简介
《车辆动力学及其控制》作为全国工程硕士专业学位教育指导委员会选定的全国工程硕士研究生教育核心教材之一，系统地介绍了车辆动力学及其控制的理论和方法。全书由地面车辆和轨道车辆两大部分组成，其中地面车辆部分首先对汽车的纵向、侧向和垂向动力学及其控制系统分别给予介绍，此外还包括了汽车的空气动力学、侧翻以及履带车辆动力学的内容；轨道车辆部分的内容主要包括轮轨关系及基本理论、蛇行运动与稳定性、随机响应理论、曲线导向理论、轨道车辆的纵向动力学以及轨道车辆的运行安全性等。在内容安排上充分考虑了知识结构的完整性和系统性，注重实例分析，使读者在了解车辆动力学基本内容的同时，通过几个完整的实例学会运用系统方法及现代控制理论进行动力学建模、仿真分析和控制系统设计的方法，同时也掌握相关系统动力学分析软件的使用方法。
《车辆动力学及其控制》可作为高等院校车辆工程专业的工程硕士教材，也可用作本科和工学硕士的教学用书和企业技术人员的培训教材，对从事车辆工程研究的技术人员也有参考价值。
目录
《车辆动力学及其控制》
前言
第一章车辆纵向动力学及其控制1
第一节轮胎纵向力学特性1
一、轮胎的滚动阻力1
二、道路阻力6
三、 轮胎侧偏阻力10
四、总的车轮滚动阻力12
五、轮胎纵向力与滑动率的关系12
第二节汽车的动力与传动系统15
一、理想的动力传动特性15
二、动力传动系统的功能16
三、现代动力传动系统的种类和组成18
第三节驱动动力学性能及分析20
一、车辆行驶阻力与功率需求20
二、驱动系统的特性场23
三、车辆动力与传动系统性能仿真27
四、建模工具介绍29
第四节动力与传动系统的控制34
一、发动机燃油喷射及电子点火控制34
.二、离合器控制36
三、自动变速器控制40
第五节制动动力学及其控制41
一、概述41
二、直线制动动力学分析42
三、制动稳定性分析43
四、制动力控制系统44
五、车轮防抱死控制系统47
第二章车辆操纵动力学及其控制53
第一节轮胎侧偏特性与轮胎模型53
一、相关术语及定义53
二、轮胎模型54
三、 轮胎的侧向力学特性57
四、整车建模中对轮胎模型的考虑59
第二节基本操纵模型60
一、作用于车辆的外力与外力矩60
二、基本操纵模型假设61
三、运动方程的推导62
四、操纵动力学特性分析66
五、对实际问题的考虑72
第三节基本操纵模型的扩展77
一、考虑车身侧倾的三自由度操纵模型77
二、车轮转动效应82
三、转向系统的影响84
四、悬架运动学86
五、变形转向87
第四节转向系统的控制90
一、四轮转向系统91
二、电动助力转向系统98
第三章车辆行驶动力学及其控制103
第一节路面输入模型103
一、路面测量技术及数据处理103
二、路面输入模型106
第二节汽车舒适性评价标准112
一、标准112
二、平顺性测量116
第三节行驶动力学模型117
一、模型推导的前提117
二、单轮车辆模型的推导120
三、半车模型的推导和结果分析129
四、整车模型的推导和结果分析131
第四节可控悬架系统134
一、车身高度调节系统134
二、自适应系统134
三、可切换阻尼系统136
四、全主动系统137
五、有限带宽主动系统139
六、连续可变阻尼的半主动系统139
七、各类悬架系统的性能比较140
第四章汽车空气动力学143
第一节sae汽车动力学坐标系及相关术语和定义143
第二节气动阻力145
一、形状阻力145
二、摩擦阻力147
三、诱导阻力148
四、干扰阻力149
五、内部阻力149
第三节气动升力149
第四节气动力对汽车性能的影响151
一、概述151
二、发动机功率与车速的关系151
三、气动阻力与最高车速的关系152
四、气动阻力对加速度的影响152
五、气动阻力对燃油经济性的影响152
第五节气动力对汽车操纵稳定性的影响154
一、概述154
二、影响汽车操纵稳定性的气动力154
三、提高操纵稳定性的汽车造型措施156
四、侧倾力矩157
第六节汽车空气动力学试验158
一、试验基本方法158
二、汽车风洞158
三、汽车风洞试验的准则159
四、风洞试验的测量方法159
第五章汽车侧翻16１
第一节刚性汽车的准静态侧翻16１
第二节考虑悬架的准静态侧翻163
第三节汽车的瞬态侧翻165
一、简单的侧翻模型165
二、横摆-侧翻模型166
三、绊倒侧翻168
第四节侧翻事故过程169
第六章履带式车辆动力学概述172
第一节悬架系统172
一、弹性元件的发展172
二、减振器的发展173
第二节履带车辆行驶动力学174
一、履带效应174
二、行驶动力学模型175
第三节履带车辆转向动力学183
一、作用在履带车辆上的外力183
二、作用在履带车辆上的外力矩187
三、转向阻力系数188
四、转向所需牵引力和制动力189
第七章轮轨关系及基本理论192
第一节概述192
第二节轮轨接触几何关系193
第三节蠕滑理论198
第四节单轮对的仿真模拟211
第八章蛇行运动与稳定性215
第一节横向稳定性及车辆的临界速度215
第二节单轮对横向稳定性216
第三节h型构架式转向架横向稳定性218
第四节整车横向稳定性219
第九章轨道车辆的随机响应理论228
第一节轨道的随机激励输入描述228
一、轨道高低不平顺228
二、轨道水平不平顺228
三、轨道方向不平顺229
四、轨道轨距不平顺229
第二节车辆的随机响应计算233
第三节地铁列车的随机响应237
第十章曲线导向理论250
第一节概述250
第二节单轮对的曲线通过数学模型251
一、单轮对的线性曲线通过模型251
二、单轮对的非线性曲线通过模型254
第三节单转向架的曲线通过模型258
第四节四轴车曲线通过模型264
第五节独立轮及轮对的导向问题269
第十一章轨道车辆的纵向动力学283
第一节列车的纵向动力学283
第二节纵向振动数学模型284
第三节制动和牵引对列车纵向振动的影响287
一、紧急制动工况287
二、常用制动工况288
三、起动牵引工况288
第四节列车碰撞动力学288
第十二章轨道车辆的运行安全性301
第一节脱轨的类型及机理301
第二节基本的脱轨安全评价指标301
一、nadal公式301
二、marie公式302
三、weinstock准则302
四、jnr的动态脱轨判断准则303
五、滑轨判断准则303
第三节影响因素及防治措施304
一、影响因素304
二、防治措施306
参考文献308
前言
第一章车辆纵向动力学及其控制1
第一节轮胎纵向力学特性1
一、轮胎的滚动阻力1
二、道路阻力6
三、 轮胎侧偏阻力10
四、总的车轮滚动阻力12
五、轮胎纵向力与滑动率的关系12
第二节汽车的动力与传动系统15
一、理想的动力传动特性15
二、动力传动系统的功能16
三、现代动力传动系统的种类和组成18
第三节驱动动力学性能及分析20
一、车辆行驶阻力与功率需求20
二、驱动系统的特性场23
三、车辆动力与传动系统性能仿真27
四、建模工具介绍29
第四节动力与传动系统的控制34
一、发动机燃油喷射及电子点火控制34
.二、离合器控制36
三、自动变速器控制40
第五节制动动力学及其控制41
一、概述41
二、直线制动动力学分析42
三、制动稳定性分析43
四、制动力控制系统44
五、车轮防抱死控制系统47
第二章车辆操纵动力学及其控制53
第一节轮胎侧偏特性与轮胎模型53
一、相关术语及定义53
二、轮胎模型54
三、 轮胎的侧向力学特性57
四、整车建模中对轮胎模型的考虑59
第二节基本操纵模型60
一、作用于车辆的外力与外力矩60
二、基本操纵模型假设61
三、运动方程的推导62
四、操纵动力学特性分析66
五、对实际问题的考虑72
第三节基本操纵模型的扩展77
一、考虑车身侧倾的三自由度操纵模型77
二、车轮转动效应82
三、转向系统的影响84
四、悬架运动学86
五、变形转向87
第四节转向系统的控制90
一、四轮转向系统91
二、电动助力转向系统98
第三章车辆行驶动力学及其控制103
第一节路面输入模型103
一、路面测量技术及数据处理103
二、路面输入模型106
第二节汽车舒适性评价标准112
一、标准112
二、平顺性测量116
第三节行驶动力学模型117
一、模型推导的前提117
二、单轮车辆模型的推导120
三、半车模型的推导和结果分析129
四、整车模型的推导和结果分析131
第四节可控悬架系统134
一、车身高度调节系统134
二、自适应系统134
三、可切换阻尼系统136
四、全主动系统137
五、有限带宽主动系统139
六、连续可变阻尼的半主动系统139
七、各类悬架系统的性能比较140
第四章汽车空气动力学143
第一节sae汽车动力学坐标系及相关术语和定义143
第二节气动阻力145
一、形状阻力145
二、摩擦阻力147
三、诱导阻力148
四、干扰阻力149
五、内部阻力149
第三节气动升力149
第四节气动力对汽车性能的影响151
一、概述151
二、发动机功率与车速的关系151
三、气动阻力与最高车速的关系152
四、气动阻力对加速度的影响152
五、气动阻力对燃油经济性的影响152
第五节气动力对汽车操纵稳定性的影响154
一、概述154
二、影响汽车操纵稳定性的气动力154
三、提高操纵稳定性的汽车造型措施156
四、侧倾力矩157
第六节汽车空气动力学试验158
一、试验基本方法158
二、汽车风洞158
三、汽车风洞试验的准则159
四、风洞试验的测量方法159
第五章汽车侧翻16１
第一节刚性汽车的准静态侧翻16１
第二节考虑悬架的准静态侧翻163
第三节汽车的瞬态侧翻165
一、简单的侧翻模型165
二、横摆-侧翻模型166
三、绊倒侧翻168
第四节侧翻事故过程169
第六章履带式车辆动力学概述172
第一节悬架系统172
一、弹性元件的发展172
二、减振器的发展173
第二节履带车辆行驶动力学174
一、履带效应174
二、行驶动力学模型175
第三节履带车辆转向动力学183
一、作用在履带车辆上的外力183
二、作用在履带车辆上的外力矩187
三、转向阻力系数188
四、转向所需牵引力和制动力189
第七章轮轨关系及基本理论192
第一节概述192
第二节轮轨接触几何关系193
第三节蠕滑理论198
第四节单轮对的仿真模拟211
第八章蛇行运动与稳定性215
第一节横向稳定性及车辆的临界速度215
第二节单轮对横向稳定性216
第三节h型构架式转向架横向稳定性218
第四节整车横向稳定性219
第九章轨道车辆的随机响应理论228
第一节轨道的随机激励输入描述228
一、轨道高低不平顺228
二、轨道水平不平顺228
三、轨道方向不平顺229
四、轨道轨距不平顺229
第二节车辆的随机响应计算233
第三节地铁列车的随机响应237
第十章曲线导向理论250
第一节概述250
第二节单轮对的曲线通过数学模型251
一、单轮对的线性曲线通过模型251
二、单轮对的非线性曲线通过模型254
第三节单转向架的曲线通过模型258
第四节四轴车曲线通过模型264
第五节独立轮及轮对的导向问题269
第十一章轨道车辆的纵向动力学283
第一节列车的纵向动力学283
第二节纵向振动数学模型284
第三节制动和牵引对列车纵向振动的影响287
一、紧急制动工况287
二、常用制动工况288
三、起动牵引工况288
第四节列车碰撞动力学288
第十二章轨道车辆的运行安全性301
第一节脱轨的类型及机理301
第二节基本的脱轨安全评价指标301
一、nadal公式301
二、marie公式302
三、weinstock准则302
四、jnr的动态脱轨判断准则303
五、滑轨判断准则303
第三节影响因素及防治措施304
一、影响因素304
二、防治措施306
参考文献308
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