创新汽车操纵动力学　推动民族汽车业发展——郭孔辉院士著作《汽车操纵动力学原理》

2017-04-28

多年来，吉林大学郭孔辉院士一直研究、剖析并改进汽车性能，不断摸索着中国本土民族汽车的出路。《汽车操纵动力学原理》是郭院士多年从事汽车操纵稳定性研究成果的总结，该书从工程技术人员易于理解、接受的实际现象入手，由浅入深，由表及里地论述了汽车操纵性与稳定性的基本概念、评价理论、试验方法、然后逐步系统而深入地揭示了轮胎特性的力学本质，悬架及转向系的力学特性、驾驶员及整车动力学数学模型的建模原理，不同状态下汽车操纵稳定性的规律及其影响因素、计算机仿真技术及“人-车”闭环系统的最新发展等。论述中还大量地写入了作者提出的理论、公式、方法、结论和试验数据。此书的一大特点是围绕我国汽车工业发展中出现的汽车操纵稳定性问题和研究成果而编撰，其中主要内容都是作者及其研究团队成员的研究工作结晶。全书围绕以下方面的研究工作而撰写。

一、高速汽车操纵稳定性的评价及试验评价方法的研究

该书第一、第二章主要阐述了这方面的内容。阐述了影响操纵稳定性的几种基本现象，解释了汽车轮胎侧偏现象和除此以外造成汽车转向运动和反馈作用的一些因素以及汽车操纵动力学系统和操纵稳定性的定义。阐述了评价的基本概念和常见的试验评价方法以及各种试验评价之间的联系。并提出了“预调方向，以弧代圆”的在较小的场地上提高试验评价车速方法。另一高速不足转向性能的测定新方法可以从同一车速的阶跃反映试验结果求得不同车速下的不同转向值。

二、轮胎力学特性的研究

第三章滚动轮胎的静力学特性主要阐述研究工作中所建立的轮胎侧偏特性的简化理论模型和轮胎侧偏特性的半经验模型以及轮胎纵滑联合工况下的简化理论模型与半经验模型——“统一模型”。

三、转弯制动稳定性模拟研究

第四章阐述了车身侧倾和纵倾、轮胎负荷、车轮侧倾、侧倾转向对悬架系统及轮胎侧偏特性的影响；第五章阐述了转向系的侧向力转向、综合刚度、前轮定位参数等因素对转向系的影响；第六章阐述了空气引起的空气阻力、侧向力、升力、横摆力矩、侧倾力矩、纵倾力矩对汽车操纵稳定性的影响。第七章以二自由度和三自由度的简化模型为基础，阐述了方向盘角输入和力输入下的转向操纵运动特征及结构参数和使用参数对这两类运动特征的影响。

四、最小总方差设计

第八章主要阐述这方面的内容，即讨论了总方差的分析计算法，为了评价汽车操纵稳定性，研究设计了汽车参数与总方差的关系，以及总方差最小的条件，这种优化设计方法全部分析都是基于线性模型，只限于向心加速度不大的线性区，原则上也可以在向心加速度大的非线性区推广应用。

五、汽车操纵稳定性计算机动态模拟研究

第九、十、十一、十二章主要阐述了有关这方面的内容。主要为建立线性三自由度角输入操纵运动的数学模型和四自由度力输入反应运动特征的仿真以及稳态转向特性仿真研究；阐述各种结构参数对操纵稳定性的影响和若干结构参数对力输入操纵运动的影响，转弯制动仿真计算及试验验证以及仿真计算程序的应用及典型仿真实例。

六、驾驶员-汽车闭环操纵系统的模型研究

第十三章详细阐述了驾驶员操纵行为建模理论和驾驶员-汽车闭环建模仿真，并进行了不同模型仿真结果与试验结果对比。

综上所述，《汽车操纵动力学原理》无论在科学理论水平，内容安排，还是在实际应用方面，都尽量适应我国从事汽车操纵稳定性的设计、试验和研究工作者的需要。是一部学术水平很高，实用价值很大，富有创造性成果的优秀著作，该书不失为一部在汽车操纵稳定领域颇具特色的权威专著。

院士简介

郭孔辉，福建福州人，著名汽车设计研究专家，中国工程院院士，吉林大学汽车学科带头人、教授、博士生导师。在汽车系统动力学及其相关领域造诣精深。在轮胎力学、汽车动力学以及人－车闭环操纵动力学等方面的研究成果走在学科前沿。率先把近代系统力学与随机振动引入汽车科学研究。在汽车振动与载荷方面，系统的、具有开创性的著述在国内外都有重要影响，也是我国汽车科学技术领域中汽车操纵稳定性、平顺性、制动与驱动稳定性及轮胎力学等领域的主要开拓者和学术带头人。曾经主持了多种新型汽车的开发与多项行业重大课题的研究，其系统的理论与试验研究，创造性地解决了我国在没有大面积专用试验场条件下的高速操纵性试验评价问题和一系列设计理论与实际问题，取得了大量研究成果，曾获国家及部级科技进步奖11项，在国内外发表论文460余篇，出版专著３部，同时培养了大批高级技术人才，为我国汽车工业科学技术的发展作出了重要的贡献。