Tire and Vehicle Dynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Automotive Engineers Inc

作者:Hans B. Pacejka

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-10

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780768011265

丛书系列:

图书标签:

• 工程
• 轮胎动力学
• 车辆动力学
• 汽车工程
• 机械工程
• 交通工程
• 悬架系统
• 轮胎模型
• 车辆稳定性
• 控制系统
• 仿真分析

《轮胎与车辆动力学》一书，深入探讨了车辆在行驶过程中与地面交互的核心机制。它并非一本泛泛而谈的车辆工程手册，而是将焦点精确地锁定在那个连接着钢铁巨兽与坚实地面的橡胶之轮，以及由此引发的一系列复杂动态现象。本书的价值在于，它超越了对车辆简单功能的介绍，而是试图揭示驱动、制动、转向等车辆核心行为背后的科学原理，以及轮胎自身如何扮演着至关重要的角色。 核心关注点：轮胎的物理行为及其对车辆整体动态的影响 本书的基石是对轮胎物理特性的详尽剖析。它不仅仅将轮胎视为一个简单的橡胶环，而是将其理解为一个具有复杂变形、力学响应和热力学行为的弹性体。读者将了解到，轮胎的胎面花纹、橡胶配方、帘布层结构，甚至于气压，都不是随意设计的，而是承载着特定的工程目标，并在与路面接触时，产生诸如抓地力、滚动阻力、磨损等一系列重要的物理量。 轮胎力学模型： 本书将详细介绍各种轮胎力学模型，从早期简化的几何模型，到更复杂的基于非线性弹性力学和摩擦理论的模型。这些模型旨在量化轮胎在不同工况下的受力情况，例如纵向力（驱动和制动）、侧向力（转向）以及相关的力矩。读者将深入理解这些力学模型如何描述轮胎与路面之间的粘着和滑动区域，以及这些区域如何随着加载条件而变化。例如，对于Mors-Long-Kado模型、Brush模型、Pacejka模型等经典及现代模型，本书会提供其数学推导、参数解释以及在不同应用场景下的优缺点分析。我们将探索如何通过这些模型来预测轮胎的瞬态响应，以及在极限操纵条件下的行为。 抓地力（Adhesion and Friction）： 抓地力是轮胎最重要的性能指标之一，它直接决定了车辆的加速、制动和转向能力。本书将深入研究抓地力的产生机制，包括微观的橡胶粘附机制和宏观的胎面花纹与路面之间的嵌合作用。我们将探讨不同路面类型（如干沥青、湿沥青、雪地、冰面）对抓地力的影响，以及环境因素（如温度、湿度）如何改变轮胎的抓地力表现。书中会详细阐述摩擦系数的概念，以及如何通过轮胎材料、花纹设计和接地压力的控制来优化抓地力。此外，还会深入分析轮胎在不同滑移率（slip ratio）下的纵向力变化特性，以及在不同侧偏角（slip angle）下的侧向力变化特性，并引入“轮胎特性图”的概念，来直观展示这些复杂关系。 滚动阻力（Rolling Resistance）： 滚动阻力是车辆燃油经济性的重要决定因素，它反映了轮胎在滚动过程中克服内部损耗和与路面变形所消耗的能量。本书将剖析滚动阻力的产生机理，包括橡胶的滞弹性形变、胎面花纹的滚动损耗以及胎体内部的能量耗散。我们将分析影响滚动阻力的关键因素，如轮胎结构、气压、载荷、速度以及路面状况。对于如何通过设计轮胎材料和结构来降低滚动阻力，本书会提供具体的工程指导和案例分析。 轮胎磨损（Tire Wear）： 轮胎磨损不仅影响轮胎的使用寿命，还会显著改变轮胎的性能。本书将探讨导致轮胎磨损的各种因素，如摩擦、加热、机械应力以及路面特性。我们将介绍不同类型的轮胎磨损（如均匀磨损、偏磨、羽毛状磨损），分析其产生的原因，并提供相应的预防和改善措施。这部分内容将涉及轮胎接地印记（contact patch）的分析，以及接地印记形状和压力分布如何影响磨损模式。 车辆动力学的核心：将轮胎行为融入整体车辆系统 在深入理解了轮胎的特性之后，本书将视角转向如何将这些轮胎特性集成到整个车辆动力学模型中。车辆作为一个复杂的系统，其动态行为是轮胎、悬架、转向系统、制动系统以及车身动力学共同作用的结果。 轮胎-路面界面的力学传递： 本书将重点分析轮胎如何将驾驶员输入的指令（如加速、制动、转向）转化为作用在车辆上的力，以及这些力如何通过轮胎与路面之间的相互作用来驱动车辆运动。我们将研究接地印记（contact patch）的形状、尺寸和压力分布如何影响力学的传递效率，以及这些参数如何受到轮胎自身特性和外部载荷的影响。 车辆的直线行驶稳定性： 车辆在直线行驶时的稳定性是安全性的基本要求。本书将分析影响直线行驶稳定性的关键因素，包括轮胎的自回正力矩（aligning torque）、回正力（aligning force）以及它们与车辆质量、重心位置和悬架几何参数之间的关系。我们将探讨在不同路面条件下，车辆的直线行驶稳定性是如何变化的，以及如何通过轮胎和车辆设计来提高其稳定性。 车辆的转向特性： 车辆的转向特性直接影响其操控性和驾驶员的信心。本书将深入研究转向比、主销后倾、主销内倾、车轮外倾等参数对车辆转向响应的影响。我们将分析轮胎的侧向力特性如何在转向过程中发挥作用，以及如何通过调整轮胎参数和悬架几何来优化车辆的转向灵敏度、过弯稳定性和转向不足/转向过度的倾向。本书将详细阐述“转向不足”（understeer）和“转向过度”（oversteer）的概念，并分析其产生的原因和控制方法。 车辆的制动特性： 有效的制动是车辆安全性的关键。本书将分析制动过程中轮胎与路面之间的相互作用，以及制动力如何分配到各个车轮。我们将探讨防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）等先进制动技术的工作原理，以及它们如何通过精确控制制动力来提高制动性能和安全性。 车辆的动态响应模型： 本书将引入用于描述车辆整体动态行为的数学模型。这些模型可以是简化的“车辆点模型”，也可以是更复杂的包含多自由度运动的“刚体动力学模型”。我们将研究如何将前面分析的轮胎力学模型集成到这些车辆模型中，以模拟车辆在各种工况下的动态响应，例如紧急避让、连续转向、制动减速等。书中会涉及如线性动力学模型、非线性动力学模型等，并探讨如何利用这些模型进行仿真分析和性能评估。 车辆的悬架系统与轮胎的协同作用： 悬架系统是连接车身与车轮的重要枢纽，它在维持轮胎与路面良好接触、吸收路面冲击、并影响车辆的操控性和乘坐舒适性方面起着至关重要的作用。本书将探讨悬架系统的不同类型（如独立悬架、非独立悬架）及其几何参数（如主销后倾、车轮外倾、车轮前束）如何影响轮胎受力，以及由此带来的车辆动态响应变化。我们将研究悬架系统的调校如何在不同的驾驶场景下（如高速行驶、低速行驶、转弯、制动）实现性能的最优化。 先进主题与实际应用 除了基础理论，《Tire and Vehicle Dynamics》还将触及一些更先进的主题，并强调理论与实践的结合。 轮胎与路面的耦合动力学： 书中将深入研究轮胎与路面之间的动态耦合关系，特别是在快速变化的载荷和路面条件下。例如，当车辆通过不平整路面时，轮胎的变形和受力会迅速变化，这会反过来影响车辆的行驶稳定性和操控性。我们将探讨如何建立更精确的轮胎-路面耦合模型，以应对这些复杂的动态现象。 主动安全与车辆动力学控制： 现代车辆越来越依赖于电子控制系统来提高主动安全性。本书将探讨车辆动力学原理在电子稳定控制（ESC）、牵引力控制系统（TCS）、主动转向系统等方面的应用。我们将分析这些系统如何利用传感器获取的车辆状态信息，并通过对制动、发动机扭矩和转向的精确控制，来维持车辆的稳定性和可控性。 新能源汽车与轮胎动力学： 随着电动汽车的普及，其特殊的动力学特性对轮胎提出了新的挑战。本书将讨论电动汽车的瞬时高扭矩输出、较重的电池组以及动能回收系统对轮胎抓地力、磨损和滚动阻力带来的影响。我们将探讨如何在设计电动汽车轮胎时，平衡这些新的需求，并优化其性能。 仿真技术与实验验证： 本书将强调数值仿真在车辆动力学研究中的重要性。读者将了解到如何使用多体动力学仿真软件来建立车辆模型，并对不同设计方案和工况进行仿真分析。同时，本书也将介绍车辆动力学实验的常见方法和设备，包括车辆动力学测试台架、传感器技术以及数据采集与分析，并强调仿真结果与实验验证的相互印证。 总而言之，《Tire and Vehicle Dynamics》是一本面向工程师、研究人员以及对车辆运动有深入兴趣的读者的书籍。它提供了一个严谨而全面的框架，用以理解车辆及其最关键的部件——轮胎——之间的复杂互动。通过对轮胎物理行为的深入剖析，以及将其与整体车辆动力学相结合的分析，本书旨在为读者提供解决实际工程问题所需的理论基础和技术工具，从而设计出更安全、更高效、更具操控性的车辆。本书不仅仅是一本理论参考，更是一本实践指导，旨在激发读者对车辆工程领域创新和进步的思考。

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