Race Car Vehicle Dynamics

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出版者:SAE International
作者:William F. Milliken
出品人:
页数:918
译者:
出版时间:1995-12-30
价格:GBP 77.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9781560915263
丛书系列:
图书标签:
  • 汽车系统动力学
  • 赛车
  • 汽车
  • 車輛动力学
  • 机械
  • 英语
  • 工程
  • 賽車
  • 汽车工程
  • 车辆动力学
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  • 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

《赛车运动的工程奥秘:悬挂系统与空气动力学实战指南》 导言:驾驭速度与控制的艺术 在追求极致速度的赛道上,赛车的性能不仅仅取决于引擎的马力,更深层次地依赖于其复杂的机械结构与空气动力学设计。本书旨在深入剖析那些将赛车从普通车辆转变为赛道利器的关键技术——悬挂系统、底盘调校以及空气动力学效应。我们不探讨车辆的宏观历史或简单的驾驶技巧,而是聚焦于工程学原理如何精确地塑形每一次转向、每一次刹车和每一次加速带来的动态反馈。 本书面向的是对赛车工程学怀有浓厚兴趣的工程师、专业技师,以及渴望理解赛车内在运作机制的资深赛车迷。我们将用严谨的理论框架,结合实际的工程案例,揭示如何通过精密的物理学应用来优化车辆的抓地力、稳定性和响应速度。 --- 第一部分:底盘动力学基础——车辆与地面的无形之舞 车辆的动态性能,其核心在于轮胎与路面之间的相互作用。本部分将系统梳理车辆运动学和动力学的基本概念,为理解后续复杂的悬挂设计打下坚实的基础。 第一章:轮胎的物理特性与接触斑:性能的基石 轮胎并非简单的橡胶圈,而是连接车辆与世界的动态接口。我们将从宏观和微观层面解析轮胎的力学模型。 载荷转移与侧向力生成: 深入研究在加速、制动和转弯过程中,载荷如何在四个轮胎间重新分配。详细探讨法向力对侧向抓地力(“轮胎力圈”或“魔术圈”)的影响。我们将解构推导,解释为什么载荷的增加并不总是意味着线性的抓地力提升,并讨论轮胎的“滑移角”(Slip Angle)与“滑移率”(Slip Ratio)如何共同决定轮胎的效率。 瞬态响应与滞后效应: 分析轮胎在快速输入(如突然转向)下产生的非线性响应,包括滚动的惯性、胎压变化对接触斑形状的影响,以及材料蠕变(Creep)在高速弯道中对车辆平衡的微妙作用。 温度对性能的影响: 探讨轮胎工作温度窗口的重要性,分析过热和冷却不足如何改变橡胶的粘弹性,从而直接影响抓地力和磨损特性。 第二章:车身运动学与自由度分析 赛车的运动被分解为多个自由度(Degrees of Freedom, DoF)。精确理解这些运动模式是调校悬挂的基础。 纵向(Pitching)与横向(Rolling)运动: 建立简化的二轮模型和四轮模型,分析车辆在刹车和加速时的俯仰(Pitch)角变化,以及转弯时的侧倾(Roll)角。我们将计算这些运动的固有频率,并讨论如何通过防倾杆(Anti-roll Bar)和弹簧刚度来解耦或耦合这些运动。 偏航(Yawing)运动与质量中心(CG)的位置: 详细分析质量中心的高度和前后位置对车辆转向不足(Understeer)或转向过度(Oversteer)倾向的影响。引入空气动力学中心(Center of Pressure, CP)的概念,并讨论它与机械CG如何共同决定车辆的动态平衡。 侧向漂移(Drift)与轨迹控制: 从纯粹的动力学角度审视侧滑状态下的车辆行为,理解如何通过细微的油门和转向输入来管理侧向力,保持车辆在可控的范围内。 --- 第二部分:悬挂系统的工程设计与调校 悬挂系统是连接车身和车轮的桥梁,它的任务是在保持轮胎与地面最佳接触的同时,隔离路面冲击。本部分将深入探讨悬挂系统的几何设计、组件选择和动态特性匹配。 第三章:悬挂几何——连接点的艺术 悬挂的几何布局决定了轮胎在车身运动时其倾角和接触斑的运动轨迹。 车轮运动学参数的计算与优化: 详细解析主销后倾角(Caster)、外倾角(Camber)、主销内倾角(Kingpin Inclination, KPI)以及转向轴的运动(Steering Axis Inclination)。重点讨论如何通过改变即时转向中心(Instantaneous Center, IC)的位置,来控制车轮在转向过程中外倾角的自然变化(Camber Gain)。 推进距(Trail)与转向手感: 分析推进距对转向反馈和路感传递的影响。解释为何在赛车中,精确调整推进距对于高频路面信息的回馈至关重要,以及它与转向比的关系。 减震器安装点与杠杆比: 探讨推杆(Pushrod)和拉杆(Pullrod)悬挂系统的设计优势与挑战。通过几何分析,计算弹簧和减震器承受的实际载荷(Motion Ratio),以及如何利用此比值来“缩放”弹簧的有效刚度,从而实现更紧凑的部件布局。 第四章:弹簧、阻尼器与防倾杆的协同作用 精确的弹簧刚度和阻尼特性是确保动态性能一致性的关键。 弹簧系统的选择与匹配: 比较螺旋弹簧、扭杆弹簧和叶片弹簧的特性,重点分析如何根据赛道特性(如平均速度、颠簸程度)确定合适的弹簧率(Spring Rate)和预紧力。 减震器的调校: 深入理解阻尼器的工作原理,区分压缩(Bump)和回弹(Rebound)阻尼的独立调节对车辆动态的影响。我们将使用阻尼器力-速度图来可视化低速(车身运动)和高速(路面冲击)的阻尼特性,并解释如何使用“二八法则”来分配阻尼力的比重。 防倾杆(ARB)的角色: 分析ARB如何作为一个可调的“伪弹簧”,用来独立控制左右轮之间的侧倾刚度,从而精细调整转向平衡,而不过度影响垂直方向的舒适性或机械抓地力。 --- 第三部分:空气动力学——看不见的推力与下压力 在现代赛车中,空气动力学产生的下压力(Downforce)和阻力(Drag)往往是决定圈速的最关键因素。本部分将侧重于实用的空气动力学设计原则。 第五章:空气动力学基础与升力系数的逆转 伯努利原理与升力(或下压力)的产生: 简要回顾基础理论,但迅速过渡到赛车应用。解释机翼(Wing)翼型如何通过压力差产生强大的垂直载荷,以及如何通过改变攻角(Angle of Attack)来平衡下压力与阻力。 下压力与阻力比(L/D Ratio): 这是衡量空气动力学效率的核心指标。分析在不同赛道布局下(高低速弯角占主导),如何选择最优的L/D比值。探讨如何通过优化翼型设计和增加翼片(Gurney Flap)来在不显著增加阻力的情况下提升下压力。 第六章:地面效应与气流管理 现代赛车性能的飞跃往往得益于对地面效应的精妙利用。 文丘里效应与扩散器(Diffuser): 详细分析扩散器如何加速车底气流,在车底形成低压区,从而产生巨大的“地面效应”下压力。我们将研究扩散器的角度、长度和出口面积如何相互影响,以及它与车身底板(Flat Floor)的协同工作机制。 涡流的生成与利用: 探讨前翼端板(Endplate)和导流片(Strakes)如何产生精确控制的涡流(Vortex)。解释这些高能涡流如何被用来密封车底气流,防止高压空气从侧面侵入车底,从而维持扩散器的效率。 空气动力学中心的追踪: 讨论在高速状态下,随着不同部件(如前翼、后翼、车身)产生不同比例的下压力,空气动力学中心(CP)的位置如何变化,以及这种变化对车辆转向特性的持续影响。 --- 结论:集成系统思维 赛车动态性能的实现是一个多变量的优化过程。本书的最终目标是培养读者一种集成思维:认识到悬挂几何、弹簧阻尼、空气动力学载荷以及轮胎特性之间存在着无法分割的相互依赖性。只有全面理解这些要素如何在车辆的不同动态状态下相互作用,才能真正掌握赛车工程的精髓。

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目录信息

读后感

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用户评价

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《Race Car Vehicle Dynamics》这本书最让我印象深刻的是它对“平衡”这一概念的深刻挖掘。赛车在高速运动中,需要维持各种力量的微妙平衡,从空气动力学产生的下压力,到悬挂系统对路面的响应,再到轮胎提供的抓地力,每一个环节都至关重要。书中对“俯仰”(pitch)和“侧倾”(roll)的详尽分析,让我理解了车辆在加速、制动和转向时车身姿态的变化,以及这些变化如何影响轮胎的受力分布和最终的操控性。我甚至开始注意到,在观看赛车比赛时,那些赛车在弯道中的姿态,并不是随意形成的,而是工程师们精心调校的结果。特别是关于“转向不足”(understeer)和“转向过度”(oversteer)的章节,书中不仅解释了这些现象的产生原因,还提供了如何通过调整车辆参数来解决这些问题的思路,这让我对赛车的“性格”有了更深的认识。原来,让一辆赛车达到最佳状态,不仅仅是堆砌强大的动力,更重要的是理解和驾驭那些无形的力量。这本书让我明白,赛车工程是一门关于如何精妙地驾驭物理定律的艺术,它需要理论的支撑,更需要实践的经验和对细节的敏锐洞察。每一次对车辆参数的调整,都是在试图找到那个最完美的“平衡点”,以确保赛车在最极限的状态下也能保持稳定的操控。

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这本书最大的亮点在于其理论与实践的完美结合。作者并没有仅仅停留在理论层面,而是通过大量的实际案例和工程数据来支撑其论点。例如,在探讨“避震器”(shock absorber)的工作原理时,书中不仅解释了阻尼比(damping ratio)和弹簧刚度(spring stiffness)的概念,还展示了不同赛道条件下,最优避震器设置的分析过程。我甚至开始理解,为什么赛车在不同赛道上的表现会有所不同,这很大程度上取决于车辆的调校是否适应了赛道特性。书中对“四轮定位”(wheel alignment)的阐述也让我大开眼界,包括前束(toe)、外倾角(camber)以及主销后倾角(caster)这些参数,它们如何共同作用来影响车辆的转向响应和稳定性。这些信息,对于任何一个希望深入了解赛车的人来说,都是无价的。这本书让我明白,赛车运动的魅力,不仅仅在于速度的快感,更在于工程师们如何通过精密的计算和不懈的调校,将一辆赛车打造成一个能够征服赛道的艺术品。

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在深入研究《Race Car Vehicle Dynamics》的过程中,我最大的感受便是其内容的深度和广度,简直令人惊叹。这本书不仅仅停留在概念的介绍,而是真正深入到了每一个关键部件和每一个动态过程的细节之中。例如,在讨论轮胎方面,作者并没有仅仅提及抓地力这个概念,而是详细解释了轮胎花纹、橡胶配方、胎压、轮胎温度以及它们如何协同作用来影响车辆的性能。我对于书中关于“粘性力圈”(viscous slip)和“声称的滑移”(claimed slip)的解释印象深刻,这让我理解了轮胎在抓地力极限边缘是如何工作的,以及工程师们如何利用这些细微的差别来优化操控。同样,在悬挂系统部分,书中对弹簧刚度、阻尼系数、防倾杆以及它们与车身姿态之间的复杂关系进行了深入的剖析。我甚至能感受到作者在撰写过程中,对每一个参数的微调可能带来的巨大影响的深刻洞察。从一个普通观众的角度来看,赛车在赛道上疾驰,只是一个速度的展现,但通过这本书,我开始理解到,每一次精准的转向,每一次稳定的过弯,都是经过无数次计算和调校的结果。这本书让我明白了,赛车不仅仅是引擎的马力,更是工程师们对物理学的极致运用和对细节的完美追求。即使是一些我可能不会在实际中操作到的高级调整,例如关于“赛道设定”和“赛道调优”的章节,也让我对赛车工程师的工作有了更立体的认识,他们需要具备一种近乎艺术家的敏感度,去感受车辆的每一个细微变化,并将其转化为赛道上的优势。

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《Race Car Vehicle Dynamics》这本书为我打开了一扇全新的窗户,让我以一种更专业、更深入的视角去理解我所热爱的赛车运动。书中关于“刹车冷却”(brake cooling)的讨论,让我明白了为什么赛车在比赛中需要如此复杂的刹车冷却系统,以防止刹车片过热而失效。我了解到,这不仅仅是为了提高制动性能,更是为了保障赛车的可靠性和安全性。书中还对“轮胎磨损”(tire wear)的预测和管理进行了详细的分析,这让我明白了为什么轮胎是赛车中最消耗的部件之一,以及如何通过优化车辆设置来延长轮胎的寿命。这本书让我认识到,赛车运动的胜利,是工程技术、驾驶技术和战术策略共同作用的结果,而工程技术,无疑是其中最基础也是最核心的一环。阅读这本书,不仅满足了我对知识的渴求,更让我对赛车运动背后的严谨科学和不懈追求精神充满了敬意。

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这本书的封面设计就足够吸引我了,那辆跃然纸上的赛车,仿佛带着引擎的轰鸣声,立刻勾起了我内心深处对速度和机械的热情。虽然我不是专业的赛车工程师,但作为一个痴迷于汽车的爱好者,我总是在寻找能够深入了解赛车背后运作奥秘的书籍。翻开《Race Car Vehicle Dynamics》,首先映入眼帘的是那些精密的图表和公式,它们如同赛车的骨架,展现了其复杂而有序的结构。我花了很长时间去理解那些关于轮胎抓地力、悬挂系统、空气动力学以及转向几何的详尽阐述。每一次翻页,都像是在揭开一层神秘的面纱,让我窥见赛车工程师们是如何将物理学的原理转化为极致的速度和精准的操控。即使是那些我无法完全掌握的数学模型,也让我对工程师们严谨的思维方式和解决问题的能力赞叹不已。我尤其喜欢书中对不同赛道特性的分析,以及工程师们如何根据这些特性来调整车辆的设置,以达到最佳性能。这不仅仅是一本关于赛车理论的书,更是一本关于如何将理论付诸实践的指南,它让我看到了工程学在赛车运动中的重要性,以及那些为追求极致而不断努力的灵魂。阅读的过程中,我常常会联想到自己观看赛车比赛的场景,那些惊心动魄的超车,那些在弯道中展现出的令人难以置信的平衡,现在似乎都有了更深层次的理解。这本书不仅仅满足了我对知识的渴望,更点燃了我对赛车运动更深层次的热爱,它让我明白,每一次轰鸣的引擎声背后,都蕴含着无数智慧和汗水的结晶。

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《Race Car Vehicle Dynamics》这本书带来的不仅仅是知识的增益,更是一种思维方式的转变。在阅读之前,我可能只关注赛车的马力输出和驾驶员的技术,但这本书让我明白,车辆本身的设计和调校,才是决定其性能的关键。我被书中关于“空气动力学效率”(aerodynamic efficiency)的讲解所吸引,作者详细分析了翼片(wings)、扩散器(diffusers)以及车身造型如何通过产生下压力来提高轮胎的抓地力。我了解到,赛车在高速行驶时,空气的力量同样是不可忽视的。书中还深入探讨了“刹车平衡”(brake bias)的调整,以及它如何影响车辆在制动过程中的稳定性。我曾以为刹车只是简单地减速,但这本书让我认识到,刹车系统的设计和调校,同样是赛车工程中一个至关重要的环节。它让我意识到,每一位赛车工程师,都是一个集物理学家、数学家和艺术家于一身的综合体,他们需要在理性的计算和感性的判断之间找到完美的平衡。这本书让我对赛车运动有了更深层次的敬畏,对那些默默付出,将赛车推向极限的工程师们致以最崇高的敬意。

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这本书的语言和内容组织方式,虽然严谨,但却充满了引人入胜的魅力。作者用一种非常结构化的方式,将赛车车辆动力学这个复杂的主题分解成易于理解的部分。我喜欢书中对每一个概念的循序渐进的解释,从最基础的物理原理开始,逐步深入到更复杂的工程应用。例如,在讲解“接地压力”(contact patch pressure)时,书中通过模拟不同负载下的轮胎变形,直观地展示了接地压力的分布,这让我对轮胎与地面的接触有了全新的认识。我尤其赞赏书中对“前轮距”(front track)和“后轮距”(rear track)如何影响车辆稳定性的讨论,以及“轴距”(wheelbase)对转向特性的影响。这些看似简单的参数,在书中得到了如此详尽的剖析,让我明白了它们在赛车设计中的重要性。阅读这本书,不仅仅是学习知识,更像是在探索一个精密的机械世界,在那里,每一个零件的尺寸、每一个角度的调整,都可能带来巨大的性能差异。这本书让我开始用一种更专业的眼光去审视我所热爱的赛车,它不仅仅是速度的象征,更是工程智慧的结晶。

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阅读《Race Car Vehicle Dynamics》的过程,就像是在进行一场智力上的探险。书中涵盖的知识点非常丰富,从最基础的力学原理到最前沿的车辆调校技术,无所不包。我尤其被书中关于“气流”(airflow)如何影响赛车性能的讲解所吸引。作者详细解释了空气动力学中的“阻力”(drag)和“升力”(lift)的概念,以及如何通过设计赛车的外形来优化这些参数。我甚至开始能够辨认赛车上一些看起来很普通但实际上至关重要的空气动力学部件,比如前唇(front splitter)和尾翼(rear wing)。书中还探讨了“转向比”(steering ratio)如何影响驾驶员的转向输入和车辆的响应速度。这些细节,虽然在普通人看来可能微不足道,但在赛车工程的世界里,却扮演着至关重要的角色。这本书让我明白,赛车不仅仅是马力的堆砌,更是一门关于如何与空气和地面进行巧妙博弈的科学。

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《Race Car Vehicle Dynamics》这本书对于我这样一个技术爱好者来说,简直就是一本宝藏。它以一种非常系统和专业的方式,揭示了赛车车辆动力学的奥秘。我尤其喜欢书中对“悬挂运动学”(suspension kinematics)的深入分析,它详细解释了各种悬挂设计,如麦弗逊式(MacPherson strut)和双叉臂式(double wishbone)悬挂,它们在几何结构和运动特性上的差异。我甚至能够想象,在赛车激烈行驶时,这些精密的机械结构是如何工作的。书中还对“重心高度”(center of gravity height)如何影响车辆的侧倾角和转向特性进行了详细的论述,这让我明白了为什么降低车辆的重心是提升操控性的一个重要手段。这本书不仅仅是提供信息,更是在培养一种解决问题的能力,一种从工程学的角度去分析和理解复杂系统的方法。它让我意识到,赛车运动的背后,是无数工程师们用智慧和汗水堆砌起来的工程奇迹。

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坦白说,我最初选择《Race Car Vehicle Dynamics》是因为我对赛车运动的热情,但阅读之后,我发现这本书的价值远超我的想象,它不仅普及了赛车知识,更传递了一种严谨的科学精神。书中对车辆动力学原理的阐述,清晰且逻辑性强,即使我没有深厚的工程背景,也能逐渐领悟到其中的精髓。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时所采用的方法,比如使用大量的图示和模型来辅助说明。当我读到关于“侧向加速度”和“纵向加速度”如何影响轮胎抓地力的部分时,书中提供的图表让我一目了然,不再是抽象的理论,而是可以想象的物理过程。此外,书中还探讨了不同赛车类型,如方程式赛车和GT赛车在动力学特性上的差异,这让我更全面地理解了不同比赛项目对车辆设计和调校提出的不同要求。我曾以为赛车是高度标准化的,但这本书让我认识到,每一场比赛,甚至每一圈的赛道状况,都可能需要对车辆进行精细的调整。这本书的阅读体验,就像是在和一位经验丰富的赛车工程师进行对话,他耐心地为你解析每一个细节,让你对这个充满速度与激情的世界有了更深邃的理解。它不仅仅是提供信息,更是在培养一种思考方式,一种从根本上理解事物运作原理的科学态度。

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每個學汽車的人都應該來認真讀一讀。涵蓋較廣,所以有些方面並不能面面俱到,但已經很牛了。應該配合Race Car Vehicle Dynamics: Problems, Answers and Experiments一塊看,但國內找不到,遺憾

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工程师写的赛车理论专著,没废话,都干货,写太棒了!研究桌边书,不时需要翻阅。 “Engineering is magic”

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工程师写的赛车理论专著,没废话,都干货,写太棒了!研究桌边书,不时需要翻阅。 “Engineering is magic”

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每個學汽車的人都應該來認真讀一讀。涵蓋較廣,所以有些方面並不能面面俱到,但已經很牛了。應該配合Race Car Vehicle Dynamics: Problems, Answers and Experiments一塊看,但國內找不到,遺憾

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工程师写的赛车理论专著,没废话,都干货,写太棒了!研究桌边书,不时需要翻阅。 “Engineering is magic”

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