汽车工程手册 1 基础理论篇PDF电子书下载

第1章 汽车相关社会背景与发展趋势 1

1.1 序言 1

1.2 社会发展状况 1

1.3 道路交通 2

1.4 汽车产业 3

1.5 环境 5

1.6 安全 5

1.7 设计制造技术 6

第2章 发动机性能的基础与理论 7

2.1 发动机概论 7

2.1.1 汽车发动机的历史 7

2.1.2 发动机的分类及工作原理 8

2.1.3 对发动机性能要求 10

2.1.4 现状和发展趋势 11

2.2 循环与热效率 13

2.2.1 效率、功率及平均有效压力的定义 13

2.2.2 理论空气循环 13

2.2.3 燃料空气循环 15

2.2.4 实际循环 16

2.3 燃油经济性与燃烧 20

2.3.1 热效率与燃油经济性的关系 20

2.3.2 运转条件对燃油经济性的影响 20

2.3.3 汽油机燃烧 23

2.3.4 提高汽油机燃油经济性的技术 31

2.3.5 柴油机燃烧 34

2.3.6 提高柴油机燃油经济性的技术 39

2.3.7 利用混合动力技术降低油耗 40

2.4 功率与转矩 42

2.4.1 影响功率的因素 42

2.4.2 提高充填效率 43

2.4.3 提高发动机转速 46

2.5 排气 47

2.5.1 汽油机排气系统 47

2.5.2 柴油机排气系统 53

2.6 增压 55

2.6.1 增压的作用 55

2.6.2 增压发动机循环 56

2.6.3 废气涡轮增压汽油机与增压柴油机的比较 57

2.7 传热与冷却 58

2.7.1 热负荷与冷却 58

2.7.2 燃烧室传热 58

2.7.3 燃烧室内对流换热 59

2.7.4 燃烧室各部温度 60

2.7.5 水冷式冷却装置 61

2.8 摩擦与润滑 62

2.8.1 润滑目的 62

2.8.2 润滑理论 62

2.8.3 弹性流体润滑理论 64

2.8.4 发动机润滑 65

2.8.5 摩擦损失 69

2.9 发动机控制 72

2.9.1 发动机控制历史 72

2.9.2 发动机控制现状 72

2.10 发动机模拟技术 75

2.10.1 流体流动模拟的对象与逼近方法 75

2.10.2 基于零维和准维模型的汽油机性能模拟 76

2.10.3 基于零维和准维模型的柴油机性能模拟 77

2.10.4 基于进排气系气体交换过程模型的充填效率模拟 78

2.10.5 多维模拟模型的理论 78

2.10.6 多维模拟模型的应用 87

2.11 发动机机构力学 91

2.11.1 活塞与曲轴机构 91

2.11.2 配气机构 98

第3章 动力传动系统的基础与理论 103

3.1 动力传动系统概述 103

3.1.1 动力传动装置功能 103

3.1.2 与发动机特性的匹配 104

3.1.3 发展动向 105

3.2 传动机构 106

3.2.1 摩擦离合器 106

3.2.2 液力传动装置 107

3.2.3 万向节 109

3.3 变速机构 111

3.3.1 手动变速器 111

3.3.2 自动变速器 113

3.3.3 CVT 114

3.3.4 电动车与混合动力车中的动力传动装置 118

3.4 分动机构 119

3.4.1 差速器与分动装置 119

3.4.2 差动限制装置功能 121

3.5 动力传动系统的控制 122

3.5.1 液力式自动变速器控制 122

3.5.2 驱动力控制 123

3.6 传动效率 124

3.6.1 传动损失 124

3.6.2 传动效率计算 125

3.7 摩托车动力传动装置 127

3.7.1 摩托车动力传动装置特征 127

3.7.2 手动变速器 128

3.7.3 自动变速器 128

第4章 动力性能的基础与理论 130

4.1 动力性能概述 130

4.1.1 动力性能的现状与发展 130

4.1.2 环保汽车的动力性能 131

4.1.3 驱动力 132

4.1.4 行驶阻力 133

4.1.5 行驶性能曲线 135

4.2 动力性 137

4.2.1 加速性 137

4.2.2 最高车速 138

4.2.3 爬坡性能 138

4.3 驾驶性 139

4.3.1 驾驶性的表述 139

4.3.2 环境对驾驶性的影响 141

4.3.3 汽油特性与驾驶性 141

4.4 燃油经济性 142

4.4.1 燃油经济性表达方式 142

4.4.2 实用油耗 142

4.4.3 影响燃油经济性的因素 143

4.4.4 燃油经济性法规 146

4.4.5 改善燃油经济性措施 147

第5章 制动性能的基础与理论 150

5.1 制动概述 150

5.2 制动力学 150

5.2.1 制动能力 150

5.2.2 制动力分配 151

5.2.3 驻车制动力学 153

5.3 制动力的计算 154

5.3.1 制动器效能因数 154

5.3.2 制动效能系数计算 154

5.4 制动发热 156

5.4.1 能量负荷 156

5.4.2 制动器温升 156

5.5 稳定性 157

5.5.1 制动效能恒定性 157

5.5.2 制动方向稳定性 158

5.6 制动性能控制 160

5.6.1 踏板力控制 160

5.6.2 前后轮制动力分配控制 161

5.6.3 防抱死控制 163

5.7 摩托车制动系统 168

5.7.1 摩托车制动系统特性 168

5.7.2 摩托车制动控制 169

第6章 材料和结构强度的基础与理论 171

6.1 材料 171

6.1.1 概要 171

6.1.2 金属材料 171

6.1.3 非金属材料 188

6.2 材料强度 201

6.2.1 静载破坏 201

6.2.2 疲劳破坏 203

6.2.3 破坏力学 206

6.3 结构力学 209

6.3.1 有限元法（FEM） 209

6.3.2 其他结构分析方法 222

6.3.3 优化设计 224

6.4 行驶载荷 228

6.4.1 路面 228

6.4.2 路面不平的响应 230

6.4.3 驾驶载荷 231

6.4.4 异常载荷 233

6.4.5 汽车载荷计算基准 235

第7章 操纵稳定性的基础与理论 236

7.1 汽车操纵稳定性 236

7.1.1 汽车模型及其运动 236

7.1.2 车辆运动控制 237

7.1.3 驾驶员运动控制 237

7.2 轮胎转向特性 237

7.2.1 稳态特性 238

7.2.2 动态特性 240

7.2.3 对驱动和制动力的影响 242

7.2.4 滑水现象（hydroplaning） 244

7.2.5 轮胎模拟模型 245

7.3 悬架系统的基础 245

7.3.1 悬架系统定义 245

7.3.2 悬架的坐标系与位移 246

7.3.3 悬架几何结构的变化 249

7.3.4 悬架的柔性与刚度 254

7.4 转向系统的基础 255

7.4.1 转向盘角位移输入与转向盘力矩输入 255

7.4.2 转向几何结构 257

7.4.3 转向力 260

7.5 车身空气动力特性 262

7.5.1 车身周围的气流与压力分布 262

7.5.2 六分力特性 263

7.5.3 侧风输入 268

7.6 运动学基础 269

7.6.1 悬架特性的简化 269

7.6.2 二自由度模型与运动方程式 270

7.6.3 二自由度模型的运动特性 272

7.6.4 轮胎非线性对侧偏转向响应性的影响（蛇形曲线图） 276

7.6.5 侧倾自由度与转向系自由度 277

7.6.6 多自由度模型与运动力方程式 279

7.6.7 多自由度模型的运动特性 281

7.7 考虑驱动和制动的运动 281

7.7.1 驱动和制动力学模型与运动方程式 282

7.7.2 驱动和制动与运动性能（稳态特性） 288

7.7.3 驱动力分配和制动力分配与圆周行驶性能 290

7.7.4 驱动力和制动力控制 294

7.8 主动控制与操纵稳定性 296

7.8.1 主动控制概要 296

7.8.2 四轮转向操作系统 296

7.8.3 主动悬架 303

7.8.4 横摆力矩控制 305

7.9 极限运动特性 308

7.9.1 极限运动研究状况 308

7.9.2 极限圆周行驶 309

7.9.3 动态方向稳定性 311

7.9.4 侧翻 314

7.9.5 其他极限运动 315

7.10 汽车列车的运动 315

7.10.1 汽车列车力学模型与运动方程式 315

7.10.2 汽车列车稳定性 318

7.10.3 汽车列车制动稳定性 320

7.10.4 汽车列车倒车性能 322

7.11 驾驶员—汽车系统 323

7.11.1 驾驶员转向操纵控制操作模型 323

7.11.2 驾驶员—汽车系统运动特性与控制效果 327

7.11.3 响应参数与控制难易度 328

7.11.4 感官评价的模型化尝试 329

7.12 摩托车的运动特性 330

7.12.1 摩托车的运动特性 330

7.12.2 摩托车前轮转向系统 331

7.12.3 摩托车侧倾运动 332

7.12.4 摩托车力学模型与运动方程式 333

7.12.5 摩托车直线行驶稳定性 334

7.12.6 考虑车架刚度及驾驶员振动特性的多自由度模型 335

7.12.7 驾驶者—摩托车系统 336

第8章 振动、噪声和乘坐舒适性的基础与理论 339

8.1 汽车的振动噪声概述 339

8.1.1 振动噪声现象的种类 339

8.1.2 汽车振动噪声现象的分析方法 340

8.1.3 汽车振动噪声现象的对策 340

8.2 车身的振动噪声 340

8.2.1 低频振动噪声 340

8.2.2 车身的中高频振动噪声及声响特性 351

8.2.3 空气动力学噪声 361

8.3 悬架、转向系统的振动噪声与乘坐舒适性 363

8.3.1 概述 363

8.3.2 弹簧上、下振动 364

8.3.3 悬架及转向系统振动特性 373

8.3.4 轮胎的振动、噪声特性 381

8.3.5 制动振动与噪声 390

8.4 发动机的振动噪声 398

8.4.1 发动机的激振力 398

8.4.2 发动机的缸体振动 401

8.4.3 发动机的弹性振动 408

8.4.4 发动机的燃烧噪声 418

8.4.5 其他振动噪声 420

8.5 驱动系统的振动噪声 421

8.5.1 基础理论 421

8.5.2 驱动系统的振动噪声的激振力 422

8.5.3 传动轴、驱动轴的振动噪声 423

8.5.4 齿轮引起的噪声 427

8.5.5 CAE技术 430

8.5.6 新型驱动系统的振动噪声问题 432

8.6 进排气系统的振动噪声 433

8.6.1 排气管振动 433

8.6.2 进排气噪声现象及产生原因 434

8.6.3 进排气系统消声器的特征 437

8.6.4 进排气声的控制 441

8.7 噪声振动的主动控制技术 442

8.7.1 控制方法 442

8.7.2 应用举例 444

8.8 未来动力总成的振动噪声 445

8.8.1 混合动力车的振动噪声特征 445

8.8.2 发动机启动停止时的振动 446

8.8.3 电动机的电磁噪声 447

8.8.4 怠速振动、隆隆声 447

8.8.5 混合动力用辅机的噪声 448

8.9 摩托车的振动噪声 448

8.9.1 摩托车振动的起因及影响因素 448

8.9.2 发动机引起的振动 449

8.9.3 发动机的防振支撑 450

8.9.4 车辆各部位的振动对策 452

8.9.5 车辆行驶振动预测 452

8.9.6 摩托车的噪声的起因及影响因素 453

8.9.7 减少加速行驶噪声的对策 453

8.9.8 噪声预测技术 455

8.10 音质评价 456

8.10.1 音质评价的基础知识 456

8.10.2 音质评价系统 457

8.10.3 音质评价的实例及其应用 458

8.11 车外噪声 460

8.11.1 汽车噪声规范 460

8.11.2 车外噪声的影响因素及其贡献率 460

8.11.3 车外噪声的测定分析技术 461

8.11.4 车外噪声的预测技术 462

参考文献 465

国际单位制（SI） 499