The Multibody Systems Approach to Vehicle Dynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Michael Blundell

出品人:

页数:542

译者:

出版时间:2004-07-14

价格:USD 54.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780750651127

丛书系列:

图书标签:

工程
Vehicle Dynamics
Multibody Systems
Automotive Engineering
Mechanical Engineering
Modeling
Simulation
Control Systems
Vibration
Suspension
Kinematics

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具体描述

This is the first book to comprehensively bridge the gap between classical vehicle dynamics and the widely-used, computer-based technique of Multibody Systems analysis (MBS). MBS is firmly established as a key part of all modern vehicle design and development processes; any engineer working on problems involving vehicle ride or handling will use MBS to simulate vehicle motion. Suitable for use both as a teaching text and a professional reference volume, this book is an essential addition to the resources available to anyone working in vehicle design and development. Written by a leading academic in the field (who himself has considerable practical experience) and the chief dynamics engineer of Prodrive, the pre-eminent rally, race and road technology organization, the book has a unique blend of theory and practice that will be of immense value in this applications based field. It is full of practical examples and applications. It uses industry standard ADAMS software based applications. It is accompanied by downloadable ADAMS models and data sets available from the companion website that enable readers to explore the material in the book. It guides readers from modelling suspension movement through to full vehicle models able to perform handling manoeuvres.

车辆动力学理论与应用作者： [此处留空，或写为“多位车辆工程领域资深专家”] 出版社： [此处留空，或写为“权威学术出版社”] 第一版图书简介本书旨在为车辆工程、机械工程以及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个全面且深入的车辆动力学基础理论框架与实际应用指南。本书摒弃了仅关注特定建模方法的局限性，而是侧重于建立一套普适性的、基于经典力学原理的车辆运动分析体系。全书内容经过精心组织，从最基本的车辆运动学描述出发，逐步过渡到复杂的非线性动力学模型构建与分析，最终涵盖了现代车辆稳定性控制系统设计的理论基础。第一部分：车辆运动学与基本概念本部分为理解后续复杂动力学分析奠定了坚实的数学和物理基础。我们首先详尽回顾了刚体运动学在车辆系统中的应用，重点阐述了坐标系的选择与变换，包括车体坐标系、世界坐标系以及惯性参考系之间的转换，并引入了欧拉角和四元数等描述车辆姿态的关键工具。随后，本书详细解析了轮胎与路面之间的相互作用。轮胎被视为车辆与外部环境耦合的关键环节，其特性直接决定了车辆的动态响应。我们深入探讨了轮胎力学的基础，包括静载荷下的接触斑特性，以及更重要的——神奇的轮胎力学图（Magic Formula）及其演变。我们将详细分析侧向力、纵向力和力矩是如何依赖于侧向力/力矩的非线性特性以及垂向载荷而产生的。为避免与特定书籍内容混淆，本书将重点放在经典力学模型与实验验证的结合上，而非简单罗列复杂的经验公式。第二部分：纵向动力学——驱动、制动与能耗纵向动力学是车辆性能分析的基石。本部分从牛顿第二定律出发，建立了车辆的简化纵向一自由度模型，用以分析加速与减速过程中的性能极限。我们详细讨论了传动系统的效率、发动机/电动机的扭矩特性与车辆速度之间的耦合关系，并分析了不同驱动形式（前驱、后驱、四驱）在牵引力分配上的差异。制动系统分析是纵向动力学的核心内容之一。本书深入探讨了制动力的产生、分配以及防抱死制动系统（ABS）的基本控制逻辑。特别地，我们构建了考虑车身俯仰（Pitching）运动的制动动态模型，量化了不同轴载荷转移对制动性能和稳定性的影响。能耗分析部分，则结合了车辆质量、滚动阻力、空气阻力与驱动系统效率，为电动汽车和传统燃油车的能效优化提供了理论工具。第三部分：横向动力学——转向特性与侧向稳定性横向动力学是车辆动力学分析中最具挑战性但也是最核心的部分。本书从自行车模型（Bicycle Model）开始，逐步构建更为精确的四轮模型。 1. 线性侧偏刚度模型：我们首先利用线性侧偏刚度假设，推导了车辆的转向特性，包括转向不足（Understeer）、中性（Neutral Steer）和转向过度（Oversteer）的定义与判据。详细分析了车轮侧偏角、前/后轴载荷转移对车辆响应的影响。 2. 瞬态响应分析：引入了经典的瞬态试验，如正弦输入（Sinusoidal Input）和双车道变换（Lane Change Maneuver）。通过分析车辆的特征方程，我们计算并解释了车辆的侧倾频率（Roll Frequency）和侧偏固有频率（Yaw Rate Natural Frequency），这是理解车辆动态极限的关键参数。 3. 非线性因素考量：认识到轮胎力的本质是非线性的，本书随后引入了更复杂的力学模型来描述大侧向力下的车辆行为。侧向稳定性是本节的重点，我们探讨了侧向力与侧向加速度的极限关系，并分析了发生侧向失稳（如漂移或打滑）的临界条件。第四部分：垂向动力学与车辆平顺性垂向动力学主要关注车辆的悬架系统及其对乘坐舒适性和道路保持能力的影响。本部分基于经典振动力学原理，分析了悬架系统对外部激励（如颠簸）的响应。我们详细考察了弹簧、减振器（Damper）的作用及其对车辆的固有频率和阻尼特性的影响。书籍构建了一维和二维的垂向模型，分析了车身与车轮之间的动态解耦特性。平顺性指标的量化是本部分的另一重点，包括对加速度峰值、频率响应的分析，以及如何通过优化悬架参数来提升乘坐质量。此外，本书也探讨了车辆的侧倾（Roll）运动，分析了悬架几何、防侧倾杆（Anti-roll Bar）在侧向载荷转移中的作用。第五部分：耦合动力学与高级控制基础现代车辆的运动是纵向、横向和垂向运动的复杂耦合。本部分将前述的独立动力学模型进行整合，构建了更接近实际工况的五自由度或更高自由度的非线性模型。在高级控制基础部分，本书引入了车辆稳定性控制（VSC/ESC）的理论框架。我们讨论了如何利用车辆的实际状态（如横摆角速度、侧向加速度）与期望状态之间的误差来设计主动干预策略。本书侧重于介绍基于模型的控制设计理念，包括对车辆侧向失稳临界状态的实时估计，以及如何通过精确控制车轮的制动力和驱动力矩来恢复或保持车辆的期望轨迹。本书的最终目标是使读者能够熟练运用数学工具，建立描述车辆动态行为的精确模型，并能够在此基础上分析车辆的极限性能，为未来车辆的性能优化和安全系统开发打下坚实的基础。全书配有大量的理论推导、实例分析和清晰的示意图，确保读者能够深入理解车辆动力学的复杂性与美感。