汽车系统动力学.docx

1汽车系统动力学的主要研究内容、范围及其发展方向。
答:内容和范围:严格地说,车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科。它涉及的范围很广,除了影响车辆纵向及其子系统的动力学响应(如发动机、传动、加速、制动、防抱死和牵引力控制系统等方面的因素)外,还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容,即行驶动力学和操纵动力学。行驶动力学主要研究由路面的不平激励,通过悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰以及车轮的运动;而操纵动力学研究车辆的操纵特性,主要与轮胎侧向力有关,并由此引起车辆的侧滑、横摆和侧倾运动。
发展方向:计算机技术和控制技术共同推动了现代汽车系统动力学的发展。随着各种底盘控制系统在车辆中应用的增长趋势及各功能控制系统集成程度的日益提高,车辆动力学在未来车辆控制系统设计中的作用将愈加重要,可以预见,未来的发展将在车辆主支控制、车辆多体动力学和向“人—车—路”闭环系统的扩展等方面有所体现。
2汽车空气阻尼及怎么样降低汽车空气阻力。
答:汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力成为空气阻力。空气阻力是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力,它的计算公式是:FD=116×scwv2其中v为行车速度;s为汽车横截面面积,cw为风阻系数。空气阻力跟速度成平方正比关系,也就是说:速度增加1倍,汽车受到的阻力会增加3倍。因此高速行车对空气阻力的影响非常明显,车速高,发动机就要将相当一部分的动力,或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话说,空气阻力小不仅能节约燃油,在发动机功率相同的条件下,还能达到更高的车速。空气阻力的大小除了取决于车的速度外,还跟汽车的截面积s和风阻系统cw有关。通过改善汽车的空气动力学性能,比如变化尾翼、底盘罩、前部进风口和轮毂帽,都能降低风阻系数。而降低车身高度,等于减小了截面积,或使车身更多地着盖住轮子,也有利于降低空气阻力。
3描述主动悬架的工作原理。
答:主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置,采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力,因此称为主动悬架。主动悬架是由电脑控制的一种新型悬架,具备三个条件:(1)具有能够产生作用力的动力源;(2)执行元件能够传递这种作用力并能连续工作;(3)具有多种传感器并将有关数
据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。因此,主动悬架汇集了力学和电子学的技术知识,是一种比较复杂的高技术装置。另外,主动悬架具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时,主动悬架会产生一个与惯力相对抗的力,减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款CL型跑车,当车辆拐弯时悬架传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度,电脑根据传感器的信息,与预先设定的临界值进行比较计算,立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬架上,使车身的倾斜减到最小。
4可变阻尼半主动悬架的工作原理
答:连续可变阻尼的半主动悬架,其减振器产生的阻尼力能独立地跟踪力需求信号,而与减振器本身的相对速度无关。根据四分之一单车轮模型,可写出半主动系统的运动方程如下:
mwz1=Ktx0-z1-Ksz1-z2-Ud
mbz2=KSz1-z2+Ud
其中,Ud表示可控的阻尼力。
如果悬架相对位移、车轮速度、车身速度可测,则作为有限状态反馈变量,阻尼器的控制力应为: