汽车系统动力学复习资料

1、一、名词解释1. 状态变量：能够完全描述动态系统运动的最少的变量组称为系统的状态变量。一个n阶微分方程描述的系统，就有n个状态变量，当他们的时间响应都求得时，系统的运动状态也就确定了。2. ASR/TCS：牵引力控制系统，其在驱动过程中通过调节驱动车轮牵引力实现驱动滑转控制，防止驱动车轮发生滑转。3. 侧倾转向：在侧向力作用下，车厢发生侧倾，而引起车轮偏转，即车轮围绕垂直轴线或转向节主销转动。4. 中性转向点：使汽车前，后轮产生同一侧偏角的侧向力作用点。5. 附着椭圆：驱动力和制动力在不同侧偏角条件下的曲线的包络线是附着椭圆。它确定了切向力与侧偏力合力的极限值。表明了驱动力或者制动力对轮胎侧偏

2、特性的影响，驱动力或者制动力越大，侧偏力越小。6. 不足转向、中性转向、过多转向：7. 4WS：四轮转向，即后轮随动转向。使后轮在前轮转向时，按照不同要求随动转动一个转向角，用于提高车辆的操纵稳定性8. ARC：主动改变悬架的抗侧倾特性，可以保证车身的正常姿势，并间接改善汽车的转弯性能9. VDC：控制轮胎的侧向力，可以改善汽车转向操纵性能并提高抗侧向干扰能力10. ESP：车身电子稳定系统，ESP系统包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（驱动防滑转系统），是这两种系统功能上的延伸，它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。11

3、. 侧偏角、侧偏刚度：侧偏刚度为侧偏力与侧偏角的比值，实际上应为侧偏力与侧偏角构造曲线在侧偏角等于0度时曲线的斜率。12. 侧倾中心：悬架侧倾中心定义为汽车车身侧倾时绕符合每个车轮滚动时瞬时中心约束运动的瞬时点。13. 主动安全性、被动安全性：通过车辆的设计尽量减少或避免交通事故的发生；通过车辆设计师车辆发生事故时尽量减少对成员的伤害。14. 操纵稳定性：在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干挠时，汽车能抵抗干挠而保持稳定行驶的能力。二、问答第一章1.系统动力学的研究任务？主要研究内容？（1）研究任务： 1系统设计：已知输入和设

4、计系统的特性，使得它的输出满足一定的要求。2系统识别：已知输入和输出来研究系统的特性。3环境预测：已知系统的特性和输出来研究输入。（2）主要内容： 1路面特性分析、环境分析及环境与路面对汽车的作用； 2汽车系统及其部件的运动学和动力学，汽车内各个子系统的相互作用；3汽车系统最佳控制和最佳使用； 4车辆-人系统的相互匹配和模型的作用，驾驶员模型，以及车辆的工程技术设计适合于人的使用，从而使人-机系统的工作效率最高。第二章1.轮胎的基本功能和轮胎规格参数如何理解？（1）基本功能：1.承受垂直载荷同时缓冲路面冲击；2.产生纵向加速和制动力；3.产生供转向的侧向力。（2）如9.0R20，其中9.0表示

5、轮胎宽度，R表示子午线轮胎，20表示轮辋直径。还包含有如175/65表示气压为1.8bar，65表示扁平比为65%。2.轮胎滚动阻力公式的推导。前、后轮阻力分别为,转弯阻力增量为则增加的滚动阻力系数为所以 W3.轮胎侧偏特性的定义？影响侧偏特性的主要因素？2.轮胎的侧偏特性是用于研究轮胎在受到侧偏力作用时，轮胎抵抗侧偏现象防止轮胎行驶方向偏离轮胎平面的能力，其中轮胎侧偏力、回正力矩侧偏角之间的特性关系称为轮胎侧偏特性。通过分析易知侧偏力和侧偏角存在如下关系：，其中为侧偏力，为轮胎侧偏刚度，为轮胎侧偏角。因此，轮胎的侧偏特性主要与轮胎侧偏刚度有关，其影响因素主要包括有：轮胎载荷，轮胎磨损量，轮胎

6、结构和轮胎直径等参数。其中在一定范围内，轮胎载荷越大，侧偏刚度越大；轮胎磨损量越大，侧偏越大；采用子午线胎、增大轮胎直径及降低轮胎其他和加大轮胎宽度都会使得轮胎侧偏刚度变大。4.前轮摆振现象主要形式有哪几种？摆振的原因有哪些？前轮和转向轮组成的振动系统主要包括前轴绕汽车纵轴振动和转向轮及转向机构组成绕主销摆动的振动系统。具体包括：1前桥相对车身的横向振动；2前轮绕主销的角振动；3前桥绕汽车纵轴的角振动。前轮摆振的主要原因有：1周期变化的激振力，其中车轮不平衡质量产生的离心惯性力会使车轮绕主销摆振和使车轴振跳；车轮螺旋力矩影响车桥振动；悬架与转向杆系统运动关系不协调也会引起车轮绕主销振动；2偶然

7、和单次性激励，受到阵风或侧向路面障碍作用，车轮会发生偏转和摆振。5.四轮定位参数的定义及其对车辆性能的影响？1，主销后倾角是从侧面看车轮，转向主销(车轮转向时的旋转中心)向后倾斜，该角度称为主销后倾角。功能：主销后倾角主要是为了保证汽车直线行驶的稳定性，并在汽车转向时使前轮具有自动回正作用。2，主销内倾角是从车前后方向看轮胎时，主销轴向车身内侧倾斜，该角度称为主销内倾角。功能：主销内倾角的作用是转向时，车轮因被抬起一个高度，在重力作用下转向轮以将回复到中间直线行驶的位置，从而起到自动回正的作用，同时因力臂缩短使转向操作轻便。3，车轮外倾角定义：轮胎的上沿偏向车辆外侧的角度。 功能：使转向操纵轻

8、便，同时抵消弹性变形可能产生的车轮内倾。4，前轮前束的定义:从车辆的前方看,于两轮轴高度相同处测量左、右轮胎中心线之间的距离,前端距离小于后端距离为负前束。功能：修正上述前轮外倾角引起的车轮向外侧转动，左右两轮可保持直线行进，消除因为车轮外倾会使车轮产生滚动伴随滑动从而引起车轮的磨损。综合影响：主销后倾角和内倾角的选择是否合理将直接关系到车辆的直线行驶稳定性、回正性、转向轻便性、高速制动时方向稳定性；前轮的外倾角和前束值的匹配关系将直接影响到前轮的侧滑和异常磨耗，这也间接地影响车辆的动力性和燃油经济性；后倾角、前束值的选择不合理能直接影响前轮摆振，车辆的操纵稳定性因而变坏，有关零部件载荷增加，

9、降低了行驶的可靠性与安全性，若摆振严重，还会影响到车辆的平顺性。第三章1.汽车纵向动力学的主要研究内容？各自评价指标及影响因素？汽车纵向动力学的主要研究内容包括：汽车驱动和制动动力学。其中，汽车驱动动力学主要研究车辆动力性，其主要评价指标有：最高车速、加速时间、最大爬坡度。其中发动机功率决定车辆最高车速，驱动轮附着极限决定车辆低速加速性能，行驶阻力也有一定影响。汽车制动力学主要涉及车辆制动性能主要评价指标有：制动效能、制动稳定性、制动恒定性。主要受车轮定位参数、地面附着系数和前后制动力分配关系影响。2.分析前轮驱动、后轮驱动和四轮驱动在同一路面条件下的动力性（最大车速、加速性能、爬坡能力）和操

10、作稳定性的影响。3.汽车制动不稳定主要有哪几种表现？前轮或后轮抱死（滑转）会导致什么后果？主要影响因素有哪些？汽车制动不稳定主要包括：制动跑偏、后轴侧滑、前轮失去转向能力。其中制动跑偏的原因主要是：1.左右车轮制动力不等；2.制动时，悬架导向杆系与转向拉杆运动不协调。制动时，如果前轮先抱死，汽车基本沿直线行驶，处于稳定状态，但前轮失去转向能力。制动时，后轮先抱死，会加剧跑偏，导致车辆后轴发生侧滑。主要影响因素：车速、地面附着系数、前后制动力分配。车速越大，后轴越容易发生侧滑；地面附着系数小于同步附着系数时，前轮易抱死；反之，后轮易抱死。驱动时，前轮滑转，前后轮作用力矩使质心侧偏角变小，车辆趋于

11、稳定；后轮滑转，合力矩使质心侧偏角变大，车辆趋于不稳定。4.ABS和ASR的工作原理，其工作相同点和不同点。ABS：制动防抱死系统，其主要防止车轮在制动工程中被制动抱死，避免车轮在路面上进行纯粹的滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离。ASR：驱动防滑控制系统，防止驱动车轮驱动过程中发生滑转，通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑转控制。相同点：ABS和ASR都是通过控制作用于被控车轮的力矩，将车轮的滑移率控制在设定的理想范围内，以提高车轮附着理得利用率，从而缩短汽车的制动距离和提高加速性能，改善行驶方向的稳定性和转向操纵能力。不同点：1.ABS对所有车轮都可以控制

12、，ASR只对驱动车轮进行控制；2.ABS控制时，离合器分离，ASR控制时，离合器常处于结合状态；3.ABS控制时各车轮相互影响不大，ASR控制时，由于差速器作用会使驱动车轮之间产生较大相互影响。第四章1.稳态转向特性有哪几种？其主要评价指标有哪一些？哪些主要因素会导致汽车趋于何种转向特性？稳态转向特性主要有：不足转向特性、中性转向特性、过多转向特性。主要评价指标下列因素将导致不足转向：1,车体质量分配不平衡:如果车体前部质量大于后部,车辆将表现为转向不足.反之如果车体前部质量小于后部,车辆将表现为转向过度.2,过高的前悬挂硬度(roll stiffness, 包括弹簧硬度,减震器硬度,防倾杆硬

13、度)，过低的后悬挂硬度(roll stiffness, 包括弹簧硬度,减震器硬度,防倾杆硬度)4,前侧倾点(roll centre)相对于后侧倾点过高,后侧倾点(roll centre)相对于前侧倾点过低.5,过宽的后轮间距(track,左侧后轮中心线到右侧后轮中心线的距离）6,过宽的后轮轮胎宽度(轮胎与地面接触面的宽度)2.驱动或制动时转向特性分析。汽车的不足过度转向特性主要取决于轮胎侧偏特性。而轮胎侧偏特性又受车轮上纵向力和垂直负荷的影响。同一侧向力时，当轮荷较大时对应的侧偏角小；当纵向力较大时对应的侧偏角较大。（1）只考虑纵向力影响时，当前轮驱动力或制动力分配较大时，前后轮侧向力不变时，

14、前轮侧偏角则大而后轮侧偏角减小，从而增加不足转向的倾向；反之，则增加过多转向的倾向。（2）转弯制动时，后轮有过多转向倾向，因为制动车身前后倾使悬架大幅伸张。3.全轮转向的定义，有几种形式，对车辆性能如何影响？全轮转向的含义是在转向时，除前轮转向外，再附加后轮转向，这种附加后轮转向角是有限的，与前轮转向存在一定比例关系。主要有后轮附加转向和前轮同向以及后轮附加转向和前轮反向。当后轮转向与前轮同向时，可以增大车辆不足转向量，减小车辆横摆，提高高速行驶稳定性；当后轮转向与前轮转向反向时，可以改善车辆中低速行驶的操纵性，减小转弯半径、提高快速转向性，转弯灵活。第五章1.简述悬架定义，主要功能，分类，悬

15、架评价指标，主要影响因素及对车辆性能影响。悬架系统是指车身与车轴之间连接的所有组合零件的总称，一般由弹性元件、减震装置和导向机构组成。其主要基本功能有：1.缓和路面不平冲击，使汽车行驶平顺、乘坐舒适；2.车轮跳动时使车轮定位参数变化小，保证良好的操纵稳定性；使车轮与地面具有良好附着性，较小车轮动载变化，以保证良好的安全性。主要评价指标：1车身垂直加速度；2.车轮相对动载；3.弹簧行程。主要影响因素包括悬架垂直刚度和悬架侧倾角刚度，悬架垂直刚度和侧倾角刚度大，则操纵稳定性会好，但平顺性会变差，反之，则平顺性好，操纵稳定性差。前后悬架侧倾角刚度会影响前后轮侧偏角，应使前轴侧倾角刚度略大于后轴侧倾角刚度，使得前轴轮胎侧偏角大于后轴轮胎侧偏角。2.K&C特性的定义，其对车辆性能的影响以及悬架设计原则。悬架的K&C特性主要包括运动学特性和弹性运动学特性，简称K&C特性。其中K特性：车轮上下跳动和转向时，车轮定位参数的变化特性，主要包括车轮的四个定位参数和侧倾中心的变化。C特性：悬架在承受外力及力矩作用是，车轮定位参数的变化特性。悬架设计的主要准则有：1.悬架应缓和路面冲击，使汽车行驶平顺；2.车轮跳动时，应使车轮定位参数变化小，保证良好操纵稳定性；3.使车轮和地面有良好的附着性，较小车轮动载变化，保证安全性。3.车辆侧倾中心定义，影响车辆侧倾中心高