汽车系统动力学_汽车系统动力学第2版

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1、全主动悬架和半主动悬架的工作原理及评价指标

半主动悬架就是指可以根据汽车运行时的振动及工况变化情况，对悬架阻尼参数进行自动调整的悬架系统。为了减少执行元件所需的功率，一般都采用调节减振器的阻尼，使阻尼系数在几毫秒内由最小变至最大，使汽车振动频率被控制在理想的范围内。半主动悬架为无源控制，在汽车转向、起步及制动等工况时，不能对悬架的刚度和阻尼进行有效的控制。

全主动悬架简称主动悬架，是一种有源控制悬架，所以它包括有提供能量的设备和可控制作用力的附加装置。它可根据汽车载质量、路面状况(振动情况)，行驶速度、起动、制动、转向等工况变化时，自动调整悬架的刚度和阻尼以及车身高度，从而能同时满足汽车行驶平顺性和稳定性等各方面的要求。其评价指标有悬架动行程、轮胎动载荷、车身加速度。

2、什么是系统动力学，系统动力学研究的内容是什么？

系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。

汽车系统动力学研究所有与车辆系统运动有关的学科，包括空气动力学，纵向运动及其子系统的动力学响应，垂向和横向两个方面的动力学内容，既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，操纵动力学研究车辆的操纵特性，主要与轮胎侧向力有关，并由此引起车辆侧滑、横摆和侧倾运动。

3、车辆的设计方法和建模目的车辆动力学特性的设计方法主要以系统建模和分析为主，而车辆的设计是以个迭代循环的过程。建模的目的如下：

（1）描述车辆的动力学特性

（2）预测车辆性能并由此产生一个最佳设计方案

（3）解释现有设计中存在的问题，并找出解决方案

4、各底盘子系统之间的影响及发展趋势

汽车系统动力学的发展趋势：

（1）车辆的主动控制，主要是车辆底盘系统的集成控制（2）车辆多体动力学，主要是CAE技术和联合仿真技术的应用（3）人–车–路闭环系统和主、客观评价（4）新能源汽车动力学

5、轮胎的基本功能 轮胎的基本功能包括：（1）支撑整车质量

（2）与悬架共同作用，衰减由路面不平引起的振动与冲击（3）传递纵向力，实现驱动和制动

（4）传递侧向力，使车辆转向并保证行驶稳定性

6、什么是轮胎模型

轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，既轮胎在特定条件下的输入、输出关系。根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为：轮胎纵滑模型、轮胎侧偏模型侧倾模型、轮胎垂向振动模型。

7、制动性的评价指标及制动跑偏的原因

制动性的评价指标有：制动效能、制动效能的稳定性、制动时的方向稳定性。制动时汽车跑偏的原因有两个：

（1）制动时汽车左右车轮，特别前轴左右车轮（转向轮）制动器的制动力不相等。

（2）制动时悬架导向杆系与转向拉杆在运动学上的不协调（互相干涉）。

8、ABS与TCS的工作原理

ABS一般由轮速传感器、电控单元和控制压力调节器等组成，在制动过程中，首先由轮速传感器测出各个车轮的转速，并将这一信息传递给控制单元，控制单元根据信号计算出汽车的滑移率，并把控制信号传给压力控制调节器，压力控制调节器根据信号增减各个车轮的控制压力，从而控制汽车的滑移率保持在20%左右，防止车轮抱死。

TCS是在ABS的的基础值上发展而来的，它是由发动机输出转矩调节器、驱动轮制动力矩调节、差速器锁止调节、离合器/变速器控制组成，通过控制驱动轮上的驱动力来防止驱动打滑，用来提高汽车起步、加速及在滑溜路面行驶时的牵引力和确保行驶稳定性。建模题 1.运动方程

两自由度模型的运动方程

1Csz2(KsKt)z1Ksz2KtZ0z1Cszm1 1Csz2Ksz1Ksz20m1z2Csz

对于一个常系数的线性系统，当输入量是一个简谐函数时，输出量也是与输入量同频率的简谐函数，但两者的幅值不同，相位也不同。输入为

输出为

z0Z0eitz1Z1ei(t)Z1ez0iz2Z2ez1Z1eH1()i(t)Z2ez0ii输出为

i(t)Z1ez0H1()z0z2Z2ei(t)Z2ez0H2()z0i为频率响应函数

H2()车轮、车身的速度和加速度为：

z1iz1z1z125

z2iz2z2z222以上各式代入两自由度模型的运动方程，得：

Kt[Csi(Ksm2)]z1H1()2z0Csi(KtKsm1)CsiKsCsiKsCsi(Ksm22)Kt(CsiKs)z2H2()2z0Csi(KtKsm1)CsiKsCsiKs2拉格朗日法：

Csi(Ksm2)2

1U[kt(z1q)2k(z2z1)2] 2

1Dc(z2z1)22Tzi

mizi

dT()mizidtziTzi07

外界广义激励力为0。

以上各式代入拉格朗日方程，得

221T(m1z1m2z2)2Ukt(z1q)k(z2z1)z1Dz1Uk(z2z1)z2c(z2z1)c(z2z1)Dz2mzczcz(kk)zkzkq1112t12t 1cz2kz1kz20z2cz m1例2.研究汽车上下振动和俯仰振动的力学模型，选取D点的垂直位移和绕D点的角位移为坐标，写出车体振动的动力学方程 拉格朗日法：

解：

建立所示简化的分析模型，x1x29

xCxDeDCDx1xDa1D x2xDa2DTmxCJCC22 221122k1(xcl1c)k2(xcl2c)22

11TmxCJCC22221122 Uk1(xcl1c)k2(xcl2c)22

TxcmxcTcJccdT()JccdtcdT()mxcdtxc10

T0xcT0cUK1(xcl1c)K2(xcl2c)

xc UK1l1(xcl1c)K2l2(xcl2c)c

mxcK1(xcl1c)K2(xcl2c)0JccK1l1(xcl1c)K2l2(xcl2c)0m0xcK1K2K1l1K2l2xc0220JKlKlKlKlc11221122cc

不存在惯性耦合