第1章緒論1



1.1定義1



1.1.1建模技術繫統2



1.1.2繫統的定義3



1.1.3仿真與仿真環境4



1.1.4車輛模型4



1.2完整的車輛模型7



1.2.1車輛模型及其應用領域9



1.2.2商務車的仿真繫統9



1.3本書概要10



1.4本書網址11



參考文獻11







第2章數學與運動學基礎13



2.1矢量13



2.1.1矢量的基本算法13



2.1.2物理矢量14



2.2坐標繫及其分量14



2.2.1坐標繫14



2.2.2分量分解14



2.2.3分量表示之間的關繫15



2.2.4變換矩陣的性質16



2.3線性矢量函數和二階張量17



2.4剛體的自由運動18



2.4.1剛體的一般運動18



2.4.2相對運動21



2.4.3重要的參考坐標繫22



2.5旋轉運動23



2.5.1一般形式的空間旋轉和角速度24



2.5.2參數化的旋轉運動24



2.5.3旋轉位移對和旋轉張量25



2.5.4旋轉位移對和角速度27



2.5.5卡爾丹（布萊恩特）角27



參考文獻30







第3章多體繫統運動學31



3.1運動鏈的結構31



3.1.1拓撲建模31



3.1.2運動學建模32



3.2運動鏈中的運動副33



3.2.1空間運動鏈中的運動副34



3.2.2平面運動鏈中的運動副35



3.2.3球面運動鏈中的運動副35



3.2.4運動副的分類36



3.3自由度和廣義坐標37



3.3.1運動鏈的自由度37



3.3.2道路車輛懸架運動學實例38



3.3.3廣義坐標39



3.4運動鏈合成的基本原則39



3.4.1稀疏方法——坐標公式40



3.4.2矢量環法——拉格朗日公式42



3.4.3拓撲方法——少坐標公式43



3.5完整多體繫統的運動學44



3.5.1基本概念44



3.5.2模塊線形圖和運動網絡45



3.5.3空間四連杆機構的相對運動學47



3.5.4相對運動學、運動學和全局運動學48



3.5.5實例——雙橫臂式懸架49



參考文獻51







第4章復雜多體繫統的運動方程52



4.1質點繫的動力學基本方程52



4.2若丹原理53



4.3質點繫的類拉格朗日方程53



4.4剛體的第二類拉格朗日方程54



4.5達朗貝爾原理55



4.6基於計算機的運動方程推導57



4.6.1運動的微分57



4.6.2運動方程59



4.6.3空間多體動力學60



參考文獻66







第5章車體運動學和動力學67



5.1車輛固定參考繫67



5.2底盤運動學分析69



5.2.1懸架運動學69



5.2.2運動方程71



參考文獻72







第6章懸架的建模與分析73



6.1懸架繫統的功能73



6.2不同類型的懸架74



6.2.1梁式車橋75



6.2.2扭轉梁式懸架75



6.2.3縱臂式獨立懸架76



6.2.4斜臂式獨立懸架77



6.2.5雙橫臂式獨立懸架78



6.2.6麥弗遜式獨立懸架79



6.2.7多連杆式懸架79



6.3懸架的特征變量80



6.4一維1/4車輛模型82



6.5麥弗遜式懸架三自由度模型84



6.5.1運動學分析85



6.5.2求解過程87



6.6五連杆後懸架三自由度模型91



6.6.1運動學分析91



6.6.2隱式解93



6.6.3三維1/4車輛模型的仿真結果96



參考文獻99







第7章路面與輪胎的接觸模型100



7.1輪胎的結構101



7.2車輪與路面間的力101



7.3靜止狀態下輪胎接觸力101



7.3.1受垂直載荷作用的輪胎102



7.3.2滾動阻力103



7.3.3受縱向力（圓周力）作用的輪胎103



7.3.4受側向力作用的輪胎112



7.3.5外傾角對輪胎側向力的影響114



7.3.6在接觸面上輪胎載荷與輪胎力的影響115



7.3.7輪胎力的基本構成115



7.3.8縱向力和側向力的疊加115



7.4輪胎模型117



7.4.1接觸點的幾何形狀118



7.4.2接觸速度121



7.4.3滑移值的計算122



7.4.4魔術公式輪胎模型123



7.4.5滑移疊加的魔術公式124



7.4.6HSRI輪胎模型125



7.5非穩態輪胎特性128



參考文獻129







第8章傳動繫統建模131



8.1傳動繫統的概念131



8.2建模132



8.2.1發動機缸體的相對運動132



8.2.2傳動繫統建模132



8.2.3發動機懸置133



8.2.4等速萬向節建模137



8.3發動機模型139



8.4傳動繫統的相對運動學140



8.5傳動繫統的運動學142



8.6運動方程142



8.7仿真結果討論143



參考文獻144







第9章車輛的受力分析146



9.1多體繫統的力和力矩147



9.1.1反作用力147



9.1.2作用力148



9.2制動繫統的工作過程148



9.3空氣阻力149



9.4彈簧和減振器的分力151



9.4.件151



9.4.2件152



9.4.3並聯時的受力152



9.4.4串聯時的受力152



9.5防側傾杆153



9.5.1被動防側傾杆154



9.5.2主動防側傾杆156



9.6橡件156



參考文獻157







第10章單軌模型159



10.1線性單軌模型159



10.1.1線性單軌模型的運動方程160



10.1.2穩態轉向特性和轉彎164



10.1.3非穩態轉向特性下的車輛穩定性166



10.2非線性單軌模型167



10.2.1非線性單軌模型的運動學168



10.2.2輪胎受力170



10.2.3驅動力矩和制動力矩173



10.2.4運動方程174



10.2.5狀態方程175



10.3線性側傾模型176



10.3.1底盤側傾運動方程178



10.3.2動態輪胎載荷180



10.3.3自轉向特性的影響182



參考文獻183







第11章雙軌模型184



11.1無懸架運動的雙軌模型184



11.1.1用於基本空間雙軌模型的牛頓和歐拉方程186



11.1.2彈簧力和阻尼力188



11.1.3車輪的牛頓與歐拉方程189



11.1.4輪胎與路面的接觸189



11.1.5傳動繫統192



11.1.6制動繫統193



11.1.7運動方程194



11.2有懸架運動的雙軌模型194



11.2.1雙軌模型的自由度195



11.2.2車輛底盤運動學197



11.2.3車輪懸架的廣義運動學199



11.2.4有拖曳臂的懸架202



11.2.5半拖曳臂式懸架的車輪運動學206



11.2.6輪胎的力和力矩208



11.2.7懸架彈簧和減振器208



11.2.8氣動力209



11.2.9轉向209



11.2.10防側傾杆210



11.2.11作用力和力矩210



11.2.12牛頓方程和歐拉方程211



11.2.13運動和狀態空間方程214



11.3簡化的駕駛員模型214



11.3.1控制器的概念215



11.3.2參數化216



參考文獻217







第12章三維整車模型218



12.1整車建模218



12.1.1後輪驅動整車模型的運動學218



12.1.2前輪驅動和四輪驅動的整車模型運動學226



12.1.3整車模型動力學236



12.2整車仿真237



12.2.1FASIM_C 的安裝和概念238



12.2.2整車模型的模塊結構239



12.2.3運動方程的結構242



12.2.4數值積分246



12.2.5事件處理248



參考文獻249







第13章典型的復雜整車建模251



13.1整車模型的建立251



13.2模型的驗證和確認253



13.2.1驗證253



13.2.2確認254



13.3參數化的汽車模型260



13.3.1參照模型的定義260



13.3.2參數化模型和驗證模型的比較265



參考文獻267







第14章應用實例269



14.1轉向階躍輸入的仿真（ISO1989）269



14.2車輛側傾的仿真271



14.2.1虛擬試驗場274



14.2.2仿真結果276



14.3使用主動防側傾杆的側傾動力學控制285



14.3.1被動防側傾杆285



14.3.2前後軸的剛度分配285



14.3.3利用主動防側傾杆進行側傾動態控制287



14.3.4的設計288



14.3.5響應和干擾的影響290



14.3.6模糊邏輯的側傾轉矩分配290



14.3.7主動控制原則290



14.3.8側傾轉矩分配控制實現的可能292



參考文獻293







索引295