2019/1031 车辆系统动力学 Vehicle System Dynamics 赵树恩 重庆交通大学机电与汽车工程学院 蔬定延大 主要内容 ◎概论和基础理论 垂向动力学 纵向动力学 侧向动力学 汽车NvH专题
2019/10/31 1 车辆系统动力学 Vehicle System Dynamics 赵树恩 重庆交通大学机电与汽车工程学院 主要内容 概论和基础理论 垂向动力学 纵向动力学 侧向动力学 汽车NVH专题 1 2
2019/1031 第三篇侧向动力学 ●第14章基本操纵模型 ●第15章基本操纵模型的扩展 ●第16章转向系统动力学及控制 蔬定延大 第14章基本操纵模型 概述 基本操纵模型假设 运动学方程建立 操纵特性分析 实例分析与比较
2019/10/31 2 第三篇 侧向动力学 ⚫ 第14章 基本操纵模型 ⚫ 第15章 基本操纵模型的扩展 ⚫ 第16章 转向系统动力学及控制 第14章 基本操纵模型 ➢ 概述 ➢ 基本操纵模型假设 ➢ 运动学方程建立 ➢ 操纵特性分析 ➢ 实例分析与比较 3 4
2019/1031 概述 最简单的车辆操纵模型可以由一个单质量刚体表示,该刚体在外力和外力矩作 用下具有在道路水平面运动的三个自由度,既纵向运动、横向运动和垂直运动。若 假设车辆前进速度恒定,这样就剩下横向运动和横摆云顶两个自由度。通常采用这 两个简单的两自由度模型来说明车辆操纵动力学的基本特征。 轮励力与力矩 行驶方向角v 横摆角中 空气动力与力矩 横向动力学提型输入与输出的关系 蔬定延大 第14章基本操纵模型 概述 基本操纵模型假设 运动学方程建立 操纵特性分析 实例分析与比较
2019/10/31 3 概述 最简单的车辆操纵模型可以由一个单质量刚体表示，该刚体在外力和外力矩作 用下具有在道路水平面运动的三个自由度，既纵向运动、横向运动和垂直运动。若 假设车辆前进速度恒定，这样就剩下横向运动和横摆云顶两个自由度。通常采用这 两个简单的两自由度模型来说明车辆操纵动力学的基本特征。 转向角 v 质心侧偏角β 行驶方向角v 横摆角φ FW MW 轮胎力与力矩 空气动力与力矩 横向动力 学 横向动力学模型输入与输出的关系 第14章 基本操纵模型 ➢ 概述 ➢ 基本操纵模型假设 ➢ 运动学方程建立 ➢ 操纵特性分析 ➢ 实例分析与比较 5 6
2019/1031 基本操纵模型假设 汽车只作平行于路面的平面运动,并考虑了轮胎侧偏特性: 汽车无垂直方向运动,也无绕y轴和x轴的俯仰和侧倾运动 汽车作等速运动,不考虑切向力和空气动力的作用 忽略转向系统影响,直接以前轮转角作为输入 √不考虑左右车轮由于载荷变化引起轮胎特性变化和回正力矩的作用。 基本操纵模型即为单轨操纵动力学模型,通常称为“自行车模型”,其优缺点如下: 优点——通过对模型响应物理意义上的解释,来间接反映上述因素的影响 峡点——忽略了簧载质量的侧倾运动及其相关影响 蔬定延大 第14章基本操纵模型 概述 基本操纵模型假设 >运动学方程建立 操纵特性分析 实例分析与比较
2019/10/31 4 基本操纵模型假设 ✓ 汽车只作平行于路面的平面运动，并考虑了轮胎侧偏特性； ✓ 汽车无垂直方向运动，也无绕y轴和x轴的俯仰和侧倾运动； ✓ 汽车作等速运动，不考虑切向力和空气动力的作用； ✓ 忽略转向系统影响，直接以前轮转角作为输入； ✓ 不考虑左右车轮由于载荷变化引起轮胎特性变化和回正力矩的作用。 基本操纵模型即为单轨操纵动力学模型，通常称为“自行车模型”，其优缺点如下： 优点——通过对模型响应物理意义上的解释，来间接反映上述因素的影响。 缺点——忽略了簧载质量的侧倾运动及其相关影响。 第14章 基本操纵模型 ➢ 概述 ➢ 基本操纵模型假设 ➢ 运动学方程建立 ➢ 操纵特性分析 ➢ 实例分析与比较 7 8
2019/1031 运动学方程建立 侧向运动自由度分析 U 直线制动:√ 蔬定延大 运动学方程建立 侧向运动自由度分析 m(V-0y+w·q)=∑F ( FI p41“y w-V q+0 P)=2F: (+y)=∑F Ⅳ-(1-1:厘q y-( DPy M y-(Ix-ly)pq=2M:
2019/10/31 5 运动学方程建立 ➢ 侧向运动自由度分析 ➢ 侧向运动自由度分析 ms (V −υ ⋅γ + w ⋅ q)= ∑Fx ms (υ − w ⋅ p +V ⋅γ ) = ∑Fy ms (w −V ⋅q +υ ⋅ p) = ∑Fz I xp − ( I y − Iz )qγ = ∑ Mx I yq − ( Iz − I x ) pγ = ∑ My Izγ − ( I x − I y ) pq = ∑ Mz ms(υ +V ⋅γ ) = ∑Fy Ixp = ∑Mx Iz γ =∑Mz ms(V −υ ⋅γ)= ∑Fx 运动学方程建立 9 10