動力學的發(fā)展過程分為三個階段

1、一、動力學的發(fā)展過程分為三個階段：階段一（20世紀30年代）對車輛動態(tài)性能的經驗性的觀察開始注意到車輪擺振的問題認識到車輛舒適性是車輛性能的一個重要方面階段二（30年代50年代）了解了簡單的輪胎力學，給出了輪胎側偏角的定義定義不足轉向和過度轉向建立了簡單的兩自由度操縱動力學方程4開展了行駛平順性研究，建立了K2實驗臺，5.引入前獨立懸架階段三（1952年以后）1通過試驗結果和建模，加深了對輪胎特性的了解2在兩自由度操縱模型的基礎上，建立了包括側傾的三自由度操縱動力學方程3擴展了對操縱動力學的分析，包括穩(wěn)定性和轉向響應特性分析4開始采用隨機振動理論對行駛平順性進行性能預測二、1定義：汽車系統(tǒng)動力

2、學就是把汽車看作是一個動態(tài)系統(tǒng)，對其行為進行研究，討論其數(shù)學模型和響應。2目的：是研究汽車受的力及其與汽車運動之間的相互關系，找出汽車主要性能的內在規(guī)律和聯(lián)系，提出汽車設計參數(shù)選取的原則和依據(jù)動力學：包括一切與車輛運動系統(tǒng)有關的方面，包括輪胎力學、驅動特性（動力性能）、制動特性、空氣力學特性、操縱穩(wěn)定性、平順性、駕駛員汽車環(huán)境閉環(huán)系統(tǒng)特性等內容。而最核心的是行駛動力學（平順性）和操縱動力學（操縱穩(wěn)定性）兩大領域。3重要性：闡述汽車運動規(guī)律的理論基礎汽車動態(tài)設計的必要手段當今汽車技術發(fā)展的四大主題（安全、節(jié)能、降低污染、舒適）都與汽車動力學密切相關4內容：研究內容范圍很廣，包括車輛縱向運動及其子

3、系統(tǒng)的動力學響應，還有車輛垂向和橫向動力學內容。及行駛動力學和操縱動力學。行駛動力學研究路面不平激勵，懸架和輪胎垂向力引起的車身跳動和俯仰運動；操縱動力學研究車輛的操縱穩(wěn)定性，主要是輪胎側向力有關，引起的車輛側滑、橫擺、和側傾運動。三、汽車系統(tǒng)動力學的研究方法和理論基礎1研究方法把實際問題抽象并轉化為簡化的模型，即建模。物理模型：物理本質相同，形狀尺寸有別模型的分類：力學模型：經過簡化后的物體實際受力模型數(shù)學等效模型：動態(tài)行為的數(shù)學形式是相同的，可用等效的常系數(shù)微分方程來描述數(shù)學模型有理論建模和試驗建模兩類：a理論建模是指從機械結構的設計圖樣出發(fā)，作出必要的假定和簡化，根據(jù)力學原理建模。系統(tǒng)分

4、析法理論方法：狀態(tài)空間法健合圖法b試驗建模包括系統(tǒng)識別和參數(shù)識別。模態(tài)分析法參數(shù)識別法c計算機方法：有限元法；多體動力學法理論基礎力學體系：牛頓定律，達朗貝爾原理，動量定理，動量矩定理，拉格朗日方程，虛功原理線性系統(tǒng)理論和現(xiàn)代控制系統(tǒng)理論四、建模方法當汽車作為一個自然界的實體來觀察時，它是一個連續(xù)性的振動系統(tǒng)。這個系統(tǒng)有許多在三維空間無數(shù)自由度的單個部件組成。所以在進行汽車動力學時，通常先將實體模型簡化成不可變形、有一定質量和慣性矩的剛體，其間連著彈簧和減震器。通過轉化使汽車實際系統(tǒng)被由多個質量塊、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。這樣就能夠計算很復雜的系統(tǒng)。根據(jù)上述的

5、簡化處理和分析作出研究系統(tǒng)相應的力學模型，由相應的力學理論基礎建立研究系統(tǒng)的數(shù)學模型。根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，在獲知系統(tǒng)參數(shù)的情況下對系統(tǒng)進行仿真、模擬計算分析。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（頻率響應特性）。五、兩自由度系統(tǒng)模型（懸架模型）a、考慮Z方向上的振動及繞Y軸的俯仰運動，此為研究汽車點頭時模型。MZ+K（ZL10）+K2（Z+L20）=0例如圖，若車身質量M=1500kg,回轉半徑試確定車輛質心的鉛垂運動及繞質心的俯仰運動的主頻率和主振型。解：取質心相對于靜平衡位置的坐標x及車體繞質心的轉角坐標系為兩個廣義坐標。由達朗伯原MZ+K（ZL0）+K（Z+

6、L0）=0s11s22I0K（ZL0）L+K（Z+L0尢=0s111s222）Z+（KL+KL）0=0s11s22（+（KL+KL）Z=0（M2+K+K）Z+（KL+KL）=0s1s2（s11s22）（KL+KL）Z+I2+KL21+KL2=0s11s22c=11m，L1=15m，L2=16m，Ks1=36kN/m，Ks2=39kN/m，理建立如下方程：或寫為：MZ+:+Ks1s2L2+KL2s11s221）設：Z（t）=Zcos（t-e）代入得0（t）=cosCot-甲）s1115002+75000夕+8400=0頻率方程為15002+75008400Z+、18152+180840=0即72

7、254407.3852+13492.44=01=7.0344rad/s則求得固有頻率為：2=10.0077rad/s8400840018152+180840=0I0K（ZL0）L+K（Z+L0）L=0cs111s222由方程（2）得：ZKL+KLr=ss22M2+K+Ks1s2則第一階固有振型Z（1）1=7.0344rad/s；r1=10.8359（1）第二階固有振型&2=10.0077rad/s；r2=-=0.11170(2)六、車1/4模型.MZ+C2Z)+K(ZZ)=0(.2.1)sz21)0Z丿+KKZZ丿+KZ=01SimZ+C對方程進行拉氏變換得：啊護恥)十S十二QZ+刷恥)-鳳訪

8、+S+Kj(Z*)-坯)首先求G20(s)=Z2(s(s)ZCS+K2=ssZ卜丿MS2+CS+KMS2+CS+K)0sst(C；S+K；)Ki由以上方程可求得：ssss最終求得：(3沁)=f、Zo(s)(MS2+CsS+Ks)(mS2+CES+Ks+Ki)-(CES+Ks)ssss因此，根據(jù)路面譜及懸架傳遞函數(shù)便可求出車身振動加速度值七、非獨立懸掛整車七自由度模型此模型由吉林工業(yè)大學宋傳學老師建立，七個自由度分別為：車身的垂直運動Z3,車身的側傾運動ex，車身的俯仰運動e，前、后輪的側傾運動ee乂，前、后輪的垂直運動Z血Zith八、風壓中心CP(CenterofairPressude)：這種

9、阻力形-定與重心重合，此合力點稱風壓中心力作用點在汽車對稱面內，但不一升力是由于汽車行駛中車身上部和車身底部空氣流速不等形成壓力差而造成的。升力不通過重心時，產生俯仰力矩。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。中線前高后低，迎角為正，反之為負。一般車應為負迎角。風壓中心位于重心后好。側風作用在汽車上產生側向力，風力與縱軸稱T角，如風壓中心在重心之前，汽車順風偏轉，T增大，穩(wěn)定性更壞；在后逆風穩(wěn)定性好，重合則側向移動。九、懸架系統(tǒng)的評價參數(shù)車身垂直加速度（舒適性）車輪相對動載（安全性）彈簧行程（彈簧壽命）在設計時，這三個量要盡可能小。十

10、、前橋的振動形式：前軸繞汽車縱軸振動。轉向輪與轉向機構及拉桿組成了一個繞主軸銷擺動的振動系統(tǒng)。前軸繞汽車縱軸振動由振動模型及轉動慣量，可得前軸自由振動方程匸空=-Mi-M2dtM2=B2K2代入得：I”竽+*貨疋i+護疋003=求得：前軸角振動的固有頻率aKi+B2K2V2A由此知：慣量增加，剛度降低，轉動頻率降低轉向輪與轉向機構及拉桿組成一個繞主銷擺動的振動系統(tǒng)轉向輪繞主銷的自由振動微分方程為：Iz向輪繞主銷的轉動慣量;C3轉向輪繞主銷的剛度。若計轉向機構及拉桿的彈性，則應Cs代替C3式中：i轉向系傳動比；C1向軸剛度；Nm/radC2轉向機構與轉向輪之間連接桿剛度；Nm/radC3向機殼體

11、與車身的固緊剛度如C3=8,嚴_比Q則轉向輪繞主銷振動的固有頻率為Cs和Iz減小，則固有頻率降低，現(xiàn)代汽車主銷振動的固有頻率下降。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前橋擺振時自激振動、強迫振動，改變那些參數(shù)可以減少擺振自激振動：當汽車受到偶然的側向風或汽車受路降作用時，車輪發(fā)生偏轉，當外激力消除后仍振動，稱自激振動。無需有持續(xù)周期作用的激勵，只要有偶然的單次性激勵；其激振力是伴隨振動體的運動而產生，振動體停止，激振力消失。受迫振動：1.周期變化的外界激勵作用引起a.車輪不平衡b.產生的陀螺力矩c.懸架于轉向系運動銷后傾角，可以降低前輪擺振強度。不協(xié)

12、調。2.系統(tǒng)振動頻率與激振頻率一致，擺振明顯發(fā)生于共振區(qū)。3.激振力的存在與振動體運動無關。減小擺振：轉向輪繞主銷的轉動慣量和剛度減小，則固有頻率降低，汽車主銷振動的固有頻率下降。汽車轉向系統(tǒng)的剛度越大，對汽車前輪擺振的抑制作用越明顯；增加系統(tǒng)正阻尼，也有同樣效果。增加主Fcos8+F=m(u+0)Y1Y2vr7nF+F沁m(u+0)2rLFcos8-LF=IcoL1FY1-L2FY2-Izor1Y12Y2zr前輪角階躍輸入下汽車的穩(wěn)態(tài)響應等速圓周運動此時有：v=0,c0匕0+Lo卩=總=uua1=-(8弋)=卩+竺-81uLo=p-u(k+k)+(LkLk)ok8=muo12丿uU1122丿r1r0-Loa=-r.2u(L1k1-L2k2)U+U(Lk1-L2k2)Or-L1k18=0消除0,解方程，則有u/Lu/LFY2=k2a2mLL1+(嚴-2)u2L2kk211+Ku2=0K=-)穩(wěn)定性因數(shù)L2k2k1其中：Llkl-L2k2為穩(wěn)定裕度，表征