车辆动力学及控制（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 拉杰什·拉贾马尼（Rajesh Rajamani） 著，王国业 译

图书标签:

• 车辆动力学
• 车辆控制
• 汽车工程
• 交通运输
• 自动驾驶
• 底盘设计
• 汽车悬架
• 车辆建模
• 控制理论
• 汽车技术

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111586371

版次：2

商品编码：12361908

品牌：机工出版

包装：精装

丛书名： 汽车先进技术译丛 汽车创新与开发系列

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：342

内容简介

本书涵盖了巡航控制、自适应巡航控制、制动防抱系统、车道自动保持系统、高速公路自动行驶、横摆稳定性控制、发动机控制、被动悬架、主动悬架和半主动悬架、轮胎模型以及轮胎—路面参数识别。本书特别介绍了几种在文献中经常采用的轮胎模型。第二版增加了十五章和十六章。第十五章是侧倾动力学与侧翻预防，第十六章是混合动力车。第八章中有关电子稳定性控制也做了重要改进。随着汽车在全球范围内应用日广，发展能够更好地适应公路系统，更节能、更舒适、更安全，同时对环境的破坏达到小的交通体系就显得更加重要。为了达到这诸多方面的，甚至互相冲突的要求，现代汽车越来越倚重于综合应用传感器、调节器和反馈控制的电子控制系统。本书希望能够适合那些在汽车行业和大专院校里从事这类控制系统研究的工程师和专家们。同时这本书也希望能够适用于作为车辆动力学和控制方向的研究生教材。

内页插图

目录

第２版译者序言
译者序言
序言
第１章　概论１
１.１　驾驶人辅助系统１
１.２　主动稳定性控制系统２
１.３　平顺性３
１.４　用于解决交通堵塞的技术４
１.４.１　自动化公路系统４
１.４.２　“交通友好”的自适应巡航系统５
１.４.３　窄型工勤车辆倾斜控制６
１.４.４　智能交通系统（ＩＴＳ） ６
１.５　排放和燃油经济性７
１.５.１　混合动力汽车７
１.５.２　燃料电池汽车８
参考文献８
第２章　车辆侧向动力学１１
第３章　自动车道保持系统的转向控制３４
第４章　车辆纵向动力学６４
第５章　车辆纵向控制８１
第６章　自适应巡航控制１０１
第７章　车队的纵向控制１２１
第８章　电子稳定性控制１４０
第９章　汽油和柴油发动机的均值建模１６８
第１０章　被动式汽车悬架的设计与分析１８６
第１１章　主动悬架２０８
第１２章　半主动悬架２２７
第１３章　轮胎纵向力与侧向力２４６
第１４章　公路车辆的轮胎－路面摩擦力测量２７４
第１５章　侧倾动力学与侧翻预防２９５
第１６章　油电混合动力汽车的动力学与控制３１８

《现代汽车悬架系统设计与性能优化》 本书深入探讨现代汽车悬架系统的设计原理、关键技术与性能优化策略，为汽车工程师、研发人员及对汽车工程有深入兴趣的读者提供一本详实且具有前瞻性的参考书。 第一章 悬架系统的基本功能与分类 本章首先阐述悬架系统的核心作用，包括支撑车身、传递力矩、减震吸能以及提高行驶平顺性和操纵稳定性。接着，系统介绍各类悬架系统的基本构成，如独立悬架（麦弗逊式、双叉臂式、多连杆式）与非独立悬架（扭力梁式、整体桥式），并分析它们各自的优缺点及适用场景。通过对不同悬架结构进行详尽的几何分析和运动学特性剖析，为后续深入理解其性能奠定基础。 第二章 悬架系统的关键组件解析 本章聚焦于构成悬架系统的核心部件，包括弹簧（螺旋弹簧、板簧、空气弹簧）、减震器（液压式、气压式、电磁式）、控制臂、转向节、稳定杆等。详细介绍各类组件的工作原理、材料选择、疲劳强度分析以及设计要点。特别地，对现代高性能减震器的技术进展，如自适应阻尼技术、电磁式减震器的工作原理及其在提升舒适性和操控性方面的优势进行深入阐述。 第三章 悬架系统的动力学建模与仿真 本章重点介绍悬架系统的动力学建模方法，包括基于拉格朗日方程、牛顿-欧拉方程的建立过程，以及考虑多体动力学效应的建模技术。详细阐述线性与非线性悬架模型的构建，并介绍常用的仿真软件（如Adams, Simulink）在悬架系统动力学行为分析中的应用。通过仿真案例，展示不同悬架参数变化对车辆响应的影响，为优化设计提供数据支持。 第四章 悬架系统的性能指标与评价方法 本章定义并量化了衡量悬架系统性能的关键指标，涵盖乘坐舒适性（振动加速度、频率响应）、操纵稳定性（转向响应、侧倾角、抓地力保持）、制动与加速性能（载荷转移、制动点头/抬头、加速下沉/抬升）等方面。深入介绍各种评价方法，包括主观评价（道路试验）、客观评价（仪器测试、仿真分析）以及相关的行业标准和测试规范。 第五章 悬架系统的减震与平顺性优化 本章集中探讨如何通过优化悬架设计来提升车辆的乘坐舒适性。从弹簧刚度、阻尼系数、安装位置等参数入手，分析它们对车辆振动传递的影响。详细介绍有源悬架、半主动悬架和主动悬架的工作原理，以及它们在实现实时阻尼调整、主动隔振等方面的技术优势。通过案例分析，展示如何利用先进的控制策略，如基于模型预测控制（MPC）和模糊逻辑控制（FLC）来最大化悬架的平顺性表现。 第六章 悬架系统的操纵稳定性提升技术 本章着重于提升车辆的操控性能。分析悬架几何参数（如主销后倾、外倾角、推力角）对转向特性、车轮定位稳定性的影响。深入研究稳定杆、副车架等结构件对侧倾刚度、转向响应的影响。详细介绍四轮转向系统、矢量控制悬架等先进技术，以及它们在提高车辆过弯极限、降低转向不足/转向过度方面的作用。 第七章 悬架系统的疲劳寿命与可靠性设计 本章关注悬架系统的耐久性和可靠性。从材料选择、结构设计、疲劳分析等方面，探讨如何提高悬架组件的抗疲劳性能。介绍应力集中分析、疲劳寿命预测方法，以及可靠性设计原则，如冗余设计、故障树分析（FTA）等。通过实际案例，讲解如何根据不同工况和使用环境，进行针对性的可靠性设计，确保悬架系统在整个车辆生命周期内的稳定运行。 第八章 电子控制悬架系统（ECS）详解 本章深入介绍电子控制悬架系统（ECS）的核心技术。详细解析传感器（如角速度传感器、加速度传感器、高度传感器）的工作原理，以及执行器（如电磁阀、液压泵）的控制机制。重点阐述PID控制、自适应控制、神经网络控制等不同控制算法在ECS中的应用。通过不同模式（如运动模式、舒适模式、自动模式）的切换，展示ECS如何根据驾驶条件和乘客需求，动态调整悬架性能。 第九章 新型悬架技术与发展趋势 本章展望悬架系统的未来发展方向。探讨集成式电驱动桥、磁流变减震器、智能空气弹簧等前沿技术。分析新能源汽车对悬架系统的特殊需求，如轻量化、高集成度、能量回收等。最后，对悬架系统与自动驾驶、智能网联汽车的融合发展进行预测，勾勒出未来智能悬架系统的发展蓝图。 本书力求理论与实践相结合，通过大量的图表、实例分析和仿真结果，帮助读者全面理解现代汽车悬架系统的复杂性，并掌握优化设计与性能提升的有效方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“空气动力学基础”部分，是我之前完全没有接触过的领域，但读完之后，我真的感到非常惊艳。我之前以为汽车就是在地面上跑，对空气的影响没有那么大，但这本书让我看到了空气动力学在车辆设计中的重要性。它详细讲解了升力、阻力、侧向力等概念，以及它们是如何影响车辆的稳定性和燃油经济性的。我尤其喜欢作者在讲解不同车身造型对空气动力学性能的影响时，使用大量的风洞实验数据和 CFD（计算流体力学）模拟结果。这让我看到了，那些流线型的车身设计，不仅仅是为了好看，更是为了优化空气动力学性能。书中还对车辆的下压力进行了详细的分析，让我明白了为什么一些高性能跑车，在高速行驶时，会产生强大的下压力来增强抓地力。我之前一直以为车辆的抓地力主要来自于轮胎和路面的摩擦，但这本书让我看到了空气动力学在这个过程中也扮演着重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“车辆的稳定性与操纵性”这一部分，可以说是我学习车辆动力学的一个重要转折点。我之前对“稳定性”和“操纵性”这两个概念，总是模棱两可，觉得它们之间既有关联又有些许区别，但这本书用非常清晰的逻辑和丰富的案例，将它们一一拆解。它深入浅出地讲解了车辆在不同工况下的响应，比如在直线行驶时的稳定性，在弯道中的操纵性，以及在紧急避让时的动态表现。我尤其喜欢作者在讲解“临界车速”和“稳定极限”时，用图文并茂的方式展示了车辆是如何从稳定状态逐渐失控的。这让我对车辆的动态极限有了更直观的认识。书中还对不同车辆参数，比如轴距、轮距、质心高度、悬架硬度等，是如何影响车辆的稳定性和操纵性的进行了详细的分析。这让我看到了，工程师在设计一款车时，是如何通过调整这些参数，来达到特定的性能目标。我之前总觉得那些跑车开起来“贴地”，操控“犀利”，但读完这本书，我才明白，这背后是工程师对力学原理的深刻理解和巧妙运用。

评分☆☆☆☆☆

这本书在“车辆动力学模型”这一块，可以说是给我打开了一个新的世界。我之前对“模型”这个词的理解，更多地停留在数学模型，觉得它离实际应用有点遥远。但这本书用一种非常具象化的方式，解释了如何建立车辆的简化模型，来分析它的运动状态。它从最简单的自行车模型开始，一步步引入更复杂的七自由度模型，让我能理解不同模型的假设和适用范围。我尤其喜欢作者在讲解过程中，使用大量的示意图来展示车辆在不同状态下的运动轨迹，以及各个力如何在模型中体现。这让我不再觉得那些抽象的数学公式是“天书”，而是它们背后所代表的物理意义。我读到关于车辆的“瞬时转向中心”的讲解时，更是恍然大悟，原来车辆的转向不是一个简单的平面运动，而是存在一个动态变化的虚拟中心。这本书让我看到了，工程师是如何通过建立这些模型，来预测和分析车辆的动态性能，并进行优化设计的。它让我明白，那些我们日常驾驶中感受到的车辆性能，背后是经过了无数次这样的模型分析和迭代。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种对汽车的“心脏”——动力系统——充满好奇的人来说，这本书的“驱动系统与传动效率”章节，给我带来了很多启发。我之前只知道发动机输出功率，但这本书让我明白，从发动机输出的动力，要经过变速箱、传动轴，最终传递到车轮，这个过程中的能量损失是多么巨大，以及不同的传动系统是如何影响效率的。书中对不同类型变速箱的讲解，比如手动、自动、CVT，以及它们各自的优缺点，我都看得津津有味。我尤其对作者在讲解传动效率时，如何考虑摩擦、惯性等因素，以及如何通过优化设计来提高效率的分析，印象深刻。它让我明白了，为什么同一款发动机，在不同的车型上，会有不同的动力表现。而且，书中还对四驱系统、后驱系统、前驱系统的工作原理和特点进行了详细的对比分析，这让我能够更深刻地理解不同驱动方式对车辆操控性能的影响。我之前一直以为四驱就是“万能”的，但读完这本书，我才明白，在某些特定情况下，后驱甚至前驱在操控上也各有优势。这本书让我不再仅仅关注车辆的“纸面数据”，而是去理解这些数据背后所蕴含的工程原理。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我一开始就挺喜欢的，那种稳重又不失科技感的蓝色调，搭配上硬朗的字体，第一眼就给人一种专业、可靠的印象。我作为一个对汽车工程领域稍有涉猎但非专业背景的爱好者，在翻阅这本书之前，对“车辆动力学”这个概念的理解还是比较模糊的，总觉得它离我们日常的驾驶体验有点遥远。但这本书的引入章节，特别是它用生动形象的比喻来解释一些基础概念时，比如把车辆想象成一个复杂的玩具，需要理解它如何滚动、如何转向、如何受到各种力的影响，立刻拉近了我和这些专业知识的距离。它没有一开始就抛出一堆复杂的数学公式，而是循序渐进地铺垫，让我能理解为什么需要研究这些力学原理。书中对于车辆结构的基本介绍也相当到位，从底盘到悬架，再到轮胎，都做了清晰的梳理，这对于理解后续的动力学分析至关重要。读到关于轮胎接地力分析的那一部分时，我更是大呼过瘾，原来我们平时感觉到的抓地力，背后是如此精密的力学计算和材料科学的支撑。作者在讲解过程中，也巧妙地穿插了一些实际的车辆例子，这让抽象的理论变得具体起来，我甚至能联想到自己驾驶过的某些车型在特定路况下的表现，然后对照书中的解释，豁然开朗。而且，作者在文字表达上，尽量避免了枯燥的学术术语堆砌，而是用一种娓娓道来的方式，引导读者一步步深入。这本书的排版也很舒服，图文并茂，大量的示意图清晰地展示了各种力场的分布和车辆的运动轨迹，这对于我这种视觉学习者来说，简直是福音。我特别欣赏的是，书中并没有止步于理论的阐述，而是开始触及一些简单的控制策略，虽然在我看来这些还比较入门，但已经足够让我窥见车辆“智能”化的冰山一角，让我对外面的世界充满了好奇。

评分☆☆☆☆☆

我一直对汽车的运动轨迹是如何形成的，以及如何在极限状态下保持稳定感到着迷。这本书的“轮胎模型”章节，简直是为我量身定做的。它深入浅出地讲解了不同轮胎模型，从简单的线性模型到更复杂的非线性模型，每一种模型是如何描述轮胎与地面之间的相互作用力的。我原本以为轮胎只是一个简单的圆形橡胶，没想到它的力学行为如此复杂，而且不同的驾驶场景下，需要采用不同的模型来精确描述。书中对阿克曼转向几何的解释，让我彻底明白了为什么前轮在转弯时需要有一定的内外轮差。我之前一直以为就是简单地把方向盘打多少，车就转多少，这本书让我看到了其背后的精密设计。当我读到关于车辆稳定性分析的部分时，更是心潮澎湃。过转向、欠转向这些概念，通过书中的图示和文字讲解，变得异常清晰。书中还详细阐述了如何通过改变车辆参数，比如轴距、质心高度，来影响车辆的稳定性和操控性。这让我意识到，工程师在设计一款新车时，不仅仅是外观上的美学考量，更包含了对车辆动态性能的深层优化。我尤其喜欢作者在讲解过程中，经常会引用一些经典车辆的案例，比如一些高性能跑车的操控特性，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我能将书本知识与现实世界联系起来。而且，这本书的数学推导过程，虽然有些复杂，但作者都给出了详细的步骤和解释，对于我这种数学功底不算特别扎实的人来说，能够跟上思路，这本身就是一种能力的提升。它让我不再畏惧复杂的公式，而是看到它们背后所代表的物理意义。

评分☆☆☆☆☆

对于那些对车辆“操控性”有极致追求的人来说，这本书的“转向系统”章节简直是宝藏。我之前只知道方向盘可以控制车轮转向，但这本书让我看到了转向系统背后的复杂机械结构和电子控制技术。它详细讲解了齿轮齿条转向机、循环球式转向机的工作原理，以及电动助力转向（EPS）和液压助力转向（HPS）的区别和优劣。我尤其喜欢作者在讲解不同助力转向系统时，如何影响驾驶者的转向感受，以及如何实现不同驾驶模式下的转向特性。这让我明白了，为什么有些车开起来感觉“精准”，有些车感觉“虚位”，这背后是工程师对驾驶者体验的细致考量。书中还对转向比、回正力矩等概念进行了详细的解释，让我能更深刻地理解转向系统的设计是如何影响车辆的稳定性和灵活性。我之前一直以为转向系统越“轻巧”越好，但读完这本书，我才明白，适当的回正力矩和阻尼感，对于提供良好的驾驶反馈至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我作为一个曾经梦想过成为赛车手的人，对车辆的操控性能有着近乎执着的追求。这本书的“悬架系统”章节，让我对车辆的“腿脚”有了全新的认识。我之前只知道悬架是为了减震，让乘坐更舒适，但这本书让我明白了它在车辆动力学中扮演着多么重要的角色。它不仅影响着舒适性，更直接关系到轮胎的接地状态，进而影响到车辆的抓地力和转向响应。书中对不同类型悬架的介绍，比如麦弗逊、双叉臂、多连杆，都配有精美的剖图，让我能清楚地看到它们的结构和工作原理。我特别喜欢作者在讲解不同悬架参数对车辆性能影响时的分析，比如阻尼系数、弹簧刚度等等，这些参数的变化如何直接体现在车辆过弯时的姿态，如何影响车辆在颠簸路面上的稳定性。它让我明白了为什么有些车开起来感觉“硬朗”，有些车感觉“软绵绵”，这背后是工程师对舒适性和操控性的权衡与取舍。而且，书中还对主动悬架系统进行了初步的介绍，虽然还比较浅显，但已经让我看到了未来汽车发展的一些方向，让我对智能化和电子控制的结合产生了浓厚的兴趣。我之前总觉得汽车就是一个机械装置，但这本书让我看到了它背后蕴含的丰富物理原理和工程智慧。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，汽车的“制动”是安全性的基石，所以这本书中关于“制动系统”的章节，我读得格外仔细。我原本以为刹车就是踩下去，然后车就停下来，但这本书让我看到了刹车系统背后复杂的力学计算和液压控制原理。它详细讲解了制动力的产生，刹车盘、刹车片、刹车卡钳的工作方式，以及ABS（防抱死制动系统）是如何工作的。尤其是ABS的讲解，让我对它在紧急制动时，如何防止车轮抱死，保持转向能力，有了更深刻的理解。书中还对不同类型的制动系统，比如鼓式刹车和盘式刹车，进行了详细的对比分析，让我明白了它们各自的优缺点。我之前一直以为盘式刹车就是比鼓式刹车高级，但这本书让我看到了两者在不同应用场景下的适用性。而且，作者在讲解制动距离的计算时，也考虑了多种因素，比如路面状况、轮胎磨损等，这让我觉得这些理论知识是如此贴近实际应用。我尤其欣赏的是，书中并没有止步于基础理论，还对一些先进的制动技术，比如电子制动力分配（EBD）、刹车辅助（BA）等进行了初步的介绍，这让我看到了制动技术未来的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，汽车的“智能化”是未来的趋势，所以这本书中关于“车辆控制系统”的初步介绍，我看得格外起劲。我之前对“控制”这个词的理解，更多地停留在简单的开关和执行，但这本书让我看到了，车辆的控制系统是如何通过传感器、控制器和执行器，来协调车辆的各个部件，实现复杂的动态控制。它详细讲解了PID控制算法的基本原理，以及它在车辆控制中的应用。我尤其喜欢作者在讲解主动安全系统，比如电子稳定控制（ESC）是如何工作的时，用生动的比喻来解释这些复杂的算法。这让我对ESP、ABS等系统的工作原理有了更深刻的理解。书中还对一些先进的车辆控制技术，比如自适应巡航控制（ACC）、车道保持辅助（LKA）等进行了初步的介绍，这让我看到了未来自动驾驶的雏形。我之前一直觉得，汽车就是一个机械装置，但读完这本书，我才看到，它正在逐渐变成一个集成了大量电子和智能化技术的“智能移动终端”。