 周 4章： 章 舒红宇 （3月18、25日7/8节，4月1日5/6节）4-6周 月 、 日 节 月 日 节 周 5、6章： 贺岩松 （4月1日7/8节，4月8日5~8节）6-7周 、 章 月 日 节 月 日 节 周 7、8章： 邓兆祥、王攀（4月15日5~8节，22日5/6节）8-9周 邓兆祥、王攀（ 月 日 、 章 节 日 节 周 9章+考试：徐中明 （4月22日7/8节，29日5/6节）9-10周 考试： 章 考试 月 日 节 日 节 周 考试：开卷、笔试、限时 考试：开卷、笔试、限时(2h)
动力传动系统的振动分析
– 扭振系统的激振源 – 扭振系统模型与分析 – 动力传动系统的减震措施
主讲：舒红宇/6学时 主讲：舒红宇 学时
章节主要内容－4：轮胎动力学+操纵
5、充气轮胎动力学
– – – – – – – – – – 轮胎的功效、结构与发展 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 汽车横向动力学百度文库二自由度操纵模型 转向系统振动分析 4轮转向系统 电动助力转向系统
系统动力学
绪方胜彦在他的《系统动力学》一书中将系统动力学定义 绪方胜彦在他的《系统动力学》一书中将系统动力学定义: “讨论动态系统的数学模型和响应的学科”。 讨论动态系统的数学模型和响应的学科” 讨论动态系统的数学模型和响应的学科
当系统处于静态工况时，即当系统各变量对时间保持恒定时， 当系统处于静态工况时，即当系统各变量对时间保持恒定时，称 静态系统。严格意义上讲，真正的静态系统是没有的， 为静态系统。严格意义上讲，真正的静态系统是没有的，系统中总是 会有缓慢的变化， 会有缓慢的变化，而且根据静态分析结果来判断系统特性将会得到不 全面或错误的结论，所以系统动力学的研究对象放在动态系统上。 全面或错误的结论，所以系统动力学的研究对象放在动态系统上。 动态系统的行为是随时间变化的 是时间的函数， 的行为是随时间变化的， 动态系统的行为是随时间变化的，是时间的函数，动态系统分析 比静态分析更为复杂，但更为必要， 比静态分析更为复杂，但更为必要，因为在动态的分析中可以考虑到 许多外部干扰或者不稳定性。 许多外部干扰或者不稳定性。 系统与外界环境存在着物质、能量和信息的交流， 系统与外界环境存在着物质、能量和信息的交流，从环境向系统 的流动称为系统的输入，从系统向环境的流动称为系统的输出， 的流动称为系统的输入，从系统向环境的流动称为系统的输出，它可 以用框图的形式来表示。 以用框图的形式来表示。
系统动力学
系统动力学研究中的三种不同研究任务： 系统动力学研究中的三种不同研究任务：
– 已知输入，要求设计系统的特性，使得它的输出满足一定的要 求，这样的任务可以称为系统设计(或系统综合)。 – 已知输入和输出，要求研究系统的特性，这样的研究任务叫系 统识别。例如要求对发动机的环保系统的优劣作出判断，可以 一方面了解其燃料、润滑油等输入因素，另一方面采集排出的 废气和烟、尘，了解其输出特性，根据这两者的对比，就可以 识别它的环保系统特性。 – 已知系统的特性和输出，要求研究输入则称为环境预测。如对 一振动特性已知的车辆，测定它在某一路面上行驶时所得振动 响应值(如车身上的振动加速度)，则可判断路面对车辆的输入 特性，从而了解到路面的不平整特性。
主讲：邓兆祥、王攀 学时 主讲：邓兆祥、王攀/6学时
章节主要内容－7：动力学分析方法
9、计算机建模与仿真
– 汽车动力学计算方法与软件 – 基于MATLAB的汽车动力学仿真 – 应用ADAMS软件的多体动力学分析
主讲：徐中明/2学时 主讲：徐中明 学时
系统
（汽车是一个系统） 汽车是一个系统） “系统”含义很广，因此对系统的定义很多 系统”含义很广， 系统 钱学森： 把极其复杂的研究对象称为系统， 钱学森：“把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用 和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机 整体， 整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组 成部分” 成部分”。 美国学者绪方胜彦：系统是一些元件的组合， 美国学者绪方胜彦：系统是一些元件的组合，这些元件共同 绪方胜彦 作用以完成给定的任务。 作用以完成给定的任务。
章节主要内容－2：汽车空气动力学基础
汽车空气动力学基础
– – – – – – 空气的特性 伯努利方程 压力分布和压力系数 实际气流特性 空气动力学试验 汽车空气阻力
主讲：罗虹/6学时 主讲：罗虹 学时
章节主要内容－3：汽车纵向动力学
汽车纵向动力学 纵向动力学控制系统
– 防抱死制动系统 – 驱动力控制系统 – 车辆稳定性控制系统
6、考虑车身侧倾的3自由度运动模型
主讲：贺岩松 学时 主讲：贺岩松/6学时
章节主要内容－5：垂向动力学
7、汽车垂向动力学 、
– 路面输入及其模型
• 路面测量技术与数据处理 • 路面输入模型 • 特殊路面输入
– 人体对振动的反应与平顺性标准 – 汽车振动模型
8、智能悬架系统 、
– – – – – – – – 车身高度调节系统 自适应阻尼调节系统 可切换阻尼系统 全主动系统 有限带宽主动系统 连续可变阻尼的半主动悬架 各类悬架系统的性能比较 主动悬架控制算法介绍
系统的特点
一、层次性 系统是由两个以上(或更多 元素(或称元件 组成的事物。 或更多)元素 或称元件)组成的事物 系统是由两个以上 或更多 元素 或称元件 组成的事物。 一个大系统往往可分成几个子系统，每个子系统是由更小 一个大系统往往可分成几个子系统， 的子系统(称二级系统 构成。 称二级系统)构成 的子系统 称二级系统 构成。每个子系统或小系统都有自 己的属性，以便和其它系统加以区别。 己的属性，以便和其它系统加以区别。所以如果将大系统 分解，可以形成很多层次的结构。 分解，可以形成很多层次的结构。 二、整体性 系统虽由多种元素组成， 系统虽由多种元素组成，但系统的性能不是各元素性能 的简单的组合，而是相互影响的， 的简单的组合，而是相互影响的，所以这种组合使系统的 整体功能获得新的内容，具有更高价值， 整体功能获得新的内容，具有更高价值，例如一辆车辆是 由发动机、传动系、车轮、车身、操纵系等组成。 由发动机、传动系、车轮、车身、操纵系等组成。单有发 动机只能发出动力，不会自己行走， 动机只能发出动力，不会自己行走，但当发动机装在具有 车轮的车辆底盘上，就成为可以行驶的车辆， 车轮的车辆底盘上，就成为可以行驶的车辆，成为一种交 通运输工具，其功能就与一台发动机大不相同。可见， 通运输工具，其功能就与一台发动机大不相同。可见，研 究系统特性应从整体的观点来看。系统的性能是由其整体 究系统特性应从整体的观点来看。 性能为代表，而不是由某一个元素所能代表的。 性能为代表，而不是由某一个元素所能代表的。
汽车动力学
Vehicle Dynamics
张志飞 重庆大学汽车工程系
汽车动力学（30学时，2学分） 30学时 学时， 学分）
上午 1、2节 星 期 五 3、4节 5、6节 汽车动力学 (3-10周) (3-10周 主110 下午 7、8节 汽车动力学 (3-9周) (3主110
参考书
喻凡，林逸编著．汽车系统动力学．北京：机械工业出版社， 喻凡，林逸编著．汽车系统动力学．北京：机械工业出版社，2005 (德)Manfred Mischeke著，陈荫三等译，汽车动力学，清华大学出 德 著 陈荫三等译，汽车动力学， 版社， 版社，2009 (美)Thoms D 著，赵六奇等译，车辆动力学基础，清华大学出版社， 赵六奇等译，车辆动力学基础，清华大学出版社， 美 2006 [英]Dave Crolla，喻凡著．车辆动力学及其控制．北京：人民交通出 英 ，喻凡著．车辆动力学及其控制．北京： 版社， 版社，2004 [德]H-P威鲁麦特著．车辆动力学模拟及其方法．北京：北京理工大 威鲁麦特著． 德 威鲁麦特著 车辆动力学模拟及其方法．北京： 学出版社， 学出版社，1998 (美)Rajesh Rajamani著，王国业等译，车辆动力学及控制，清华大 美 著 王国业等译，车辆动力学及控制， 学出版社， 学出版社，2011 郭孔辉著．汽车操纵系统动力学．长春：吉林科学技术出版社， 郭孔辉著．汽车操纵系统动力学．长春：吉林科学技术出版社， 1993 张洪欣编著．汽车系统动力学．上海：同济大学出版社， 张洪欣编著．汽车系统动力学．上海：同济大学出版社，1990 余志生编著，汽车理论， 余志生编著，汽车理论，第5版，机械工业出版社，2009 版 机械工业出版社， 其他相关论文资料
章节主要内容－1：概述
1、汽车动力学概述
– – – – – – 系统动力学概述 历史回顾 研究内容和范围 汽车特性和设计方法 汽车动力学术语、标准和法规 汽车动力学发展趋势
2、汽车动力学建模方法
– 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
主讲：徐中明，张志飞 学时 主讲：徐中明，张志飞/2学时
系统
美国著名学者绪方胜彦：系统是一些元件的组合， 美国著名学者绪方胜彦：系统是一些元件的组合，这些元 绪方胜彦 件共同作用以完成给定的任务。 件共同作用以完成给定的任务。 元件是系统单个作用的单元。 元件是系统单个作用的单元。不局限于某一物理现 象时系统的概念可以扩展到任何动态的现象，如国家经济、 象时系统的概念可以扩展到任何动态的现象，如国家经济、 交通运输、人口增长、生态学等方面遇到的这些现象。 交通运输、人口增长、生态学等方面遇到的这些现象。在 实际的大千世界中，存在着许多由一组物件构成， 实际的大千世界中，存在着许多由一组物件构成，以一定 规律相互联系起来的实体，这就是系统。 规律相互联系起来的实体，这就是系统。 自然界就有太阳系、银河系这样的大系统， 自然界就有太阳系、银河系这样的大系统，这种系 统是脱离人的影响而自然存在，称为自然系统 生物、 自然系统， 统是脱离人的影响而自然存在，称为自然系统，生物、原 于内部也构成这样的自然系统。 于内部也构成这样的自然系统。 通过人的设计而形成的系统，称为人工系统 人工系统， 通过人的设计而形成的系统，称为人工系统，如生 产系统、交通运输系统、通信系统； 产系统、交通运输系统、通信系统；人工组合和自然合成 的组合系统，如导航系统。 的组合系统，如导航系统。 车辆动力学系统属于人工的物理系统。 车辆动力学系统属于人工的物理系统。
系统的特点
三、目的性 这主要是指人工设计的系统面言。 这主要是指人工设计的系统面言。系统的目的性是指人 工系统是为某一个大目的而构成。目的不同， 工系统是为某一个大目的而构成。目的不同，系统的构成 也就不同，例如货车就是为运输货物这一目的而构成， 也就不同，例如货车就是为运输货物这一目的而构成，它 必须有货厢以装载货物；而客车则是为运输乘客面设计， 必须有货厢以装载货物；而客车则是为运输乘客面设计， 因此其车内必有供乘客使用的客厢和座椅， 因此其车内必有供乘客使用的客厢和座椅，而运货设备就 退居次位(行李箱或行李架 或甚至取消。 行李箱或行李架)或甚至取消 退居次位 行李箱或行李架 或甚至取消。所以在设计中必 须研究系统整体目的，才能正确选择各元素的构成。 须研究系统整体目的，才能正确选择各元素的构成。 四、功能共性 系统中存在着物质、能量和信息的流动，并与外界(环境 环境) 系统中存在着物质、能量和信息的流动，并与外界 环境 进行物质、能量和信息的交流， 进行物质、能量和信息的交流，即可以从外界环境输入或 向外界输出物质、能量和信息。 向外界输出物质、能量和信息。这是任何一个系统都具有 的功能，称为系统功能共性。如车辆系统中由于燃料(物 的功能，称为系统功能共性。如车辆系统中由于燃料 物 的燃烧而把所储存的能量转换为车辆的动能， 质)的燃烧而把所储存的能量转换为车辆的动能，这是能 的燃烧而把所储存的能量转换为车辆的动能 量的流动，并生成废气排出。而在行驶过程中， 量的流动，并生成废气排出。而在行驶过程中，驾驶员从 环境(道路及车流密度 得到信息，加以判断， 道路及车流密度)得到信息 环境 道路及车流密度 得到信息，加以判断，然后发出必 要的指示信息，以保证车辆合理、安全的运动， 要的指示信息，以保证车辆合理、安全的运动，这就是信 息的流动。 息的流动。