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第1章 车辆动力学概述1

1.1 车辆动力学的产生1

1.2 车辆动力学的研究内容3

1.2.1 行驶动力学及其控制3

1.2.2 操纵动力学4

1.3 车辆动力学的研究方法和理论基础4

1.3.1 经验法和解析法4

1.3.2 车辆动力学及其控制的理论基础5

1.3.3 基本的建模方法6

1.3.4 车辆动力学建模的坐标系7

1.4 车辆动力学的发展趋势7

1.4.1 车辆的主动控制7

1.4.2 多体系统动力学8

1.4.3 “地面－车辆－人”闭环系统和评价9

第2章 随机振动及路面输入10

2.1 随机振动的基本知识10

2.1.1 分布密度函数和分布函数10

2.1.2 高斯分布11

2.1.3 从时间函数导出功率谱函数12

2.2 路面不平度的功率谱密度13

2.3 互功率谱密度和相干函数14

2.4 路面测量技术及数据处理17

2.4.1 路面测量技术17

2.4.2 数据处理18

2.5 路面输入模型20

2.5.1 频域模型20

2.5.2 时域模型24

2.5.3 路面对四轮车辆的输入功率谱密度25

2.6 特殊路面输入27

第3章 车辆行驶动力学模型及分析29

3.1 车辆振动系统的简化29

3.2 单自由度车辆模型30

3.2.1 运动微分方程30

3.2.2 单质量系统的频率响应特性31

3.3 车身与车轮两自由度模型33

3.3.1 运动方程与振型分析33

3.3.2 双质量系统的传递特性36

3.3.3 基本性能参数的幅频特性38

3.4 双轴车辆振动模型39

3.5 整车模型43

3.6 不同简化模型分析结果的比较44

第4章 悬架系统特性对整车性能的影响45

4.1 用随机振动理论分析汽车平顺性45

4.1.1 平顺性分析的主要振动响应量45

4.1.2 振动响应量的功率谱密度与均方根值45

4.1.3 概率分布与标准差的关系46

4.2 悬架性能对汽车平顺性的影响47

4.2.1 单自由度系统对路面随机输入的响应47

4.2.2 车身与车轮两自由度系统对路面随机输入的响应51

4.3 悬架系统对转向特性的影响55

4.3.1 侧倾力矩分配56

4.3.2 外倾角变化60

4.3.3 侧倾转向62

4.3.4 侧向力柔顺转向63

4.3.5 回正力矩63

4.3.6 驱动力对转向的影响64

4.4 不足转向效应小结65

第5章 现代车辆悬架控制技术66

5.1 汽车悬架的功用66

5.1.1 被动悬架66

5.1.2 主动悬架67

5.1.3 半主动悬架68

5.1.4 主动悬架控制技术的研究和应用69

5.2 LQG控制70

5.2.1 LQG控制原理70

5.2.2 LQG控制器设计71

5.3 PID控制72

5.3.1 PID控制原理72

5.3.2 PID控制器设计与仿真74

5.3.3 PID控制器的参数选择75

5.4 神经网络76

5.4.1 神经网络原理76

5.4.2 BP网络—多层前向网络误差反传的学习过程77

5.4.3 车辆悬架系统的神经网络辨识78

5.4.4 神经网络辨识与控制系统81

5.5 模糊控制84

5.5.1 模糊原理84

5.5.2 模糊控制原理和设计方法84

5.5.3 模糊控制器的结构选择86

5.5.4 模糊规则的选取86

5.5.5 模糊逻辑推理88

5.5.6 精确化过程88

5.5.7 数值仿真89

5.6 遗传算法神经网络控制89

5.6.1 神经网络与遗传算法的系统思维特性89

5.6.2 遗传算法神经网络控制策略90

第6章 振动乘坐舒适性评价93

6.1 振动引起的乘坐舒适性的影响因素93

6.2 坐姿振动的乘舒性研究94

6.3 其他振动形式的影响97

6.4 人体对振动的反应98

6.5 乘舒性的评价方法99

6.5.1 基本的评价方法100

6.5.2 辅助评价方法101

第7章 车辆的操纵稳定性102

7.1 概述102

7.1.1 汽车操纵稳定性包含的内容102

7.1.2 车辆坐标系与转向盘角阶跃输入下的时域响应104

7.1.3 人—汽车闭路系统106

7.1.4 汽车试验的两种评价方法106

7.2 转向系统107

7.2.1 转向几何误差109

7.2.2 前轮几何布置111

7.2.3 转向系统的力与力矩111

7.2.4 转向系统模型114

7.2.5 转向系统影响因素实例115

7.2.6 前轮驱动的影响117

7.2.7 四轮转向119

7.3 轮胎的侧偏特性121

7.3.1 轮胎的坐标系121

7.3.2 轮胎的侧偏现象和侧偏力－侧偏角曲线121

7.3.3 轮胎的结构、工作条件对侧偏特性的影响123

7.3.4 回正力矩——绕Qz轴的力矩126

7.3.5 有外倾角时轮胎的滚动127

7.4 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应129

7.4.1 线性二自由度汽车模型的运动微分方程129

7.4.2 前轮角阶跃输入下进入的汽车稳态响应——等速圆周行驶131

7.4.3 前轮角阶跃输入下的瞬态响应137

7.4.4 横摆角速度频率响应特性143

7.5 汽车操纵稳定性与悬架的关系146

7.5.1 汽车的侧倾147

7.5.2 侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮的重新分配及对稳态响应的影响153

7.5.3 侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化156

7.5.4 侧倾转向158

7.5.5 变形转向——悬架导向装置变形引起的车轮转向角159

7.5.6 变形外倾——悬架导向装置变形引起的外倾角的变化161

7.6 车辆侧翻161

7.6.1 刚体车辆的准静态侧翻162

7.6.2 悬架车辆的准静态侧翻164

7.6.3 瞬态侧翻166

7.6.4 事故经历171

第8章 车辆模态分析基础与测试技术174

8.1 单自由度系统的传递函数分析174

8.1.1 系统方程及传递函数174

8.1.2 系统极点175

8.1.3 留数176

8.1.4 传递函数图176

8.1.5 频率响应函数和脉冲响应函数177

8.1.6 质量、阻尼和刚度变化对频响函数的影响177

8.2 多自由度系统的传递函数分析178

8.2.1 系统方程与传递函数178

8.2.2 系统极点、固有频率和阻尼因子179

8.2.3 模态向量和留数179

8.2.4 频响函数矩阵和脉冲响应函数矩阵180

8.2.5 无阻尼系统181

8.2.6 正交性与模态坐标182

8.2.7 解析法和实验法183

8.3 模态参数识别183

8.3.1 模态参数识别的基本概念183

8.3.2 单自由度法184

8.3.3 多自由度时域法186

8.3.4 多自由度频域法187

8.4 基本测试系统188

8.5 车辆的准备189

8.6 激励系统与激励信号190

8.6.1 激励系统190

8.6.2 激励信号191

8.7 力和运动传感器195

8.7.1 力传感器196

8.7.2 运动传感器196

8.8 车辆模态测试实例197

8.8.1 试验设备197

8.8.2 试验方法的确定198

8.8.3 支持系统的布置及要求199

8.8.4 测试方案的制定199

8.8.5 试验结果199

参考文献203