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1、1.系统动力学研究内容及发展趋势 研究内容长期以来，人们一直在很大程度上习惯按纵向、 垂向和横向分别独立研究车辆动力学问 题；而实际中的车辆同时会受到三个方向的输入， 各方向所表现的运动响应特性必然是相互 作用、相互耦合的纵向动力学：纵向动力学研究车辆直线运动及其控制的问题，主要是车辆沿前进方向的受力与其运动的关系。按车辆工况的不同，可分为驱动动力学和制动动力学两大部分。行驶动力学：主要是研究由路面的不平激励，通过悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰以及车辆的运动。操纵动力学：主要研究车辆的操纵特性，主要与轮胎侧向力有关， 并由此引起车辆侧滑、横摆和侧倾运动。操纵动力学的研究范围分为三个区域：
2、线性域：侧向加速度越小于0.4kg时，通常意味着车辆在高附着路面做小转向运动；非线性域：在超过线性域且小于极限侧向加速度（约为0.8kg ）范围内；非线性联合工况：通常指车辆在转弯制动或转弯加速时的情况。发展趋势：（1 ）车辆主动控制：ABS,TC勞逐步向车身侧倾控制， 可切换阻尼的半主动悬架和四轮底盘 控制系统的集成，转向等当面扩展。通过控制算法、传感器技术和执行机构的开发实现的自 动调节。（2 ）车辆多体运动动力学：车辆的多刚体模型逐步向多柔体模型发型。可以准确分析虚拟 样机的性能，检查虚拟样机的缺陷从而缩短产品的设计周期，节约试制费用，同时提高物理样机与最终产品之间的相似性。（3）“人一
3、车一路”闭环系统：充分考虑驾驶员模型以及车辆本身的一些动力学问题来提 高汽车稳定性。2.轮胎滚动阻力概念及其分类：概念：当充气的轮胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对 称面与车轮滚动方向一致，所受到的滚动方向相反的阻力。分类：弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力。3什么是滚动阻力系数？影响因素有哪些？其值等于相应载荷作用下滚动阻力FR与车轮垂直载荷FX的比值。影响因素：车轮载荷（反比）、胎压（反比）、车速（正比，先缓慢增加，再明显增加）、轮胎的结构设计、嵌入材料和橡胶混合物的选用。4滑动率S:表示车辆相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度。驱动工况时称为滑转率，被驱
4、动（包括制动，常以下标b以示区别）时称为滑移率，二者统称为车轮的滑动率。若车轮的转动半径为 rd,轮心前进速度（等于车辆行驶速度）为 uw,车轮角速度为3 ,则S在01之间变化。当车轮做纯滚动时，及uw=rd 3 ,此时s=0 ；当被驱动謎动时2 =乜3 一x IOO保 轮处于纯滑动状态是，s=1.制动时.=叽 “ X 100%5.轮胎纵向力与滑动率的关系（1）与滑转率之间的关系一般情况下，由于轮胎初始的滑转主要由胎面的弹性变形引起的，因而一开始车轮力矩与驱动力随着滑转率呈线性关系增加，即0A段。当车轮力矩和驱动力进一步增加而导致部分轮胎胎面在地面上滑转时，驱动力和滑转率呈非线性关系，汽车行驶
5、时驱动力迅速增加， 即AB段，并在滑转率为15%20%时达到最大值，当滑转率进一步增加时，会导致轮胎的不 稳定工况，驱动力系数从峰值很快下降到纯滑转时的饱和滑动值。（2）与滑移率关系车辆制动时，纵向制动力随着滑移率迅速增加，并达到最大值，然后随着滑移率增加，轮胎制动力开始逐渐下降或者显示平稳趋势，直到纯滑移达到饱和状态。arcta门心） Uw 6轮胎侧偏角：车轮回转平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正。7什么是轮胎侧偏刚度？影响因素有哪些？轮胎侧偏角是影响轮胎侧向力的一个重要因素，定义为车轮平面与车轮中心运动方向的夹角，顺时针方向为正，用a表示。在小侧偏角情况下，轮胎侧向力与侧偏角近似
6、成比例，其比值称为轮胎侧偏刚度。影响因素：侧向载荷的影响；车轮定位的影响（车轮前束角和车轮外倾角）。补充：（1 ）轮胎尺寸（成正比），（2）子午线轮胎笔斜角轮胎侧偏刚度高，钢丝子午线 轮胎比尼龙子午线轮胎高，（3 ）直径相同，轮胎宽度越宽越高，（4 ）载重越小，侧偏刚度越小，（5）车速快，载荷越小，侧偏刚度越小（6 ）轮胎气压，越低刚度越大。（侧偏刚度越小，越容易甩尾） 8.影响轮胎侧向力的因素侧偏角：轮胎运行条件决定，取决于车辆前进速度、侧向速度、横摆角速度和转向角。垂向载荷：由车辆质量分布所决定，但随着载荷在纵向和侧向的重新分配。垂向载荷会发生变化。车轮外倾角：转向角和通过悬架杆系作用的车
7、身侧倾所决定，但对非独立悬架车辆来说， 外倾角只取决于车轴的侧倾角。9.SAE标准轮胎运动坐标系：jT-tt-W A10.SAE空气动力学坐标系11. 什么是空气阻力？包括哪些方面？空气阻力：指汽车直线行驶时受到空气作用力在行驶方向的分力。主要包括：压差阻力分量（形状阻力、内循环阻力、诱导阻力）和摩擦阻力两大部分组成, 可能还受到侧向气流的影响。12. 减少油耗的途径 燃油经济性指标包括：百公里燃油消耗量，瞬时燃油消耗量（1）交通管理因素：包括交通管理系统、信号灯控制系统、驾驶员等因素，实际上均影响 了车辆的行驶速度。（2）车辆行驶阻力因素：在保证汽车安全性、人机工程、经济学和舒适性的同时，尽
8、可能 降低车辆行驶阻力，如减小整车质量、轮胎滚动阻力系数、空气阻力系数和迎风面积等。（3）尽可能降低附属设备（如空调，动力转向、动力制动等）的能耗；（4 ）提高传动系效率，使发动机功率尽可能多地传递到驱动轮上。13. 车辆加速上坡受力分析14.制动性评价（1 ）制动效能 即制动距离与制动减速度（2）制动效能的稳定性即抗热衰退性，指车辆高速行驶或长下坡连续制动时保持一定制动效能的程度。（3）制动时的方向稳定性 即制动时车辆不发生跑偏、 侧滑以及失去转向能力的性能。通常用制动时车辆按给定路径行驶的能力来评价。15. 制动跑偏原因(1) 汽车左右轮制动力不相等(2) 制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在
9、运动学上不协调。16. 为什么后轮抱死比前轮抱死更危险？(需答出制动跑偏的原因)前轮抱死丧失转向能力，后轮抱死侧滑甩尾。如图a所示，后轮抱死拖滑，而前轮仍然处在滚动状态，可能由于路面倾斜坡度、 侧风或者左右轮制动力不平衡等因素引起的侧向干扰 力Fy作用于车辆质心，由于后轮抱死拖滑，后轮已无法提供侧向力来平衡Fy,而此时前轮产生的侧向力Fyf产生一个绕车辆质心的不稳定力矩Fyfa,该力矩是车辆侧偏角 B继续增加，导致车辆横摆加剧。图 b中，前轮先于后轮抱死，后轮能够产生侧向力来形成一个使车辆 会整的稳定力矩Fyrb，从而减小车辆的初始侧偏角3,因而是稳定工况。但前轮抱死之后，由前轮不能产生侧向力
10、，会使车辆失去转向能力。因此时即使发生碰撞事故，从乘员保护系 统的设计角度来看，正面碰撞导致的伤害一般比侧面碰撞要小得多。17. 为什么空载比满载更容易甩尾?B线和I线的交点为同步附着系数，从图中克制空载时同步附着系数小于满载时同步附着系 数，因此空载时 3曲线总是位于I曲线上方，0 0 0,制动时总是后轮先抱死，容易出现甩 尾。载重越小，侧偏刚度越小，更易发飘。18. 为什么操纵稳定性良好的汽车应具有适度的不足转向特性？答：过多转向，转弯半径减小，易发生急转而侧滑或翻车，使汽车有失去稳定性的危险。 而中性转向汽车在使用条件变动时，有可能转变为过多转向特性。19. 过多转向特性如何改善？横向稳
11、定杆20. 为什么加入横向稳定杆后，由过多转向变为不足转向？汽车转弯时，有一横向倾斜，会导致汽车出现过多转向，而加入横向稳定杆之后，当汽车转向时，会产生一个平衡力， 阻止汽车的倾斜，使汽车在转弯时保持平衡，从而能消除汽 车的过多转向。汽车在稳态行驶时，车厢侧倾角取决于侧倾力矩和悬架总的角刚度，悬架总的角刚度为前后悬架及横向稳定杆的侧倾角刚度之和。当增加横向稳定杆之后， 前悬架的侧倾角刚度增大，后悬架侧倾角刚度不变，所以前悬架作用于车厢的恢复力矩增加（总侧倾力矩不变）， 由此汽车前轴左右轮载荷变化就较大。在这种情况下，如果左右车轮轮胎的侧偏刚度在非线性区，则汽车区域增加不足转向量。21. VSC
12、基本组成和工作原理组成：车辆稳定性控制系统（VSC主要由ABS（防抱死控制系统），TC（驱动力控制系统），丫SC （横摆力矩控制）三个子系统组成。前二在制动和加速时工作，直接来控制车轮的纵向滑动率，提高车辆的制动或驱动性能，同时间接控制车辆的侧向稳定性，YSC在车辆行驶的任何时刻都起作用，直接控制车辆的侧向稳定性（由车轮侧偏角和车辆横摆角速度表示）作用：用来控制车辆的横摆力矩， 限制车轮侧偏角在一定范围内，并在紧急情况下对车辆的行驶状态进行主动干预，防止车辆在高速行驶转弯或者制动过程中失控。工作原理：由于车辆的行驶状态主要由行驶车速、侧向速度和横摆角速度反映，因而，VSC系统的ECU能根据转向
13、盘转交和制动主缸压力等信号判断驾驶员的驾驶意图。计算出理想 的车辆运行状态参数值， 通过与各传感器测得的实际车辆状态信号值的比较，根据逻辑控制算法计算出期望的横摆力矩，然后通过控制液压调节系统，对各车轮施加制动力，以实现所 需要的车辆横摆力矩。同时，还可以根据需要与发动机管理系统进行通信，改变驱动轮的驱动力以实现车辆运行状态调节。22.NVH 即：噪声(noise)、振动(vibration )、声振粗糙度(harshness)来描述汽车乘坐舒适性。23.1/4主动悬架动力学方程，并简化为状态方程。次二馭十呂/十尸2t*5 - f ft/ 网虚iDoe勺心喊M/Xi u g - 艮 fXb - 乂心 I 丹-却*爭十工兀胚亦站些UA0益芦盘去_ 汇-zii* + ： 聖八mf梧士o -辛-紅_ X十比c*Atj一 A盹 而烁十尧7勺0_ mJ d0
