Fahrzeugdynamik

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Fahrzeugbewegung

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 1. Reifendynamik

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Der Reifen ist die Hauptkomponente eines Fahrzeugs, die mit der Straße interagiert. Das Verhalten eines Autos wird hauptsächlich durch die Eigenschaften seiner Reifen geprägt. Reifen beeinflussen das Handling, die Traktion, den Fahrkomfort und den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs. Um seine Bedeutung zu verstehen, denke man daran, dass ein Kfz nur durch Längs-, Vertikal- und Querkräfte manövrieren kann, die mithilfe des Reifens übertragen werden.

   3. Kapitel 2. Dynamik eines vorwärtsfahrenden Fahrzeugs

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Die geradlinige Bewegung eines idealen starren Fahrzeugs ist das Thema dieses Kapitels. Wir ignorieren die Luftreibung und untersuchen die Lastveränderung unter den Reifen, um die Grenzen der Beschleunigung, Straßensteigung und kinematischen Fähigkeiten des Fahrzeugs zu bestimmen.

   4. Kapitel 3. Dynamik des Antriebsstrangs

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Die maximal erreichbare Beschleunigung eines Fahrzeugs wird durch zwei Faktoren begrenzt: das maximale Drehmoment an den Antriebsrädern und die maximale Traktionskraft am Latsch der Reifen. Ersteres hängt von der Leistung des Motors und dem Getriebe ab, das zweite von der Reibung zwischen Reifen und Straße. In diesem Kapitel untersuchen wir die Leistung von Motor und Getriebe.

3. Fahrzeugkinematik

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 4. Angewandte Kinematik

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung werden als kinematische Informationen bezeichnet. Die analyse der position bei ist einer Drehung ist der Schlüssel zur Berechnung der Kinematik von relativ bewegenden starren Körpern. In diesem Kapitel überprüfen wir die Kinematik und zeigen angewandte Methoden zur Berechnung der relativen kinematischen Informationen von starrer Körper. Ein Fahrzeug hat viele bewegliche Teilsysteme wie Aufhängungen, und das Fahrzeug kann als bewegter starrer Körper in einem Trägheitskoordinatensystem behandelt werden.

   3. Kapitel 5. Getriebeanwendungen

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Die Getriebe, die in Teilsystemen des Fahrzeugs verwendet werden, bestehen hauptsächlich aus Gelenkvierecken. Doppelquerlenkerachsen für unabhängige Aufhängung und Trapezführungen sind zwei Beispiele für Subsysteme in Fahrzeugen. In diesem Kapitel überprüfen wir die Analyse- und Entwurfsmethoden für solche Mechanismen.

   4. Kapitel 6. Lenkdynamik

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Um ein Fahrzeug zu manövrieren, benötigen wir einen Lenkmechanismus, um lenkbare Räder zu drehen. Die Lenkdynamik, die wir in diesem Kapitel betrachten, zeigt die Anforderungen und Herausforderungen an ein Lenksystem, das ein Fahrzeug auf nicht geraden Wegen führen soll.

   5. Kapitel 7. Aufhängungsmechanismen

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Die Aufhängung ist das, was die Räder mit dem Fahrzeugchassis verbindet und relative Bewegung ermöglicht. Dieses Kapitel behandelt die Aufhängungsmechanismen und diskutiert die möglichen relativen Bewegungen zwischen dem Rad und dem Fahrzeugchassis. Die Räder müssen über die Aufhängungsverbindung das Fahrzeug antreiben, lenken und stoppen und die damit verbundenen Kräfte unterstützen.

4. Fahrzeugdynamik

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 8. Angewandte Dynamik

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Die Dynamik eines starren Fahrzeugs kann als Bewegung eines starren Körpers in Bezug auf ein festes globales Koordinatensystem betrachtet werden. Die Prinzipien der Dynamik sowie die Bewegungsgleichungen von Newton und Euler, die die translatorische und rotatorische Bewegung des starren Körpers beschreiben, werden in diesem Kapitel wiederholt.

   3. Kapitel 9. Ebene Fahrzeugdynamik

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      In diesem Kapitel entwickeln wir ein dynamisches Modell für ein starres Fahrzeug in einer ebenen Bewegung. Das ebene Modell ist anwendbar, wann immer die Vorwärts-, Seiten- und Giergeschwindigkeiten wichtig sind und ausreichen, um das Verhalten eines Fahrzeugs zu untersuchen.

   4. Kapitel 10. ⋆ Rolldynamik eines Fahrzeugs

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      In diesem Kapitel entwickeln wir ein dynamisches Modell für ein starres Fahrradfahrzeug mit Vorwärts-, Seiten-, Gier- und Rollbewegungen. Das Modell eines rollfähigen starren Fahrzeugs ist genauer und effektiver im Vergleich zum starren ebenen Fahrradmodell eines Fahrzeugs. Mit diesem Modell können wir das Rollverhalten eines Fahrzeugs sowie seine Manövrierfähigkeit analysieren.

   5. Kapitel 11. Angewandte Schwingungen

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Schwingung ist ein unvermeidliches Phänomen in der Fahrzeugdynamik. In diesem Kapitel betrachten wir nochmals die Prinzipien der Schwingungen, Analysemethoden und ihre Anwendungen, zusammen mit der Frequenz- und dem Zeitverhalten von schwingenden Systemen. Besondere Aufmerksamkeit wird der Frequenzantwortanalyse gewidmet, da die meisten Optimierungsmethoden für Fahrwerke und schwingende Fahrzeugkomponenten auf Frequenzantworten basieren.

5. Fahrzeugvibration

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 12. Fahrzeugschwingungen

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      Fahrzeuge sind Systeme mit mehreren Freiheitsgraden. Das Schwingungsverhalten eines Fahrzeugs, das als Fahrgefühl oder Fahrkomfort bezeichnet wird, hängt stark von den Eigenfrequenzen und Schwingungsformen des Fahrzeugs ab. In diesem Kapitel wiederholen und untersuchen wir die angewandten Methoden zur Bestimmung der Bewegungsgleichungen, Eigenfrequenzen und Schwingungsformen verschiedener Fahrzeugmodelle

   3. Kapitel 13. Optimierung der Federung

      Reza N. Jazar

      Zusammenfassung

      In diesem Kapitel untersuchen wir ein lineares System mit einem Freiheitsgrad zur Isolation von Schwingungen als das einfachste Modell für einen Schwingungsisolator und die Fahrzeugaufhängung. Basierend auf einer Optimierungsmethode mit dem quadratischen Mittelwert (engl. Root-Mean-Square, RMS) entwickeln wir eine Design-Tabelle, um den optimalen Dämpfer und die Feder für die beste Schwingungsisolation und Fahrkomfort zu bestimmen.

6. Backmatter