级车辆系统动力学复习资料(修订版)

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1、Copyright2009-2010 2009级汽 车系 统动 力学 复习 资料 （修 订版 ） byWDM-1-209级汽车系统动力学复习资料（修订）前言前言前言前言2009级 “ 汽车系 统动力学 ” 由姚为 民、 史 文 库老师授课 ， 使 用教 材为史文库 老师主编的 车辆系统 动力学（ 校内 讲义 2006.12.1版 ）。 本 复 习 资 料 参 考 了 2005、 2007、 2008级的复 习 题 ，基本覆 盖以上内容 ，并整理为 电子版，清 晰明了便于 阅读。共 35题，每 题答案对应 教材内容 的 页 码 都 已 在 问 题 中 标 出 ， 个 别 答 案 参 考 了 汽

2、车 构 造 汽 车 理 论 ， 由 于 本 人 水 平 有 限 ，有些答 案可能不够 准确，希 望 能与各位探 讨交流，即 时 更正，整 理 出更全面准 确的复习资 料 ，以便大 家更好的复 习，也为师 弟师妹们提 供方便。作者 Q： 267276199校内网 ： htp:/ 系统？ P1）系统 大体分为哪 几类？ P1）它有 哪些特征？ P2）(1)把极其 复杂的研究 对象称为系 统，即 由相互作 用和相互依 赖的若干组 成部分结合 而成具有 特定功能的 有机整体，而 且 这个系统的 本身又是它 所从属的一 个更大系统 的组成部 分。(2)系统大 体分为三类 ：自然系统 、人工系统 、组合系

3、统 。(3)系统有 四个特征： 1系统具 有层次性 2系统具 有整体性3系统具 有目的性 4系统具 有功能共性2.系统动 力学有哪三 个研究任务 ？ P2）汽车 系统动力学 的研究内容 是什么？ P4）(1)在系统 动力学研究 中， 从 输入 、 系 统、 输 出 三者之 间的关系中 ， 可 以 引出三 个不 同的研究 任务。 1系统设 计：已知输 入和设计系 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)可以把 汽车系统动 力学的研究 内容归纳为 以下四点： 1路面特 性分析、环 境分

4、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。3.汽车系 统动力学的 研究方法和 理论基础有 哪些？ P4） 什 么 是模型？ P5） 模 型 可分为哪 几类？ P5）建立 系统动态数 学模型的方 法主要有哪 几种？ P8）(1)汽车系 统动力学的 研究方法：解 决 任何一个系 统问题的首 要步骤就是 把实际问题 抽象，并 转化为简化 的模型。（ 抽 象是通 过一种

5、思维 区分出现象 的本质而抽 出其中非 本质和 次要的性质 的一种逻辑 方法。） 在 抽象的基础 上就要建立 表达系统行 为的物理或数 学的模型， 这就是所谓 的物理模型 和数学模型 。(2)理论基 础有： 汽 车构造、 汽 车理 论、 汽 车 动力学 、 信 号 与系统、 自 动控制 理论、 随机振动 理论、多刚 体动力学等 。（ 待审）(3)模型的 定义为：模 型 是一种过程 或行为的定 量或定性代 表，它 应能显 示对所考虑 目标具有 决定性的后 果。Copyright2009-2010 2009级汽 车系 统动 力学 复习 资料 （修 订版 ） byWDM-2-(4)模型的 分类可分为

6、 ：比例的物 理模型、数 学等效模型 、数学模型 。(5)目前建 立系统动态 数学模型的 方法有： 1各种数 学方程式2用数字 和逻辑符号 建立符号模 型 方框图3功率键 合图第二章第二章第二章第二章路面路面路面路面4.车辆支 承面分为哪 几类？ P16）土壤 如何进行分 类？ P16）它的 三态指什么 ？ P17）土壤的机械 性能指的是 什么？ P17）(1)车辆支 承面一般分 为两类：硬 路面和软路 面。(2)根据土壤中各 类质 点含量 的相 对比例 作为 土壤分 类的 标准， 就称 为土壤 的质 地分类；又 因 为地面附着 能力来自黏 土质地，所 以地 面也可以按 黏土质点的 含量来分

7、类 。(3)根据土 壤含水量的 多少，可分 为固态、液 态、塑态。(4)土壤的 机械力学性 能最重要的 是其对垂直 载荷的抵抗 能力，也 就是土 壤在垂直载 荷作用下 的下陷深度 。5.什么是 随机过程？ P19）(1)没有确 定的变化， 没 有 必然的 变化规律， 也 不 能用确 定的函数加 以描述， 这 样的 变化过程 叫做随机过 程。6.用哪些 数字特征来 描述路面不 平特性？国 际、国内路 面功率谱密 度的表达式 ？ P50）(1)通常用 路面不平度 的功率谱密 度 和方差 等统计 特性参数描 述路面不平 特()qGn 2q性。（ 作 为车辆振动 输入的路面 不平度，主 要采 用路面功

8、率 谱密度描述 其统计特性 。 ）(2)路面功 率谱密度 用下式 作为拟合表 达式：()qGn0 0() ( ) Wq q nGnGn n = 式中， n为空间 频率（ ）， 它 是 波 长 的倒数 ，表示每米 长度中包括 几个波长 ；1m为参考 空间频率， ； 为参考 频率 下的路 面功率谱密 度值 ，0n 10 0.1n m= 0( )qGn 0n称为路 面不平度系 数，单位为 ； W为频率 指数，为双 对数坐标上 斜2 1 3/mmm=线的斜 率，它决定 路面功率谱 密度的频率 结构。第三章第三章第三章第三章汽车空气动力学汽车空气动力学汽车空气动力学汽车空气动力学7.什么是 汽车空气动

9、力学？ P59）气动 阻力系数的 定义是什么 ？ P60）(1)汽车空气动力 学是 研究汽 车与 周围空 气在 相对运 动时 两者之 间相 互作用 力的 关系及运动 规律的学科 ，它属于流 体力学的一 个重要部分 。(2)为了评 价汽车的空 气动力性能 ，引入气动 力系数的概 念。 气动阻 力系数 CX定义为 ：Copyright2009-2010 2009级汽 车系 统动 力学 复习 资料 （修 订版 ） byWDM-3-X2rF=1VA2XC = 气 动 阻 力动 压 正 投 影 面 积式中， 为 X向气动阻力； 为空气密度； 为汽车与空气相对速度； A为汽XF rV车的正 投影面积。（

10、气动阻力 系数是一个 无量纲数， 它代表了气 动阻力与气 流能量 之 比 。）8.汽车的气动阻力有哪些？其定义分别是什么？ P61）气动阻力对汽车的动力性有哪些影响？ P63）(1)气动阻 力有五部分 组成：1形状阻 力 (58%)：当汽 车行驶时， 气流流经汽 车表面过程 ，在汽车表 面局部气流速度 急剧变化部 位会产生涡 流， 即 形成负 压， 而 汽车正 面是正压， 所 以涡 流引起的 阻力也称压 差阻力。又 因 为这部分阻 力与车身形 状有关，也 称形 状阻 力 。2摩擦阻 力 (9%)： 当 空气 流经汽车表 面时， 由 于气 流的黏性作 用产生切向 力， 空气微团 与车身表面 之间

11、发生摩 擦，这 种摩擦 阻碍了气体 的流动，形 成 一种阻 力称为摩 擦阻力。3诱导阻 力 (7%)：气 流经 车身上下部 时，由 于空气质 点流经上下 表面的路程 不 同 ，流速不 同从而产生 压差，即升 力，升力在 水平方向上 的分力称为 诱导阻力。4干扰阻 力 (14%)：由车 身外面的凸 起物所造成 的阻力。5内循环 阻力 (12%)：为发 动机冷却和 乘座舱内换 气而引起空 气气流通过 车身的内部构 造所产生的 阻力。(2)气动力 对汽车动力 性能的影响1行驶阻 力与车速的 关系：当 汽车 在水平路面 上匀速行驶 时，只 有气动 阻力和 滚动阻力 ， 由 汽车 理论可知当 汽车速度较

12、 低时 (75km/h左右 )， 气 动 阻力和 滚动 阻力将各 占一半；当 汽 车车速较高 时，气 动阻力 在总行驶阻 力中所占的 比例将 会越来越 大，所以对 高速行驶的 汽车都必须 尽力减小气 动阻力。 21( ) 2z x aFGFf CVA= +2发动机 功率与车速 的关系：当 汽 车在水平路 面上等速行 驶时，发 动机 的功率 与滚动阻 力功率和气 动阻力功率 平衡。由 汽车理 论可知滚动 阻力功率与 车速的 一次方成 正比，而 气动 阻力功率与 车速的三次 方成正比。所 以 当汽车 在高速路 上行驶时 ，降低气动 阻力有很大 的意义。31 1 1( )36007200e a x

13、aTP GfV CAV= +3气动阻 力与最高车 速的关系：当 汽 车在水 平路面上等 速行驶时，驱 动 力全部 用来克服 滚动阻力和 气动阻力， 由 汽 车理论可知 当最大驱动 力和车重 G一定时 ，减小气动阻力系数 CX可以提高汽车的最高车 速 Vam x，或者提高升力系 数 CZ也可以 提高车速， 但提高升力 系数 CZ会影响 汽车的稳定 性，所以不 能通过提高升力 系数来提高 最高车速 Vam x。Copyright2009-2010 2009级汽 车系 统动 力学 复习 资料 （修 订版 ） byWDM-4-12m axm ax 1 ( )2t x zF GfV ACCf = 4气动

14、阻 力对加速度 的影响：由 汽 车理论可知 ，汽 车的加速 能力首先取 决于发 动机的加 速性能，其 次还有汽车 的气动阻力 系数 CX近似成 反比关系， 减小汽车的空气 阻力，就可 以使汽车的 加速度提高 。2360032a e Tx adVdPdtdtGf CAV= +9.影响汽车影响汽车操纵稳定性的气动力有哪些？ P68）并说明采取哪些措施减少它们对操纵稳 定性的影响 ？ P69）(1)影响汽 车操纵稳定 性的气动力 可分为三组 ： 1升力和 俯仰力矩： 关系到附着 力和牵引力 ；2侧向力 和横摆力矩 ：关系到侧 风稳定性和 直线行驶性 ；3侧倾力 矩：关系到 侧向稳定性 。(2)为减少

15、 气动力对操 纵稳定性影 响采取的措 施1升力和 俯仰力矩： A.尽量做 到风压中心 与重心接近 ； B.采用类 似楔形造型 ， 尽量压低 车身的前端 ， 使 尾部 肥大向上翘 ； C.在车顶 后端或车尾 做成翘起来 的 形状。2侧向力 和横摆力矩 ： A.尽量合 理安排各总 成， 做 到 风压中心处 于重心以后 ， 以提高稳 定性； B.尽量压 低车身高度 ， 处 理 好横截面的 流线型性， 以 降低横 摆 力矩 ； C.车身后 端加尾翘或 采用方背式 布置， 使 风压中心 后移， 以 减 小横摆 力 矩的不安 定成分。3侧倾力 矩： A.尽量使 风压中心在 高度上接近 于侧倾轴线 ； B.尽量降 低重心； C.采用长 度较小、宽 度较大、车 身低矮的布 置形式。10.汽车空 气动力学试 验的基本方 法有哪些？ P72)风洞试 验的测量方 法？ P72）(1)试验基 本方法： 1模型风 洞试验法； 2实车风 洞试验法； 3实车道 路试验法。(2)风洞试 验分为定性 和定量测量 。 六 分 力 测 量 定 量 风 洞 试 验 压 力 分 布 测 量 定 性 流 态 显 示 试 验第四章第四章第四章第四章轮胎轮胎轮胎轮胎1.轮胎的 基本功能有 哪些？ P74） 什 么 是轮胎 的高宽比 （ 扁平率） ？ P75） 试 述轮 胎侧偏 的概