针对传统方法建立汽车整车动力学模型中存在的过程复杂、约束难以确定等问题,以重型汽车整车为对象,应用Udwadia-Kalaba理论提出了一种基于系统约束的离散化模型,并进行了动力学分析。将汽车车身等效为9个质点,前桥和后桥分别等效为3个质点,各质点间通过约束系统定义,形成整个动力学系统。该模型考虑了汽车在正常行驶过程中路面对轮胎的真实激励情况,重点研究了各质点及驾驶员z向的动态特性。通过Matlab仿真得到空载情况下各质点运动曲线,并与传统方法建立的模型进行比较,验证了模型的正确性;通过D级路面激励,仿真得到了车身关键位置及驾驶员位置动态特性曲线。针对多轴重型汽车平衡悬架中平衡轴总成在工作过程中存在配合间隙的问题,以三轴重型货车为研究对象,分析了平衡轴总成的工作原理。基于摩擦理论,建立了含配合间隙的平衡轴总成非线性运动学数学模型,并将此非线性模型添加到货车的动力学方程中,形成整车的非线性动力学系统。该方程考虑了汽车6自由度1/2模型,以正常行驶过程中路面对轮胎的真实激励为系统输入,重点研究了汽车车身的转动、车身竖直方向位移和驾驶员竖直方向位移的动态特性。通过Matlab仿真,得到了在D级路面激励下系统的动态特性曲线,并与理想模型进行比较,突出平衡轴配合间隙对整车系统动力学特性的影响。运用Udwadia-Kalaba方法对三轴重型汽车建立离散动力学模型,采用分组的思想将相同运动形式的子系统归为同类,每一组分别建模,使建模过程更加有条理。将平衡悬架系统非线性运动学模型带入离散系统中,形成20自由度的整车非线性动力学模型,对非线性系统求解并优化,得到驾驶员z向时域内位移和加速度响应信号。应用功率谱密度函数和信号均方根值对系统进行综合评价。