汽車系統(tǒng)動力學(xué)-kejian-wenkub
2023-03-23 17:39:25 本頁面
【正文】 常先將實體模型簡化成不可變形、有一定質(zhì)量和慣性矩的剛體，其間連著彈簧和減震器。 ①物理模型：物理本質(zhì)相同，形狀尺寸有別 模型的分類： ②力學(xué)模型：經(jīng)過簡化后的物體實際受力模型 ③數(shù)學(xué)等效模型：動態(tài)行為的數(shù)學(xué)形式是相同的，可用等效的常系數(shù)微分方程來描述 數(shù)學(xué)模型有理論建模和試驗建模兩類： ，作出必要的假定和簡化，根據(jù)力學(xué)原理建模。 一、車輛主動控制 車輛控制系統(tǒng)的構(gòu)成都將包括三大組成部分，即控制算法、傳感器技術(shù)和執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā)。人 車 路作為一個系統(tǒng)看待，汽車系統(tǒng)動力學(xué)產(chǎn)生分支，可分為：汽車地面力學(xué)、汽車輪胎力學(xué)、汽車空氣動力學(xué)、汽車操縱動力學(xué)、人機工程學(xué)。及行駛動力學(xué)和操縱動力學(xué)。 第一章 概述 動力學(xué) 的發(fā)展過程分為三個階段： 階段一（ 20世紀 30年代） 階段二（ 30年代 — 50年代） ，給出了輪胎側(cè)偏角的定義 ，建立了 K2實驗臺， 第一章 概述 隨后幾十年，汽車制造商意識到行駛平順性和操縱穩(wěn)定 性在產(chǎn)品中的重要作用。 汽車系統(tǒng)動力學(xué)的發(fā)展概況 汽車系統(tǒng)動力學(xué)是近代發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，大約有100多年的歷史。汽車動力學(xué)最早是研究車輛行駛的振動分析，20世紀 30年代，英國的 Lanchester、美國的 Olley、法國的Broulhiet開始了有關(guān)汽車轉(zhuǎn)向、穩(wěn)定性、懸架方面的研究。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展 ADMAS,ABS, TCS(驅(qū)動力控制 ),ASR,VDC(動力學(xué)控制 ),4WS,PPS(液壓助力 ), 階段三（ 1952年以后） ，加深了對輪胎特性的了解 兩自由度操縱模型的基礎(chǔ)上，建立了包括側(cè)傾的三自由度操縱動力學(xué)方程 ，包括穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性分析 第一章 概述 167。行駛動力學(xué)研究路面不平激勵，懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰運動；操縱動力學(xué)研究車輛的操縱穩(wěn)定性，主要是輪胎側(cè)向力有關(guān)，引起的車輛側(cè)滑、橫擺、和側(cè)傾運動。 80年代國際上成立了車輛系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)會（ Vehicle System Dynamics，簡稱 VSD）， 總部設(shè)在荷蘭，定期出版刊物 《 Vehicle System Dynamics》 并舉行學(xué)術(shù)年會，發(fā)表了大量的最新研究成果，使汽車動力學(xué)的研究發(fā)展到一個嶄新的階段。而控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，控制律則需要控制理論與車輛動力學(xué)的緊密結(jié)合。 系統(tǒng)分析法 理論方法： 狀態(tài)空間法 健合圖法 。通過轉(zhuǎn)化使汽車實際系統(tǒng)被由多個質(zhì)量塊、彈性體和阻尼組成的理想系統(tǒng)所代替，而保留了系統(tǒng)的基本特征。計算和研究的目的是研究系統(tǒng)的固有動態(tài)特性（自由振動）和受迫振動特性（頻率響應(yīng)特性）。由于汽車沿縱向平面看橫向布置幾乎是對稱的，因此可以把汽車沿縱向平面分開成為 1/2汽車模型。 解：取質(zhì)心相對于靜平衡位置的坐標 x及車體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)角坐標系為兩個廣義坐標。 4. 五自由度模型 70年代提出此模型，加了人椅系 統(tǒng)形成了 5自由度模型，其中減振環(huán) 節(jié)有輪胎、懸架、座椅等部件。 此時，假設(shè)車架為剛體，發(fā)動機懸置于車架上，發(fā)動機作為空間缸體，存在著 X、 Y、 Z三個方向的平動和繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動，共計為六個自由度。 x?? 8. 十三自由度模型 對一個非獨立懸架的車輛，如果我們考慮發(fā)動機三個自由度，車身三個自由度，座椅三個自由度，非簧載質(zhì)量 4個自由度，此時可得到 13個自由度模型。 ?1. 氣動力主要包括：迎面阻力、升力、側(cè)向力，及這些力形成的俯仰力矩，側(cè)傾力矩和橫擺力矩。 ? 3. 風(fēng)壓中心 CP（ Center of air Pressure）：這種阻力形成的合力作用點在汽車對稱面內(nèi)，但不一定與重心重合，此合力點稱風(fēng)壓中心。汽車的各個橫斷面形心的連線稱中線，簡化為前后端形心，用直線連接稱中線，中線與水平面的夾角稱為迎角。 ?9. 側(cè)向力和橫擺力矩 側(cè)風(fēng)作用在汽車上產(chǎn)生側(cè)向力，風(fēng)力與縱軸稱 角，如風(fēng)壓中心在重心之前，汽車順風(fēng)偏轉(zhuǎn)， 增大，穩(wěn)定性更壞；在后逆風(fēng)穩(wěn)定性好，重合則側(cè)向移動。 懸架系統(tǒng)的基本功能： ? 1. 緩和路面不平的沖擊，使汽車平順、乘坐舒適。三者于阻尼比之間的關(guān)系如下圖 167。它是系統(tǒng)本身的性質(zhì)，與輸入量的大小、性質(zhì)無關(guān)。 前軸和轉(zhuǎn)向輪組成的振動系統(tǒng) 1. 概述 前軸和轉(zhuǎn)向輪組成的振動系統(tǒng)包括：與前輪相連的轉(zhuǎn)向桿系和轉(zhuǎn)向器，以及由前軸支撐的彈簧和簧載質(zhì)量。經(jīng)簡化后系統(tǒng)存在如下振動及固有特征： a. 前軸繞汽車縱軸振動。 上述兩種振動系統(tǒng)中，在外界的干擾下，可激發(fā)起由阻尼的自由振動、強迫振動和自激振動。 當車輪以 旋轉(zhuǎn)時 ， 框架以ｄ ?／ｄｔ 轉(zhuǎn)動 ， 則框架受到陀螺力矩 Ｍｔ 當車輪迂到凸起時，上式中 ?ｋ 用ｖ／Ｒ 代替設(shè)不平路面波長為 ? ，則激勵頻率 ｆ＝ｖ／ ?， 當 ｆ 與固有頻率接近時 ， 擺振加劇 ， 形成共振 。 受迫振動 自激振動 1. 周期變化的外界激勵作用 引起 a. 車輪不平衡 b. 產(chǎn)生的陀螺力矩 c. 懸架于轉(zhuǎn)向系運動不協(xié)調(diào) 無需有持續(xù)周期作用的激勵 ， 只要有偶然的單次性激勵 致 ， 擺振明顯發(fā)生于共振區(qū) 無需有持續(xù)周期作用的激勵，只要有偶然的單次性激勵 無關(guān) 其激振力是伴隨振動體的運動而產(chǎn)生 ， 振動體停止 ， 激振力消失 167。 ① 前輪擺振的幅值將隨橫拉桿的剛度和轉(zhuǎn)向機剛度的增大而減小 。其特性影響到汽車操縱的方便性和穩(wěn)定性并決定著汽車安全性，因此它是汽車系統(tǒng)動力學(xué)中的重要研究內(nèi)容之一。 L2L 1L2? 1??r?2uuV? xy ?2??YF 1YFxxyyu? ?? ?? uu?V VV ??xy ?? ?? uu???L2L1L2?1??r?2u uV?xy?2??2YF1YF1u?)(cos 21
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1