汽车动力学.ppt

课程基本定位: 以汽车理论、汽车构造为专业基础,运用力学分析和数学计算(预测)的方法, 在动力学层面上求解汽车的主要使用性能,为汽车设计提出指导性意见。但不深入涉及具体的参数设计和制造方法。可以看做“高等汽车理论”。基本概念: “车辆动力学是研究所有与车辆系统运动有关的学科……” P4、5 讲授内容:基本思想和基本理论,重要结论以及在汽车上的典型应用。目录: 绪篇:汽车系统动力学简介、汽车与外界的相互作用力——轮胎动力学与空气动力学。第一篇:直线行驶问题——动力性、燃油经济性和制动性。第二篇:由路面输入引起的行驶平顺性问题。第三篇:操控性(操纵稳定性)问题。各性能分析不是全然分开的,例如,与操控性有关的车辆稳定控制,放在第五章纵向动力学。 P123. 这也体现了 P5“长期以来……必然是相互作用、相互耦合的”思想。绪篇概论和基础理论第一章车辆动力学概述第一节历史回顾上世纪 20年代到 70年代…… P1~3 。“ ABS 是车辆底盘控制迈出的第一步。” P3 注意,现代意义的“控制”:传感器?控制器?执行器。随后,发展了与之理论类似的牵引力控制 TCS 、驱动防滑 ASR 。(有的观点认为 TCS=ASR ) 进而发展出 DSC 和 VDC 等技术。(在车型营销领域,日系车可能采用车辆稳定性控制系统 VSC 的缩写,以博世为代表的德系车偏好采用 ESP —电子稳定程序。 ESP 是 VDC 的商品名称。) 此部分内容,详见第六章。在悬架系统领域,提出了主动和半主动悬架技术(包括可变悬架的概念), 并付诸应用。在转向系统方面,则先后推出了四轮转向( 4WS )、电子液压助力转向( PPS ) 和电动助力转向( EPAS , P4 ——常缩写为 EPS )等。……系统动力学研究的工程应用价值,就是为这些先进控制技术提供理论基础。第二节研究内容和范围?基本受力分析的三个方向: P5~7 ?纵向——驱动与制动; ?垂向——行驶动力学;(汽车理论的相关理论见下页) ?横向(汽车理论偏好称之为“侧向”) ——操纵动力学。?定义稳定裕度,其中 Caf 和 Car 分别为前、后轮胎的侧偏刚度,为绝对值。 P6 ?稳定裕度为正,不足转向;为负,过多转向。?汽车理论中,定义稳定性因数,前后轮胎的?侧偏刚度 k1和 k2皆为负。 K>0 ,不足转向; K<0 ,过多转向。 af araC bC ??)k bk a(L m 12 2K??第三节车辆特性和设计方法?一、期望的车辆特性?三个方向,操纵性能(横向)为本节主要讨论内容。 P7 ? P8:垂向(乘坐舒适性)的优化思想:加速度为目标函数,悬架的有限工作空间和轮胎动载荷为约束条件。?与之类似,汽车理论的观点:平顺性分析的振动响应量有三个:车身加速度、悬架动挠度、车轮—地面的动载。?操纵性能的总体目标,简言之,就是操纵性+稳定性。原文 P8 ?与之对应,汽车理论对“操纵稳定性”的定义: 在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的情况下, 汽车能遵循驾驶者通过转向系统及转向车轮给定的方向行驶,且当遭遇外界干扰时, 汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。相较于其他方面,操纵性能的分析中,驾驶者的因素不容忽视。或者说,不考虑驾驶员反馈因素的开环控制模型,是不真实的,是比较粗略的。另参见 P14 所期望的车辆操纵性: 4点 P8 良好的操纵稳定性必备的特点: 6条 P9 二、设计方法 P9 建模的目的: P10 第四节术语和约定见教材 P10 ……第二章车辆动力学建模方法及基础理论?较多的力学和数学分析知识,很多不要求深入理解。?简要了解: ?动力学方程(微分方程)的建立方法; P17 ?完整系统与非完整系统; P19 第三章充气轮胎力学第一节概述?基本功用和基本特点 P30 ?一、轮胎坐标系与六分力 P30 (汽车理论观点,见下页) ?二、车轮运动参数? s 包括驱动和制动(含被驱动 P30 ) 两种工况? rd应为没有地面驱(制)动力时的车轮滚动半径。? P31 ?侧偏角与侧向力的关系 P31 ?弹性轮胎的侧偏现象的产生机理(引自汽车理论):见下页? P31