汽车动力学(原书第5版)
| 作者 |
| 曼弗雷德·米奇克（Manfred Mitschke） [德]亨宁·瓦伦托维兹（Henning Wallentowitz） 陈荫三 余强 |
| 丛书名 |
| 出版社 |
| 清华大学出版社 |
| ISBN |
| 9787302532859 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介 本书内容包括：概述； 第Ⅰ篇： 轮胎和空气动力学； 第Ⅱ篇： 驱动和制动；第Ⅲ篇： 车辆振动；第Ⅳ篇： 行驶的操纵稳定性。本书可供汽车工程技术人员、高等院校汽车工程专业师生使用和参考。 |
| 目录 |
1概述1 1.1动力学问题概述1 1.2局部问题的划分2 1.3整书的编排3 第Ⅰ篇轮胎和空气动力学 2轮胎72.1轮胎的切向特性7 2.1.1车轮阻力7 2.1.2切向附着、滑移14 2.2轮胎的垂直特性21 2.2.1接地印迹面压力分布21 2.2.2轮胎弹性和阻尼22 2.3轮胎的侧向特性25 2.3.1侧向力，回正力矩，侧偏角25 2.3.2车轮外倾的影响31 2.3.3静止状态下的转向力矩34 2.3.4切向力对轮胎特性的影响34 2.3.5轮胎模型37 2.3.6轮胎的导入特性39 参考文献40 3车辆空气动力学42 3.1空气阻力和力矩42 3.1.1流入速度和流入角，空气密度43 3.1.2迎风面积45 3.2空气阻力，空气阻力系数cx和cW45 3.3空气升力，扰流罩49 3.4侧向风，压力中心51 参考文献52 拓展文献53 〖1〗〖3〗汽车动力学（原书第5版）〖3〗第Ⅱ篇驱动和制动 4引言57 5行驶阻力，功率需要58 5.1驱动的基本方程，牵引力58 5.2车辆的车轮阻力60 5.3上坡阻力61 5.4加速阻力61 5.5驱动轮上的总的阻力和力矩63 5.6驱动轮上的功率65 5.6.1忽略滑移率情况下的车轮功率65 5.6.2考虑滑移率时的车轮功率66 5.6.3常用换算66 参考文献67 6功率的提供，汽车驱动特性场68 6.1特性场基础,理想供应特性场68 6.2动力装置(车辆发动机)的特性71 6.2.1蒸汽机71 6.2.2电力驱动71 6.2.3内燃机75 6.2.4混合动力驱动79 6.2.5燃气轮机81 6.3特性转换装置及其与内燃机的共同工作82 6.3.1对传动比的要求82 6.3.2转速转换器，一般性讨论84 6.3.3机械式（摩擦式）离合器85 6.3.4液力耦合器86 6.3.5扭矩转速转换器，一般性讨论87 6.3.6内燃机和有级变速器的共同工作88 6.3.7自动换挡变速器89 6.3.8双离合变速器91 6.3.9无级变速器95 6.3.10自动变速器： 内燃机和液力变矩器的共同工作95 6.4各种动力装置对汽车行驶的适用性97 6.4.1全负荷特性曲线的比较97 6.4.2质量比较，不同的能量储备系统，续驶里程98 6.4.3有害物质的排放，燃料电池101 参考文献102 7行驶功率和燃料消耗105 7.1行驶工况图105 7.2平路上最高车速，最小传动比107 7.3一定速度下的上坡能力110 7.3.1最高挡上坡能力，发动机和车辆的弹性112 7.3.2最大上坡能力，最大传动比，展开度113 7.4下坡行驶115 7.5平路加速性能115 7.5.1速度，路程，时间116 7.5.2对车辆加速性能的影响119 7.5.3中间挡传动比122 7.5.4牵引力的中断124 7.6燃料消耗和CO2排放125 7.6.1对燃料消耗重要的影响125 7.6.2发动机效率不是常数时的燃料消耗128 7.6.3按最低油耗确定的特性转换装置传动比134 7.6.4节能挡传动比135 7.6.5发动机特性场的改进135 7.6.6CO2排放136 参考文献138 拓展文献138 8行驶极限139 8.1双轴车辆的运动方程139 8.2前轴和后轴的附着率140 8.3前轴驱动和后轴驱动时的附着率143 8.3.1平路上的匀速行驶144 8.3.2上坡匀速行驶145 8.3.3平路加速行驶147 8.4牵引辅助系统，车轮滑移控制系统，差速锁148 8.5全轮驱动150 8.5.1理想的扭矩分配150 8.5.2实际的扭矩分配152 8.6汽车列车和三轴车辆的上坡行驶155 8.6.1汽车列车155 8.6.2三轴车辆157 参考文献159 9制动160 9.1动能转换成热160 9.2制动过程，制动距离163 9.2.1制动过程，制动距离163 9.2.2停车距离，制动距离164 9.2.3紧急制动，正常制动166 9.2.4车队行驶时的间隔166 9.3相对减速度，最大减速度，质量系数168 9.3.1相对减速度，制动力的定义168 9.3.2相对减速度可能达到的范围169 9.3.3附着系数利用率，质量系数，制动距离的延长170 9.4双轴车辆的附着率和相对减速度171 9.5稳定性，转向能力，制动踏板的量化174 9.6制动力分配177 9.6.1制动力的理想分配177 9.6.2BH=f(BV)的阐述177 9.7对制动系的要求、相关法规178 9.8防抱死装置180 9.8.1电子制动力分配系统185 9.9车轮抱死过程186 9.9.1在0≤S≤Sc范围内的解188 9.9.2在Sc≤S≤1范围内的解188 9.9.3抱死过程中的重要参数189 9.10制动力定比分配、折线式分配、与装载状态相关的分配190 9.10.1制动力定比分配190 9.10.2折线式分配191 9.10.3与装载情况相关的制动力分配193 9.10.4速度变化的影响195 9.11踏板力，制动辅助系统196 9.11.1与减速度和踏板行程相关的踏板力196 9.11.2制动辅助系统199 9.12制动装置的失效200 9.12.1一个回路失效201 9.12.2制动助力装置失效204 9.13汽车列车的相对制动减速度205 9.13.1货车与多轴挂车205 9.13.2轿车和单轴挂车206 9.13.3鞍式列车208 9.14电力制动，缓行器209 9.14.1在传动轴上制动209 9.14.2在车轮上制动210 9.15制动能量回收211 参考文献213 拓展文献214第Ⅱ篇总结217 第Ⅲ篇车 辆 振 动 10引言22110.1振动等效系统224 10.1.1简化的振动等效系统224 参考文献227 拓展文献227 11导论，振动的激励，无规则振动228 11.1单质量系统228 11.1.1固有振动229 11.1.2强迫振动231 11.2车辆技术运用233 11.2.1液力减振器与橡胶减振器的比较233 11.2.2不同的激励形式235 11.2.3无减振”车辆243 11.2.4座椅振动特性244 11.3正弦形式的激励246 11.3.1简谐激励246 11.3.2周期性激励250 11.4随机不平度，统计参数，功率谱密度253 11.4.1随机不平度253 11.4.2统计参数255 11.4.3功率谱密度函数257 11.5路面不平度的谱密度258 11.5.1Φh(Ω)的测量结果259 11.5.2Φh(Ω)的直观解释261 11.5.3单个障碍262 参考文献263 拓展文献263 12评价尺度及其计算264 12.1轮荷变化，行驶安全性，道路应力264 12.1.1行驶安全性266 12.1.2道路应力267 12.1.3轮荷冲击系数268 12.2弹簧挠度268 12.2.1座椅弹簧挠度269 12.2.2悬架挠度269 12.3坐姿人体上振动作用的评价270 12.3.1全身振动271 12.3.2多位置激励的振动评价273 12.3.3车辆通过单个障碍的评价277 参考文献277 拓展文献278 13汽车，地面不平度单点激励279 13.1运动方程，有关参数280 13.2随机振动，幅频特性，评价尺度281 13.2.1轮荷变化，行驶安全性282 13.2.2车身加速度，手和脚的用以评价的振动强度286 13.2.3座椅加速度，座椅用以评价的振动强度286 13.2.4动挠度287 13.3不平度和行驶车速的影响287 13.3.1与车辆行驶安全性相关的最高车速288 13.4汽车通过单个障碍289 13.5车身固有频率的影响291 13.6车身相对阻尼系数的影响294 13.6.1悬架弹簧和减振器优化，协调图296 13.6.2小结298 13.7座椅固有频率和座椅相对阻尼系数的影响299 13.8车轮质量的影响301 13.9轮胎弹性的影响303 13.10与装载情况的关系304 13.10.1装载情况的影响304 13.10.2车辆参数对装载情况的适应性305 13.11关于振动系统设计的提示309 13.11.1对于悬架弹簧的提示309 13.11.2对于阻尼、舒适性和行驶安全性的其他界限的提示312 13.11.3对于车轮质量、轮胎、座椅和装载状况的提示314 13.12关于非线性特性的说明314 13.12.1非线性弹簧和减振器特性的线性化314 13.12.2非线性弹簧特性317 13.12.3非线性减振器特性318 13.12.4折线形式的减振器特性318 13.12.5摩擦阻尼321 13.12.6车轮的腾空323 13.13可调节的悬架系统324 13.13.1在不平度激励下对理想控制悬架系统的要求327 13.13.2行驶平顺性和行驶安全性之间的矛盾，主动悬架系统的优势329 13.13.3极限值、平顺性最优、无车轮载荷波动331 13.13.4天棚减振器333 参考文献334 拓展文献336 14双轴汽车，单轮辙激励337 14.1运动方程，复数量337 14.2无联系质量系统的幅频特性和谱密度340 14.2.1轮荷变化，悬架挠度340 14.2.2车身的垂直加速度和俯仰加速度341 14.2.3座椅的垂直加速度344 14.2.4用以评价的振动强度345 14.2.5座椅弹簧挠度347 14.3车速和车辆大小的影响347 14.3.1车速的影响347 14.3.2车辆大小（轴距）的影响349 14.3.3车辆大小和车速的影响350 14.4座椅的位置351 14.5前后部分系统间的协调352 14.5.1前后有差别的车身固有频率353 14.5.2各种车身阻尼355 14.5.3在车速范围内的平均值356 14.6装载情况的影响357 14.7联系质量和轴距的影响359 14.7.1轴距相等，联系质量不等的轿车359 14.7.2俯仰转动惯量一定，轴距不同的大客车360 14.8垂直振动和俯仰振动固有频率，前后悬架弹簧的耦合363 14.9制动俯仰，俯仰中心364 14.10弹性支撑的驱动系统的影响（发动机颠簸）368 14.10.1驱动系统固有频率的影响371 14.10.2支撑装置阻尼的影响372 14.10.3驱动系统关联的影响372 14.10.4驱动系统质量的影响374 14.10.5车轮固有频率的影响374 14.11本章小结375 参考文献376 拓展文献376 15四轮汽车，双轮辙激励377 15.1（简化后的）四轮车辆运动方程377 15.2地面不平度的自谱、互谱以及相干性381 15.2.1帕希洛夫斯基提出的简化383 15.2.2垂直激励和侧倾激励的自谱，相干性383 15.2.3行程有关的谱密度385 15.2.4测量结果，相干函数的近似表达式385 15.3双车辙激励时的方差值387 15.4附加的侧倾振动的影响388 15.4.1车身侧倾加速度的幅频特性388 15.4.2考虑侧倾振动后的振动强度391 15.4.3轮荷变化和悬架挠度392 15.4.4车速的影响394 15.4.5一般情况395 15.5稳定装置的作用396 15.6本章小结398 参考文献398 拓展文献398 16各种悬架导向装置的作用399 16.1加速度的关联，弹簧减振器系统的布置399 16.1.1具有纵向导向杆的汽车微分方程400 16.1.2悬架系统结构的影响402 16.1.3相关联的影响403 16.2在高频范围内的建模与评价404 16.3轮辙移动（轨迹的改变）407 16.3.1轮辙移动引起的车轮侧向力407 16.3.2装备摆臂式悬架的车辆的方程407 16.3.3车辙偏移的影响409 16.4装用刚性车轴的车辆的侧倾和侧向振动411 16.4.1运动方程411 16.4.2侧倾振动，轮荷波动413 16.4.3侧向振动，侧向力416 16.5本章小结417 参考文献418 拓展文献418 17车辆纵向振动419 17.1由于地面不平度引起的车辆纵向振动419 17.1.1车辆通过不平地面时产生的圆周力419 17.1.2考虑刚性导杆支撑的车辆纵向振动421 17.1.3说明423 17.2由于发动机激励引起的纵向振动（汽车窜动）424 17.2.1运动方程组424 17.2.2随时间变化过程，理论与试验结果的比较425 17.2.3传动比和扭矩的影响426 17.2.4附着滑移关系的影响426 参考文献428 18由发动机激励引起的车辆振动429 18.1单缸发动机激励430 18.1.1曲柄连杆机构的运动学430 18.1.2质量力431 18.1.3质量扭矩431 18.1.4气体扭矩432 18.1.5单缸发动机总的激励434 18.2四冲程四缸直列发动机的激励435 18.2.1质量力436 18.2.2质量扭矩和气体扭矩437 18.2.3运行状态440 18.2.4燃烧过程不一致的影响443 18.3其他多缸发动机445 18.4对于车身的振动激励445 18.4.1车辆振动系统445 18.4.2驱动系统弹性支撑装置的优点449 18.4.32阶及高阶成分对车身产生的激励449 18.4.4发动机低阶成分产生的激励454 18.5针对发动机激励的驱动系统支撑的设计457 18.5.1针对质量激励的设计457 18.5.2针对气体扭矩激励的设计458 18.5.3地面不平度激励和发动机激励产生振动的综合分析458 参考文献460 拓展文献460第Ⅲ篇总结461 第Ⅳ篇行驶的操纵稳定性 19概述465参考文献468 拓展文献468 20线性单轨模型，客观特征量，主观评价469 20.1双轴汽车的运动方程469 20.1.1曲率中心和瞬心470 20.2转向特性471 20.3线性单轨模型的微分方程473 20.3.1特殊情况： 匀速行驶475 20.3.2轮胎拖距的考虑476 参考文献476 拓展文献476 21匀速圆周行驶477 21.1向心加速度477 21.1.1最大值（简化分析）477 21.1.2由道路线形决定的数值479 21.1.3平均水平的驾驶员在弯道上达到的向心加速度479 21.1.4线性化的极限480 21.2与向心加速度有关的函数，圆周行驶参数480 21.2.1转向盘输入482 21.2.2前轮输入，侧偏角484 21.2.3质心处的侧偏角485 21.2.4在圆周中车辆的位置486 21.2.5转向盘力矩486 21.2.6圆周行驶参数486 21.3车辆客观特征值，主观陈述487 21.3.1不足转向与过多转向487 21.3.2质心处侧偏角梯度，转向盘转角质心处侧偏角梯度490 21.3.3转向盘力矩492 21.4车辆参数对圆周行驶特性的影响492 21.4.1用于计算的基本模型493 21.4.2侧偏刚度的影响，质心处侧偏角的意义493 21.4.3转向系统参数的影响495 21.4.4质心位置的影响496 21.4.5载荷的影响497 参考文献497 拓展文献498 22瞬态特性501 22.1稳定性，固有频率，阻尼501 22.1.1稳定性和不足转向/过多转向502 22.1.2固有频率，相对阻尼系数503 22.1.3固有侧向扰动的考虑506 22.2操纵性能，时间函数，转向盘转角斜坡输入507 22.2.1拉普拉斯变换，传递函数和放大因数508 22.2.2阶跃响应508 22.2.3转向盘转角斜坡输入512 22.2.4车辆参数513 22.2.5转向盘转角输入速度和车速的影响517 22.3转向特性，频率特性519 22.3.1频率特性的解释520 22.3.2频率特性的评价522 22.3.3车辆参数的影响523 22.4在给定车道曲线上的行驶，理想的”驾驶员，缓和曲线525 22.4.1在给定车道曲线情况下的稳定性526 22.4.2缓和曲线528 22.4.3转向盘输入528 22.5转向盘自由状态下车辆的行驶特性（自由控制）529 22.5.1运动方程529 22.5.2车辆参数的影响531 22.6侧风性能533 22.6.1定值侧向风，稳态性能533 22.6.2瞬态性能536 22.7第20～22章总结546 参考文献547 拓展文献548 23控制回路，驾驶员汽车550 23.1车辆技术上的控制回路简介550 23.1.1稳定性，分割频率，相角储备552 23.1.2驾驶员传递函数，McRUER模型553 参考文献554 拓展文献555 24横向控制557 24.1正常行驶557 24.1.1预期操纵558 24.1.2期望轨迹的形成561 24.1.3补偿控制562 24.2极限行驶状态566 24.2.1在绕过障碍时期望车道的形成566 24.2.2正常行驶状态”与极限行驶状态”的控制、比较566 24.2.3车辆参数的影响568 24.3车辆的扰动特性，驾驶员的适应性569 24.3.1侧风下的直线行驶569 24.3.2驾驶员对车辆的适应571 24.3.3车辆对驾驶员的适应571 24.3.4驾驶员作为有适应能力的控制者，在行驶过程中的适应性571 参考文献574 拓展文献575 25纵向控制577 25.1正常行驶状态、跟车行驶577 25.1.1车辆传递函数578 25.1.2预期操纵578 25.1.3期望距离，期望值的形成579 25.1.4补偿控制579 25.2极限行驶状态580 25.2.1车辆传递函数580 25.2.2期望值的形成580 25.2.3驾驶员传递函数581 参考文献581 拓展文献581 26驾驶辅助系统584 26.1车辆行驶动力学控制系统585 26.2第23～26章总结587 参考文献588 拓展文献588 27曲线极限加速度，切向力的影响591 27.1运动方程591 28匀速圆周行驶593 28.1曲线行驶阻力593 28.2干路面上的操稳性，前轮驱动，后轮驱动，全轮驱动594 28.2.1附着工况决定的极限595 28.2.2转向盘输入，不足/过多转向597 28.2.3转向盘力矩601 28.2.4质心处的侧偏角602 28.2.5质心位置和驱动方式的影响603 28.3结冰路面上的操稳性603 28.4湿路面上的行驶605 28.5驱动功率决定的行驶极限606 参考文献607 拓展文献607 29准线性分析608 29.1轮胎特性曲线的近似608 29.2不足/过多转向609 29.3稳定性610 29.4各种驱动方式车辆的稳定性极限611 参考文献611 30瞬态行驶，转向盘转角斜坡输入612 30.1在干路面上匀速行驶613 30.2在干路面上切向力保持不变行驶615 30.3结冰路面上的行驶617 30.4第27～30章总结619 31双轨模型，四轮车辆620 32匀速圆周行驶621 32.1轮荷变化，质心高度和轮距的影响621 32.1.1一个车轴上的侧向力和轮荷622 32.1.2在车辆上的应用624 32.1.3侧翻极限626 32.2升力产生的附加影响628 32.3瞬心，瞬时轴线630 32.4车辆侧倾和轮荷的计算（以刚性车轴为例）631 32.5前后轴侧倾刚度不同，稳定装置633 32.6各种悬架635 32.7对于到目前为止涉及稳态圆周运动的方程式的总结638 32.8悬架的运动学和弹性运动学640 32.8.1前转向轮的运动学641 32.8.2悬架系统的运动学642 32.8.3悬架系统的弹性运动学644 32.8.4车轮外倾645 32.9运动学和弹性运动学对行驶特性的影响646 32.9.1前束和切向力附加转向的影响646 32.9.2前转向轮输入，内外侧车轮转角差647 32.9.3侧倾和侧向力附加转向的影响647 32.9.4外倾649 32.10侧倾的影响650 32.10.1侧倾角的大小650 32.10.2对车辆振动和轮胎磨损的作用652 32.10.3最大的侧向加速度652 32.11转向系统653 32.11.1传统转向系统653 32.11.2非传统转向657 参考文献659 拓展文献660 33瞬态行驶662 33.1车辆系统662 33.1.1坐标系662 33.1.2程序结构663 33.2侧向加速度较大情况下转向角斜坡输入666 33.3动态侧倾的影响666 33.3.1侧倾弹性和阻尼的影响666 33.3.2头部高度上的侧向加速度667 33.4从稳态圆周行驶得到加速踏板位置变化时的操稳性669 33.4.1评价准则671 33.4.2车辆参数的影响671 33.4.3输出侧向加速度680 33.4.4第33.4节小结681 33.5全轮转向683 33.5.1全轮转向的横向动力学683 33.5.2通过全轮转向对干扰的补偿685 33.5.3全轮转向小结686 33.6第31～33章总结687 参考文献688 拓展文献690 第Ⅳ篇总结691 常用符号一览表693 索引701 |
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