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汽车动力学 原书第5版PDF电子书下载

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• 作 者：（德）曼弗雷德·米奇克（ManfredMitschke）
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• 出版年份：2019
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图书介绍： 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：神秘问卷=MYSTERIOUS BOOKS下一篇：大团圆 四幕剧 《汽车动力学 原书第5版》目录 标签：动力学 动力 汽车

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7

2轮胎7

2.1 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

第Ⅱ篇 驱动和制动57

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

7.6.6 CO2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

9.6.2 BH=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221

10引言221

10.1 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

11.5.1 Φh（Ω）的测量结果259

11.5.2 Φh（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

18.4.3 2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465

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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