汽车设计基础PDF电子书下载

第1章 发动机 1

1.1 发动机概述 1

1.1.1 汽车发动机的发展史 1

1.1.2 发动机的分类和工作原理 2

1.1.3 发动机性能 4

1.2 发动机的基本性能 5

1.2.1 运转方式和热效率 5

1.2.2 输出功率和转矩 8

1.2.3 燃油消耗率 10

1.3 汽油机 11

1.3.1 汽油机和柴油机的比较 11

1.3.2 汽油机的构造 12

1.3.3 燃油供给装置 15

1.4 柴油机 17

1.4.1 柴油机的构造 17

1.4.2 燃烧室 20

1.4.3 燃油喷射装置 21

1.5 二冲程发动机 23

1.5.1 二冲程发动机的换气过程 23

1.5.2 二冲程汽油机 25

1.6 燃烧与排放 26

1.6.1 汽油机的燃烧与排放特性 26

1.6.2 柴油机的燃烧和排气特性 28

1.6.3 废气成分与处理装置 30

1.7 发动机的润滑与冷却 32

1.7.1 机油 32

1.7.2 润滑方式 33

1.7.3 发动机的热负荷 34

1.7.4 冷却方式 37

1.8 发动机的机械力学 38

1.8.1 气门系统力学 39

1.8.2 活塞—曲轴系统的力学 40

1.8.3 平衡轴—飞轮的转矩变化 43

1.9 新燃油、新型发动机 45

1.9.1 甲醇、LPG 45

1.9.2 CNG、氢气 47

1.9.3 混合动力发动机 48

参考文献 51

习题 52

第2章 动力传动装置 54

2.1 概述 54

2.1.1 力学的基本知识 54

2.1.2 汽车起步加速的力学分析 54

2.1.3 变速器的必要性 55

2.2 行驶性能 55

2.2.1 汽车行驶所必需的驱动力 55

2.2.2 行驶阻力 56

2.2.3 动力性能 57

2.3 动力传动装置概要 59

2.3.1 动力传动装置的作用与基本性能 59

2.3.2 动力传动装置的组成 61

2.4 起步装置 62

2.4.1 干式摩擦离合器 62

2.4.2 湿式摩擦离合器 64

2.4.3 电磁离合器 64

2.4.4 液力变矩器 65

2.5 变速器 67

2.5.1 手动变速器 67

2.5.2 自动变速器 71

2.5.3 无级变速器 76

2.6 主减速器（终减速器） 81

2.6.1 主减速器的功能和构造 81

2.6.2 减速齿轮装置 81

2.6.3 差速机构 82

2.6.4 差速限制装置 82

2.7 驱动轴 83

2.7.1 传动轴 83

2.7.2 车轴 84

2.7.3 万向节 85

2.8 四轮驱动车中必要的构成元素 86

2.8.1 四轮驱动的作用 86

2.8.2 四轮驱动的种类 87

2.8.3 非全时方式 87

2.8.4 全时方式 87

2.9 动力传动控制 90

2.9.1 动力传动控制的概要 90

2.9.2 锁止离合器滑动控制 90

2.9.3 驱动力控制（4WD控制） 91

2.10 EV、HV车辆的动力传动装置 95

2.10.1 EV、HV的现状 95

2.10.2 电机转矩特性的特点 96

2.10.3 EV的动力传动装置 96

2.10.4 HV的动力传动装置 98

2.10.5 HV的种类与特点 99

2.11 各种自动变速器的展望和课题 101

2.12 总结 102

参考文献 102

习题 102

第3章 制动力学与制动机构 105

3.1 概述 105

3.1.1 制动的常用术语 105

3.1.2 制动器应具备的性能 105

3.1.3 制动器的分类、工作原理 106

3.2 制动力学 106

3.2.1 轮胎和路面间的制动力 106

3.2.2 制动力、减速度、停车距离之间的关系 107

3.2.3 前后轮制动力分配 107

3.3 制动效能 110

3.3.1 制动系统 110

3.3.2 制动效能因数 110

3.3.3 制动效能系数的计算方法 111

3.3.4 制动时的发热 113

3.4 制动法规 113

3.4.1 概要 113

3.4.2 乘用车的国际通用制动标准 113

3.4.3 日本国内的标准 115

3.4.4 美国标准 115

3.4.5 欧洲标准 115

3.5 制动的可靠性 116

3.5.1 制动效能的稳定性 116

3.5.2 制动效能的保证 117

3.5.3 制动系统的失效安全 119

3.6 制动器的振动和噪声 120

3.6.1 制动器振动分类及其产生的原因 120

3.6.2 制动振动引起的激振力的作用 121

3.6.3 制动器噪声的分类及其原因 121

3.6.4 制动器噪声的激振力 124

3.7 操控制动器提高安全性 125

3.7.1 ABS 126

3.7.2 TCS 128

3.7.3 VSC 129

3.7.4 BA 132

3.7.5 总结 134

参考文献 134

习题 135

第4章 运动性能 136

4.1 运动性能概要 136

4.2 轮胎力学 136

4.2.1 开篇 136

4.2.2 轮胎6分力和轮胎坐标系 137

4.2.3 基于刷子模型的轮胎力的推导 137

4.2.4 与实验结果的比较和补充 142

4.2.5 符号说明 143

4.3 汽车的运动方程式 145

4.3.1 导出运动方程式时的注意事项 145

4.3.2 旋转坐标系下的矢量微分 146

4.3.3 水平面上的汽车运动方程式 147

4.3.4 平面2轮模型的线性运动方程式 148

4.3.5 符号说明 150

4.4 操纵稳定性 151

4.4.1 概述 151

4.4.2 稳态转向特性及转向响应特性 151

4.4.3 响应参数的正则化表现 154

4.4.4 车辆各因素对响应特性的影响 155

4.4.5 悬架、转向系统特性的影响 157

4.4.6 临界转向特性 159

4.5 乘坐舒适性的基础 161

4.5.1 利用悬架两自由度模型解析 161

4.5.2 关于乘坐舒适性与接地性相关的最优阻尼比 162

4.5.3 悬架系统摩擦的等效阻尼 164

4.5.4 通过车辆两自由度模型进行颠簸、前倾的分析 166

4.6 驾驶人—汽车系统 168

4.6.1 驾驶人模型化的基础事项 168

4.6.2 代表性的转向模型 171

4.6.3 总结 174

4.7 两轮车 174

4.7.1 两轮车的特性 174

4.7.2 两轮车用轮胎 174

4.7.3 两轮车的前轮转向系统 176

4.7.4 两轮车的侧倾运动 178

4.7.5 两轮车的运动解析模型 179

4.7.6 符号说明 179

参考文献 180

习题 181

第5章 碰撞安全 184

5.1 概述 184

5.2 碰撞安全研究框架 184

5.2.1 汽车事故研究 184

5.2.2 生物力学研究 184

5.2.3 评价工具的开发研究 185

5.2.4 试验法的研究 185

5.2.5 车辆结构、乘员保护装置的研究开发 185

5.2.6 道路构造、交通系统的研究 185

5.3 碰撞安全性试验 185

5.3.1 碰撞安全性试验概要 185

5.3.2 正面碰撞试验 186

5.3.3 侧面碰撞试验 187

5.4 碰撞试验用假人 188

5.4.1 碰撞试验用假人概要 188

5.4.2 碰撞试验用假人的种类 188

5.4.3 假人的校正方法 190

5.5 碰撞试验测量设备 190

5.5.1 碰撞试验设备概要 190

5.5.2 SAEJ211 191

5.6 总结 191

参考文献 191

习题 192

第6章 汽车的再生利用技术 193

6.1 概述 193

6.2 再生利用 193

6.2.1 再生利用和循环使用、减排 193

6.2.2 再生利用的促进和环境负荷的降低 194

6.3 汽车再生利用的流程 194

6.3.1 ELV的数量 194

6.3.2 ELV的拆解处理 194

6.3.3 ELV的粉碎处理 194

6.4 汽车再生利用中的诸问题及与之相关的社会环境 196

6.4.1 汽车再生利用问题的特征 196

6.4.2 与汽车再生利用相关的社会动向 196

6.5 汽车的环境负荷评价 197

6.5.1 汽车再生利用的LCA 197

6.5.2 为再生利用的LCA 198

6.6 可被再生利用的汽车特征 198

6.6.1 重量 198

6.6.2 零件数 198

6.6.3 材料的多样性 199

6.6.4 强度 199

6.6.5 寿命 199

6.6.6 嗜好品的价值 199

6.7 关于汽车再生利用的各种相关技术 199

6.8 汽车的再生利用设计 200

6.8.1 汽车的再生利用性 200

6.8.2 再利用应该考虑的其他项目 201

6.8.3 材料的设计 201

6.8.4 机能以及构造设计 202

6.8.5 考虑粉碎处理的设计 203

6.9 粉碎垃圾的再生利用 203

6.9.1 粉碎垃圾 203

6.9.2 粉碎垃圾的处理技术 203

6.9.3 粉碎垃圾的分类减容固化技术 203

6.9.4 干馏汽化技术 204

6.9.5 利用彻底分选的材料再生利用技术 205

6.10 今后汽车再生利用的课题 205

6.11 总结 205

参考文献 205

习题 206

第7章 振动噪声 208

7.1 振动噪声基础 208

7.1.1 振动的种类 208

7.1.2 为什么会振动（自由振动） 209

7.1.3 为什么共振（强制振动） 210

7.1.4 固有模态与模态解析 212

7.1.5 音波 214

7.1.6 声音的强度 214

7.1.7 声音的传播 215

7.2 测量评价 216

7.2.1 测量评价的必要模型化概念 216

7.2.2 源于振动噪声现象的框图理解 216

7.2.3 汽车振动噪声现象的特点及其测量评价 217

7.2.4 今后的发展 220

7.3 模拟试验 220

7.3.1 结构系统FE模型 220

7.3.2 噪声模型 221

7.3.3 其他模型 224

7.4 NVH降低技术 228

7.4.1 基本应对方法 228

7.4.2 振源的对策 230

7.4.3 车辆振动性能的改善 232

7.4.4 噪声遮蔽及主动控制 234

参考文献 234

习题 235

第8章 ITS 236

8.1 ITS与软件技术 236

8.1.1 ITS的背景及现状 236

8.1.2 ITS开发所需的关键技术 237

8.1.3 最前沿的软件技术 237

8.1.4 总结 241

8.2 安全辅助驾驶与自动驾驶 241

8.2.1 AVCSS的特征 242

8.2.2 自动驾驶系统 242

8.2.3 安全辅助驾驶系统 244

8.2.4 AVCSS的关键技术 246

8.2.5 总结 247

8.2.6 缩略语与首字母缩略词 247

参考文献 248

习题 248

第9章 车辆规划 250

9.1 概述 250

9.2 汽车的功能 250

9.3 汽车性能和构成要素之间的关系 251

9.3.1 社会、环境适应性 253

9.3.2 质量、惯性效率 253

9.3.3 承载性 253

9.3.4 乘坐空间的宜人性、乘降性 254

9.3.5 操作性 255

9.3.6 视野、视觉认知性 255

9.3.7 外形的平衡 255

9.3.8 空气动力特性 255

9.3.9 动力性、驾驶性 256

9.3.10 燃油经济性、排气性能 256

9.3.11 耐热性能 257

9.3.12 制动性能 258

9.3.13 操作稳定性 258

9.3.14 小半径转弯性、驻车性 258

9.3.15 不平路面通过性 259

9.3.16 碰撞安全性 259

9.3.17 乘坐舒适性 259

9.3.18 振动噪声 260

9.3.19 空调性能 260

9.3.20 信息性能 261

9.3.21 音响性能 261

9.3.22 可靠性、耐久性 261

9.3.23 维护性、修理性 262

9.3.24 回收性 262

9.3.25 生产性、组装性 262

9.3.26 成本价 263

9.4 商品企划的方法 263

9.5 车辆规划的方法 264

第10章 车身设计 267

10.1 概述 267

10.2 车身的作用和必要的形态、机能 267

10.3 乘用车构造成形的历史 269

10.4 轮胎所受的力和车辆的惯性力 270

10.5 乘用车形态维持的思考方法 272

10.6 车身构造的思考方法 273

10.7 各个部件的安装注意点 276

10.8 乘员乘坐空间的成形 277

10.9 确保驾驶人、乘客的视野 281

10.10 搬运物品的承载空间、货架的成形 282

10.11 提高碰撞时乘员的安全性 282

10.12 与空气动力特性相关的车身性能 286

10.13 车身的轻量化 287

第11章 燃料电池 288

11.1 车用燃料电池 288

11.2 固体高分子型燃料电池PEFC的特征 289

11.3 固体高分子型燃料电池PEFC的构成和结构 289

11.3.1 电解质膜 290

11.3.2 电极层和电解质膜的集合体 290

11.3.3 气体扩散层 290

11.3.4 双极板 291

11.4 固体高分子型燃油电池PEFC的性能和技术课题 291

11.4.1 基本性能和过电压 291

11.4.2 内燃机和燃油电池的工作原理以及热效率比较 292

11.4.3 现阶段PEFC的性能 292

11.4.4 今后的技术课题 293

11.5 总结 294

参考文献 294

各章习题答案 295