面向汽车回收与再制造的绿色系统动力学设计

HUNAN UNIVERSITY 毕业论文

论文题目面向汽车回收与再制造

的绿色系统动力学设计学生姓名田博鑫

学生学号20110407110

专业班级工业工程1101班

学院名称机械与运载工程学院

指导老师邓乾旺

学院院长韩旭

2015年5月23日

面向汽车回收再制造的绿色系统动力学模型设计

摘要

近年来，报废汽车数量逐年增长在很大程度上促进了汽车回收再制造行业的发展。若保证其高速健康发展，则需要有效的管理体制及规章制度，而这正是当下的汽车回收与再制造行业所缺乏的。故需对各种类型的绿色指标进行分析，确定影响回收与再制造行业的绿色指标，从而为制定完善的管理体制提供科学依据与理论支持。

本文通过查阅相关文献的方式归纳了汽车回收与再制造行业的绿色因素，运用绿色系统动力学的方法绘制绿色工艺相关绿色指标的因果图和流图，并寻找各绿色因素间的强因果关系，最终得出影响绿色工艺收益的绿色因素，为制定科学的管理体制提供科学依据以及理论支持。

关键词：绿色系统动力学；绿色因素；汽车回收与再制造；系统动力学

A design with Green System Dynamics for Automobile Recycling and

Remanufacturing

Abstract

The number of scrap cars will be more and more with the increasing of the car ownership. It promotes the development of automobile recycling and remanufacturing industry. But now it needs to develop effective management system and regulations in the automobile recycling and remanufacturing industry. So we need to analyze the green indicators of various types, and determine the impact of recycling and remanufacturing green indicators, and then provide scientific basis and theoretical support for the development of management system.

With the help of green system dynamics method, the paper has looked for the green and the green factors of strong causal relationships in the automobile recycling and remanufacturing industry, and it could provide a scientific basis and theoretical support for the development of scientific management system.

Key Words：Green System Dynamics; Green Factor; Automobile Recycling and Remanufacturing; System Dynamics

目录

第1章绪论 (1)

1.1 研究的背景及意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.2.1 汽车回收再制造中绿色指标的影响 (2)

1.2.2 基于系统动力学的研究 (2)

1.2.3 小结 (2)

1.3 研究内容目的及技术路线 (3)

1.4 本章小结 (3)

第2章系统动力学及汽车回收再制造的相关理论基础 (5)

2.1 系统动力学简介 (5)

2.1.1 系统动力学定义及其发展 (5)

2.1.2 系统动力学的建模方法 (6)

2.1.3 系统动力学的建模步骤 (8)

2.1.4 系统动力学软件介绍 (9)

2.2 汽车回收再制造的相关理论 (10)

2.2.1 汽车回收再制造的流程 (10)

2.2.2 制造业绿色工艺创新 (10)

2.3 本章小结 (10)

第3章面向汽车回收与再制造的绿色系统动力学模型的建立 (12)

3.1 绿色系统动力学 (12)

3.2 问题识别 (12)

3.3系统边界的确定及模型假设 (12)

3.3.1 系统边界的确定 (12)

3.3.2 模型的假设 (13)

3.4绿色因素构成及结构 (13)

3.4.1 绿色工艺投入数量 (14)

3.4.2 绿色工艺研发数量 (14)

3.4.3 绿色工艺产出数量 (14)

3.3.4 绿色工艺环境质量 (14)

3.4.5 市场需求 (14)

3.5 绘制因果图及流图 (15)

3.5.1 因果图的绘制 (15)

3.5.2 流图的绘制 (16)

3.6 建立绿色系统动力学方程 (17)

3.6.1 绿色系统动力学软件介绍 (17)

3.6.2 绿色系统动力学方程函数 (17)

3.7进行模型仿真实验 (22)

3.7.1仿真时间设置 (22)

3.7.2真实性检验 (22)

3.8 本章小结 (22)

第4章实验结果分析 (23)

4.1市场需求的改变对绿色工艺经济效益的影响 (23)

4.2环境更新速率的改变对绿色系统产生的影响 (25)

4.3绿色工艺沟通合作意识强弱对系统中各因素造成的影响 (28)

4.4政府政策支持的波动图像分析 (30)

4.5本章小结 (30)

第5章结论与展望 (32)

致谢 (33)

参考文献 (34)

面向汽车回收与再制造的绿色系统动力学模型

设计

第1章绪论

1.1 研究的背景及意义

随着国民经济的不断进步，人们的生活水平的日益提高，汽车已经渐渐地成为人们日常生活中不可缺少的交通工具。但随着汽车使用量的增多，也同样使得社会上所产生的废旧车辆数目日益增多，如果对这些废旧的车辆不及时进行回收与再制造，就很有可能造成资源浪费和巨大的环境污染等问题。近几年来，国内外的车辆回收与再制造技术都取得了很大的进步，我国的车辆回收与再制造市场也在不断地扩张。我们必须紧跟时代的发展要求，找出适合我国国情的车辆回收与再制造技术，充分合理地利用废旧资源，在满足自身利益的同时保护我们赖以生存的自然环境，促进社会、经济、环境的协调可持续发展。

现阶段随着汽车保有量的增加，报废汽车数量将会不断地扩大，所以需要一套完善的管理体制及规章制度来规范绿色回收再制造业的运作。但当今社会在汽车回收与再制造行业中缺乏有效的管理体制及规章制度，使得绿色管理变得困难而又难以规范化。故需要一种科学的模型来对绿色再制造业进行模拟分析，运用仿真的技术手段，保证绿色回收再制造业的管理体制和规章制度制定得合理、规范。

1.2 国内外研究现状

目前，汽车行业回收再制造对于绿色指标影响的研究国内外均有很多研究，使用系统动力学方法构建汽车行业回收再制造模型的研究也有很多，将两者结合起来的科研报告较少。

1.2.1 汽车回收再制造中绿色指标的影响

肖军在2013年6月的《交通与运输》中的《汽车报废回收及循环利用》中提到汽车回收与再制造行业的发展前景十分广阔。而刘晓培在其《报废汽车回收影响因素分析及其系统设计中》使用了层次分析法深入的分析了报废汽车的回收系统的运作，围绕着经济性、可回收性、环境性三个方面分析了报废汽车回收的影响因素。

贺召强在《绿色指标评价在船舶再循环中的应用研究》中对拆船绿色设计达到的水平分析，总结出了一套较为完善的拆船行业的绿色指标评价体系。类似的期刊有很多，具体阐述了在再制造行业中绿色指标的确定以及其详细的分析过程。

1.2.2 基于系统动力学的研究

王其藩在其《系统科学的一个分支——系统动力学》中，对系统动力学的基础理论进行了详细的阐述，同时也对其在中国的发展史进行了具体的介绍。

施婷在其《基于系统动力学的碳排放系统仿真与优化方案研究》中，运用系统动力学的方法，构建了碳排放的系统动力学模型并运用它模拟了保定市碳排放的动态变化趋势。杨红也在其《基于系统动力学的我国汽车轮胎制造企业绿色持续创新研究》中，运用系统动力学的方法，详细地模拟了轮胎行业的绿色发展情况。

国外学者Yihui Tian和Kannan Govindan等人在《面向中国制造业运用进化博弈论进行绿色供应链管理的系统动力学模型的构建》中，使用系统动力学的方法和进化博弈轮对中国制造业的绿色供应链管理进行了仿真建模。

1.2.3 小结

虽然国内外很少有人将绿色因素与系统动力学两者结合起来研究，但在绿色因素和系统动力学单方面的研究却有很多，这些研究在不同的方面为本文提供了帮助。

1.3 研究内容目的及技术路线

绿色系统动力学是本文新提出的基于系统动力学针对于绿色制造行业使用的一种建模方法。这种方法通过寻找制造业中的绿色因素，找出它们之间的相互联系，对其进行定量的建模进行仿真，从而理清各绿色因素间繁杂的影响关系。

本文将运用绿色系统动力学的方法，确定影响回收与再制造行业的绿色指标，找出各因素间的相互制约关系，运用控制变量的手段来分析改变不同的绿色因素会对企业的绿色产出、投入造成何种影响，同时也为制定管理体制提供科学依据与理论支持。技术路线图如图1.1所示。

图1.1 技术路线图

1.4 本章小结

本章主要介绍了论文的研究背景、意义、目的框架以及国内外的研究现状等内容，

具体如下：

1)以汽车的回收与再制造行业为例，指出了本文的研究意义。

2)阐述了论文的研究目的和研究内容，分析现阶段绿色制造业内存在的问题，并

针对其提出了解决方法和技术手段。

3)介绍了绿色因素、系统动力学的现有研究，并对其进行了简单的评述。

第2章系统动力学及汽车回收再制造的相关理论基础

2.1 系统动力学简介

2.1.1 系统动力学定义及其发展

系统动力学（System dynamics），又称系统动态学，最早出现在1956年，是由美国麻省理工史隆管理学院的Jay W.Forrester教授为了分析企业生产管理及库存管理等问题所提出的一种系统仿真方法，它主要利用计算机模拟技术来研究并解决复杂动态系统问题。

系统动力学认为系统内部的信息反馈机制决定了系统的行为模式，通过建立系统动力学模型，利用Dynamo的专用计算机语言和CONSIDEO、VENSIM或TRUE软件等来实现对真实系统的仿真，从而可以研究出系统的结构、功能和行为之间的动态关系。系统动力学解决问题的方法就其本质来说也可以看做是寻优法，即通过不断地寻找系统的较优结构来获得较优的系统行为。

其发展过程可分为以下三个阶段：

1)诞生阶段

系统动力学的早期研究对象是以企业为中心的工业系统，故它最初被称为工业动力学。这个阶段的研究主要以弗雷斯特教授在哈佛商业评论发表的《工业动力学》为基础，在这之后他又提出了系统动力学的方法论及原理，后来他又深入研究了城市的兴衰问题，并建立了城市模型，产生了很大范围的科学影响。

2)成熟阶段

系统动力学世界模型与美国国家模型研究的成功是这一阶段的主要标志性成果。这两个模型的建立解决了困扰经济学界多年的长波问题，使得该方法得到了世界学者的认可，并得以广泛的传播，同时也确立了它在社会问题研究中的科学地位。

3)广泛运用与传播阶段

20世纪90年代起，系统动力学在世界范围内得到了进一步的传播与发展，其应用范围更加的广泛。在系统科学、突变理论、控制理论、耗散结构与分叉、结构稳定分析、最优化技术应用、参数估计、类属结构研究、灵敏度分析、专家系统等方面系统动力学也逐渐起到了很大的作用。越来越多的学者采用系统动力学的方法对各自的研究领域中产生的社会经济问题进行研究，涉及到企业管理能源开发、交通运输、生态环保、科技管理、产业研究、城市规划等等多方向不同领域。

2.1.2 系统动力学的建模方法

系统动力学建模所涉及到的基本知识点如下：

1)状态变量方程

状态变量是系统动力学模型中最为重要的变量，以矩形表示，具体符号中应包括变量名称、描述输入与输出流速率及其流线等因素。一般表达式如下，见式（2.1）：

L k=L j+DT?(RA jk?RS jk)（2-1）式（2-1）中：

L k—状态变量在k时刻的新值；

L j—状态变量在前一时刻j的新值；

DT—j时刻与k时刻之间的区间长度；

RA jk—状态变量在jk区间的流入速率；

RS jk—状态变量在jk区间的流出速率。

2)速率变量方程

速率变量用阀门符号表示，具体符号应包括变量的名称、速率变量控制的流和流线以及其依赖的信息输入量。速率变量是存量以及参变量的函数。一般表达式如下，见式（2-2）：

R kl=f L·K,C（2-2）

式（2-2）中：

R kl—状态变量在k时刻的速率；

f L·K,C—与状态变量和常量有关的任何一种函数或关系。

3)辅助变量方程

系统动力学所研究的系统一般都是较复杂的，因此难以用一个简单的表达式对速率方程进行确定。通常用几个独立的方程来代替，即用辅助方程对速率方程进行细致地描述。其符号用一个圆形来表示。

4)常量方程

系统中参变量的最简单形式就是常数,它用表示。常数与存量共同决定着速率变量，一般方程表达式如下，见式（2-3）：

C i=N i（2-3）

式（2-3）中：

C i—常数的名称；

N i—常数的值。

5)初始值方程

系统动力学模型中的所有状态变量方程都必须赋予初始值。这些状态变量的初始值为将要发生的速率变量变化提供了所需要的系统状态。它的一般表达式如下，见式（2-4）：

L i=M i（2-4）式（2-4）中：

L i—初始值名称；

M i—初始值数值。

6)流线

流线符号主要包括物流和信息流两种：用实线箭头表示物流符号表示系统中流动着的实体，用虚线箭头表示信息流符号表示连接积累与流速的信息通道。

7)源与汇

源与汇分别表示着实物流的发源地与聚集地。它们都独立于系统之外，系统行为对它们没有影响。它们都以云状图形来表示。

2.1.3 系统动力学的建模步骤

系统动力学的建模是运用定性与定量分析方法相结合的手段来完成的。系统动力学分析问题的步骤大致可以分为以下几个步骤：问题识别，系统边界的确定，绘制因果图，绘制流图，建立系统动力学方程，模型仿真实验，实验结果分析。

1)问题识别

问题的识别是系统动力学分析问题的第一步，具体的工作包括明确研究的问题及解决问题的途径，并收集相关数据等。

2)系统边界的确定

在这一阶段中，要确定系统的边界，明确系统分析所涉及的对象及范围。主要包括以下几个方面：确定系统内生变量，外生变量及输入量；通过各方面的定性分析将其他重要变量也归入系统边界中。

3)绘制因果图和流图

绘制因果图即绘制因果关系图，主要是分析系统的结构，列出主要变量的清单，从而理清变量之间的因果逻辑关系。

绘制流图又称绘制流程图，是在因果图的基础上将各因素进行定量化，通过赋予相应的函数变量来确定系统动力学模型流图。

4)建立系统动力学方程

这一阶段是在绘制流图之后进行的，通过建立状态变量方程，速率方程，辅助方程，常量方程，初始值方程等变量，对参数进行确定和估计，以及输入初始变量的值来建立系统动力学方程。

5)模型仿真实验

模型建立完毕后，进行动态仿真，通过改变变量来得出不同的函数结果，不断修改模型结构来寻找最优结果。

6)实验结果分析

在可能的条件下可以通过输入约束的方法进行真实性检验。在检验模型的真实性后，通过分析结果来得出结论，找出各个因素之间的关系。并对得出的结论进行合理性分析。

2.1.4 系统动力学软件介绍

最早的系统动力学软件SIMPLE是产生于20世纪50年代，，最初是以专门的程序化语言来说明模型的结构，直到80年代后期才逐步发展成了可视化界面的形式。常用的系统动力学软件有很多，如DYNAMO，Stella，Vensim，Powersim等。

DYNAMO是MIT的企业动态学研究小组所研究开发的，可以在计算机上进行系统动力学模型的建立。Stella是一款以图形为导向的系统动力学模型软件，它可以提供托放式的图形界面，使用者可以从工具列拖动模型组件（如状态变量、辅助变量、速率、流线等）进行模型构建。在显示的仿真结果上，Stella不仅会显示图形及表，也可以通过动画来显示仿真结果。而Vensim是在20世纪80年代中期研究出的软件，其专门为个人制作了Vensim PLE版，适合个人使用。它能够同时以图形和编辑语言两种方式建立系统模型，同时易于操作，故本文采用Vensim软件来进行模型的构建和仿真。

2.2 汽车回收再制造的相关理论

2.2.1 汽车回收再制造的内容及流程

汽车的回收与再制造主要是回收再制造汽车的零部件，因此通过再制造的汽车零部件的性能不能低于新汽车零部件的性能。随着科学技术的不断发展，可再制造的零件种类也越来越多，包括发动机、转向器、离合器、传动装置、水泵、油泵、曲轴等等。

现阶段汽车回收再制造的流程可以包括以下几个阶段：车辆接受、储存，预处理（实验室分析、汽车废油液储存），中检车辆储存，车辆拆解（可回收储存、废物储存、备件储存、备件销售），车身储存，废料打包。

2.2.2 制造业绿色工艺创新

制造业绿色工艺创新是指在制造业产业范围内，由参与制造业绿色工艺创新活动的制造业企业为主体，以节能、降耗、减少污染为导向，根据市场需求，通过产业内的互动学习和信息交流，进行生产工艺流程、加工技术、操作方法和生产技术装备等方面的研究开发活动。

2.3 本章小结

本章简单介绍了系统动力学的基础知识及研究方法，并介绍了汽车回收再制造的相关概念。系统动力学的目的是以计算机为工具，分析研究信息反馈系统的结构和行为。汽车回收及再制造行业是一个发展前景十分广阔的行业，在制造业绿色工艺创新方面的

发展空间是巨大的。故针对汽车回收与再制造行业，使用系统动力学分析建模，即绿色

系统动力学，详述见下文3.1 绿色系统动力学。

第3章面向汽车回收与再制造的绿色系统动力学模型的建立

3.1 绿色系统动力学

绿色系统动力学以系统动力学为基础，以绿色制造业为对象，是探究绿色因素间的因果关系的系统仿真方法。绿色系统动力学以绿色系统为研究对象，将绿色系统看作是以各绿色因素为单元以及信息组成的集合体，并认为绿色系统存在的基础是绿色因素，各绿色因素之间的运动是由反馈所决定的。

反馈回路作为绿色系统的基本结构决定了绿色系统的动态行为。故绿色系统动力学在建模时必须依据各种绿色因素间的性质和特征，并遵循绿色因素间的因果关系原则、动态定义问题原则、结构决定功能原则、主导结构原则、信息反馈原则等基本原则。

绿色系统动力学的建模方法与系统动力学的建模方法大同小异，具体过程见2.1章节中的建模步骤，即问题识别，系统边界的确定，绘制因果图和流图，建立系统动力学方程，模型仿真实验，实验结果分析。

3.2 问题识别

本次的研究针对的是汽车的回收与再制造行业。现阶段我国每年报废的车辆报废汽车数量将会不断地扩大，所以需要一套完善的管理体制及规章制度来规范绿色回收再制造业的运作。而本次建模分析则是为了探究当外部环境变化的时，各个绿色因素将会产生何种变化。根据不同的影响程度，选择主要绿色因素进行规范化，从而为管理体制及规章制度的确立提供有效的科学依据。

3.3系统边界的确定及模型假设

3.3.1 系统边界的确定

绿色系统动力学主要研究的是绿色制造业系统的科学，它基于系统动力学与系统论，吸收了控制论、信息论和决策论的精髓，将定性与定量的方法结合，采用了模拟的技术，

以“结构—功能”模拟为突出特点，从绿色系统的微观结构入手建模，从而在宏观角度上模拟分析绿色系统中复杂的逻辑关系和动态行为。它认为系统的行为主要是由内部的绿色因素所决定的，所以系统的边界划分正是绿色系统动力学模型成功与否的关键步骤。

正确划定系统边界的基本原则是尽量将与建模目的相关的量都划入界限内，并保证系统边界是封闭的。因为本文的主要的研究对象是汽车产品的回收与再制造行业的绿色问题，故研究的系统边界就是再制造产业的边界。

3.3.2 模型的假设

由于再制造业绿色因素十分繁杂，故本文列举的绿色因素并不能完全代表再制造行业的全部绿色因素，而是它的某些重要因素。这样就存在着假设条件，使得本次研究注重主要问题的讨论，而忽略次要因素。

这些假设包括：绿色再制造业的发展与运行是一个动态，连续，渐进的过程；不考虑由于政府政策的重大变革及各种不可抗拒的外力干扰所导致的回收与再制造产业突变；绿色工艺的投入主要体现在资金投入及人才投入两个方面，将其他形式的投入均视作资金或人才投入；绿色工艺的收益通过绿色工艺的经济效益来体现；在定性分析时，各项绿色因素的函数单位均视作“1”，即不考虑单位的实际意义，仅以函数值的大小与时间的关系来探究各项绿色因素间的影响关系。

3.4绿色因素构成及结构

本次研究主要考虑了绿色工艺过程创新研发方向的绿色因素，主要包括了绿色工艺投入数量、绿色工艺研发数量、绿色工艺产出数量、绿色工艺环境质量以及市场的需求五个主要因素。其中市场需求并不属于绿色因素，但由于市场需求对绿色制造系统的影响是十分巨大的，故将其考虑进入系统中，将其视作一项外界因素。

3.4.1 绿色工艺投入数量

绿色工艺投入数量是指在回收与再制造的过程中，投入在工艺方面的花费，包括设备、人员、资金等等方面。绿色工艺投入数量在回收与再制造的绿色系统中是一项非常重要的绿色因素。可以联想到的绿色指标包括投入增量、投入减少额、绿色工艺比重、绿色公益资金投入、工艺绿色化设备比重以及风险因素等。

3.4.2 绿色工艺研发数量

绿色工艺研发数量是指回收与再制造公司对绿色工艺研发的重视程度。可以联想到的具体绿色指标包括构思立项率、构思淘汰率、市场因素淘汰率、产品的合作研发创新、市场需求等绿色因素。

3.4.3 绿色工艺产出数量

绿色工艺产出数量则是表示回收与再制造公司在绿色工艺的产出方向的完成成果。根据绿色工艺产出数量可以联想到的绿色指标包括绿色工艺创新成果的普及性、研发的成功率、研发的失败率、绿色工艺创新能力、工艺设计周期缩短率、绿色工艺创新研发风险、绿色工艺沟通合作意识的强弱、市场因素淘汰率等绿色指标。

3.3.4 绿色工艺环境质量

绿色工艺环境质量是指绿色研究环境及政策带来的绿色工艺研究环境。绿色工艺环境质量包括环境建设速率和环境更新速率，可以联想到的绿色指标包括文化环境支持、地理资源环境支持、政府政策支持等绿色因素。

3.4.5 市场需求

市场需求是指市场对绿色制造的需求，是和宏观环境相关的一个需求。在本次分析中将其视作系统中的一个函数变量。由市场需求联想到的相关绿色因素包括绿色工艺创新成果的普及性及市场因素淘汰率等绿色因素。

3.5 绘制因果图及流图

3.5.1 因果图的绘制

绿色系统是由相互影响、相互联系的各种绿色因素组成的。在绿色系统动力学方法中，绿色因素间的因果关系可以用“流”来表示。正是由于各绿色因素间的相互因果关系，故各种绿色因素才得以形成一个繁杂而又庞大的绿色系统。因此，绿色系统的形成主要取决于各绿色因素。

上文已经列出绿色系统中涉及到的各种绿色因素，将它们用表示“流”的箭头根据因果关系连接起来，得到因果关系链和因果反馈回路，如图3.1所示。因果图如下：

图3.1回收与再制造业绿色工艺的因果关系图

从外圈的回路分析，高绿色经营理念激励了绿色工艺创新投入的数量，绿色工艺创新投入数量提高激励了绿色工艺创新构思及研发数量，绿色工艺创新构思研发的成果提高激励了绿色工艺创新的成果提升，提升绿色工艺创新产出激励了绿色工艺创新能力的

汽车行业的绿色制造

汽车行业的绿色制造 机电工程系机电092 于洋 31 一.绿色设计概念 1.1绿色设计 绿色设计是将保护环境的措施和预防污染的方法应用于产品的设计,其目的是使产品在全寿命周期内对自然环境的影响最小。 1.2.绿色设计的内容 可回收性设计、可拆解性设计、产品包装设计、技术经济分析1.3.绿色设计的特点与原则 特点：要求设计人员在设计构思阶段就要把降低能耗、易于拆解、再利用和保护生态环境与保证产品的性能、品质、寿命和成本的要求列为同等的设计要求，并保证在生产过程中能顺利实施。 原则：减量化、再利用、在循环 1.4.绿色设计的意义 （1）绿色设计是推动资源循环利用的关键 （2）绿色设计是节约资源和避免环境污染的起点 二.绿色技术 所谓绿色技术, 它包括以下 3 方面的含义:（1）绿色技术是一种现代技术体系;（2）绿色技术是一种无公害化!少公害化的技术, 即无害于人类赖以生存的自然环境的技术, 它主要体现在绿色技术功能与环境功能的一致性上。因此防止与治理环境污染, 有利于自然资源生态平衡的技术均是绿色技术, 这是判定绿色技术的生态标

准或环境标准;（3）用绿色技术生产出的产品应该有利于人类的健康和福利, 有利于人类文明进步, 这是判定绿色技术的社会标准。所以, 绿色技术创新体系中的最高级别是绿色产品, 也就是说, 绿色产品是绿色技术创新结果的最终载体, 而绿色产品的获得必须以绿色设计和绿色制造为基础。并且也是绿色技术的核心内容。 三.绿色制造思想在汽车行业的应用 3.1汽车绿色设计与绿色材料 汽车绿色设计除考虑传统设计所满足的产品技术功能目标和经 济目标外，还需要处理好以下几个方面的问题：(1)汽车产品的原理设计与结构设计，要便于退役零部件的重用或补修，材料要综合利用，报废零件要便于材料分类处理；(2)合理使用原料；(3)考虑汽车产品使用过程中对环境的影响；(4)合理利用能源；(5)汽车产品制造工艺的合理性；(6)设计合理的产品包装材料；(7)不可再生废物的利用。 绿色汽车整体设计时，应考虑到汽车在运行及停放时占用空间的问题，尽量缩小体积。现代汽车设计中为了达到美观、耐用、耐腐蚀等要求，大量使用涂镀材料，这不仅给汽车废弃后回收再利用带来困难，而且大部分涂料本身有毒，涂镀工艺过程也会给环境带来很大的污染。因此，要减少涂镀工艺。 3.2 汽车制造绿色工艺 根据汽车制造业生产加工的特点，汽车企业绿色制造工艺应该具有如下特点：设计人员必须具有良好的环境意识，能熟练掌握现代化的技术工具(如网络技术和一些常用的专业软件等)；广泛采用标准

车辆系统动力学解析

汽车系统动力学的发展现状 仲鲁泉 2014020326 摘要：汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有汽车在垂直和横向两个方面的动力学内容。介绍车辆动力学建模的基础理论、轮胎力学及汽车空气动力学基础之外，重点介绍了受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学，以及行驶动力学和操纵动力学内容。本文主要讲述的是通过对轮胎和悬架的系统动力学研究，来探究汽车系统动力学的发展现状。 关键词：轮胎；悬架；系统动力学;现状 0 前言 汽车系统动力学是讨论动态系统的数学模型和响应的学科。它是把汽车看做一个动态系统，对其进行研究，讨论数学模型和响应。是研究汽车的力与其汽车运动之间的相互关系，找出汽车的主要性能的内在联系，提出汽车设计参数选取的原则和依据。 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可以追溯到100年前。事实上，知道20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。在过去的70多年中，车辆动力学在理论和实际应用方面也都取得了很多成就。在新车型的设计开发中，汽车制造商不仅依靠功能强大的计算机软件，更重要的是具有丰富测试经验和高超主观评价技能的工程师队伍。 在随后的20年中，车辆动力学的进展甚微。进入20世纪50年代，可谓进入了一个车辆操纵动力学发展的“黄金时期”。这期间建立了较为完整的车辆操纵动力学线性域（即侧向加速度约小于0.3g）理论体系。随后有关行驶动力学的进一步发展，是在完善的测量和计算手段出现后才得以实现。人们对车辆动力学理解的进程中，理论和试验两方面因素均发挥了作用。随后的几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，因而车辆动力学得以迅速发展。计算机及应用软件的开发，使建模的复杂程度不断提高。

汽车系统动力学习题答案分析解析

1.汽车系统动力学发展趋势 随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性、可靠性以及安全性也提出越来越高的要求，这些要求的实现都与汽车系统动力学相关。汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容，随着多体动力学的发展及计算机技术的发展，使汽车系统动力学成为汽车CAE技术的重要组成部分，并逐渐朝着与电子和液压控制、有限元分析技术集成的方向发展，主要有三个大的发展方向： （1）车辆主动控制 车辆控制系统的构成都将包括三大组成部分，即控制算法、传感器技术和执行机构的开发。而控制系统的关键，控制律则需要控制理论与车辆动力学的紧密结合。 （2）多体系统动力学 多体系统动力学的基本方法是，首先对一个由不同质量和几何尺寸组成的系统施加一些不同类型的连接元件，从而建立起一个具有合适自由度的模型；然后，软件包会自动产生相应的时域非线性方程，并在给定的系统输入下进行求解。汽车是一个非常庞大的非线性系统，其动力学的分析研究需要依靠多体动力学的辅助。 （3）“人—车—路”闭环系统和主观与客观的评价 采用人—车闭环系统是未来汽车系统动力学研究的趋势。作为驾驶者，人既起着控制器的作用，又是汽车系统品质的最终评价者。假如表达驾驶员驾驶特性的驾驶员模型问题得到解决后，“开环评价”与“闭环评价”的价值差别也许就

不存在了。因此，在人—车闭环系统中的驾驶员模型研究，也是今后汽车系统动力学研究的难题和挑战之一。除驾驶员模型的不确定因素外，就车辆本身的一些动力学问题也未必能完全通过建模来解决。目前，人们对车辆性能的客观测量和主观之间的复杂关系还缺乏了解，而车辆的最终用户是人。因此，对车辆系统动力学研究者而言，今后一个重要的研究领域可能会是对主观评价与客观评价关系的认识 2.目前汽车系统动力学的研究现状 汽车系统动力学研究内容范围很广，包括车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆垂向和横向动力学内容。及行驶动力学和操纵动力学。行驶动力学研究路面不平激励，悬架和轮胎垂向力引起的车身跳动和俯仰运动；操纵动力学研究车辆的操纵稳定性，主要是轮胎侧向力有关，引起的车辆侧滑、横摆、和侧倾运动。汽车系统动力学的研究可以分为三个阶段： 阶段一（20世纪30年代） ①对车辆动态性能的经验性的观察 ②开始注意到车轮摆振的问题 ③认识到车辆舒适性是车辆性能的一个重要方面 阶段二（30年代—50年代） ①了解了简单的轮胎力学，给出了轮胎侧偏角的定义 ②定义不足转向和过度转向 ③建立了简单的两自由度操纵动力学方程

结构动力学第二讲

结构的动力特性

k c m ( )y t ( )F t ?承受动力荷载的结构体系的主要物理特性： ?质量m = 结构的惯性；?弹簧k = 结构的刚度；?阻尼器c = 结构的能量耗散. 质量、弹性特性、阻尼特性、外荷载 ?在最简单的单自由度体系模型中，所有特性都假定集结于一个简单的基本动力体系模型内，每一个特性分别由一个具有相应物理特性的元件表示： 数学模型

t y 表征结构动力响应特性的一些固有量称为结构的动力特性，又称自振特性。 定义 结构的动力响应 ?结构的动力特性与结构的质量、刚度、阻尼及其分布有关。

t y 定义 ?结构受外部干扰后发生振动，而在干扰消失后继续振动，这种振动称为结构的自由振动。 ?如果结构在振动过程中不断地受到外部干扰力作用，这种振动称为结构的强迫振动，又称受迫振动。 t y 结构的自由振动与受迫振动

固有频率 ?质点在运动过程中完成一个完整的循环所需要的时间称为周期，单位时间内完成的循环次数称为频率。 ?结构在自由振动时的频率称为结构的自振频率或固有频率。?对大部分工程结构，结构的自振频率的个数与结构的动力自由度数相等。 ?结构的自振频率与结构的质量和刚度有关。 t y T

阻尼 ?结构在振动过程中的能量耗散作用称为阻尼。 ?结构的自由振动会因为阻尼作用而随时间衰减并最终停止。?由于阻尼而使振动衰减的结构系统称为有阻尼系统。?阻尼原因复杂：内摩擦、连接摩擦、周围介质阻力等。y c F D ?等效粘滞阻尼：以阻尼器表示结构阻尼作用： c 为阻尼系数，为质量的速度。y t y T t y T

车辆动力学练习题及参考答案(可编辑修改word版)

车辆动力学练习题 一、单项选择题 1.轨道车辆通常由（）、驱动部、走行部、制动部与连接部等组成。 A．车体B．转向架 C．轮对D．电动机 2.EDS 型磁悬浮的悬浮高度一般为（）mm，因而对轨道精度和维护要求相对不高。 A．10 B．30 C．100 D．50 3.铁道车辆的（）是指车辆每一根轮轴能够承受的允许静载。 A.轴重B．额定载重C．轮对重D．车体重 4.车轮必须具有（），以引导车轮沿道岔形成的线路方向运行，并产生变道时所需的横向导向力。 A．轮缘B．踏面 C．缓冲装置D．车轴 5.铁路轨道可以分为（）轨道和曲线轨道。 A.缓和曲线B．坡度 C．直线D．圆曲线 6.人对频率在（）Hz 以下的横向振动最敏感。 A.1B．2 C．5 D．10 7.轨道车辆的轮对由左右轮子和车轴固接组成，左右轮对滚动角速度一致，则称为（）轮对。 A.弹性B．普通 C．刚性D．磁悬浮 8.轮轨蠕滑是指具有弹性的钢质车轮在弹性的钢轨上以一定速度滚动时，在车轮与钢轨的（）间产生 相对微小滑动。 A.上方B．下方C．侧面D．接触面 9.稳定性的含义包含静态平衡稳定性和（）稳定性两大类。 A.动态B．准静态 C．安全D．非平衡 10.目前国内外最常用的轨道不平顺数值模拟方法主要有（）、三角级数法和白噪声滤波法等。 A．二次滤波法B．五次滤波法 C．四次滤波法D．三次滤波法 11.轨道交通车辆使用的轮胎一般是高压充气轮胎，轮胎内压力高达（）kPa。 A．200~300 B．400~500 C．600~700 D．800~900 12.创造了581k m/h的世界轨道交通列车的最高速度记录的是（）超导磁浮。 A.中国B．美国 C．日本D．德国 13.铁路轨道按轨枕使用材料可分为（）轨道和混凝土轨枕轨道 A.铁枕B．木枕C．铜枕D．不锈钢

车辆系统动力学发展1

汽车系统动力学的发展和现状 摘要：近年来，随着汽车工业的飞速发展，人们对汽车的舒适性、可靠性以及安全性也提出越来越高的要求，这些要求的实现都与汽车系统动力学相关。汽车系统动力学是研究所有与汽车系统运动有关的学科，它涉及的范围较广，除了影响车辆纵向运动及其子系统的动力学响应，还有车辆在垂向和横向两个方面的动力学内容。本文通过对汽车系统动力学的的介绍，对这一新兴学科的发展和现状做一阐述。 关键字：汽车系统动力学动力学响应发展历史 Summary：In recent years, with the rapid development of automobile industry, people on the vehicle comfort, reliability and safety are also put forward higher requirements, to achieve these requirements are related to vehicle system dynamics.Vehicle system dynamics is the study of all related to the movement of the car system discipline, it involves the scope is broad, in addition to the effects of dynamic response of vehicle longitudinal motion and its subsystems, and vehicles to and dynamic content crosswise two aspects in the vertical.Based on the vehicle system dynamics is introduced, the development and status of this emerging discipline to do elaborate. Keywords：Dynamics of vehicle system dynamics Dynamic response Development history 0 引言 车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可以追溯到100年前。事实上，知道20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester、美国的Olley、法国的Broulhiet开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。 在随后的20年中，车辆动力学的进展甚微。进入20世纪50年代，可谓进入了一个车辆操纵动力学发展的“黄金时期”。这期间建立了较为完整的车辆操纵动力学线性域（即侧向加速度约小于0.3g）理论体系。随后有关行驶动力学的进一步发展，是在完善的测量和计算手段出现后才得以实现。人们对车辆动力学理解的进程中，理论和试验两方面因素均发挥了作用。随后的几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定性在汽车产品竞争中的重要作用，因而车辆动力学得以迅速发展。计算机及应用软件的开发，使建模的复杂程度不断提高。在过去的70多年中，车辆动力学在理论和实际应用方面也都取得了很多成就。在新车型的设计开发中，汽车制造商不仅依靠功能强大的计算机软件，更重要的是具有丰富测试经验和高超主观评价技能的工程师队伍。 传统的车辆动力学研究都是针对被动元件的设计而言，而采用主动控制来改变车辆动态性能的理念，则为车辆动力学开辟了一个崭新的研究领域。在车辆系统动力学研究中，采用“人—车—路”大闭环的概念应该是未来的发展趋势。作为驾驶者，人既起着控

绿色设计在汽车工业中的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f010016240.html, 绿色设计在汽车工业中的应用 作者：陈延寿 来源：《汽车科技》2012年第03期 摘要:本文阐述了绿色设计理念在当今汽车设计中必要性,总结了绿色设计在汽车材料、减少汽车尾气排放、汽车外观造型、降低噪声污染、汽车材料回收等方面的应用,分析了绿色设 计给汽车企业带来的效益,并对其美好的发展前景进行了展望。 关键词:绿色设计;汽车设计;汽车工业 中图分类号:U462 文章标识码:A 文章编号:1005-2550(2012)02-0000-00 1 引言 科技进步给人类带来了越来越多的物质享受,极大地提高了人类的生活质量,但同时对生态环境的破坏也愈来愈严重。随着汽车工业的发展,许多社会难题也随之产生:致命的石油危机、拥堵的城市交通、惊人的汽车垃圾、恶化的环境污染等。汽车工业的可持续发展变得越来越重要,绿色设计思想应运而生。绿色设计在重建人类良性生态家园的过程中正发挥着关键性的作用,将成为本世纪世界汽车市场的主导设计思想。它不但是未来文明社会发展的需要,也是众多汽车生产企业提高自身产品竞争力的需要。 所谓的绿色设计就是将防止污染、保护资源的战略集成到产品设计中去,兼顾生态学和经 济性的一种全新的产品设计思想。它强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统性地分析和评价,消除潜在的、负面的环境影响,着重考虑产品的可回收性、易拆除性、可维护性和可循环利用性。而传统的产品设计思想是以人为中心,以满足人的需要和解决问题为出发点,无视后继的产品生产及使用过程中的资源污染和能源消耗,以及对生态环境的影响。可以说,绿色设计是传统设计的完善和发展,兼顾了产品的整个生命周期,从源头上减少了废弃物的产生[1]。 绿色设计是如何应用于汽车设计中的呢?绿色汽车是环保型汽车的美称,通常是指那些开发过程无污染,使用健康安全,不会破坏生态环境,在特定的技术标准下生产出来的汽车产品。它对汽车生产基地、汽车能源和汽车尾气,对汽车从生产、销售到废品回收的整个过程,以及对环境、生产技术、安全等方面,都有一定的国际标准。新技术、新能源和新工艺的不断出现,为设计出对环境友好的汽车产品开辟了崭新的前景。绿色设计在汽车工业中有广泛的应用前景,尤 其在汽车材料、减少汽车尾气排放、汽车外观造型、降低噪声污染、汽车材料回收等方面,同时,也将给汽车生产企业本身带来明显的经济效益。 2 绿色设计在汽车工业中的应用 2.1 在汽车材料方面的应用

车辆系统动力学第二次作业

第二次作业 柏满飞 1. 设计要求 1.1 汽车参数 1.2 性能要求 2. 牵引电动机量值的设计 2.1参考一些相关资料，可以取如下电动机参数： 2.2电机额定功率值 汽车轮胎半径：0.2794r m = 则齿轮传动的传动比：,max max =3.2930m g n r i V π= 则车辆转动惯量系数：2 121 1.07 g i δ δδ=++=， 式中10.04δ=，20.0025δ= 则电机的额定功率值：()2 2221 77.45235 t f b r f a D f f a M P V V Mgf V C A V kW t δρ= ++ += 取整可以选额定功率值：80t P kW =

2.3电机外特性曲线 由以上参数得该电机的外特性曲线如图2.1所示。 图 2.1 电机外特性曲线 3. 加速性能的检验 基于牵引电机的转矩-转速特性、齿轮传动比以及车辆的参数，可以计算车辆的加速性能即加速时间和距离与车速之间的对应关系。 计算0100/km h -加速时间： 100 2 10.211 2 a p g r a D f M t dV s T i MGf C A V r δ ηρ==--? 满足性能要求。 4. 爬坡能力的检验 应用电机的转矩-转速特性、齿轮传动比，以及车辆的参数，并由行驶过程中汽车驱动力和阻力关系式： p g t T i F r η= ()21 cos sin 2r r a D f F Mg f C A V ααρ=++ 由此可计算得出牵引力和阻力与车速之间的关系，如图4.1所示。从而可计算出车辆的爬坡能力。

铁道车辆系统动力学作业及试地的题目详解

作业题 1、车辆动力学的具体内容是研究车辆及其主要零部件在各种运用情况下，特别是在高速运行时的位移、加速度和由此而产生的动作用力。 2、车辆系统动力学目的在于解决下列主要问题： ①确定车辆在线路上安全运行的条件； ②研究车辆悬挂装置和牵引缓冲装置的结构、参数和性能对振动及 动载荷传递的影响，并为这些装置提供设计依据，以保证车辆高速、安全和平稳地运行； ③确定动载荷的特征，为计算车辆动作用力提供依据。 3、铁路车辆在线路上运行时，构成一个极其复杂的具有多自由度的振动系统。 4、动力学性能归根结底都是车辆运行过程中的振动性能。 5、线路不平顺不是一个确定量，它因时因地而有不同值，它的变化规律是随机的，具有统计规律，因而称为随机不平顺。 （1）水平不平顺； （2）轨距不平顺； （3）高低不平顺； （4）方向不平顺。 6、车轮半径越大、踏面斜度越小，蛇行运动的波长越长，即蛇行运动越平缓。 7、自由振动的振幅，振幅大小取决于车辆振动的初始条件：初始位移和初始速度（振动频率）。

8、转向架设计中，往往把车辆悬挂的静挠度大小作为一项重要技术指标。 9、具有变摩擦减振器的车辆，当振动停止时车体的停止位置不是一个点，而是一个停滞区。 10、在无阻尼的情况下共振时振幅随着时间增加，共振时间越长，车辆的振幅也越来越大，一直到弹簧全压缩和产生刚性冲击。 11、出现共振时的车辆运行速度称为共振临界速度 12、在车辆设计时一定要尽可能避免激振频率与自振频率接近，避免出现共振。 13、弹簧簧条之间要留较大的间距以避免在振动过程中簧条接触而出现刚性冲击 14、两线完全重叠时，摩擦阻力功与激振力功在任何振幅条件下均相等。 15、在机车车辆动力学研究中，把车体、转向架构架（侧架）、轮对等基本部件近似地视为刚性体，只有在研究车辆各部件的结构弹性振动时，才把他们视为弹性体。 16、簧上质量：车辆支持在弹性元件上的零部件，车体（包括载重）及摇枕质量 17、簧下质量：车辆中与钢轨直接刚性接触的质量，如轮对、轴箱装置和侧架，客车转向架构架，一般是簧上质量。 18、一般车辆（结构对称）的垂向振动与横向振动之间是弱耦合，因此车辆的垂向和横向两类振动可以分别研究。 19、若车体质心处于纵垂对称面上，但不处于车体的横垂对称面上，则车体的浮沉振动将和车体的点头振动耦合起来。

车辆系统动力学-复习提纲

1. 简要给出完整约束与非完整约束的概念2-23,24,25, 1)、约束与约束方程 一般的力学系统在运动时都会受到某些几何或运动学特性的限制，这些构成限制条件的具体物体称为约束，用数学方程所表示的约束关系称为约束方程。 2）、完整约束与非完整约束 如果约束方程只是系统位形及时间的解析方程，则这种约束称为完整约束。 完整约束方程的一般形式为： 式中，qi为描述系统位形的广义坐标(i=1，2，…，n)；n为广义坐标个数；m为完整约束方程个数；t为时间。 如果约束方程是不可积分的微分方程，这种约束就称为非完整约束。 一阶非完整约束方程的一般形式为：

式中，qi为描述系统位形的广义坐（i = 1, 2, …,n）；为广义坐标对时间的一阶与数；n为广义坐标个数；m为系统中非完整约束方程个数；t为时间。 2. 解释滑动率的概念3-7,8 1.滑动率S 车轮滑动率表示车轮相对于纯滚动（或纯滑动）状态的偏离程度，是影响轮胎产生纵向力的一个重要因素。 为了使其总为正值，可将驱动和被驱动两种情况分开考虑。驱动工况时称为滑转率；被驱动（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。

参照图3-2，若车轮的滚动半径为rd，轮心前进速度(等于车辆行驶速度)为uw，车轮角速度为ω，则车轮滑动率s定义如下： 车轮的滑动率数值在0~1之间变化。当车轮作纯滚动时，即uw=rd ω，此时s=0；当被驱动轮处于纯滑动状态时，s=1。 3. 轮胎模型中表达的输入量和输出量有哪些？3-22,23 轮胎模型描述了轮胎六分力与车轮运动参数之间的数学关系，即轮胎在特定工作条件下的输入和输出之间的关系，如图3-7所示。 根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为：

车辆系统动力学复习题 (2)

《车辆系统动力学》 （此复习题覆盖大部分试题。考试范围以课堂讲授内容为准。） 一、概念题 1. 约束和约束方程（19） 力学系统在运动时会受到某些几何和运动学特性的限制，这些构成限制条件的物体称为约束。 用数学方程表示的约束关系称为约束方程。 2. 完整约束和非完整约束（19） 如果系统约束方程仅是系统位形和时间的解析方程，则这种约束称为完整约束； 如果约束方程不仅包括系统的位形，还包括广义坐标对时间的倒数或者广义坐标的微分，而且不能通过积分使之转化为包括位形和时间的完整约束方程，则这种约束就称为非完整约束。 3. 轮胎侧偏角（31） 车轮回转平面与车轮中心运动方向的夹角。 4. 轮胎径向变形（31） 定义为无负载时的轮胎半径rt 与负载时的轮胎半径rtf 之差。 5. 轮胎的滚动阻力系数（40） 相应载荷下的滚动阻力与轮胎垂直载荷的比值。 6. 轮胎驱动力系数（50） 轮胎驱动力系数定义为驱动力与法向力的比值 7. 边界层（70） 当流体绕物体流动时，在物体壁面附近受流体粘性影响显著的薄层称为边界层。 8. 压力系数（74） 假设车身某点压力p 、速度v ，来流压力p ∞、速度v ∞，定义压力系数 2 1??? ? ??-==∞∞∞ v v q p-p C p 9. 风洞的堵塞比（77） 车辆迎风面积和风洞送风横断面面积的关系（堵塞比） 10. 雷诺数（79） 雷诺数定义为气流速度v 、流体特性长度L 的乘积与流体运动粘度ν的比值。Re=vL/ν 11. 空气阻力系数（82-83） q /A F Aq F C D D D == Fd 为空气阻力，A 为参考面积，通常采用汽车迎风面积，q 为动压力 12. 旋转质量换算系数（88） 12 d v i i +=r m Θδ 其中 ) (Ti c e 2 g 20dr 20w i ΘΘΘi i Θi ΘΘ++++=为等效转动惯量。mv 是整车整 备质量,rd 为驱动轮的滚动半径。 13. 后备驱动力（92） 车辆行驶时实际需要的驱动力FDem 与车辆所能提供的最大驱动力Fx 的差值。 14. 驱动附着率和制动附着率（101-102，105） 驱动附着率f 定义为纵向驱动力与法向力的比值 制动附着率：制动力力与法向力的比值 15. 驱动效率（103） 定义：驱动轴静载与整车重量的比值 W F /zs =τ

第五章 汽车转向系统动力学,

第五章汽车转向系统动力学 问题的提出 汽车转向系统动力学是研究驾驶员给系统以转向指令后汽车在曲线行驶中的运动学和动力学特性。这一特性影响到汽车操纵的方便性和稳定性，所以也是汽车安全性的重要因素之一，因而成为汽车系统动力学中重要研究内容之一。 汽车操纵稳定性是与汽车的车速密不可分的，早期的低速汽车还谈不上稳定性的问题，最早出现稳定性的问题，是在具有较高车速的轿车上或赛车上，目前，随着车速的不断提高，轿车、大客车、载货汽车的设计都离不开汽车操纵稳定性的研究。近年来，有许多学者研究这一问题，并取得很多成果。 操纵性不好的汽车的主要表现： 1.“飘” －有时驾驶员并没有发出转向的指令，而汽车开始自己改编本方向，使人感到汽车漂浮 2.“贼”－有时汽车像受惊的马，忽东忽西，汽车不听驾驶员的指令； 3.“反应迟钝”－驾驶员虽然发出指令。但是汽车还没有转向反映，转向过程反应较慢； 4.“晃”－驾驶员发出了稳定的转型指令，可使汽车左右摇摆，行驶方向难以稳定，当汽车受到路面不平，或者是侧向风扰动时，汽车就会出现左右摇摆； 5.“丧失路感”－正常汽车转弯的程度，会通过转向盘在驾驶员的手上产生相应的感觉，有些汽车操纵性不好的汽车，特别是在汽车车速较高时，或转向急剧时会丧失这种感觉，这会增加驾驶员操纵困难，或影响驾驶员的正确判断 6.“失去控制”－某些汽车的车速超过一个临界值以后，驾驶员已经不能控制器行驶的方向。 汽车的操纵稳定性：在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。 汽车的操纵性：汽车能及时而准确的反映驾驶员主观操作的能力，也就是按照驾驶员的愿望维持或改变原来的行驶路线的能力。 汽车的稳定性：汽车在外力干扰下，仍能保持或很快恢复原来行驶状态和方向，而不致丧失控制、发生侧滑或翻车的能力。 101

车辆系统动力学试题及答案

西南交通大学研究生2009－2010学年第( 2 )学期考试试卷 课程代码 M01206 课程名称 车辆系统动力学 考试时间 120 分钟 阅卷教师签字： 答题时注意：各题注明题号，写在答题纸上（包括填空题） 一． 填空题（每空2分，共40分） 1．Sperling 以 频率与幅值的函数 ，而ISO 以 频率与加速度的函数 评定车辆的平稳性指标。 2．在轮轨间_蠕滑力的_作用下,车辆运行到某一临界速度时会产生失稳的_自激振动_即蛇行运动。 3．车辆运行时，在转向架个别车轮严重减重情况下可能导致车辆 脱轨 ，而车辆一侧全部车轮严重 减重情况下可能导致车辆 倾覆 。 4．在车体的六个自由度中，横向运动是指车体的横移、 侧滚 和 摇头 。 5．在卡尔克线性蠕滑理论中，横向蠕滑力与 横向 蠕滑率和 自旋 蠕滑率呈相关。 6．设具有锥形踏面的轮对的轮重为W ，近似计算轮对重力刚度还需要轮对的 接触角λ 和 名义滚动圆距离之半b 两个参数。 7．转向架轮对与构架之间的 横向定位刚度 和 纵向定位刚度 两个参数对车辆蛇行运动稳定性影 响较大。 8． 纯滚线距圆曲线中心线的距离与车轮 的_曲率_成反比、与曲线的_曲率_成正比。 9．径向转向架克服了一般转向架 抗蛇行运动 和 曲线通过 对转向架参数要求的矛盾。 10．如果两辆同型车以某一相对速度冲击时其最大纵向力为F ，则一辆该型车以相同速度与装有相同缓冲器 的止冲墩冲击时的最大纵向力为_21/2F _，与不装缓冲器的止冲墩冲击时的最大纵向力为_2F_。 院 系 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线

共2页 第1页 5．什么是稳定的极限环？ 极限环附近的内部和外部都收敛于该极限环，则称该极限环为稳定的极限环。 6．轨道不平顺有几种？各自对车辆的哪些振动起主要作用？ 方向、轨距、高低（垂向）、水平不平顺。方向不平顺引起车辆的侧滚和左右摇摆。轨距不平顺对轮轨磨耗、车辆运行稳定性和安全性有一定影响。高低不平顺引起车辆的垂向振动。水平不平顺则引起车辆的横向滚摆耦合振动。 三．问答题 （每题15分，共30分） 1．已知：轮轨接触点处车轮滚动圆半径r ，踏面曲率半径R w ，轨面曲率半径R t ， 法向载荷N ，轮轨材料的弹性模量E 和泊松比o 。试写出Hertz 理论求解接触椭圆 长短半径a 、b 的步骤。P43-P44 根据车轮滚动圆半径、踏面在接触点处的曲率半径、钢轨在接触点处的曲率半径得到A+B 、B-A ，算得cos β，查表得到系数m 、n ，然后分别根据钢轨和车轮的弹性模量E 和泊松比σ，求得接触常数k ，得出轮轨法向力N ，然后带人公式求得a 、b 。 2． 在车辆曲线通过研究中，有方程式 ()W f r y f w O W μψλ212 1 2 222 * 11=??? ?????+???? ?? 二．简答题 （每题5分，共30分） 1．与传统机械动力学相比，轨道车辆动力学有何特点？ 2．轮轨接触几何关系的计算有哪两种方法，各有何优缺点？ 解析和数值方法。数值方法可以用计算机，算法简单，效率高，但存在一定误差；解析方法是利用轮轨接触几何关系建立解析几何的方式求解，比较准确，但是计算繁琐，方法难于理解。 3．在车辆系统中，“非线性”主要指哪几种关系？ 轮轨接触几何非线性、轮轨蠕滑关系非线性、车辆悬挂系统非线性 4．怎样根据特征方程的特征根以判定车辆蛇行运动稳定性？。 根据求出的特征根实部的正负判断车辆蛇行运动的稳定性，当所有的特征根实部均为负时，车辆系统蛇行运动稳定，存在特征根为零或者负时，车辆系统的蛇行运动不稳定。

在汽车产品生命周期中融合绿色设计的途径

在汽车产品生命周期中融合绿色设计的途径 摘要：随着全社会环保意识的增长,急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色产品的设计与制造模式，以适应社会发展的要求。本文简要分析了汽车对社会所带来的环境污染和资源短缺问题，指出汽车产品的绿色设计有利于充分、合理利用资源，保护生态环境，实现我国建设资源节约型、环境友好型社会的有效途径之一。介绍了汽车产品生命周期及其绿色设计的内涵，探讨了在汽车产品生命周期中进行绿色设计的主要内容，阐述了在汽车产品生命周期中融合绿色设计的途径。 关键词：汽车；生命周期；绿色设计 The Approaches of Fusing Green Design in the Product Life Cycle of Car Pan Tao （Mechanical College of Northeastern University Shen Yang 110004） Abstract：Along with the growth of the social environmental protection consciousness，It`s urgent to explore the green product design and manufacturing mode of saving energy and reducing consumption less pollution to accord with the environmental protection requirement and to adapts the social development request. The paper briefly analyzes the problem of environment and natural resource which human society faced with nowadays, and point out that automobile product green design is an effective way to use resources reasonably and protect the ecological environment. It can help to realize China`s construction of a resource—saving and environment—friendly society. In this paper, the connotations of automobile product base on life cycle and its green design are introduced. The main contents of green design for automobile product base on life cycle are discussed. The approaches of fusing green design in the product life cycle of car are studied. Keywords: automobile, life cycle, green design 1引言 产品的生命周期与产品的使用寿命是不同的概念, 产品的生命周期包括& 产品的设计阶段（包括产品原理设计、功能结构设计）、制造阶段、销售阶段、使用阶段（包括产品运行、维修）和回收重用期（包括产品、报废、零部件重用、原材料的回收再利用和废物处理处置）等整个闭环周期, 是“从摇篮到再现”的过程。而产品的使用寿命往往指产品投人使用后至报废的一段时间, 仅是生命周

车辆系统动力学仿真大作业(带程序)

Assignment Vehicle system dynamics simulation 学院：机电学院 专业：机械工程及自动化 姓名： 指导教师：

The model we are going to analys: The FBD of the suspension system is shown as follow:

According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b

机械产品中的绿色设计

机械产品中的绿色设计 姚** （北京科技大学数理学院北京海淀100083） 摘要：本文介绍机械产品绿色设计的概念,阐述了绿色设计的原则、内容等问题，并提出未来的绿色设计与绿色制造将向全球化、社会化、集成化、并行化、智能化、产业化方向发展。 关键字：机械产品、绿色设计、回收 随着世界资源的日益匮乏和环境压力的不断增大,在制造行业实现绿色设计、制造、回收再利用等,生产满足社会需求的绿色机械产品就显得尤为重要。特别是对消费量大、生命周期短的汽车、家电等。绿色将是21世纪制造业的一个重要主题,对此我国的制造业界深入研究和实现机械产品绿色设计,从而克服“绿色贸易壁垒”的限制,提高我国机械产品的国际竞争力,实现可持续发展。在我国的机械加工过程中,绿色设计、绿色制造以及报废处理问题至今还没有得到企业的足够重视, 许多企业仍走的是粗放型老路子(即高投入、高消耗、高污染的发展模式) , 只注重产品的质量、成本、效益, 而忽略了加工、使用、产品报废给环境带来的污染(即环境成本)。 1 绿色设计的定义 绿色设计又称为生态设计、环境设计、生命周期设计或环境意识设计等。它是指机械产品在产品设计、选材、生产、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期的全部过程中,充分的考虑产品对环境和资源的影响,既考虑功能、质量、开发周期和成本,同时也将可拆卸性、可回收性、可制造性等作为机械产品的设计目标,积极选择与环境友好的材料、机械结构和制造工艺,在使用过程中能耗最低,不产生或少产生毒副作用,使机械产品及其制造、使用和报废后,对环境和资源的消耗影响减到最低。 2 绿色设计原则 2.1 生态效益最好原则绿色设计强调不论是在产品制造过程中，还是在产品使用过程中，都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料；设计能源消耗少的产品，减少对材料和资源的需求，保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染，影响到人体健康。随着环保意识的增强，人们对环境要求越来越苛刻，

汽车系统动力学

第一节 历史回顾 《汽车系统动力学》教学大纲 、课程性质与任务 1. 课程性质：本课程是车辆工程专业的专业选修课。 2. 课程任务：本课程要求学生学习和掌握车辆系统的主要行驶性能，如牵引性能、车 辆的动态载荷、转向动 力学等。研究路面不平度激励的振动。 了解该领域世界发展及最新成 果。通过学习本课程，掌握汽车动力学分析的一般的理论和方法, 析、从事该领域研究、开发奠定基础。 二、课程教学基本要求 本课程是研究所有与汽车系统运动有关的学科, 其内容可按车辆运动方向分为纵向、 垂 向和侧向动力学三大部分。要求学生了解车辆动力学建模的基础理论、 轮胎力学及汽车空气 动力学基础之外，重点理解受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动 力学，以及行驶动力学（垂向）和操纵动力学（侧向）内容。运用系统方法及现代控制理论，结 合实例分析，介绍了车辆动力学模型的建立、 计算机仿真、动态性能分析和控制器设计的方 法，同时使学生对常用的车辆动力学分析软件有所了解。 问、课堂讨论等）（30%）。成绩评定采用百分制， 60分为及格。 三、课程教学内容 绪篇概论和基础理论 第一章 车辆动力学概述 1?教学基本要求 让学生了解车辆动力学的历史发展、研究内容和范围、车辆特性和设计方法、术语、 标准和法规、发展趋势。 2. 要求学生掌握的基本概念、理论、技能 法、发展趋势。 3. 教学重点和难点 教学重点是车辆动力学的研究内容和范围、 车辆特性和设计方法。教学难点是车辆特性 和设计方法。 4. 教学内容 为今后汽车系统动力学分 成绩考核形式：末考成绩（闭卷考试） （70%） +平时成绩（平时测验、作业、课堂提 通过本章教学使学生了解车辆动力学的历史发展、 研究内容和范围、车辆特性和设计方

车辆系统动力学复习题精选.

车辆系统动力学复习题 1．何谓系统动力学？系统动力学研究的任务是什么？ 2．车辆系统动力学研究的内容和范围有哪些？ 3．车辆系统动力学涉及哪些理论基础？ 4．何谓多体系统动力学？多刚体系统动力学与多柔体系统动力学各有何特点？采用质量-弹簧-阻尼振动模型和多体系统模型研究车辆动力学问题各有何特点？ 5．简述车辆建模的目。 6．期望的车辆特性是什么？如何来评价？ 7．何谓轮胎侧偏角？何谓轮胎侧偏刚度？影响轮胎侧偏的因素有哪些？ 8．何谓轮胎模型？根据车辆动力学研究内容的不同，轮胎模型可分为哪几种？整车建模中对轮胎模型需考虑的因素有哪些？ 9．简述轮胎噪声产生的机理。 10．车辆空气动力学研究的主要内容有哪些？车辆的空气阻力有哪些？产生的原因是什么？试分析空气动力对车辆性能的影响。汽车空气动力学装置有那些？ 11．简述风洞试验的特点？ 12．车辆的制动性能主要由哪三个方面评价？试分析汽车制动跑偏的原因。 13．车辆动力传动系统由哪几部分组成？在激励作用下通常会产生何种振动？标出图示车辆简化扭振系统各部分名称？并说明其主要激振源？ 14．写出货车动力传动系统动力学方程，并写出刚度阵等。 15．路面输入模型有几种？各有何特点？写出各自的表达式？ 16．在整车虚拟仿真中常用的一些典型的特殊路面有哪些？各有何特点？

17．简述最新的舒适性评价标准。 18．车辆的平顺性是如何测量的？ 19．车辆典型的共振频率范围通常是多少？ 20．车辆行驶动力学模型是如何简化的？试写出1/4、1/2和整车系统垂直振动的微分方程式，并写成矩阵的形式。 21．车辆悬架系统的性能一般用哪3个基本参数进行定量评价？各对车辆行驶性能有何影响？ 22．被动悬架存在的问题是什么？半主动悬架和主动悬架的工作原理是什么？写出其系统运动方程。 23．操纵性能的总体目标和期望的车辆操纵特性是什么？ 24．基本操纵模型假设和存在最大问题是什么？ 25．车辆操纵特性分析一般进行哪三种分析？其内容是什么？ 26．何谓中性转向、不足转向和过多转向？各有何特点？ 27．利用拉格朗日方程推导平面3自由度和5自由度汽车振动模型的运动方程，并写成矩阵形式。假定车身是一个刚体，车辆在水平面做匀速直线运动，以2个车轮不同激励和激振力F=F0cos2ωt作为系统输入。