汽车系统动力学汽车系统动力学复习笔记21.doc

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1、汽车系统动力学复习笔记系统的定义：相互作用相互依赖个组成部分组成的具有特定功能的有机整体，一个系统也也可以是一个更大系统的组成部分系统的特性：(1)、层次性：大系统可分解为有很多层次的结构(2)、整体性：个元素是相互联系(3)、目的性：人工系统是为某一目的而构成的(4)、功能共性：系统中都存在物质，能量和信息的流动系统研究生的内容（1）、系统的设计：已知输入时系统满足输出（2）、系统的识别：已知输入和输出来研究系统（3）、环境的预测：已知系统和输出确定输入系统动力学：讨论系统的数学模型和响应的学科汽车系统动力学：将汽车看成一个动态系统，来讨论它的数学模

2、型和响应汽车系统动力学的特点：需要考虑环境因素，驾驶员因素，强调汽车各个子系统之间的联系并将汽车看成一个控制系统来进行分析汽车系统动力学研究的内容：轮胎动力学，汽车纵向、横向、垂直的动力学和多刚体动力学数学模型的方法：（1）各种数学方程单个或两个自由度的用牛顿力学或者动能定理，多自由度的用分析力学（2）用能量建功率流建立模型控制系统理论：输出和输入的拉氏变换函数的比之状态：系统的过去，将来和现在状态变量：可以完全表征系统运动的最小个数，系统变量的选取并不是唯一的状态向量：状态变量作为分量的向量状态空间：状态向量的所有可能值的几何状态方程：表述系统状态变

3、量和系统输入的一阶微分方程X’=AX+BU输出方程：输出与状态变量间的函数关系Y=CX+DU状态空间表达式：状态方程与输出方程所构成的一个系统动态的完整描述可控性和可观性是最优控制中的两个重要概念可控性：在有限时间间隔内，可以用一个控制向量使系统的初始状态转移到任一状态，只要有一个状态变量不受控，则系统就不可控可控条件：矩阵K是非奇异矩阵（充要条件是矩阵K可逆，也就是矩阵K的行列式部位0）可观性：在有限时间间隔内，由输出和输入可以确定系统初始状态的每一个分量，只要有一个状态变量不能确定，则系统是不可观测的可观条件：矩阵K是非奇异矩阵（1）系统的状态方程

4、：X’=AX+BU（该形式为标准形式）系统的输出方程：Y=CX+DU其中输入为U（2）线性定常熟系统的动态微分方程：指的是系统的输出的n阶各倒数线性和等于输入n阶各倒数线性和（1）传递函数G(S)：输出拉氏变换除以输入的拉式变换则系统特性：层次性、整体性、目的性、功能共性、汽车系统动力学就是把汽车当做一个动态系统，对其行为进行研究，讨论其数学模型和响应汽车系统动力学的研究内容1、环境和路面的分析以及其对汽车的作用2、汽车系统及其各子系统的相互作用3、汽车系统最佳控制盒最佳使用4、人车系统的相互匹配和模型研究模型分类比例物理模型数学等效模型数学模型轮胎滚

5、动时两个重要的角度：侧偏角和外倾角，侧向力是侧偏角和外倾角两者的函数滚动阻力：轮胎的内摩擦、地面变形的阻尼，以及轮胎与路面间弹性变形与局部滑移产生的大小等于轮动阻力系数乘以轮胎垂直载荷直线行驶时滚动阻力1、干路面上滚动阻力系数与速度的平方有关2、湿路面滚动阻力对应于干路面上滚动阻力加上穿水阻力3、前束阻力正比于前束角的平方4、转弯时的滚动阻力：取决于行驶速度和转弯半径一、弹性拉伸绳模型（接触长度，松弛长度的特征长度，气体刚度）1、静止时的线性模型》》静止时的侧向刚度2、静态绕Z轴转动模型》》扭转刚度3、自由滚动线性模型（小侧滑或小曲率半径，连续地进入接

6、触区）（1）滚动侧偏刚度》》静止时的倍（2）滚动扭转刚度》》与静态扭转刚度相等二、轮胎侧偏特性的数学模型1、假设：胎体刚性，胎面弹性，轮胎自由滚动，轮胎侧倾角为零，接触点各点摩擦系数为常数2、考虑胎体侧完变形的轮胎侧偏特性》》综合侧偏刚度=胎面+胎体的侧偏刚度3、影响因素：子午、大经、低压、宽辋、少帘层，地在和，高磨损都会是侧偏刚度最大。三、轮胎侧倾力学特性》》外倾刚度与轮胎侧向弹性密切相关，又对汽车转向以及轮胎单位参数的合理选择有很大影响1、忽略胎体侧倾弹性》》外倾刚度与台面侧倾刚度和印迹长成正比而与轮胎半径成反比2、考虑胎体侧倾弹性》》外倾刚度=胎

7、面+胎体外倾刚度四、汽车前轮摆振1、前轮和转向轮组成的振动系统》》前轮，转向杆系，转向器，弹簧簧载质量（1）、前轴绕汽车纵轴振动》》降低悬架和轮胎刚度、增大前轴的转动惯量可以降低前轴角振动的固有频率（2）、转向轮和转向机构以及拉杆组成的一个绕主销摆动的振动系统》》转向轮绕主销振动的固有频率要尽量低2、前轮摆振现象：汽车行驶中，前转向轮发生其主销做周期性的角振动（1）、横向振动》》车桥总成相对于车身的横向振动》》由于悬架和车轮的横向有弹性（2）前轮绕主销的角振动》》前轮以主销为轴的左右振动（3）前桥绕汽车纵轴线的较主动原因》》内外界的能量输入（1）周期变

8、化的激振力》》轮胎不平衡质量产生的离心力；轮胎陀螺力矩；悬架及转向系统运动不协调（2）偶尔和单