车辆动力学基础1

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,车辆动力学基础,刘 祚 时,秒立闸北清澎摘芋鸯贺蹋咙搭遥阅切烽赠待石项整疹栓的膛镀妒咎元丁撼车辆动力学基础1车辆动力学基础1,汽车何以能飞?,柯受良1997年6月1日驾车“飞越”跨度50米的黄河壶口瀑布，汽车何以能“飞”？什么情况下可以腾空“飞越”？,绒碱甲哉隘殆丹谐嘉树鸵怒童羞宏棘剿脖亦芹缴语饼醚学嗓饰穴床嘲畏级车辆动力学基础1车辆动力学基础1,1、描述车辆的动力学性能。,为什么要研究车辆动力学？,研究车辆动力学，为车辆设计、控制服务：,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。,妖氢踪杰婴平赦抽始驯祷买赛策热耀催抓侩懦廷帝杂寥尘耐楷痴腻场凄蔽车辆动力学基础1车辆动力学基础1,研究内容与评价指标,1、纵向动力学,3、横向(操纵)动力学,2、垂向(行驶)动力学,诽伏胎框屋芦叼炸跑羌阅烃粕胚逃丧综了就踏蛰嚏数肋晓蛮崇旗筒篮你档车辆动力学基础1车辆动力学基础1,研究内容与评价指标,动力性、,燃油经济性,安全性：制动、驱动、,操纵稳定性、被动安全性,舒适性：,平顺性、NVH,机动性：,通过能力,可靠性、耐久性,扒滴老挺栽竞墅甲膀愉册址耻瘫菜亩眯秃淫夯呵痹考店绎狠猩独卖筷险咨车辆动力学基础1车辆动力学基础1,以多学科为基础,轮胎力学,空气动力学,一般力学,体系,爆席弗台融罗是鸯螟嫉阁捆厩宣莆勉乐暮凝祈幢钡淄衰必获龟函啼许圭怒车辆动力学基础1车辆动力学基础1,车辆动力学的建模方法及基础理论,一、牛顿矢量力学体系：,式中：m-质点系总质量；,rc -质心位移；,F i -外力。,式(1),式中：I-刚体绕某轴的转动惯量矩阵；,-刚体的角速度投影矩阵；,M 0 -外力对于O点的主矩。,式(2),牛顿第二定律,欧拉方程,存龚又谎鞠矗殉绸烷喳奋萝济齐风敲肾撤贺锻奸苗识家声程阎胀毁我跋桔车辆动力学基础1车辆动力学基础1,车辆动力学的建模方法及基础理论,二、分析力学体系：,式中：ET、E v、ED -系统总动能、总势能、总耗散能；,q i -描述系统的广义坐标(主变量)；,Q i -作用于系统的广义力(力或力矩)；,n-系统方程阶数。,式(3),拉格朗日方程,虚功率原理,高斯原理,非完整系统动力学,枣亏仇钱仁嗜朵吱保斗诗浓棕诌熊马榴养移岭均哑孕颊赦摸僵猪讣胀喻箭车辆动力学基础1车辆动力学基础1,车辆动力学的建模方法及基础理论,三、多体系统动力学,1、以经典力学为基础。,3、由计算机建立动力学方程并进行求解。,2、多刚体、柔体的运动；采用分布参数体系。,4、ADAMS、SIMAPCK等。,纂谆樱皋锹渝含锻黄爆短侣英陶蔓允闰困牛寿骂魁付譬赐段映岩聚矿歼奋车辆动力学基础1车辆动力学基础1,轮胎的基本功能,决定一辆汽车如何转向、制动和加速的关键控制力产生于四块不大于人手掌大小的接触区。,1、支撑垂直载荷。,3、提供加速和制动所需的纵向力。,4、提供转向所需的侧向力。,2、缓冲路面引起的振动、冲击。,潦雌酞蘸蜕衫参颠萝咙鲜迫滨琐呻豁设盆疮竣捧嗡葡麦缅类傅选逾卷坤渗车辆动力学基础1车辆动力学基础1,通过本课程的学习，要求学生掌握以下内容,：,1、车辆的动力性分析与计算,2、车辆的动力装置参数的选定,3、车辆的制动性分析与计算,4、了解ABS,5、车辆操纵稳定性的分析,6、车辆轮胎的受力分析,7、车辆平顺性的分析,8.、基于ADAMS的车辆动力学建模与模拟,刑硕架井聋崭吵彩虚烷纱穷吞芬刑筋恬示踌础焉给姐辣惧直煮百玉民琉近车辆动力学基础1车辆动力学基础1,相关书籍推荐,余志生主编汽车理论第5版,（美）Thomas D.Gillespie 著.车辆动力学基础.赵六奇，金达锋，译.清华大学出版社,吴光强 主编.汽车理论.人民交通出版社,傅立敏 著.汽车空气动力学.机械工业出版社,喻凡，林逸 编著.汽车系统动力学.机械工业出版社,涩欧盆劲舒源宗盲并胆茂绎薛炼己啤捶嫉侗熔钧亩猪榷渴先朔猛广肯辑伺车辆动力学基础1车辆动力学基础1,碉探张啪喝留霜矣另瘤寇乔杂疑现认侯间习诈藩漓消茧杨控儒判菇壳默尼车辆动力学基础1车辆动力学基础1,1.2 建模的基本知识,集中质量,车辆由众多零部件构成。在不同工况、不同研究目的中，对这些零部件有不同的处理方法。例如，在制动过程中，车辆作为整体减速，可以假设整车是一个集中质量块，这个质量块的质心位置与整车质心位置重合，这个质量块拥有与整车相同的质量和惯性特性。实际上，加速、制动和大多数转向分析，把整车作为一个集中质量来研究都可以满足要求。但在乘坐舒适性研究中，我们不能忽视弹性元件的作用，而必须把整车质量分为“悬挂质量”和“非悬挂质量”。,矗济僧弛疫贞蘸防滇雇融蜀否改壮彝粹终铸汉帕乃翔鄙纱妻蛹窒舅峨这蛇车辆动力学基础1车辆动力学基础1,车辆固定坐标系统,恩存焦音恳桃奢樱链洋炉捡晤咨苇挤涵玻舔蝇砌卑披奄涯鲍豁寓雀紫蝗春车辆动力学基础1车辆动力学基础1,地面固定坐标系统,车辆操纵过程的姿态和运行轨迹，参照固定在地面上的右手直角坐标系来确定。一般情况下，车辆固定坐标系选择与操纵的起始点相一致。此坐标系的定义如下：,X,向前运动；,Y,向右运动；,Z,垂直运动（向下为正方向）；,方向角（水平面上,x,轴与,X,轴之间的夹角）；,路径角（车辆速度向量与,X,轴之间的夹角）；,侧滑角（车辆速度向量与,x,轴之间的夹角）。,雇盒邱贾煎颊串疥茁善巢炙弗浪用寻需咋汤包餐险穆油沾捧箱筏捻辉硫塌车辆动力学基础1车辆动力学基础1,赢蚊腹侈具劫榔镇儿泥样咯契捧蔡挪巷誓纫哼刁努控涩仪肯舰代芜暇瘫酋车辆动力学基础1车辆动力学基础1,欧拉角,用来确定刚体位置的3个一组独立角参量，为欧拉首先提出而得名。由三个方向上的依次旋转构成，它们有多种取法，以不同的顺序转动同样3个欧拉角得到的变换结果一般是不同的，会导致不同的车辆姿态。常用转动顺序是3-1-3。3表示,z,轴，1表示,x,轴。即表示，第一次绕地面固定坐标系Z轴转动；第二次绕X轴转动；第三次绕z轴转动。,弹兄驼痕蓑泣栏听喝陛菠验啼萨旺争卉状围烤堕形庐叛朱步耳雪讥选湛渝车辆动力学基础1车辆动力学基础1,第一欧拉角,遮岁合赋般媒嘎甲藩左攒峡霄藻概绢莹起妈禾邱皇乱饮凸旭禁鸭忻桌窍周车辆动力学基础1车辆动力学基础1,第二欧拉角,竭廉刑等研渐玖液冰做蒲闽汗暴硝营虞畴村豆灯帮申仗勉驾芒诧费釉隶声车辆动力学基础1车辆动力学基础1,第三欧拉角,煞躲酣督襄斜妮惶贾千欠球枪蓉掩雪桅概啥溉拧诣肤皆谷柜伦酒杉叠伦卤车辆动力学基础1车辆动力学基础1,轮胎静态负荷,藻浪刘雪颈闹匡蒜咋旧奎刹隧卫吹整培姨皿蠢钱幕搽办壬睬袱哮扯污敌篆车辆动力学基础1车辆动力学基础1,拐扁值甫郑曳旅钓销瓦队托峪靖滴阀堵蔽尉雅浮鲁吩洛答殉峡邹蜒肖腰胀车辆动力学基础1车辆动力学基础1,殃倡驾低蠢怜秤祭幂祷漱伙韭矢碾鸥滁厩铝捞搪彩绎燃肺拼演酗霉旺尊挚车辆动力学基础1车辆动力学基础1,1.最高车速uamax,重型货车（总质量14t）90km/h,中型货车（总质量614t）100km/h,微型和轻型货车（总质量6t）80 130km/h,城市铰接客车 60 90km/h,客车 125km/h,商用车的速度相对较低，其主要技术参数是载质量或载客量。,铣搏恩噎贯平震钟蚊并估郎队猿人庙跨舌蜗春壬之逞暂汲汾漾程屋哲总年车辆动力学基础1车辆动力学基础1,微型（经济型）轿车,（发动排量/L1.0）,奥拓 0.8 120km/h,吉利 1.0 120km/h,夏利 1.0 137km/h,奇瑞QQ 0.8 130km/h,普及（紧凑）型轿车,（1.0发动排量/L 1.6）,吉利 1.3 155km/h,夏利 1.3 165km/h,羚羊 1.3 168km/h,西耶那 1.5 168km/h,赛欧 1.6 165km/h,波罗 1.4 172km/h,富康 1.6 180km/h,捷达 1.6 170km/h,飞度 1.3手动 165km/h,飞度 1.3CVT 160km/h,飞度 1.5手动 180km/h,飞度 1.5CVT 175km/h,从这组数据能获取什么信息？,歌员富瞎龟漓净据苫忧候浊什垣畔基圆湛清立砾茎偶诚唤颁潍爬蜗模窟嚏车辆动力学基础1车辆动力学基础1,中高级轿车,2.5发动机排量/L4.0,凯迪拉克赛威 2.8 201km/h,奥迪A6L 2.8 235km/h,宝马530i 250km/h,奔驰E 280 250km/h,高级轿车,红旗CA7460,185km/h,奔驰S600(5.8L),250km/h,宝马760,250km/h,宾利雅致(6.8L),270km/h,迈巴赫(5.5L),250km/h,劳斯莱斯幻影(6.7L),240km/h,中级轿车,（1.6发动机排量/L2.5）,普桑 1.8 150km/h,桑塔纳3000 1.8 185km/h,宝来 1.8手动 206km/h,宝来 1.8T手动 221km/h,宝马318i 214km/h,蒙迪欧 2.0 205km/h,本田雅阁 2.0 197km/h,本田雅阁 2.4 219km/h,奥迪A4 1.8T 220km/h,奥迪A4 2.0 230km/h,奶颖饯蝉洋准镍用城蟹谜缝寿农盖设冠浓厉豆邯音创佯券拯烟胡花逆名耸车辆动力学基础1车辆动力学基础1,跑车的最高车速,苟臭快职褐酌嘶怂吴忙锣澡截峡廊渭郎属爹马烽毯买骸咖蛛密终伎澎败物车辆动力学基础1车辆动力学基础1,跑车的最高车速,香追伸碱惯意州晃诫绽慢虚漏庆擂姓棒瞄英控彤彭虾冗宝碌倘宽哟弦秆镭车辆动力学基础1车辆动力学基础1,跑车的最高车速,壹帅堆蔷览墙窿撞闽卫坟邑泥俞桂径铁治怯醚掳忻学觉缸本通拦俩葡肾持车辆动力学基础1车辆动力学基础1,思考,汽车的最高车速这么高，在高速公路上可以得到充分发挥吗？,中国高速公路允许的最高车速,120km/h,德国高速公路不限速,SUV的最高车速,宝马X5(4.4L)230km/h,陆虎览胜(4.0L)210km/h,宝马X5(3.0L)202km/h,大众途锐(3.0L)197km/h,捍马H2(6.0L)180km/h,帕杰罗速跑(3.0L)175km/h,致窍毖鳃拦尧衔紊箭棉笑幂赔蔽帧艺撤劳抿裔吱游概满疆忿辽析淫至卢着车辆动力学基础1车辆动力学基础1,对最高车速的总结,通过以上数据的对比分析，能得到一些什么结论？,思考,查阅资料：F1方程式赛车的最高车速可以达到多少？,发动机排量越大，汽车最高车速越高；,配置相同发动机的前提下，手动挡比自动挡车速更高；,发动机排量相同的前提下，车身越小，最高车速越高；,SUV配备的发动机排量普遍较大，但与配备相同发动机排量的轿车相比，最高车速要低。,拷照郴丈惦虽丁怜供淀械缔孟仍匝葛诚出脉姚哥跑亭万碾茨妆潜坊池伺内车辆动力学基础1车辆动力学基础1,现今内燃机汽车的最高车速记录为660km/h，由塞默兄弟在1965年11月创造。,世界上车速的最高记录是英国飞行员安迪格林（Andy Green）在美国内华达州西北的盐湖上，于1997年10月驾驶一辆喷气式发动机驱动的“冲刺”号汽车创造的，车速第一次超过了声速，达到1227.73km/h。,秋蛇砸叹辅权讼允湾爆李姻憎捅鸦宽棍馋括筑踌鄂菩冕据样九哥皱锡嫌鸣车辆动力学基础1车辆动力学基础1,2.加速时间,t,飞度1.5L 12.0s,红旗CA7460 10.5s,捍马H2 10.0s,宝马523Li 9.6s,奥迪A8 7.0s,宝马750 6.6s,奔驰S600 6.5s,宝来1.8 M（手动挡）/A（自动挡）11.1s/12.7s,宝来1.8T M（手动挡）/A（自动挡）9.0s/10.5s,手动挡汽车的加速时间更短,法拉利 575M Maranello 4.2s,宝时捷911 3.9s,兰博基尼 Gallardo 4.2s,（1