车辆动力学

车辆动力学 Vehicle dynamics 课程简介 本课程主要讲述轮式车辆动力学的基本理论，内容包括车轮的纵向特性和横向特性，车轮与地面相互作用时的阻力和牵引力；车辆直线行驶时的驱动力和行驶阻力，车辆的加速性和制动性；轮式车辆的转向机理，轮式车辆的转向过渡过程；路面不平度的统计特性，描述车辆行驶振动的传递函数和状态空间方法，车辆被动悬架、半主动悬架和主动悬架的数学模型和计算机仿真；多自由度汽车行驶的动力学问题。 本课程是车辆工程硕士研究生必修课程。 教学大纲 第一部分  大纲说明 1.课程名称：车辆动力学 2.课程代码：010******* 3.课程类型：学位课 4.开课时间：春（或秋） 5.总学时数及学分：32学时，2学分 6.开课部门：机械与汽车工程学院 7.授课对象：硕士研究生 8.面向学科：机械工程 9.预修课程：机械振动 10.考核方式：考试考查，闭卷考试70%，平时成绩30% 11.主讲教师：蔡仁华 12.本课程的学时分配表 序号 教学内容 课堂讲课 学时 实践 学时 课堂讨论 学时 课外自学 学时 1 第一章 车辆-地面相互作用力学 6     3 2 第二章 车辆直线行驶力学 8     4 3 第三章 车辆转向运动学和动力学 10     5 4 第四章 车辆行驶振动力学 8     4                         合计 32     16             13. 教材及教学参考资料： 教材： 米奇克、瓦伦托维兹著，陈萌三等译　汽车动力学（第四版）清华大学出版社2009年 王良曦、王红岩 车辆动力学 国防工业出版社 2008年版 参考资料： 张克健.车辆地面动力学.国防出版社.2002年版 RANDOM VIBRATION,S.H.Carandall,Editor,The M.I.T.Press,1963 第二部分  教学内容和教学要求 第一章　车辆-地面相互作用力学 主要讲述车轮与地面间相互作用力学。 1.1　车轮-地面力学 1.1.1　轮胎的垂直特性 1.1.2　车轮的纵向特性 1.1.3　车轮的横向特性 1.2　车轮阻力 1.2.1　滚动阻力 1.2.2　穿水阻力  1.2.3　轴承摩擦，残余制动力矩 1.2.4车轮其他阻力 1.2.5总的车轮阻力 第二章　车辆直线行驶力学 主要讲述车辆直线行驶力学，还叙述了牵引特性计算步骤，以及机械传动、液力传动车辆的加速性能计算方法。轮式车辆制动性相关的内容在本章的最后进行了介绍。 2.1　车辆的驱动力和行驶阻力 2.1.1　车辆的驱动力 2.1.2　车辆空气动力学 2.1.3　车辆的行驶阻力 2.1.4　车辆行驶条件 2.2　车辆直线行驶牵引计算 2.2.1　动力装置特性 2.2.2　车辆的牵引特性 2.2.3　牵引计算步骤 2.3　机械传动车辆的加速性能 2.3.1　发动机稳态运行时车辆的加速性 2.3.2　发动机非稳态运行时车辆的加速性 2.4　安装液力传动车辆的直线行驶牵引计算 2.4.1　液力传动车辆特点 2.4.2　液力变矩器的原始特性 2.4.3　液力变矩器与发动机共同工作特性 2.4.4　综合式液力传动车辆牵引计算 2.4.5　综合式液力传动车辆的加速性能 2.5　车辆的制动性能 2.5.1　制动性能指标 2.5.2　轮式车辆的制动性能 2.5.3　制动防抱死装置 第3章　车辆转向运动学和动力学 主要讲述车辆转向运动学和动力学。 3.1　轮式车辆转向 3.1.1　转向运动学 3.1.2　稳态转向 3.1.3　转向过渡过程 3.1.4　转向稳定性 3.2　瞬态特性 3.2.1　稳定性、固有频率、阻尼 3.2.2　操纵性能、转向盘转角斜坡特性 3.2.3　转向特性、频率特性 3.2.4　在给定车道曲线上的行驶，“理想的”驾驶员，缓和曲线 3.2.5　转向盘自由状态下车辆的行驶特性 3.2.6　侧风性能 3.3  正常行驶状态与极限行驶状态 第4章　车辆行驶振动力学 主要讲述车辆行驶振动力学的内容。首先是简述路面不平度的统计特性，因为路面的不平是引起车辆行驶振动的根本外因。随后是汽车悬架系统的简化数学模型，单自由度线性系统的自由振动和强迫振动，二自由度模型及拉氏变换和状态方程的求解方法。接下来是二轴车辆悬架系统平面模型和多轴车辆悬架系统的三维模型。还叙述了扭力轴和单摆臂悬架系统的等效刚度的计算方法，使读者能了解如何获得建立前述模型所需的等效刚度。最后，是有关半主动悬架和主动悬架的内容和计算机仿真方法。 4.1　路面状况的统计特性 4.1.1　空间频率谱密度 4.1.2　时间频率谱密度 4.1.3　路面不平度的高斯分布特性 4.2  汽车悬架系统简化模型 4.2.1  分离质量简化方法 4.2.2  单自由度系统 4.2.3  二自由度系统 4.3  车辆悬架系统模型 4.3.1    轴车辆悬架系统平面模型 4.3.2  多轴车辆悬架系统三维模型 4.4  悬架的等效刚度 4.4.1  扭力轴悬架的等效刚度 4.4.2  单摆臂悬架的等效刚度 4.5  主动悬架和半主动悬架 4.5.1  主动悬架 4.5.2  半主动悬架 4.5.3  1／4汽车半主动悬架性能仿真 4.5.4  1／2汽车主动悬架性能仿真 4.6  双轴汽车，单轮辙激励 4.7  四轮汽车，双轮辙激励