摩托車動力學

《摩托車動力學》一書共分七章，首先介紹摩托車的類型和規格、幾何參數、重心位置的計算及轉向幾何關係等。第二章簡述摩托車輪胎的構造、類型，及輪胎的魔術公式與附著橢圓。第三章探討摩托車直線行駛的各種阻力，進而導出摩托車行駛方程與功率方程，介紹摩托車的動力性指標及求最高車速的方法。第四章介紹制動受力分析，滑動率對制動的影響，摩托車的防鎖定系統等。第五章闡述前後懸吊系統的種類、運動比、設計參數及其優缺點，說明懸吊系統的調校原理與步驟，最後介紹摩托車架的種類與優缺點。第六章系統地討論了摩托車的振動簡化模型和振動模態，摩托車的平面振動，振動多剛體模型，時域響應。第七章則分析摩托車過彎的騎乘姿勢，介紹操控性及穩定性試驗及評估方法，說明陀螺力矩與方向穩定性的關係，分析轉倒的原因，逆操舵原理等。

張超群

現職 南台科技大學機械工程系 副教授
學歷 美國辛辛那提大學機械工程博士
專長 多體動力學、車輛動力學、汽車噪音及振動


劉成群

現職 克萊斯特汽車公司高級工程師
學歷 美國辛辛那提大學機械工程博士
專長 汽車噪音及振動、多體力學、車輛動力學

第三版序言
此次再版基本保留了第二版的內容。考慮到人們對摩托車騎乘安全的要求越來越高，在第四章中增加了部分內容，介紹與安全駕駛有關的彎道ABS及摩托車穩定控制系統。

張超群　劉成群　謹識


第二版序言
本書是《摩托車動力學》一書的第二版。為了更好地滿足科技大學車輛類學生以及對摩托車動力學有興趣的讀者的需要，我們對第一版的內容作了必要的修改和補充。
本書第一至第七章基本保留了原有內容。此次再版，增加了第八章，介紹電動摩托車動力學的基本知識。增加這部分內容的原因是：第一，隨著環保意識的提高，近年來電動摩托車越來越受到人們的喜愛；第二，電動摩托車的動力從傳統摩托車的引擎變成馬達，兩者的許多動力特性有所不同，需要獨立成章地加以說明。此外，由於摩托車的循跡控制系統逐漸成為標準配備，因此對其工作原理也作了簡要介紹。
由於作者知識有限，疏漏之處在所難免，懇請讀者指正，以便再版時改正。

張超群　劉成群　謹識


序言
隨著生活水準的提高與重型摩托車的開放進口，人們對於摩托車騎乘、調校和改裝方面的知識要求與日俱增，於是坊間有許多摩托車雜誌應運而生，以滿足眾多對騎乘摩托車有興趣的讀者的需求。但這些雜誌對摩托車動力學理論的敘述較少，難以滿足欲對原理有較深入瞭解的讀者的要求。而學術界相關的論文與書籍又較艱深，沒有相當力學基礎的讀者又很難讀懂。此外，高工汽車科及科技大學車輛類的學生，主要以學習汽車相關知識為主，對摩托車動力學相關知識的涉獵較少。這些原因促使我們產生編寫一本有關摩托車動力學書籍的念頭。
本書是在參考了大量國內外摩托車書籍、雜誌與文獻後，博采不同學派的觀點，經過系統整理，加上作者本身的教學、工作與騎乘經驗編寫而成的。全書力求理論與實務相結合，深入淺出，既有理論上的深度，又考慮實際應用價值。書中盡可能提供照片與繪圖，輔以商業化軟體模擬摩托車運動所得結果來說明相關原理，具備基本動力學知識的讀者便能讀懂全書。
本書可作為科技大學車輛類學生以及對摩托車動力學有興趣的讀者的參考書，全書分七章。第一章介紹摩托車的類型和規格，摩托車的組成部件和自由度，摩托車的幾何參數，重心位置的計算，轉向幾何關係，騎乘姿勢等。第二章簡述摩托車輪胎的構造、類型及其優缺點，以及輪胎對騎乘的影響，最後介紹輪胎的魔術公式與附著橢圓。第三章介紹摩托車直線行駛動力學，探討摩托車傳動系統，引擎輸出功率與扭矩之關係，討論摩托車直線行駛的各種阻力，進而導出摩托車行駛方程與功率方程，介紹摩托車的動力性指標及求最高車速的方法，最後簡介摩托車傳動比。第四章討論摩托車的制動性，介紹摩托車制動系統，制動受力分析與制動方程，摩托車的前翻，滑動率對制動的影響，摩托車的防鎖定系統，摩托車煞車的使用技巧。第五章討論摩托車的懸吊系統與車架，說明摩托車避震器之彈簧與阻尼器的種類、性質和工作原理，闡述彈簧與阻尼器對騎乘舒適性與操控性的影響，介紹前後懸吊系統的種類、運動比、設計參數及其優缺點，說明懸吊系統的調校原理與步驟，最後介紹摩托車架的種類與優缺點。第六章系統地討論了摩托車的振動，介紹摩托車振動的簡化模型和振動模態，摩托車的平面振動，多自由度振動理論基礎，振動多剛體模型，最後簡介時域響應。第七章討論摩托車的操控性及穩定性，簡介摩托車操控性及穩定性所涉及的內容，分析摩托車過彎的騎乘姿勢，介紹操控性及穩定性試驗及評估方法，說明陀螺力矩與方向穩定性的關係，分析轉倒的原因，最後介紹逆操舵原理和影響摩托車操控性的參數。
對書末參考文獻的作者我們深表謝忱，正是他們卓越的研究成果豐富了本書的內容。當然，由於編寫時間倉卒，肯定還有許多有價值的文獻我們還未來得及拜讀，對這些作者我們深表歉意。
要強調的是，本書所提供的摩托車調校方法與騎乘技術，只作參考，作者不承擔任何安全責任。因為不同類型的摩托車其性能差別很大，例如許多重型摩托車引擎輸出的功率與扭矩與轎車相當，時速可以輕易達到 以上，最高車速甚至超過 。因此，騎士一定要對車的性能與極限有深入瞭解，熟練操控技術，身著全套安全裝備上路，並遵守交通規則，才能享受騎乘的樂趣。
編者特別感謝張詠筑、朱名揚、葉柔君、何麗瑩等同學的協助繪圖，以及許多朋友提供的資訊，使得本書得以順利完成。雖然編者已盡了最大努力，並經多次校稿，但疏漏錯誤之處在所難免，懇請讀者先進不吝指正。

張超群 劉成群 謹識於
南台科技大學機械工程系
克萊斯勒汽車公司

第1章　概論
1-1 摩托車的分類
1-2 摩托車規格
1-3 摩托車的組合部件及自由度
1-4 摩托車的幾何參數
1-5 摩托車的穩定直線行駛
1-6 摩托車重心的位置
1-7 摩托車的質量慣性矩
1-8 摩托車轉向機構的運動學
1-9 騎乘姿態

第2章　摩托車輪胎
2-1 概論
2-2 摩托車輪胎的結構
2-3 摩托車輪胎的分類
2-4 輪胎的花紋
2-5 摩托車輪胎規格的表示法
2-6 摩托車輪胎的斷面
2-7 輪胎外徑的影響
2-8 輪胎的受力分析
2-9 車輪的側向特性
2-10 車輪的縱向特性
2-11 輪胎的魔術公式
2-12 摩托車輪胎附著橢圓
2-13 輪胎不平衡度和不均勻度的實驗測量

第3章　摩托車直線行駛動力學
3-1 摩托車的傳動系統
3-2 摩托車引擎扭矩和功率
3-3 摩托車引擎轉速和車速的關係
3-4 驅動力
3-5 摩托車的行駛阻力
3-6 摩托車直線行駛方程及其推導
3-7 摩托車行駛的驅動―附著條件
3-8 摩托車行駛功率方程
3-9 摩托車的動力性指標
3-10 摩托車變速器傳動比
3-11 摩托車二次傳動比

第4章　摩托車的制動性
4-1 概論
4-2 制動力
4-3 摩托車制動時的受力分析
4-4 摩托車的前翻
4-5 滑動率對制動的影響
4-6 防鎖死煞車系統與連動式煞車系統
4-7 摩托車煞車的使用
4-8 摩托車循跡控制系統
4-9 彎道ABS
4-10 摩托車穩定控制系統

第5章　摩托車的懸吊系統與車架
5-1 概論
5-2 避震器與彈簧之物理模型
5-3 避震器之彈簧
5-4 阻尼器
5-5 摩托車前懸吊系統
5-6 摩托車後懸吊系統
5-7 避震器的調整
5-8 摩托車車架

第6章　摩托車的振動
6-1 基本概念
6-2 簡化模型
6-3 平面振動
6-4 多自由度振動理論基礎
6-5 多剛體模型
6-6 時域響應

第7章　摩托車的操控性及穩定性
7-1 引言
7-2 操控性及穩定性所涉及的內容
7-3 方向穩定性及回正力矩
7-4 陀螺力矩與方向穩定性
7-5 低轉倒和高轉倒
7-6 逆操舵
7-7 影響摩托車操控性的參數

第8章　電動摩托車
8-1 概論
8-2 電動摩托車規格
8-3 電動摩托車馬達
8-4 馬達特性曲線
8-5 傳動方式
8-6 電動摩托車動力性能

附錄　摩托車的逆操舵原理
參考文獻
索引