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概述 1

1动力学问题概述 1

2局部问题的划分 2

3整书的编排 4

Ⅰ轮胎 5

Ⅰ.1轮胎的切向特性 5

4车轮阻力 6

4.1滚动阻力 6

4.2穿水阻力 10

4.3轴承摩擦，残余制动力矩 11

4.4车轮其他阻力 12

4.5总的车轮阻力 13

5切向附着、滑移 13

5.1附着系数μh的数值 18

5.2对μ-S曲线的认识 20

Ⅰ.2轮胎的垂直特性 21

6接地印迹面压力分布 22

7轮胎弹性和阻尼 23

7.1轮胎弹性常数，次切距 23

7.2轮胎阻尼 25

Ⅰ.3轮胎的侧向特性 25

8侧向力，回正力矩，侧偏角 26

8.1对侧偏特性的理解 29

8.2侧偏刚度 31

9车轮外倾的影响 33

10静止状态下的转向力矩 34

11切向力对轮胎特性的影响 34

12轮胎模型 38

13轮胎的导入特性 41

Ⅱ车辆空气动力学 43

14空气阻力和力矩 43

14.1流入速度和流入角，空气密度 44

14.2迎风面积 46

15空气阻力，空气阻力系数Cx和Cw 47

16空气升力，扰流罩 51

17侧向风，压力中心 53

A篇 驱动和制动 57

Ⅲ行驶阻力，功率需要 59

18驱动的基本方程，牵引力 59

19车辆的车轮阻力 61

20上坡阻力 62

21加速阻力 62

22驱动轮上的总的阻力和力矩 65

23驱动轮上的功率 66

23.1忽略滑移率情况下的车轮功率 67

23.2考虑滑移率时的车轮功率 68

23.3常用换算 68

Ⅳ功率的提供，汽车驱动特性场 70

24特性场基础，理想供应特性场 70

25动力装置（车辆发动机）的特性 73

25.1蒸汽机 73

25.2电力驱动 74

25.3内燃机 76

25.4燃气轮机 79

26特性转换装置及其与内燃机的共同工作 80

26.1对传动比的要求 81

26.2转速转换器，一般性讨论 83

26.3机械式（摩擦式）离合器 83

26.4液力耦合器 85

26.5扭矩-转速转换器，一般性讨论 86

26.6内燃机和有级变速器的共同工作 87

26.7无级变速器 88

26.8内燃机和液力变矩器的共同工作 89

27各种动力装置对汽车行驶的适用性 91

27.1全负荷特性曲线的比较 91

27.2质量比较，不同的能量储备系统，续驶里程 93

27.3有害物质的排放，燃料电池 95

Ⅴ行驶功率和燃料消耗 97

28行驶工况图 97

29平路上最高车速，最小传动比 100

30一定速度下的上坡能力 103

30.1最高挡上坡能力，发动机和车辆的弹性 104

30.2最大上坡能力，最大传动比，展开度 106

31下坡行驶 107

32加速性能 108

32.1速度，路程，时间 109

32.2对车辆加速性能的影响 112

32.3中间挡传动比 115

32.4牵引力的中断 118

33燃料消耗 119

33.1对燃料消耗重要的影响 119

33.2发动机效率不是常数时的燃料消耗 122

33.3按最低油耗确定的特性转换装置传动比 129

33.4节能挡传动比 130

33.5发动机特性场的改进 131

Ⅵ行驶极限 132

34双轴车辆的运动方程 132

35前轴和后轴的附着率 133

36前轴驱动和后轴驱动时的附着率 136

36.1平路上的匀速行驶 137

36.2上坡匀速行驶 138

36.3平路加速行驶 141

37牵引辅助系统，车轮滑移控制系统，差速锁 142

38全轮驱动 143

38.1理想的扭矩分配 144

38.2实际的扭矩分配 146

39汽车列车和三轴车辆的上坡行驶 150

39.1汽车列车 150

39.2三轴车辆 152

Ⅶ制动 155

40动能转换成热 155

41制动过程，制动距离 158

41.1制动过程，制动距离 158

41.2停车距离，制动距离 159

41.3紧急制动，正常制动 161

41.4车队行驶时的间隔 162

42相对减速度，最大减速度，质量系数 164

42.1相对减速度，制动力的定义 164

42.2相对减速度可能达到的范围 164

42.3附着系数利用率，质量系数，制动距离的延长 166

43双轴车辆的附着率和相对减速度 167

44稳定性，转向能力，制动踏板的量化 171

45制动力分配 173

45.1制动力的理想分配 173

45.2 BH=f（Bv）的阐述 174

46对制动系的要求、相关法规 175

47防抱死装置 177

47.1电子制动力分配系统（EBV） 182

48车轮抱死过程 182

48.1在0≤S≤Sc范围内的解 185

48.2在Sc≤S≤1范围内的解 185

48.3抱死过程中的重要参数 186

49制动力定比分配、折线式分配、与装载状态相关的分配 187

49.1制动力定比分配 187

49.2折线式分配 188

49.3与装载情况相关的制动力分配 190

49.4速度变化的影响 193

50踏板力，制动辅助系统 195

50.1与减速度和踏板行程相关的踏板力 195

50.2制动辅助系统 197

51制动装置的失效 199

51.1一个回路失效 199

51.2制动助力装置失效 203

52汽车列车的相对制动减速度 204

52.1货车与多轴挂车 204

52.2轿车和单轴挂车 205

52.3鞍式列车 207

53电力制动，缓行器 208

53.1在传动轴上制动 209

53.2在车轮上制动 209

Ⅷ A篇总结 211

B篇 车辆振动 213

54振动等效系统 216

54.1简化的振动等效系统 217

Ⅸ导论，振动的激励，无规则振动 220

55单质量系统 220

55.1固有振动 221

55.2强迫振动 223

56车辆技术运用 226

56.1液力减振器与橡胶减振器的比较 226

56.2不同的激励形式 228

56.3“无减振”车辆 236

56.4座椅振动特性 238

57正弦形式的激励 240

57.1简谐激励 240

57.2周期性激励 244

58随机不平度，统计参数，功率谱密度 248

58.1随机不平度 248

58.2统计参数 249

58.3功率谱密度函数 251

59路面不平度的谱密度 253

59.1 Φh （Ω）的测量结果 254

59.2 Φh （Ω）的直观解释 256

59.3单个障碍 257

Ⅹ评价尺度及其计算 259

60轮荷变化，行驶安全性，道路应力 259

60.1行驶安全性 262

60.2道路应力 263

60.3轮荷冲击系数 264

61弹簧挠度 264

61.1座椅弹簧挠度 264

61.2悬架挠度 266

62坐姿人体上振动作用的评价 266

62.1全身振动 268

62.2多位置激励的振动评价 269

62.3车辆通过单个障碍的评价 274

Ⅺ汽车，地面不平度单点激励 275

63运动方程，有关参数 276

64随机振动，幅频特性，评价尺度 277

64.1轮荷变化，行驶安全性 278

64.2车身加速度，手和脚的用以评价的振动强度 281

64.3座椅加速度，座椅用以评价的振动强度 282

64.4动挠度 283

65不平度和行驶车速的影响 283

65.1与车辆行驶安全性相关的最高车速 285

66汽车通过单个障碍 285

67车身固有频率的影响 288

68车身相对阻尼系数的影响 291

68.1悬架弹簧和减振器优化，协调图 293

68.2小结 297

69座椅固有频率和座椅相对阻尼系数的影响 297

70车轮质量的影响 299

71轮胎弹性的影响 301

72与装载情况的关系 303

72.1装载情况的影响 303

72.2车辆参数对装载情况的适应性 305

73关于振动系统设计的提示 308

73.1对于悬架弹簧的提示 308

73.2对于阻尼、舒适性和行驶安全性的其他界限的提示 311

73.3对于车轮质量、轮胎、座椅和装载状况的提示 313

74关于非线性特性的说明 313

74.1非线性弹簧和减振器特性的线性化 314

74.2非线性弹簧特性 316

74.3非线性减振器特性 318

74.4折线形式的减振器特性 318

74.5摩擦阻尼 321

74.6车轮的腾空 324

75可调节的悬架系统 325

75.1在不平度激励下对理想控制悬架系统的要求 328

75.2行驶平顺性和行驶安全性之间的矛盾，利用主动悬架系统优势 330

75.3极限值、平顺性最优、无车轮载荷波动 332

75.4天棚（Sky-Hook）减振器 333

Ⅻ双轴汽车，单轮辙激励 336

76运动方程，复数量 336

77无联系质量系统的幅频特性和谱密度 339

77.1轮荷变化，悬架挠度 340

77.2车身的垂直加速度和俯仰加速度 340

77.3座椅的垂直加速度 343

77.4用以评价的振动强度 344

77.5座椅弹簧挠度 346

78车速和车辆大小的影响 347

78.1车速的影响 347

78.2车辆大小（轴距）的影响 349

78.3车辆大小和车速的影响 350

79座椅的位置 350

80前后部分系统间的协调 352

80.1前后有差别的车身固有频率 352

80.2各种车身阻尼 355

80.3在车速范围内的平均值 357

81装载情况的影响 357

82联系质量和轴距的影响 359

82.1轴距相等，联系质量不等的轿车 359

82.2俯仰转动惯量一定，轴距不同的大客车 362

83垂直振动和俯仰振动固有频率，前后悬架弹簧的耦合 363

84制动俯仰，俯仰中心 365

85弹性支撑的驱动系统的影响（发动机颠簸） 369

85.1驱动系统固有频率的影响 373

85.2支撑装置阻尼的影响 374

85.3驱动系统关联的影响 374

85.4驱动系统质量的影响 375

85.5车轮固有频率的影响 376

86第Ⅻ章结果小结 376

ⅩⅢ四轮汽车，双轮辙激励 378

87（简化后的）四轮车辆运动方程 378

88地面不平度的自谱、互谱以及相干性 383

88.1帕希洛夫斯基提出的简化〔111〕 384

88.2垂直激励和侧倾激励的自谱，相干性 385

88.3行程有关的谱密度 386

88.4测量结果，相干函数的近似表达式 387

89双车辙激励时的方差值 388

90附加的侧倾振动的影响 390

90.1车身侧倾加速度的幅频特性 390

90.2考虑侧倾振动后的振动强度 393

90.3轮荷变化和悬架挠度 396

90.4车速的影响 397

90.5一般情况 397

91稳定装置的作用 398

92第ⅩⅢ章结果小结 400

ⅩⅣ各种悬架导向装置的作用 401

93加速度的关联，弹簧-减振器系统的布置 402

93.1具有纵向导向杆的汽车微分方程 402

93.2悬架系统结构的影响 404

93.3相关联的影响 405

94在高频范围内的建模与评价 407

95轮辙移动（轨迹的改变） 409

95.1轮辙移动引起的车轮侧向力 409

95.2装备摆臂式悬架的车辆的方程 411

95.3车辙偏移的影响 412

96装用刚性车轴的车辆的侧倾和侧向振动 414

96.1运动方程 414

96.2侧倾振动，轮荷波动 417

96.3侧向振动，侧向力 420

97第ⅩⅣ章结果小结 421

ⅩⅤ车辆纵向振动 422

98由于地面不平度引起的车辆纵向振动 422

98.1车辆通过不平地面时产生的圆周力 422

98.2考虑刚性导杆支撑的车辆纵向振动 424

98.3说明 426

99由于发动机激励引起的纵向振动（汽车窜动） 427

99.1运动方程组 427

99.2随时间变化过程，理论与试验结果的比较 429

99.3传动比和扭矩的影响 429

99.4附着-滑移关系的影响 431

ⅩⅥ由发动机激励引起的车辆振动 433

100单缸发动机激励 434

100.1曲柄连杆机构的运动学 434

100.2质量力 435

100.3质量扭矩 435

100.4气体扭矩 436

100.5单缸发动机总的激励 438

101四冲程四缸直列发动机的激励 439

101.1质量力 440

101.2质量扭矩和气体扭矩 441

101.3运行状态 444

101.4燃烧过程不一致的影响 448

102其他多缸发动机 449

103对于车身的振动激励 449

103.1车辆振动系统 452

103.2驱动系统弹性支撑装置的优点 454

103.3 2阶及高阶成分对车身产生的激励 454

103.4发动机低阶成分产生的激励 459

104针对发动机激励的驱动系统支撑的设计 462

104.1针对质量激励的设计 462

104.2针对气体扭矩激励的设计 463

104.3地面不平度激励和发动机激励产生振动的综合分析 464

ⅩⅦ B篇总结 466

C篇 行驶的操纵稳定性 469

ⅩⅧ线性单轨模型，客观特征量，主观评价 473

105双轴汽车的运动方程 473

105.1曲率中心和瞬心 474

106转向特性 476

107线性单轨模型的微分方程 477

107.1特殊情况：匀速行驶 480

107.2轮胎拖距的考虑 480

ⅩⅧ.1匀速圆周行驶 481

108向心加速度 481

108.1最大值（简化分析） 481

108.2由道路线形决定的数值 483

108.3平均水平的驾驶员在弯道上达到向心加速度 484

108.4线性化的极限 484

109与向心加速度有关的函数，圆周行驶参数 485

109.1转向盘输入 486

109.2前轮输入，侧偏角 489

109.3质心处的侧偏角 491

109.4在圆周中车辆的位置 491

109.5转向盘力矩 491

109.6圆周行驶参数 491

110车辆客观特征值，主观陈述 492

110.1不足转向与过多转向 493

110.2质心处侧偏角梯度，转向盘转角-质心处侧偏角梯度 496

110.3转向盘力矩 498

111车辆参数对圆周行驶特性的影响 499

111.1用于计算的基本模型 499

111.2侧偏刚度的影响，质心处侧偏角的意义 501

111.3转向系统参数的影响 502

111.4质心位置的影响 502

111.5载荷的影响 503

ⅩⅧ.2瞬态特性 504

112稳定性，固有频率，阻尼 504

112.1稳定性和不足转向／过多转向 505

112.2固有频率，相对阻尼系数 507

112.3固有侧向扰动的考虑 510

113操纵性能，转向盘转角斜坡输入 511

113.1拉普拉斯变换，传递函数和放大因数 512

113.2阶跃响应 512

113.3转向盘转角斜坡输入 516

113.4车辆参数 519

113.5转向盘转角输入速度和车速的影响 523

114转向特性，频率特性 525

114.1频率特性的解释 525

114.2频率特性的评价 528

114.3车辆参数的影响 529

115在给定车道曲线上的行驶，“理想的”驾驶员，缓和曲线 531

115.1在给定车道曲线情况下的稳定性 533

115.2缓和曲线 533

115.3转向盘输入 535

116转向盘自由状态下车辆的行驶特性（自由控制） 536

116.1运动方程 537

116.2车辆参数的影响 537

117侧风性能 540

117.1定值侧向风 540

117.2瞬态性能 543

118第ⅩⅧ章总结 554

ⅩⅨ控制回路，驾驶员-汽车 556

119车辆技术上的控制回路简介 557

119.1稳定性，分割频率，相角储备 558

ⅩⅨ.1横向控制 560

120正常行驶 560

120.1预期操纵 562

120.2期望轨迹的形成 565

120.3补偿控制 565

121极限行驶状态 571

121.1在绕过障碍时期望车道的形成 571

121.2控制 571

121.3车辆参数的影响 572

121.4“正常行驶状态”与“极限行驶状态”的比较 573

122车辆的扰动特性，驾驶员的适应性 574

122.1侧风下的直线行驶 574

122.2驾驶员对车辆的适应 575

122.3车辆对驾驶员的适应 578

122.4驾驶员作为有适应能力的控制者，在行驶过程中的适应性 578

ⅩⅨⅩ.2纵向控制 580

123正常行驶状态、跟车行驶 580

123.1车辆传递函数 580

123.2预期操纵 581

123.3期望距离，期望值的形成 582

123.4补偿控制 582

124极限行驶状态 583

124.1车辆传递函数 584

124.2期望值的形成 584

124.3驾驶员传递函数 584

ⅩⅨ.3第ⅩⅨ章总结 585

ⅩⅩ曲线极限加速度，切向力的影响 586

125运动方程 586

ⅩⅩ.1匀速圆周行驶 587

126曲线行驶阻力 588

127干路面上的操稳性，前轮驱动，后轮驱动，全轮驱动 589

127.1附着工况决定的极限 590

127.2转向盘输入，不足／过多转向 591

127.3转向盘力矩 595

127.4质心处的侧偏角 597

127.5质心位置和驱动方式的影响 598

128结冰路面上的操稳性 599

129湿路面上的行驶 601

130驱动功率决定的行驶极限 602

ⅩⅩ.2准线性分析 603

131轮胎特性曲线的近似 603

132不足／过多转向 604

133稳定性 605

134各种驱动方式车辆的稳定性极限 606

ⅩⅩ.3瞬态行驶，转向盘转角斜坡输入 606

135在干路面上匀速行驶 607

136在干路面上切向力保持不变行驶 610

137结冰路面上的行驶 612

138第ⅩⅩ章总结 614

ⅩⅪ双轨模型，四轮车辆 615

Ⅺ.1匀速圆周行驶 615

139轮荷变化，质心高度和轮距的影响 615

139.1一个车轴上的侧向力和轮荷 617

139.2在车辆上的应用 619

139.3侧翻极限 621

140升力产生的附加影响 623

141瞬心，瞬时轴线 625

142车辆侧倾和轮荷的计算（以刚性车轴为例） 626

143前后轴侧倾刚度不同，稳定装置 629

144各种悬架 630

145对于到目前为止涉及稳态圆周运动的方程式的总结 634

146悬架的运动学和弹性运动学 636

146.1前转向轮的运动学 637

146.2悬架系统的运动学 639

146.3悬架系统的弹性运动学 641

146.4车轮外倾 641

147运动学和弹性运动学对行驶特性的影响 642

147.1前束和切向力附加转向的影响 642

147.2前转向轮输入，内外侧车轮转角差 643

147.3侧倾和侧向力附加转向的影响 644

147.4外倾 646

148侧倾的影响 647

148.1侧倾角的大小 647

148.2对车辆振动和轮胎磨损的作用 649

148.3最大的侧向加速度 649

149转向系统 650

149.1传统转向系统 651

149.2非传统转向 654

ⅩⅪ.2瞬态行驶 657

150车辆系统 657

150.1坐标系 658

150.2程序结构 661

151侧向加速度较大情况下转向角斜坡输入 661

152动态侧倾的影响 663

152.1侧倾弹性和阻尼的影响 663

152.2头部高度上的侧向加速度 664

153从稳态圆周行驶得到加速踏板位置变化时的操稳性 665

153.1评价准则 667

153.2车辆参数的影响 668

153.3输出侧向加速度 677

153.4第153节小结 678

154全轮转向 678

154.1全轮转向的横向动力学 679

154.2通过全轮转向对干扰的补偿 682

154.3全轮转向小结 683

155行驶辅助系统 684

155.1车辆行驶动力学控制系统（ESP） 685

156第ⅩⅪ章总结 688

ⅩⅫ C篇总结 689

索引 691