Race Car Vehicle Dynamics

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出版者:
作者:Douglas L. Milliken
出品人:
页数:296
译者:
出版时间:
价格:540.00 元
装帧:
isbn号码:9780768011272
丛书系列:
图书标签:
  • 汽车
  • 赛车
  • 悬架
  • Industry
  • 汽车工程
  • 车辆动力学
  • 赛车
  • 汽车性能
  • 悬架系统
  • 轮胎模型
  • 控制系统
  • 仿真
  • 测试
  • 工程力学
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具体描述

车辆动力学:从基础原理到前沿应用 书籍介绍 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有实践指导意义的车辆动力学研究框架。我们关注的焦点在于揭示车辆在各种工况下——从直线行驶、转弯、制动到复杂动态过程中的运动规律与力学特性。本书摒弃了纯粹的理论堆砌,而是力求将经典的力学原理与现代工程实践紧密结合,为工程师、研究人员以及高级学生提供一套坚实的知识体系。 第一部分:基础理论与建模 本书伊始,我们将建立坚实的数学和物理基础。首先,详细阐述了车辆运动的坐标系选择与变换,这是所有动力学分析的起点。我们精确定义了车体坐标系、地面坐标系以及与轮胎接触点相关的瞬时运动坐标系,并探讨了它们之间的欧拉角和四元数表示方法,确保运动学描述的准确性。 随后,深入探讨车辆的刚体动力学。我们将车辆视为一个具有六自由度的刚体,推导了牛顿-欧拉方程在车辆运动学中的具体应用。重点分析了纵向、侧向和垂向的力学平衡,以及绕各轴的力矩平衡。对于不同配置的车辆(如四轮、六轮、半挂车),我们分别给出了相应的运动微分方程组的建立方法,包括考虑悬架几何对运动方程的影响。 轮胎力学是车辆动力学的核心。本部分将详尽介绍轮胎的稳态特性。我们深入剖析了轮胎与路面之间的复杂接触过程,详细讲解了Tire Force and Moment模型,特别是引入了最常用的Magic Formula (魔术公式) 和 Pacejka 模型。通过对这些模型的深入分析,读者将理解侧向力系数、纵向力系数、自对准力矩以及关联效应如何随侧向滑移角、垂向载荷和车轮负荷的变化而变化。此外,我们还覆盖了轮胎力学中至关重要的粘滞-滑动理论 (Friction Circle/Ellipse),解释了轮胎在极限工况下的性能边界。 悬架系统动力学的分析对于理解乘坐舒适性和操控稳定性至关重要。我们从运动学出发,分析了各种悬架布局(如麦克弗逊式、双叉臂、多连杆)的运动特性,包括车轮回跳中心、瞬时转向中心的位置和轨迹。随后,进入动力学分析,建立了考虑弹簧、减振器特性(线性与非线性)的悬架力学模型。重点讨论了等效簧载质量、车身侧倾刚度和抗俯仰刚度的计算方法及其对车辆整体动态响应的影响。 第二部分:整车操控性分析 在掌握了基本单元的动力学特性后,本书转向分析完整的车辆系统。稳态操控性是本部分的核心。我们使用简化的自行车模型 (Bicycle Model) 来描述车辆在匀速转弯时的侧向响应。详细推导了中性转向 (Neutral Steer)、不足转向 (Understeer) 和 过度转向 (Oversteer) 的判据,并量化了转向比 (Steering Ratio) 和 车辆转向特性梯度 (Gradient)。读者将学会如何通过改变悬架刚度分配、弹簧率和防侧倾杆特性来精确调校车辆的转向特性。 进一步,我们探讨了瞬态响应。重点分析了阶跃输入(Step Input) 和正弦输入(Sinusoidal Input) 对车辆动态行为的影响。通过分析车辆对这些输入的响应,读者将掌握如何计算和理解侧偏刚度 (Cornering Stiffness)、首摇(小角度振荡)频率及其衰减特性。特别关注了车辆在不同速度下的转向极限,以及如何利用车辆动态稳定性指标 (Vehicle Stability Metrics) 来评估其性能。 第三部分:制动与加速动力学 纵向动力学是车辆性能的另一个关键维度。本书详细分析了制动过程中的载荷转移。推导了在不同制动强度下,前后轴载荷分配的变化规律,以及这对轮胎制动力的分配和ABS系统启动阈值的影响。我们分析了制动点头 (Brake Dive) 现象的产生机理和抑制方法。 在加速动力学方面,重点分析了加速俯仰 (Acceleration Squat) 现象以及后轮驱动(RWD)和前轮驱动(FWD)车辆在扭矩作用下产生的扭矩转移 (Torque Transfer) 现象。对于高性能车辆,我们还讨论了牵引力控制(TCS)和弹射起步(Launch Control)背后的动力学原理。 第四部分:高级课题与现代控制集成 为适应现代汽车技术的发展,本书的最后部分引入了更复杂的动力学模型和现代控制系统的集成。 非线性动力学分析:超越了线性模型的限制,探讨了大侧滑角工况下车辆的复杂行为,例如漂移和失稳的精确建模。我们引入了轮胎瞬态力模型 (Transient Tire Models) 来更准确地描述轮胎侧向力建立和衰减的过程。 悬架系统主动控制:深入研究了半主动和全主动悬架系统的控制策略。讨论了基于力学反馈的半主动减振器 (Semi-Active Dampers) 的工作原理,以及如何利用主动侧倾控制 (Active Roll Control, ARC) 和主动后轮转向 (Active Rear Wheel Steering, ARWS) 来优化车辆的动态性能和安全性。 车辆稳定性控制系统 (VSC/ESC) 基础:本书从动力学视角解析了车辆稳定控制系统 (ESC) 的工作原理。阐述了如何利用质心侧向加速度、偏航角速率和侧滑角估计,通过对独立车轮施加精确的制动力矩,来纠正车辆的横摆(Yaw)运动,维持车辆在驾驶员意图轨迹上的行驶。 总结 本书内容组织严谨,从微观的轮胎接触力到宏观的整车运动响应,构建了一个层次分明的学习路径。丰富的工程案例和清晰的数学推导,确保读者不仅能理解“车辆如何运动”,更能掌握“如何设计和优化车辆的运动特性”。它将成为汽车工程领域深入研究动态性能的必备参考书。

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读后感

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用户评价

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这本书在语言风格上,也展现出了作者深厚的功底。它既保持了技术书籍应有的严谨与专业,又没有显得枯燥乏味。作者善于运用一些形象的比喻和生动的描述,来将抽象的技术概念变得更加容易理解。例如,在讲解车辆的重心转移时,作者可能会用“重心像是一个看不见的‘舞者’,在车辆的每一个动作中都随之摇摆”这样的比喻,瞬间就让原本复杂的物理过程鲜活起来。此外,书中对于一些关键术语的解释,都力求准确和规范,并且会根据上下文提供不同的侧重点。这对于我这种需要严谨学习的人来说,是非常重要的。我能够感受到作者在遣词造句上的用心,它不是简单的知识堆砌,而是对知识进行了一种艺术化的表达。这种将科学与艺术相结合的风格,让我在阅读的同时,也能享受到语言的魅力。它就像一位经验丰富的导游,不仅带你游览美景,还能给你讲述背后的故事和文化,让你对所见之物有更深的理解和感悟。

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在阅读这本书的过程中,我常常会产生一种“原来如此”的顿悟感。很多之前在观看赛车比赛时,只是模糊地感知到的现象,通过这本书的讲解,都能得到清晰的解释。例如,当赛车在弯道中出现转向不足或者转向过度时,我之前可能只是觉得是“失控”,而现在我能从轮胎的动态、悬挂的几何、甚至是驾驶员的操作等多个角度去分析其根本原因。书中对于轮胎与地面交互作用的深入探讨,尤其让我受益匪浅。我从来没有想过,小小的一块轮胎,在高速运动的赛车中,竟然蕴含着如此复杂的物理学原理。它关于轮胎接地面积、胎压、温度以及花纹设计对抓地力的影响的讲解,彻底颠覆了我之前的一些认知。我现在看赛车比赛时,会更加关注赛车在不同弯道中的表现,会不由自主地去套用书中的知识来分析其中的动态变化。这本书让我从一个纯粹的观众,变成了一个更加懂行的“技术观察者”,这种成就感是难以言喻的。

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这本书的出现,可以说是填补了我一直以来在赛车车辆动力学领域的知识空白。在接触这本书之前,我可能只是对赛车有一个模糊的概念,觉得它就是“快”而已。但通过这本书,我才真正了解到,赛车之所以能够以如此高的速度在赛道上驰骋,背后是无数工程师们精密的计算、严谨的测试和不断的创新。它让我认识到,赛车车辆动力学是一门集物理学、数学、工程学和实践经验于一体的综合性学科。这本书让我看到了隐藏在赛车运动背后,那令人惊叹的科学与工程之美。我甚至开始思考,未来是否有可能将我所学的知识,应用到实际的赛车研发或调校工作中。这本书不仅仅是知识的传授,更是对一种科学精神的启迪,它让我对汽车工程这个领域产生了前所未有的兴趣和热情,并且让我相信,通过不懈的努力和深入的学习,我也能够在这个领域有所建树。

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这本书在细节上的处理,简直是令人拍案叫绝。我注意到,在讲解某些复杂系统时,作者并没有简单地堆砌公式,而是会先通过一些直观的比喻或者生活化的例子,来帮助读者建立初步的理解,然后再逐步深入到数学模型和物理原理的层面。这种“由浅入深”的教学方式,对于初学者来说尤为友好,它能够有效降低学习门槛,避免一开始就因为理论的抽象性而产生畏难情绪。而且,书中大量精美的插图和图表,更是起到了画龙点睛的作用。这些图示不仅内容丰富,而且绘制得极其精细,每一个标注都清晰准确,能够准确地传达出作者想要表达的意图。我尤其喜欢它在展示空气动力学效果时,那些流线型的风洞测试图,能够直观地看到气流在赛车周围的流动路径,以及产生的升力、阻力等作用力。这种视觉化的呈现方式,比单纯的文字描述要生动和有说服力得多。我甚至会花很多时间去仔细研究这些图表,试图从中挖掘出更多的信息和奥秘。这本书的价值,不仅仅在于它所包含的知识量,更在于它呈现知识的方式,它让学习过程充满乐趣和启发。

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这本书简直就是一本艺术品,封面设计得极其考究,那流线型的赛车图案,搭配沉稳的深色背景,一眼望去就能感受到扑面而来的速度与激情。在拿到它的时候,我首先就被它的质感所吸引,厚实的书页,光滑却不反光的纸张,印刷的字迹清晰锐利,每一个字母都仿佛带着力量。翻开第一页,一股淡淡的书墨香混合着纸张的清香扑鼻而来,瞬间让我沉浸在阅读的氛围中。作为一名资深的汽车爱好者,我对赛车车辆动力学早已心生向往,但苦于找不到一本真正能够深入浅出、兼具学术严谨性和实践指导性的读物。而这本书,仅仅从它散发出的专业气息和精美的装帧,我就预感到它将是我的新宝藏。我甚至小心翼翼地用丝带将它束好,生怕它因为我急切的翻阅而有所损伤。我对书中即将展现的那些关于车辆操控、悬挂系统、轮胎特性、空气动力学等等专业知识充满了无限的期待,仿佛即将踏上一场探索速度极限的知识之旅。我相信,这本书不仅仅是一本关于赛车车辆动力学的书籍,更是一扇通往汽车工程世界的大门,等待着我去一一解锁其中的奥秘。它的存在本身,就足以激发我深入研究的动力,让我迫不及待地想要 dive deep into 每一个章节,去领略赛车工程师们如何在速度与安全之间找到完美的平衡。

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我不得不说,这本书的参考文献和索引做得非常出色。在我阅读的过程中,遇到一些我想要进一步深入了解的领域,我总能在书中找到相关的参考文献,并且索引的清晰程度,也让我能够快速地定位到我需要的内容。这对于我这样希望不断拓展知识面的读者来说,是极其重要的。它不仅仅是一本独立的读物,更是一个通往更广阔知识海洋的起点。作者在引用文献时,也表现出了极高的学术素养,他对每一个观点的来源都进行了清晰的标注,这让我能够追踪到这些知识的源头,并且对其进行更深入的了解。我相信,这本书的价值,远远不止于它本身所包含的内容,更在于它所提供的进一步探索的路径。它让我明白,学习是一个持续不断的过程,而这本书,正是点燃我持续学习热情的火种。

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在我看来,一本真正好的技术书籍,不仅仅要讲授知识,更要能够激发读者的思考和探索精神。而这本书,恰恰做到了这一点。在阅读的过程中,我常常会被书中提出的某个观点所触动,开始在脑海中勾勒出相应的场景,甚至会主动去联系自己对赛车运动的认知和理解。它并没有把所有答案都直接给出来,而是通过一些引导性的问题,或者对某些现象的深度剖析,来鼓励读者自己去思考背后的原因和机制。这让我感觉自己不是一个被动的知识接收者,而是一个积极的参与者,一个与作者共同探索的伙伴。我喜欢它在分析某个技术问题时,会从不同的角度进行阐述,比如从悬挂几何、轮胎接地面积、甚至是驾驶员的输入等多个维度进行考量,这种多维度的视角,极大地拓宽了我的认知边界。我相信,这正是这本书的魅力所在,它不仅仅教授“是什么”,更重要的是教导“为什么”以及“如何思考”。它让我明白,赛车车辆动力学并非是一堆孤立的理论,而是一个相互关联、动态变化的复杂系统。通过它,我开始更深刻地理解,为什么不同的赛车在赛道上的表现会有如此大的差异,以及工程师们是如何通过精密的计算和调校来优化这些差异的。

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令我印象深刻的是,这本书并没有回避技术中的挑战性和争议性。在某些章节,作者会提出一些关于赛车调校和设计理念的不同观点,并会引用一些实际的赛车案例来佐证这些观点。这让我在阅读时,仿佛置身于一场专业的研讨会,能够听到不同专家的声音,并对这些观点进行自己的判断和思考。它并没有试图将某种特定的设计哲学或调校方法“一言蔽之”,而是鼓励读者去理解不同方法背后的逻辑和优劣。这种开放性的讨论,对于培养批判性思维至关重要。我尤其喜欢它在分析某一赛道特点时,是如何结合赛车的动力学特性进行讲解的。比如,在讲解过弯时,是如何考虑轮胎的抓地力极限、悬挂系统的响应速度,以及车身的稳定性等因素。它让我明白,赛车不仅仅是速度的比拼,更是对车辆动态平衡艺术的极致追求。这本书并没有满足于给出“标准答案”,而是鼓励我去探索“为什么”和“还有什么可能”,这种探索精神正是推动技术进步的关键。

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这本书给我最直观的感受,便是其结构的严谨与逻辑的清晰。在我翻阅它的过程中,我仿佛看到一位经验丰富的工程师,用最精炼的语言,将复杂的技术概念层层剖析,条理分明地呈现在我的面前。它并没有一开始就抛出晦涩难懂的公式和理论,而是从最基础的车辆组成部分开始,逐步引导读者理解每一个部件在整体动力学中所扮演的角色。我可以想象,作者在构思和撰写这本书时,一定是经历了无数次的推敲和打磨,力求让每一个概念的引入都恰到好处,每一个论证的展开都环环相扣。这种循序渐进的教学方法,对于我这样想要系统性学习赛车车辆动力学的人来说,无疑是巨大的福音。我特别欣赏它在介绍每一个新概念时,都辅以清晰的图示和简洁的定义,这使得抽象的理论变得触手可及,让我在理解的道路上少走了许多弯路。即便遇到一些我之前从未接触过的专业术语,也能通过前后文的联系和书中提供的解释,快速掌握其含义。这本书就像一位耐心的导师,它知道你可能在哪里会遇到困难,并提前为你准备好了解决问题的工具和方法。我期待着通过它的指引,能够构建起一个完整而扎实的赛车车辆动力学知识体系。

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这本书的实用性,在我看来是它最突出的优点之一。虽然它是一本深入探讨赛车车辆动力学的书籍,但它所讲解的原理和方法,很多都可以触类<bos>到日常的汽车驾驶和调校中。例如,书中关于悬挂系统的讲解,让我对车辆在不同路面上的行驶感受有了更清晰的认识。我开始理解,为什么有些车辆在过减速带时会感觉“颠簸”,而另一些则能“轻松化解”,这背后都离不开悬挂系统设计的差异。此外,书中对于轮胎抓地力极限的分析,也让我对如何更好地操控车辆,如何避免不必要的打滑有了更深的认识。我甚至会在日常驾驶中,有意识地去感受车辆的侧倾、俯仰和点头,并试图理解这些动作背后的动力学原理。这本书让我明白,车辆的操控性并非是神秘莫测的,而是可以通过对车辆动力学原理的理解,来加以改善和提升的。它让我从一个被动的驾驶者,变成了一个更加主动和有意识的操控者。

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