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第一章 汽车的总体性能 1

第一节 发动机的输出性能 1

一、发动机的速度特性 1

二、发动机的负荷特性 5

三、发动机的全特性 7

第二节 轮胎性能 7

一、轮胎结构 7

二、轮胎径向变形特性 10

三、轮胎的纵向附着性能 12

四、轮胎侧偏特性 17

第三节 汽车性能和主要评价指标 27

一、汽车动力性和主要评价指标 27

二、汽车燃料经济性和排放性及其主要评价指标 28

三、汽车制动性和主要评价指标 31

四、汽车操纵稳定性和主要评价指标 32

五、汽车行驶平顺性和主要评价指标 33

六、汽车通过性和主要评价指标 36

习题 38

第二章 汽车的总体设计 39

第一节 汽车设计流程 39

一、概述 39

二、汽车设计的基本过程 40

三、目前汽车底盘设计相关的应用软件 47

第二节 整车总体设计 48

一、整车总体设计的任务、原则和目标 48

二、整车型式 48

三、汽车主要参数的选择 50

第三节 动力传动系统的参数选择 58

一、发动机基本形式的选择 58

二、发动机主要性能指标的选择 59

三、传动系参数的选择 60

第四节 总布置图的绘制 62

一、整车布置的基准线——零线的确定 63

二、确定车轮中心至车架上平面——零线的最小布置距离 64

三、前轴落差的确定 65

四、发动机及传动系的布置 65

五、车头、驾驶室的布置 66

六、传动轴的布置 66

七、悬架的布置 67

八、车架总成外形及其横梁的布置 67

九、转向系的布置 68

十、制动系统的布置 68

十一、进、排气系统的布置 69

十二、操纵系统的布置 69

十三、车箱的布置 69

第五节 运动校核 70

一、转向轮跳动图 70

二、传动轴跳动图 72

三、汽车传动轴跳动图解计算法 74

四、转向拉杆与悬架导向机构运动的协调 75

习题 76

第三章 汽车的动力性 77

第一节 汽车的驱动力 77

一、汽车的驱动力 77

二、传动系效率 77

三、汽车的驱动力图 80

四、汽车的驱动力与各挡传动比的关系 85

第二节 汽车的行驶阻力 87

一、滚动阻力 88

二、空气阻力 93

三、坡度阻力 97

四、加速阻力 99

五、汽车的行驶方程 102

六、汽车的功率平衡 102

第三节 路面的法向作用力和附着力 104

一、路面的法向作用力 104

二、汽车的附着力 112

三、汽车的行驶附着条件 114

四、汽车的附着利用率 115

第四节 汽车的加速性能和爬坡性能 118

一、受限于驱动力的汽车加速能力 118

二、受限于路面附着力的汽车加速能力 123

三、汽车的爬坡性能 126

第五节 装备ASR的汽车动力性 127

一、概述 127

二、ASR的基本结构 129

三、非全轮驱动汽车ASR制动干预调节的工作原理和汽车的动力性 131

四、非全轮驱动汽车ASR发动机功率调节的工作原理和汽车的动力性 132

习题 133

第四章 汽车的燃料经济性和排放性 135

第一节 汽车燃料经济性和排放性法规 135

一、汽车燃料经济性法规 135

二、汽车排放性法规 142

第二节 汽车燃料经济性的计算 149

一、配置机械变速器的汽车燃料经济性计算 149

二、配置液力变矩器汽车的燃料经济性计算 152

第三节汽车结构及其匹配与燃料经济性的关系 153

一、发动机 153

二、汽车的轻量化 159

三、空气阻力系数 163

四、变速器 163

五、汽车轮胎 169

六、起-停系统 170

七、燃料经济性的发动机和传动系统的性能匹配 170

八、汽车结构、成本和运行工况对燃料经济性的影响小结 170

第四节 汽车运用与燃料经济性的关系 172

一、汽车技术状态对燃料经济性的影响 172

二、驾驶技术对燃料经济性的影响 174

第五节 汽车的排放性 176

一、发动机有害排放物产生机理 177

二、汽油机排放性的影响因素 179

三、柴油机排放性的影响因素 181

四、汽油车排气污染物控制的主要措施 182

五、柴油车排气污染物控制的主要技术措施 185

习题 188

第五章 离合器设计 189

第一节 概述 189

第二节 摩擦式离合器结构方案分析 190

一、从动盘的数目和离合器的工作环境 191

二、压紧弹簧的结构型式 193

第三节 离合器主要参数的选择 197

一、离合器的摩擦力矩 198

二、后备系数 199

三、单位压力 199

四、摩擦片外径、内径和厚度 200

五、摩擦因数、摩擦面数和离合器间隙 201

第四节 离合器的设计与计算 201

一、离合器的接合过程分析 201

二、离合器基本参数的优化 204

三、压紧弹簧设计 205

四、主要零部件的设计考虑 215

第五节 扭转减振器设计 223

一、概述 223

二、扭转减振器的参数选择 225

三、从动盘减振器的特性局限性 226

四、双质量飞轮减振器 227

第六节 离合器的操纵机构 227

一、离合器操纵机构设计要求 227

二、操纵机构结构型式的选择 228

三、离合器操纵机构的设计计算 228

习题 229

第六章 变速器设计 230

第一节 变速器传动机构布置方案 230

一、变速器设计要求 230

二、机械式变速器传动机构布置方案 230

第二节 变速器零部件结构方案分析 238

一、齿轮型式 238

二、变速器轴 238

三、轴承类型 239

四、换挡机构型式 240

五、防脱挡机构 240

六、齿轮的布置 241

七、变速器壳体 241

八、变速器的结构刚性 242

九、变速器操纵机构 242

第三节 变速器主要参数的选择与计算 244

一、挡数 244

二、传动比范围 244

三、中心距 245

四、变速器的轴向尺寸 246

五、轴的设计计算 246

六、齿轮参数 248

七、各挡齿轮齿数的分配 253

第四节 同步器设计 255

一、惯性式同步器的结构与工作原理 255

二、同步器的锁止条件 258

三、同步器主要参数的确定 260

第五节 汽车自动变速器 263

一、液力机械变速器 263

二、带式无级变速器 264

三、电控机械式自动变速器 266

四、双离合器自动变速器 267

五、自动变速技术的新发展 270

习题 274

第七章 万向传动轴设计 275

第一节 万向传动轴结构方案分析 275

一、万向转动轴设计的基本要求 275

二、传动轴的结构型式 276

三、万向节的结构型式 277

第二节 万向传动的运动和受力分析 284

一、单十字轴万向节传动 284

二、双联式准等速万向节传动 284

三、球笼式万向节传动 286

第三节 万向节设计 287

一、万向传动的计算载荷 287

二、十字轴万向节的设计 288

三、球笼式万向节的设计 290

第四节 传动轴设计 290

习题 292

第八章 驱动桥设计 293

第一节 驱动桥的结构方案分析 293

一、驱动桥设计的基本要求 293

二、驱动桥的结构方案分析 293

第二节 主减速器设计 295

一、主减速器的结构型式 295

二、主减速器锥齿轮主要参数选择 304

三、主减速器锥齿轮强度计算 308

四、主减速器锥齿轮轴承的载荷计算 321

五、锥齿轮的材料 324

第三节 差速器设计 325

一、差速器结构型式的选择 325

二、普通锥齿轮差速器齿轮设计 330

三、多驱动桥汽车的轴间差速器 331

第四节 半轴和驱动桥壳设计 332

一、结构型式分析 332

二、半轴计算 334

三、驱动桥壳结构方案分析 336

四、驱动桥壳强度计算 337

习题 339

第九章 汽车制动系统的理论与设计 340

第一节 汽车制动时的受力和运动 340

一、制动时汽车受力和运动 340

二、制动轮的受力和运动 342

三、车轮路面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系 343

第二节 汽车的制动效能和安全车距 345

一、汽车的制动效能 345

二、制动距离的计算 346

三、安全车距 349

四、汽车制动效能的恒定性 350

第三节 汽车自适应巡航系统 354

一、汽车自适应巡航系统的安全车距 354

二、减速行驶达到安全车距阶段的自车车速调节 355

三、加速行驶达到跟随行驶阶段自车车速调节 373

四、其他车距保持系统 384

第四节 汽车制动时方向稳定性 384

一、汽车的制动跑偏 386

二、制动时汽车转向能力的丧失 390

三、制动时汽车的侧滑 390

四、铰接汽车的制动折转 392

第五节 前后制动器制动力的比例关系 394

一、路面对前、后车轮的法向作用力 395

二、无ABS配置时理想的前、后制动器制动力分配曲线 395

三、具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数 397

四、利用附着系数与制动效率 398

五、对前、后制动器制动力分配的要求 400

第六节汽车制动防抱死装置 403

一、汽车制动防抱死装置的意义 403

二、汽车制动防抱死装置的结构和工作原理 403

三、汽车制动防抱死装置的性能要求 407

四、汽车制动防抱死装置的轮速调节类型 410

五、汽车制动防抱死装置的布置型式 410

六、汽车制动防抱死控制技术 413

第七节 制动系设计要求和制动器设计 415

一、制动系设计要求 415

二、制动器结构方案分析 416

三、鼓式制动器主要参数的确定 421

四、盘式制动器主要参数的确定 423

五、鼓式制动器的设计计算 423

六、盘式制动器的设计计算 426

七、衬片磨损特性计算 427

八、前、后轮制动器制动力矩 428

九、制动器的主要元件结构 428

第八节 制动驱动机构的设计计算 432

一、制动驱动机构型式 432

二、制动分路系统 433

三、液压制动驱动机构的设计计算 434

四、真空助力器的设计计算 435

习题 437

第十章 汽车的平顺性和悬架系统设计 438

第一节 汽车行驶的路面特性 438

一、路面的统计特性 439

二、路面不平度的功率谱 439

第二节 汽车平顺性分析 442

一、汽车振动系统的简化 442

二、汽车单质量振动系统的平顺性分析 444

三、汽车双质量振动系统的平顺性分析 451

四、汽车双轴模型的平顺性分析 461

第三节 汽车七自由度振动系统的平顺性分析 466

第四节 汽车乘客与座椅系统对平顺性的影响 472

一、人体-座椅系统的传递特性 473

二、人体-座椅系统的参数选择 473

第五节 悬架控制性能 474

一、悬架控制分类 475

二、悬架运动及其控制效果分析 476

第六节 悬架结构型式 480

一、概述 480

二、非独立悬架结构型式 481

三、独立悬架结构型式 485

第七节 悬架运动对汽车参数的影响分析 489

一、轮距 489

二、各种悬架侧倾中心 490

三、车轮外倾角 494

四、主销内倾角及偏移距 496

五、主销后倾 500

六、纵倾中心及抗纵倾性 506

七、前后悬架方案的选择 510

第八节 悬架主要参数的确定 511

一、悬架静挠度和动挠度 511

二、悬架弹性特性 511

三、悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配 513

第九节 悬架主要部件设计 513

一、弹性元件 513

二、减振器 526

三、悬架导向机构的设计 528

第十一章 汽车转向系统的理论与设计 543

第一节 转向系统的运动和受力 543

一、前轮转向系统运动学 543

二、四轮转向系统运动学 546

三、转向主销的几何关系 546

四、转向角与转向力 548

第二节 转向系统的设计要求和主要性能参数 550

一、转向系统的组成 551

二、转向系统的设计要求 551

三、转向系统效率 551

四、转向系传动比 554

五、转向器传动间隙 557

六、转向系刚度 558

第三节 机械转向器设计 559

一、机械转向器方案分析 559

二、齿轮齿条式转向器设计 562

三、循环球式转向器设计 565

第四节 液压动力转向设计 571

一、对动力转向的要求 571

二、液压动力转向方案分析 571

三、液压动力转向的设计计算 575

四、液压动力转向的评价指标 578

第五节 电动助力转向设计 579

一、电动助力转向方案分析 580

二、电动助力转向的主要参数设计 581

三、电动助力转向的助力特性 582

第六节 转向操纵机构和传动机构设计 585

一、转向操纵机构方案分析 585

二、防伤安全机构设计 587

三、转向梯形结构方案分析 589

四、整体式转向梯形机构优化设计 591

五、转向传动机构强度计算 594

六、转向减振器 595

习题 595

第十二章 汽车的操纵稳定性 596

第一节 概述 596

一、车辆坐标系与运动 596

二、人-汽车闭环系统 597

三、汽车操纵稳定性的两种评价方法 597

第二节 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应 598

一、线性二自由度汽车模型的运动微分方程 598

二、前轮角阶跃输入下的汽车稳态响应 600

三、前轮角阶跃输入下的汽车瞬态响应 606

四、横摆角速度频率响应特性 612

第三节 汽车操纵稳定性与悬架系统的关系 613

一、汽车的侧倾运动 614

二、侧倾时垂直载荷在左、右侧车轮上的重新分配及其对稳态响应的影响 619

三、侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化 621

四、侧倾转向 623

五、变形转向——悬架导向装置变形引起的车轮转向角 624

六、变形外倾——悬架导向装置变形引起的外倾角的变化 626

第四节 汽车操纵稳定性与转向系统的关系 626

一、转向系的功能与方向盘力特性 626

二、不同行驶工况下对操纵稳定性的要求 627

三、转向系与汽车横摆角速度稳态响应的关系 630

第五节 汽车操纵稳定性与传动系的关系 631

一、地面切向反作用力与“不足-过多转向特性”的关系 631

二、路面切向作用力控制转向特性的基本概念简介 632

习题 637

第十三章 汽车学试验 638

第一节 汽车动力性试验 638

一、汽车动力性的道路试验通则 638

二、汽车行驶阻力道路试验 639

三、汽车加速性能和最高车速道路试验 641

四、汽车爬陡坡道路试验 642

五、汽车动力性台架试验设备 643

六、汽车动力性台架试验的道路阻力模拟 643

七、汽车动力性台架试验 646

第二节 汽车燃料经济性试验 647

一、道路试验条件和试验项目 647

二、最高挡全油门加速燃料消耗量道路试验 648

三、等速行驶燃料消耗量道路试验 648

四、多工况燃料消耗量道路试验 648

五、限定条件下的平均使用燃料消耗量试验 650

六、试验数据校正 650

七、汽车燃料消耗量台架试验 651

第三节 型式认证汽车尾气排放性试验 651

一、测试设备 651

二、排放测试 654

第四节 在用汽车尾气排放性试验 656

一、汽油车稳态加载工况简介 656

二、测试仪器和设备 656

三、稳态加载工况试验 658

四、排放测试结果计算 658

第五节 汽车行车制动性能道路试验 659

一、试验要求 659

二、制动系统性能要求 660

三、行车制动试验方法 662

第六节 汽车操纵稳定性试验 664

一、低速行驶转向轻便性试验 664

二、稳态转向特性试验 665

三、瞬态横摆响应试验 666

四、汽车回正能力试验 666

五、方向盘角脉冲试验 667

六、闭环操纵稳定性试验 667

第七节 汽车平顺性试验 669

一、平顺性试验的主要内容 669

二、平顺性试验数据的采集和处理 671

习题 671

主要参考文献 673