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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Cw47

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