车辆系统动力学与控制

汽车系统动力学的发展和现状

摘要：近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性、可靠性以及安全性也提出越来越高的要求，这些要求的实现都与汽车系统动力学相关。汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容。本文通过对汽车系统动力学的的介绍，对这一新兴学科的发展和现状做一阐述。

关键字：汽车系统动力学 动力学响应 发展历史

Summary：In recent years, with the rapid development of automobile industry, people on the vehicle comfort, reliability and safety are also put forward higher requirements, to achieve these requirements are related to vehicle system dynamics.Vehicle system dynamics is the study of all related to the movement of

车辆系统基础知识

1.

车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。） 轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。 蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。 车辆的悬挂特性： 2.

车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。 3.

轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，

以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.

车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类

车辆系统基础知识

1.

车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。） 轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。 蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。 车辆的悬挂特性： 2.

车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。 3.

轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，

以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.

车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类

车辆系统动力学复习题

1．何谓系统动力学？系统动力学研究的任务是什么？ 2．车辆系统动力学研究的内容和范围有哪些？ 3．车辆系统动力学涉及哪些理论基础？

4．何谓多体系统动力学？多刚体系统动力学与多柔体系统动力学各有何特点？采用质量-弹簧-阻尼振动模型和多体系统模型研究车辆动力学问题各有何特点？

5．简述车辆建模的目。

6．期望的车辆特性是什么？如何来评价？

7．何谓轮胎侧偏角？何谓轮胎侧偏刚度？影响轮胎侧偏的因素有哪些？ 8．何谓轮胎模型？根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为哪几种？整车建模中对轮胎模型需考虑的因素有哪些？

9．简述轮胎噪声产生的机理。

10．车辆空气动力学研究的主要内容有哪些？车辆的空气阻力有哪些？产生的原因是什么？试分析空气动力对车辆性能的影响。汽车空气动力学装置有那些？

11．简述风洞试验的特点？

12．车辆的制动性能主要由哪三个方面评价？试分析汽车制动跑偏的原因。 13．车辆动力传动系统由哪几部分组成？在激励作用下通常会产生何种振动？标出图示车辆简化扭振系统各部分名称？并说明其主要激振源？

14．写出货车动力传动系统动力学方程，并写出刚度阵等。

15．路面输入模型有几种？各有何特点？写出各自的表达式？

车辆系统基础知识

1.

车辆系统中主要有哪几种非线性关系：（线性化方法、原理。） 轮轨接触几何关系：线性化时踏面锥度、重力刚度、重力角刚度为常数。 蠕滑率-力规律：蠕滑系数在线性化后也为常数。 车辆的悬挂特性： 2.

车辆系统动力学研究内容：

蛇形运动稳定性；车辆曲线通过时运动状态和轮轨作用力；车辆对轨道不平顺的响应；过曲线时抗脱轨、抗倾覆性能；车辆纵向动力学，车辆间相互作用；新型悬挂形式，主动、半主动悬挂，径向转向架；弓网系统动态特性：受流、噪音；车辆系统空气动力学。 3.

轨道车辆的不平顺及其对应的车辆振动类型：（此处需要补充各种常用轨道谱表示方式，

以及不同振动形式耦合程度大小与关系）

直线区段的四种不平顺分别为：垂向轨道不平顺，引起车辆的垂向振动，水平轨道不平顺，引起车辆的横向滚摆耦合振动；方向不平顺，引起车辆的侧滚和左右摇摆；轨距不平顺轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。

车辆系统动力学指标及评价标准

1.

车辆运行安全性及评价标准：

脱轨系数：评定防止车轮脱轨稳定性的脱轨系数，为某一时刻作用在车轮上的横向力Q和垂向力P的比值。脱轨系数临界值定义为当轮轨接触的切向力T等于摩擦系数乘以接触法向力N时的Q/P值。（有两类

车辆行驶动力学

研究现状

姓名：赵方 班级：研1002班 学号：2010020038 指导老师：林慕义

完成日期：2010年12月27日

目录

前言 .................................................................................................................................................. 2 汽车行驶动力学的研究现状 ........................................................................................................... 3

一、国内外研究现状 ............................................................................................................... 3

1、路面对汽车激励建模研究的现状 ..................................

动力学练习1与答案-05级（化学、高分子）

一、选择题 1.

反应 A

k1B (I)；A

k2D (II)，已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的

活化能 E2，以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？ ( )

(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度

2 如果某反应的 △rHm= 100ｋJ·mol-1，那么活化能 Ea 将： ( ) (A) Ea≠ 100ｋJ·mol-1 (B) Ea≥ 100ｋJ·mol-1 (C) Ea≤ 100ｋJ·mol-1 (D) 都可以

3. 2A

k1产物

动力学练习1与答案-05级（化学、高分子）

一、选择题 1.

反应 A

k1B (I)；A

k2D (II)，已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的

活化能 E2，以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？ ( )

(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度

2 如果某反应的 △rHm= 100ｋJ·mol-1，那么活化能 Ea 将： ( ) (A) Ea≠ 100ｋJ·mol-1 (B) Ea≥ 100ｋJ·mol-1 (C) Ea≤ 100ｋJ·mol-1 (D) 都可以

3. 2A

k1产物

系统动力学自学教程

3. DYNAMO语言简介

方程式 延迟、平滑 函数 Vensim软件

系统动力学自学教程

3.1 DYNAMO语言概述

DYNAMO是一种计算机模拟语言系列。取名来自Dynamic Models(动态模型)的混合缩写。 顾名思义，DYNAMO的涵义在于建立真实系统的模型，并借助 于计算机进行系统结构、功能与动态行为的模拟。 DYNAMO系列是伴随系统动力学，相辅相成地发展起来的。 DYNAMOⅠ、 DYNAMO Ⅱ、 DYNAMO Ⅲ、 DYNAMO Ⅳ…… DYNAMO是特地为模拟动态反馈系统而设计的专用语言。它能 够方便地以表格、图形等形式输出数据型的模拟结果。

系统动力学自学教程

3.1 DYNAMO 语言概述

当模拟一个动态反馈系统时， DYNAMO按每一个时间 间隔(DT)为一步，对系统进行定量模拟，并逐步地 模拟下去，从而得出系统的行为。

时间下标：J、K、L 时间间隔：DT→→准确度

DYNAMO中的时间下标

系统动力学自学教程

3.2 变量与方程的表示

DYNAMO中所有的数量可 划分为两大类： (1)常数

(2)变量

变量的通用符号

系统动力学自学教程

DYNAMO模型中各种方程L 状态(State, level)变量方程

轨交车辆动力学

第六章 车辆动力学车辆动力学是对车辆与线路之间及车辆之间相互耦合作用的复 杂动力作用过程机理进行系统研究，并据此提出车 辆及列车关键结构和参数的一门学科。

主要研究的问题研究和确定车辆在导向线路上安全和平稳运行的条 件。 研究车辆结构、走行悬挂系统、牵引驱动装置、连 接与缓冲装置等机构的结构与参数。 研究车辆各部件的动载荷特征。

轨交车辆动力学

第一节 引起车辆振动的原因及基本振动型式一、车辆振动的型式 伸缩：沿x轴的纵向振动 浮沉：沿z轴的上下振动 横摆：沿y轴的振动。 侧滚：在横断面内的转动 摇头：沿水平面的转动 点头：纵向立面中的转动 车体的横摆与侧滚形成了两个耦合振型：绕车体重心上方某滚心运动的为上心滚摆； 绕车体重心下方某滚心运动的为下心滚摆。

摇头与滚摆属于横向振动范畴， 浮沉、点头为垂向运动范畴， 伸缩则为纵向振动。

轨交车辆动力学

车体的空间振动

轨交车辆动力学

二、激起车辆振动的线路原因

轨道不平顺的4种类型 (a)高低不平顺； (b)水平不平顺和轨距不平 顺； (c)方向不平顺

轨交车辆动力学

轨道随机不平顺的表示

——50kg重钢轨的有缝轨道 ……50kg重钢轨的无缝轨道

轨道高低不平顺的功率谱密度函数示例

轨交车辆动力学

三、车辆的自