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汽车动力学学习总结 严格的说，汽车动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科。它涉及的范围广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应(如发动机、传动、加速、制动、防抱死和牵引力控制系统等方面的因素）外，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容，即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；而操纵动力学研究车辆的操纵性，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。 1 轮胎动力学 轮胎是车辆重要的组成部分，直接与地面接触。其作用是支撑整车的重量，与悬架共同缓冲来自路面的不平度激励，以保证车辆具有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面具有良好的附着性，以提高车辆驱动性、制动性和通过性，并为车辆提供充分的转向力。所以轮胎动力学的研究对于整车动力学研究具有重要意义。 轮胎的结构特性很大程度上影响了轮胎的物理特性。所以轮胎模型的建立对于车辆轮胎动力学特性的研究具有重大影响。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，轮胎模型在特定工作条件下的输入量有纵向滑动率s侧偏角α径向变形ρ车轮外倾角γ车轮转速w转偏率φ而输出量为纵向力侧向力法向力侧向力矩滚动阻力矩回正力矩根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为： 1）轮胎纵滑模型主要用于预测车辆在驱动和制动工况时的纵向力 滚动的车轮产生的所有阻力为车轮滚动阻力，主要包括轮胎滚动阻力分量、道路阻力分量和轮胎侧滑阻力分量。其中车轮滚动阻力包括弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力；由不平路面、塑性路面和湿路面的道路情况引起的阻力成为道路阻力；侧向载荷和车轮定位引起的侧偏阻力。 2）轮胎侧偏模型和侧倾模型 主要用于预测轮胎的侧向力和回正力矩，评价转向工况下低频 转角输入响应。 影响轮胎侧向力的三个重要的因素是侧偏角、垂向载荷和车轮外倾角。侧偏角由轮胎的运行条件决定，它取决于车辆前进速度、侧向速度、横摆角速度和转向角。轮胎的垂向载荷静态值由车辆质量分布决定，但随着载荷在纵向和侧向的重新分配，轮胎的垂向载荷会发生变化。车轮外倾角由转向角和通过悬架杆系作用的车身侧向所决定。 3）轮胎垂向振动模型 主要用于高频垂向振动的评价，并考虑轮胎的包容特性（包含刚性滤波和弹性滤波特性 轮胎的缓冲作用与轮胎的弹性有关，在法向载荷下，轮胎会发生变形通常以轮胎所受载荷和变形的曲线来表示轮胎的刚度特性，根据轮胎的测试条件的不同，轮胎的垂向刚度有三种不同的定义，分别为：静刚度、非滚动刚度及滚动刚度。 此外轮胎模型还可以分为经验模型和物理模型，在物理模型中又可以分为弦模型、梁模型等，在不同的场合中根据计算效率和计算精度选取不同的模型。 2 纵向动力学特性 汽车的纵向动力学特性分析包括动力性、燃油经济性和制动性。 车辆的动力性由加速能力、爬坡能力和最高车速衡量。 汽车的驱动力-行驶阻力平衡方程为 即 其中为驱动力 为滚动阻力 为坡阻力 为风阻力 为加速阻力 为发动机转矩 为变速器传动比 为主减速器传动比 为机械效率 r为轮胎半径 G为车重 f为滚阻系数 i为道路坡度 为风阻系数 A为迎风面积 为当前车速 为旋转质量换算系数 m为整车质量 可以通过汽车的驱动力行驶阻力方程看出汽车的动力性。 汽车的燃油经济性主要以燃油消耗量来表示。在汽车设计上可以通过降低汽车行驶阻力，尽可能降低附属设备（如空调、动力转向、动力制动等）的能耗和几套传动效率等途径来提高汽车的燃油经济性。 车辆的制动性主要通过制动效能、制动效能的稳定性以及制动时的方向稳定性来评价，在现代汽车控制中对制动时方向的稳定性进行了很多研究，例如ESP等的应用。 3 行驶动力学 1）路面输入模型 大量路面测量文献表明，对于不同等级的路面，主要区别在于路面粗糙程度的不同，通常用路面不平度系数来表示其粗糙程度。如果将一段平滑的路面的所有频谱成分的振幅均按一定比例增加，实际上就可形成一段粗糙的路面谱，这样，就可以方便的用一个通用的谱密度函数来大致表达不同粗糙程度的路面，以作为车辆系统的输入激励。 2）行驶动力学模型 假定车身是一个刚体，当车辆在水平面做匀速直线运动时，车身具有上下跳动、俯仰、侧倾三个自由度；两个前轮分别具有垂向运动自由度；剩下的两个自由度表示独立悬架的两个后轮垂向运动，或表示非独立悬架中后轴的垂向跳动和侧倾转动。上述整车七自由度模型虽然对真实的车辆而言已经非常简化，并且还忽略了悬置发动机和驾驶员及座椅。但对于车辆基本行驶特性分析求解来说，七自由度模型还是有些复杂。还可以进一步简化而形成四自由度模型和两自由度模型，简化过程可分为两点： ·在低频路面激励下，可以认为车辆的左右两个车轮轨迹输入具有较高的相关性，即认 为左右输入基本一致。再考虑车