本书内容包括：概述； 第Ⅰ篇： 轮胎和空气动力学； 第Ⅱ篇： 驱动和制动；第Ⅲ篇： 车辆振动；第Ⅳ篇： 行驶的操纵稳定性。本书可供汽车工程技术人员、高等院校汽车工程专业师生使用和参考。

1概述1
1.1动力学问题概述1
1.2局部问题的划分2
1.3整书的编排3
第Ⅰ篇轮胎和空气动力学
2轮胎72.1轮胎的切向特性7
2.1.1车轮阻力7
2.1.2切向附着、滑移14
2.2轮胎的垂直特性21
2.2.1接地印迹面压力分布21
2.2.2轮胎弹性和阻尼22
2.3轮胎的侧向特性25
2.3.1侧向力，回正力矩，侧偏角25
2.3.2车轮外倾的影响31
2.3.3静止状态下的转向力矩34
2.3.4切向力对轮胎特性的影响34
2.3.5轮胎模型37
2.3.6轮胎的导入特性39
参考文献40
3车辆空气动力学42
3.1空气阻力和力矩42
3.1.1流入速度和流入角，空气密度43
3.1.2迎风面积45
3.2空气阻力，空气阻力系数cx和cW45
3.3空气升力，扰流罩49
3.4侧向风，压力中心51
参考文献52
拓展文献53
〖1〗〖3〗汽车动力学（原书第5版）目录〖3〗第Ⅱ篇驱动和制动
4引言57
5行驶阻力，功率需要58
5.1驱动的基本方程，牵引力58
5.2车辆的车轮阻力60
5.3上坡阻力61
5.4加速阻力61
5.5驱动轮上的总的阻力和力矩63
5.6驱动轮上的功率65
5.6.1忽略滑移率情况下的车轮功率65
5.6.2考虑滑移率时的车轮功率66
5.6.3常用换算66
参考文献67
6功率的提供，汽车驱动特性场68
6.1特性场基础,理想供应特性场68
6.2动力装置(车辆发动机)的特性71
6.2.1蒸汽机71
6.2.2电力驱动71
6.2.3内燃机75
6.2.4混合动力驱动79
6.2.5燃气轮机81
6.3特性转换装置及其与内燃机的共同工作82
6.3.1对传动比的要求82
6.3.2转速转换器，一般性讨论84
6.3.3机械式（摩擦式）离合器85
6.3.4液力耦合器86
6.3.5扭矩转速转换器，一般性讨论87
6.3.6内燃机和有级变速器的共同工作88
6.3.7自动换挡变速器89
6.3.8双离合变速器91
6.3.9无级变速器95
6.3.10自动变速器： 内燃机和液力变矩器的共同工作95
6.4各种动力装置对汽车行驶的适用性97
6.4.1全负荷特性曲线的比较97
6.4.2质量比较，不同的能量储备系统，续驶里程98
6.4.3有害物质的排放，燃料电池101
参考文献102
7行驶功率和燃料消耗105
7.1行驶工况图105
7.2平路上最高车速，最小传动比107
7.3一定速度下的上坡能力110
7.3.1最高挡上坡能力，发动机和车辆的弹性112
7.3.2最大上坡能力，最大传动比，展开度113
7.4下坡行驶115
7.5平路加速性能115
7.5.1速度，路程，时间116
7.5.2对车辆加速性能的影响119
7.5.3中间挡传动比122
7.5.4牵引力的中断124
7.6燃料消耗和CO2排放125
7.6.1对燃料消耗重要的影响125
7.6.2发动机效率不是常数时的燃料消耗128
7.6.3按最低油耗确定的特性转换装置传动比134
7.6.4节能挡传动比135
7.6.5发动机特性场的改进135
7.6.6CO2排放136
参考文献138
拓展文献138
8行驶极限139
8.1双轴车辆的运动方程139
8.2前轴和后轴的附着率140
8.3前轴驱动和后轴驱动时的附着率143
8.3.1平路上的匀速行驶144
8.3.2上坡匀速行驶145
8.3.3平路加速行驶147
8.4牵引辅助系统，车轮滑移控制系统，差速锁148
8.5全轮驱动150
8.5.1理想的扭矩分配150
8.5.2实际的扭矩分配152
8.6汽车列车和三轴车辆的上坡行驶155
8.6.1汽车列车155
8.6.2三轴车辆157
33.5全轮转向683
33.5.1全轮转向的横向动力学683
33.5.2通过全轮转向对干扰的补偿685
33.5.3全轮转向小结686
33.6第31～33章总结687
参考文献688
拓展文献690
第Ⅳ篇总结691
常用符号一览表693
索引701
参考文献159
9制动160
9.1动能转换成热160
9.2制动过程，制动距离163
9.2.1制动过程，制动距离163
9.2.2停车距离，制动距离164
9.2.3紧急制动，正常制动166
9.2.4车队行驶时的间隔166
9.3相对减速度，最大减速度，质量系数168
9.3.1相对减速度，制动力的定义168
9.3.2相对减速度可能达到的范围169
9.3.3附着系数利用率，质量系数，制动距离的延长170
9.4双轴车辆的附着率和相对减速度171
9.5稳定性，转向能力，制动踏板的量化174
9.6制动力分配177
9.6.1制动力的理想分配177
9.6.2BH=f(BV)的阐述177
9.7对制动系的要求、相关法规178
9.8防抱死装置180
9.8.1电子制动力分配系统185
9.9车轮抱死过程186
9.9.1在0≤S≤Sc范围内的解188
9.9.2在Sc≤S≤1范围内的解188
9.9.3抱死过程中的重要参数189
9.10制动力定比分配、折线式分配、与装载状态相关的分配190
9.10.1制动力定比分配190
9.10.2折线式分配191
9.10.3与装载情况相关的制动力分配193
9.10.4速度变化的影响195
9.11踏板力，制动辅助系统196
9.11.1与减速度和踏板行程相关的踏板力196
9.11.2制动辅助系统199
9.12制动装置的失效200
9.12.1一个回路失效201
9.12.2制动助力装置失效204
9.13汽车列车的相对制动减速度205
9.13.1货车与多轴挂车205
9.13.2轿车和单轴挂车206
9.13.3鞍式列车208
9.14电力制动，缓行器209
9.14.1在传动轴上制动209
9.14.2在车轮上制动210
9.15制动能量回收211
参考文献213
拓展文献214第Ⅱ篇总结217
第Ⅲ篇车 辆 振 动
10引言22110.1振动等效系统224
10

Manfred Mitschke 教授所著《汽车动力学》一书
，第1版于1972年问世，该版中译本由桑杰译出，于
1980年2月在机械工业出版社出版。 《汽车动力学》
第2版分为A、B、C三卷，相继于1982年、1984年和
1990年出版。三卷的中译本由陈荫三翻译，分别于1992
年3月、1994年12月和1997年9月在人民交通出版社出版
。 《汽车动力学》第4版于2004年出版，中译本由
陈荫三和余强翻译，2009年12月在清华大学出版社出版
。 此次《汽车动力学》第5版中译本仍由清华大学
出版社出版。本书作为向国内读者介绍国外学术发展的
理论译著，可供汽车工程技术人员、高等院校教师和研
究生参考。
陈荫三余强2019年2月于西安第5版前言为了将汽车
的行驶特性从理论上进行总结，在1972年出版了《汽车
动力学》第1版。在随后的1982—1997年又先后出版了
新编第2版和部分新编第3版，并且将它们分为三卷，具
体划分为： 卷A“驱动和制动”、卷B“车辆振动”和
卷C“行驶的操纵稳定性”。在第4版中又将所有内容编
成了一卷。为了符合媒体中性产品的现实要求，现在的
第5版中又对结构进行了重新编排，这样就使得本书不
仅可以以纸质版的形式出版，也可以以PDF格式在电子
书上出版，还可以以EPUB格式提供给移动终端。在新版
书中，除了提供新的研究成果外，还主要讨论了在汽车
动力学领域技术的其他发展。车辆技术的基础没有改变
，新的系统遵循的就是目前为止所有的有效的理论。希
望本书能使这种联系更加清晰。掌握了这个理论体系，
将来就可以开发车辆技术方面新的系统。已有的例子是
自动接合的全轮驱动系统和车辆动力学控制系统，这些
系统是基础理论的实际应用。作为本书的作者，我们在
工业企业的工作中，应用这些基础理论改善了车辆的行
驶性能，提升了行驶安全性和舒适性，也减轻了驾驶员
的劳动强度。这种发展是无止境的。新型的转向系统和
纵向动力学的自动控制是当前工作的领域。和以前一样
，为了使学生和实习的工程师更好地理解理论的实际应
用，书中列出了大量的车辆参数、表格、曲线特征参数
以及试验结果数据。作者要感谢Felix Wallentowitz
（M. A.)，是他将第4版的纸质形式转化成电子化数据
，修改了书中出现的错误和公式，他在工作中非常专心
细致。在此我们非常感谢施普林格出版社（Springer
Verlag）和莱比锡的Letex Publishing Services
股份有限公司建设性的和充分理解的合作，本书完整的
修订需要在排版和校正方面花费大量的精力，没有他们
不可能实现本书纸质版和电子版两种形式的出版。希望
本书能使得工程师们的工作更加容易，对新问题的解决
提供帮助。
M. Mitschke (M. 米奇克)H. Wallentowitz (H.
瓦伦托维兹）2014年8月，布伦瑞克

《汽车动力学（第5版）》是德国学者M.Mitschke(M.米奇克)、H. Wallentowitz(H.瓦伦托维茨）编写的经典著作，翻译版由长安大学原校长陈荫三教授、长安大学汽车学院院长余强教授翻译。

1概述本书讲述的是汽车上受的力和汽车运动的关系。从工程力学角度来看，本书主要研究的是汽车的动力学。而用车辆术语来说，本书讨论的是车辆的各项行驶性能。
下面先对整个汽车动力学问题做一简短概述。
本章参引： M.Mitschke, H.Wallentowitz, Dynamik der Kraftfahrzeuge, DOI 10.1007/9783658050689_1,Springer Fachmedien Wiesbaden 2014.1.1动力学问题概述
一部四轮车辆可以简单地认为由五个质量（车身和四个车轮）组成，它们通过悬架的导向装置、弹簧和减振器联系在一起。每一个自由运动的刚体都有6个自由度（3个平移自由度和3个转动自由度），这样一来，整车就有5×6=30个自由度。为了描写车辆运动，也就要有相应数量的微分方程，不过它们不是完全独立的。或者通过上述悬架元件的弹性的、阻尼的或铰接的联系；或者通过分布质量上各点加速度间的关系（参看动量矩定理）使大多数微分方程之间互相关联。
如果进一步考虑到汽车上还有其他的运动可能性，比如驱动装置（发动机+变速器，主减速器）、车内乘员、万向节和传动轴、载货汽车的驾驶室和货物、带转向横拉杆、转向器和转向盘的转向系等的运动可能性以及上面已假定是刚体的物体内部运动等，那么由于自由度数目的增加，使得微分方程的数目还要增加。
相互关联的这么多运动方程使我们难以全面描写汽车行驶性能。为了能突出特征和本质，我们宁愿把整个问题分成几个局部问题来考虑（同时相应地做了一些忽略）。以后就这样处理。
实际上，问题还要更复杂些。因为至今几乎还没有无人驾驶汽车投入运行，我们还必须把汽车的驾驶员考虑在内。驾驶员控制着车速和方向，只要由于一些不可避免的干扰使汽车偏离给定的行驶方向时，驾驶员就要纠正。与此同时，驾驶员还要把车辆和所容许的行驶空隙（由道路和路上的其他车辆、行人决定）相比较。当然，驾驶员也要把实际交通过程和他预期的要求（在一定时间，到达某一地点）或他必须遵守的行车时刻表相比较。
驾驶员上述这些活动又通过制动、加速和转向操作反作用到车辆上（见图1.1（a））。而车辆对此的反应肯定不能达到预期的程度，有时甚至不是期望的结果。驾驶员又随之得到了有关的信息，比如在弯道上行驶时，看到了行驶路线的偏差，（由耳的前庭）感觉到了侧向加速度的大小。他把这些信息和预期的做比较，再进行制动、加速和转向，也就是驾驶员重新要修正车辆的行驶状态。这样就形成了图1.1（a）所示的闭合回路，这个框图已涉及控制问题的范畴。由此也可以看出，不仅必须要对车辆用数学表达式来描述，而且还必须把驾驶员作为控制器用数学表达式来描述。
图1.1人车的相互作用
（a) 驾驶员车辆的控制回路（闭合回路）； （b) 振动情况下的开路
并非都是闭合回路。车内乘员被动地承受了车辆振动和噪声带来的生理负担（见图1.1（b））。这时除了驾驶员变速或停车外，没有其他办法可以摆脱。正如图中所画的，“车内乘员”和“车辆”两个方框之间除了通过“运动负荷”和“承受负担”联系外，没有形成闭合回路。为了能对车辆振动的舒适性进行评价，必须了解机械振动对车内乘员的影响，也需要数学方面的描述。
〖1〗〖3〗1概述如果说，用解方程组的方法来描述车辆性能时，因为自由度太多，已经不那么容易了；那么描述人体感觉和反应就更加困难，至今这个问题只是局部解决了。为了对人体的研究得到全面的、合乎科学的结果，必须继续工作。
在图1.1中对车辆的“扰动”首先是来自行驶路面。而道路同时也是预期参数的一部分（即“路线”），因为线路设计（直线、弯道、过渡线和坡度）会影响行驶方式。此外，轮胎和路面之间的摩擦系数对地面车辆起着很大的作用。接下来，还要考虑路面的不平度，它通过弹性悬置的车辆影响乘员；还增加了车辆和道路的负荷，并降低行驶安全性。
尽管驱动装置是车辆自身的一部分，但在图1.1中还把它列为“扰动”的一个方面，因为它是振动和噪声源。最后，风也属于“扰动”，例如侧风会使车辆偏离原来的行驶方向。
1.2局部问题的划分
从1.1节知道，处理“车辆驾驶员与乘员外界影响”这一总的系统是十分困难的，因而也是十分复杂的。所以看来分为几个范围较小的局部问题是可取的。下面就按坐标系把整体问题分成局部问题。
描述车辆运动时用的固定坐标系x0,y0和z0如图1.2所示。xA、yA和zA是与物体相连的（固定在车身上）坐标系，令其原点在车身重心SPA上。车身绕xA轴的转动称为侧倾运动κA、绕yA轴的转动称为俯仰运动φA、绕zA轴的转动称为横摆运动ψA。
图1.2描述车辆运动的坐标系及其名称
与上面对车身进行讨论的相类似，我们也可以对各个车轮进行讨论。如图1.2所示，这时我们把坐标系换成xR、yR和zR，坐标原点是车轮的重心SPR。车轮也有其特有的一些运动，其中最重要的是车轮旋转运动φR，即所谓的“滚动”，前轮绕近似铅垂轴的