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編輯推薦：
1.总工撰写，院士主审。本书由太原重型机械集团技术中心总工程师赵波编写，作为总设计师，赵波博士主持完成4个矿用汽车型号的设计开发任务。为保证编写质量，本书由清华大学教授、博士生导师李克强院士全文审读。2.重载车辆设计宝典。本书汇集了国际国内先进资料，结合作者在非公路矿车汽车设计方面的成功经验编写而成，是包括矿用汽车在内的重载车辆设计工具书。3.系统阐述重载车辆动力学原理。作为重载车辆的典型代表，电传动非公路矿用汽车是大型露天矿山的主要运输工具，它兼具道路车辆和非公路车辆的特征，也是地球上尺寸和质量最大的车辆。目前有关重载车辆的技术资料虽然数量不少，但大多疏落离散，尚没有一本系统阐述包括矿用汽车在内的、同时适合高等院校和相关行业使用的重载车辆动力学专著。为此特编写本书，目的是系统阐述包括矿用车辆在内的重载车辆动力学原理，为高校相关专业师生、相关行业研究人员和车辆设计人员提供参考。
內容簡介：
车辆动力学是研究所有与地面车辆受力和运动有关的学科，其研究内容可按车辆运动方向分为横向、纵向和垂向动力学三大部分。为满足包括非公路矿用汽车在内的重载车辆发展的迫切需求，在车辆分别与刚性和柔性路面相互作用条件下，本书阐述了道路和非道路车辆的动力学原理，重点介绍了弹性轮胎的横向动力学，以及受汽车发动机、传动系统、制动系统和地面作用影响的驱动动力学和制动动力学；给出了整车转向性、动力性、制动性、稳定性、装载性，以及地面承载能力等极限性能的计算方法和评价指标；最后对同时受制于车辆动力装置和地面条件的车辆动力性能以及车铲协同条件下的运输生产率进行了预测计算，并提供了许多具体应用实例。本书的分析对象以机械传动道路车辆为主，同时也独立介绍了柴油机-发电机-电传动驱动方式下非公路矿用汽车及其电缓行制动特性，对部分轮式工程机械也有所涉及。全书共分十七章，配有例题和课后习题，便于读者学习和掌握相关知识。本书可作为高等院校车辆工程、工程机械、矿山机械、土方机械以及农业机械等相关专业的教学参考资料，同时也可为从事道路车辆、非公路车辆、矿用汽车和工程机械等领域的科研人员、设计师和工程师提供产品设计计算和开发指导。对于从事机械传动矿用汽车、非公路宽体自卸车以及其他工程机械相关工作的人员，本书也具有很好的借鉴意义。
關於作者：
赵波，1997年在北京理工大学车辆工程学院获得硕士学位，2009年在清华大学汽车工程系获得博士学位。曾任四川大学机械工程学院教授，现任智能采矿装备技术全国重点实验室型号总设计师、太原重型机械集团技术中心总工程师。研究方向为重载矿用汽车总体设计、有限时间热力学和对流传热传质理论。作为总设计师，主持完成4个矿用汽车型号的设计开发任务。在国内外期刊发表学术论文80余篇，出版包括矿用汽车设计在内的学术专著3部。授权国家专利20项，主持省部级以上重大科技项目16项。
目錄
前言常用符号表绪论1第一篇横向动力学第一章车轮的基本运动5第一节刚性车轮6一、静摩擦力6二、滚动阻力7第二节弹性车轮8一、滚动阻力8二、车轮滑动10三、轮胎变形10四、总摩擦力12五、制动方向稳定性13六、路面附着系数的影响因素13七、路面附着系数的选择14八、车轮滚动动力学15第三节轮胎刚度和垂向振动特性16一、轮胎静载变形的格栅图16二、轮胎刚度18三、轮胎的振动特性21参考文献23习题24第二章轮胎侧偏和方向操纵25第一节轮胎的侧偏特性27一、侧偏力28二、侧偏力的影响因素30三、回正力矩33第二节汽车操纵稳定性的定位参数37一、车轮定位参数37二、车辆原地转向和静态转向力矩39第三节线性二自由度模型对前轮角输入的稳态响应41一、线性二自由度汽车模型41二、等速圆周行驶42参考文献47习题48第三章转向力和转向稳定性49第一节阿克曼转向几何49第二节转向力50一、转向拉杆力50二、动力转向56第三节转向稳定性58一、地面作用力和转向稳定性58二、侧偏角转向60参考文献62第四章曲线行驶时的横向稳定性63第一节动态侧向力63一、匀速行驶的车辆64二、加速行驶的车辆65第二节侧滑和侧翻稳定性66一、最小安全速度66二、最大安全曲线行驶速度67参考文献69第二篇纵向动力学Ⅰ第五章道路阻力71第一节滚动阻力72一、滚动阻力的计算72二、滚动阻力的影响因素74三、滚动阻力系数的确定77第二节坡度阻力79一、坡度阻力的计算79二、坡度的表示方法80三、道路阻力80参考文献81习题82第六章非道路阻力83第一节空气阻力83一、空气阻力的计算83二、空气阻力的来源84三、空气阻力系数和迎风面积85第二节加速阻力88一、加速阻力的计算88二、等效质量89三、旋转质量换算系数的确定90第三节传动阻力92第四节行驶阻力特性比较93第五节行驶方程式与汽车动力性96一、汽车行驶方程式97二、驱动力行驶阻力平衡图97三、动力特性图98四、汽车的功率平衡99五、功率平衡图100参考文献101习题101第七章驱动力102第一节机械传动汽车的驱动力102一、驱动桥牵引力的计算102二、发动机的转速特性103三、车轮半径104四、驱动力图105第二节电传动汽车的驱动力105一、电传动汽车工作原理105二、电传动矿车的总体布置107三、整车主要参数的确定112四、电传动汽车的驱动力120参考文献121习题122第八章重心和装载质量123第一节汽车重心的确定方法123一、概述123二、汽车纵向和横向重心位置124三、汽车重心高度125四、满载车辆的重心131第二节汽车质量和重心对行驶性能的影响132一、矿用汽车的质量132二、重心位置和静态轴荷分布134第三节装载质量和超载管理准则135一、满载总质量和变化的装载质量135二、超载管理准则136三、轮胎选择与装载质量、满载总质量的确定137参考文献141习题142第九章纵向稳定性143第一节动态力矩和静态力矩143一、行驶方向的动态稳定性143二、静态稳定性145三、纵向稳定性的计算146第二节转动惯量的确定147第三节车辆动态轴荷的确定148一、动态轴荷的计算148二、简化计算方法150参考文献153习题153第十章动力性能极限154第一节车辆运动基本方程154第二节动力性极限指标及其确定155一、最大有效牵引力156二、最高车速158三、最大爬坡度159四、最大加速度160五、最大挂钩牵引力162第三节动力性能极限的计算方法165一、与车辆重量无关的动力性能极限166二、与车辆重量有关的动力性能极限166三、汽车牵引力影响因素特性图166四、发动机实际最大输出转矩169五、汽车驱动系统的比较169参考文献172习题172第三篇纵向动力学Ⅱ第十一章制动力和制动效能175第一节制动力及其影响因素175一、制动时车轮的受力分析175二、地面制动力的影响因素178第二节制动时的动态轴荷180第三节车辆减速运动方程181第四节制动效能计算182一、制动距离182二、制动时间183参考文献185习题185第十二章制动性能极限186第一节地面制动力的极限186第二节制动减速度的极限188一、制动减速度极限188二、实际制动距离189三、几种特殊应用190第三节制动生热和散热193一、制动生热效应193二、制动热的耗散193三、能量转化方程式194四、制动器的储热能力196五、制动能量的回收利用198参考文献203习题203第十三章制动力分配与电制动204第一节车辆下坡时的行车制动204一、制动减速度和制动器制动力204二、制动器制动力分配曲线206三、车轮抱死顺序的影响和判定准则208四、恒速下坡时的电力制动212第二节矿车制动的强制要求和制动距离213一、矿车制动的标准和要求213二、矿车制动距离的确定216第三节电阻制动217一、交直系统的电阻制动特性218二、交直交系统的电阻制动特性223参考文献226习题227ⅩⅦⅩⅧ第四篇性能预测与应用第十四章动力装置的工作特性229第一节车辆动力装置的理想特性229一、蒸汽机230二、电动机230三、内燃机231第二节内燃机的工作特性231一、内燃机的外特性231二、大气条件的影响233三、发动机附件的功率损失234第三节变速器的传动特性236参考文献237第十五章车辆工作特性预测238第一节发动机的有效功率238第二节车辆动力性能预测241一、有效牵引力及其极限241二、爬坡度247三、加速度247第三节利用车辆运动曲线预测动力性250一、时间速度关系曲线250二、时间位移关系曲线252三、图形积分法253四、安全通过距离254参考文献256第十六章车铲协同条件下的运输生产率257第一节基于车辆功用的工程哲学257一、公路型汽车257二、非公路汽车258第二节运输任务和载货汽车258一、运输方式的选择258二、载货汽车的作业要求259三、非公路矿用汽车简介260第三节运输作业的主要指标261一、小时成本261二、运输生产率265第四节作业循环时间的计算271一、装料时间271二、矿车行进时间272三、卸料时间274四、等待装料时间274五、总作业周期275第五节作业循环时间的影响因素276一、牵引特性276二、电缓行制动特性276三、空车自重和满载总质量277四、道路阻力278五、转向半径280六、装料点和卸料点的车辆拥堵281七、驾驶员的驾驶技术282第六节装载质量和勺容比的关系282第七节勺容比、车铲比选择和运输生产率预测284一、运输生产率的预测284二、勺容比对车铲比和生产率的影响285三、车铲比对运输生产率的影响290参考文献291习题292第十七章车轮和非公路地面的相互作用294第一节车辆载荷作用下地面的应力分布295一、集中载荷作用下的土壤应力分布295二、分布载荷作用下的土壤应力分布298第二节车辆-地面相互作用中的塑性平衡理论301一、塑性平衡状态和莫尔库仑准则302二、土壤的主动破坏和被动破坏303三、地面承载压力极限306第三节地面参数测量技术310一、车辆载荷和地面下陷量的关系311二、剪切应力和剪切位移的关系314第四节行走装置通过未整备地面时的车辆性能预测317一、刚性车轮的行驶阻力317二、弹性车轮的行驶阻力319三、车轮的驱动力和滑转率322参考文献325习题327附录英制单位换算表328
內容試閱
重载车辆动力学分析与应用前言作为重载车辆的典型代表，电传动非公路矿用汽车是大型露天矿山的主要运输工具，它兼具道路车辆和非公路车辆的特征，也是地球上尺寸和质量最大的车辆。目前有关重载车辆的技术资料虽然数量不少，但大多疏落离散，尚没有一本系统阐述包括矿用汽车在内的、同时适合高等院校和相关行业使用的重载车辆动力学专著。为此特编写本书，目的是系统阐述包括矿用车辆在内的重载车辆动力学原理，为高校相关专业师生、相关行业研究人员和车辆设计人员提供参考。全书共分四篇、十七章，紧密围绕车辆动力学分析与应用，重点阐述刚性和柔性路面条件下的汽车行驶理论、车辆工作特性和运输生产率预测，主要包括车轮的基本运动，弹性车轮的横向动力学，受限于地面作用的驱动动力学和制动动力学，机械传动和电传动车辆在加速、减速和爬坡时的工作特性，以及车辆与非公路地面的相互作用等内容；给出整车转向性、动力性、制动性、稳定性、装载性以及地面承载压力等极限性能的计算方法；最后对同时受制于车辆动力装置和地面条件的整车工作性能以及车铲协同条件下的运输生产率进行了预测。分析对象以机械传动道路车辆为主，同时也介绍了柴（油发动机）-电（动机）传动方式下非公路矿用汽车及其电缓行制动特性，对部分轮式工程机械也有所涉及。地面车辆动力学的内容广泛而丰富，限于篇幅，本书不可能对所有内容都面面俱到。对本书中未重点涉及的汽车燃油经济性、平顺性和通过性等内容，读者可参阅其他相关文献。对于不从事矿用汽车专业和行业的人员，可直接略过第十六章和第十七章。本书尽可能采用国际单位制，但为了阐述方便，对于少数引用于外文文献的图表和资料仍沿用英制单位，并给出了它们与国际单位制的换算关系。书中使用的所有术语符号集中列于文前，便于读者查阅。我曾将本书的部分资料用于四川大学的“电传动汽车总体设计技术”研究生课程授课和三个汽车主机厂的职业培训规划中，在我作为总工程师和总设计师主持的三款交流电传动矿用汽车新型号开发过程中，本书的内容曾起到重要的理论指导作用。本书在编写过程中汲取了很多知识和经验，这些知识和经验都是从曾与我共事过的那些主机厂和研究机构的同事们那里获得的，在此谨致谢忱。我也对从各章末所列参考文献中获得的资料和启发表示感谢，特别致谢Mechanics of Vehicles的作者Jaroslav JTaborek提供的丰富资料，以及Theory of Ground Vehicles的作者黄祖永（JYWong）教授对本书第十七章内容提供的帮助。感谢研究生李开勇、刘建、高宇和王梓羽翻译整理了许多国外资料。对为本书提供资料的所有单位和个人表示衷心感谢，特别鸣谢清华大学夏群生教授无私提供的相关资料。本书初稿完成后，清华大学李克强院士在百忙之中对全书进行了审阅，清华大学季学武教授重点审阅了第十七章，中国船级社吕毅宁博士审阅了部分书稿。他们在审稿过程中提出了许多宝贵意见和建议，在此，对他们的辛勤付出表示衷心的感谢。感谢清华大学吕振华教授的指导，感谢智能采矿装备技术全国重点实验室的支持，感谢中国工程机械工业协会的鼓励。由于本人水平有限，书中所述内容和观点难免存在疏漏和错误，恳切希望广大读者，特别是使用本书的高校师生以及相关行业的专家、学者批评指正。赵波
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