第五章汽车操纵动力学

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1、第五章汽车操纵动力学授课章节第五章汽车操纵动力学授课人吴光强职称教授通过教学，使学生达到以下要求：1．了解汽车操纵稳定性的基本概念、研究方法和研究内容；2．理解进行汽车操纵稳定性分析所需要的各种坐标系；教学目的3．掌握基于两自由度模型的汽车操纵稳定性分析方法；4．熟悉汽车操纵稳定性和悬架各参数的关系；5．熟悉载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响；6．了解侧风对汽车操纵稳定性的影响。1．汽车操纵稳定性的研究方法和研究内容；2．汽车操纵稳定性分析所需要的各种坐标系；教学重点3．基于两自由度模型的汽车操纵稳定性分析方法；4．汽车

2、操纵稳定性和悬架各参数的关系；重点与难点5．熟悉载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响。1．基于两自由度模型的汽车操纵稳定性分析方法；教学难点2．汽车操纵稳定性和悬架各参数的关系；3．载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响。教学方法综合运用启发式教学、多媒体教学、案例教学及问题教学等方法采用幻灯片教学，多媒体教学，注重对汽车操纵稳定性基本概念的讲解教学手段的同时，增加学生的感性与理性认识。教学内容学时数§3.1概述§3.2汽车操纵稳定性的研究方法和研究内容2教学过程§3.3汽车操纵稳定性模型建立的坐标系时间分配§3.4基于两自由度

3、模型的汽车操纵稳定性分析2§3.6汽车操纵稳定性和悬架的关系2§3.7载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响2§3.8侧风对汽车操纵稳定性的影响主要教学环节及其设计如下：第一节概述教学过程设计教学路线及措施：1．首先介绍操纵性和稳定性的概念，再把二者结合起来，形成汽车操纵稳定性的概念；2．重点讲述一下汽车操纵稳定性的各个评价指标，使学生对汽车操纵稳定性有更深的理解。第二节汽车操纵稳定性的研究方法和研究内容教学路线及措施：1．汽车操纵稳定性的研究方法有单纯以汽车为对象的开环特性研究方法，也有把驾驶员和汽车作为一个整体研究的闭环

4、方法，后一种方法目前得到了更多和普遍的应用；2．汽车操纵稳定性的研究内容很广泛，有操纵性方面的内容及评价参量，也有稳定性方面的内容及评价参量，要分别讲述。第三节汽车操纵稳定性模型建立的坐标系教学路线及措施：要建立汽车的动力学模型，首先要建立坐标系，在本节分别介绍建立汽车的动力学模型所需要的各种坐标系：轮胎和车轮的坐标系、车辆的坐标系、惯性、车辆及中间坐标系，为后来的动力学模型的建立奠定基础。第四节基于两自由度模型的汽车操纵稳定性分析教学路线及措施：1．基于上节的坐标系，建立汽车两自由度模型的状态空间表达式；2．进行汽车

5、操纵稳定性的稳态分析，求出稳态情况下的质心侧偏角及其质心侧偏角增益，并讨论中性转向、不足转向和过度转向情况下车辆的转向特性；2．接着进行汽车操纵稳定性的瞬态分析，分别讨论用横摆角度、转向盘转角和质心侧偏角增益表示的瞬态转向特性；4．本节最后讨论系统的频率响应特性问题，以前轮转角或转向盘转角为输入用汽车横摆角速度、质心侧偏角和侧向加速度为输出，求得输入和输出之间的相频及幅频特性曲线，分析两自由度模型的汽车操纵稳定性问题。第六节汽车操纵稳定性和悬架的关系教学路线及措施：本节通过静力学分析建立数学模型，分析侧倾中心高度、侧倾

6、刚度、悬挂质量质心位置对侧倾运动的影响，得到汽车在转弯时垂向力在各个轮胎上的分配系数，分析汽车操纵稳定性和悬架的关系。第七节载荷等因素对汽车操纵稳定性的影响教学路线及措施：在本节分别介绍一下载荷变换效应、轮胎、驱动力矩、运动学、弹性运及其其它因素对汽车操纵稳定性的影响。第八节侧风对汽车操纵稳定性的影响教学路线及措施：1．首先讨论侧风引起的力作为研究侧风对汽车操纵稳定性的影响作为本节研究的基础；2．研究汽车在受到一定侧风影响时的运动；3．研究汽车在受到瞬时性急风作用时的运动。基于2自由度的操纵稳定性模型，推导出用质心侧偏

7、角、横摆角速度、侧向加速度等表示的稳态特性评价与瞬态特性的评价指标及动力学方程，并：1．在时域内给出其响应，分析汽车的使用与结构等因素对汽车操纵稳思考题及作业题定性的影响；2．在频域内给出其响应，分析汽车的使用与结构等因素对汽车操纵稳定性的影响；可利用书中的有关参数，或自己选取其它车型的参数。1．吴光强．汽车理论．北京：人民交通出版社，2007.2；2．郭孔辉．汽车操纵动力学．长春：吉林科学技术出版社，1991；本章参考书目3．（日）安部正人．陈辛波译．汽车的运动和操纵．北京：机械工业出版社，1998