现代汽车设计概论PDF电子书下载

第1章　汽车工程的发展 1

1．1 概述 1

1．2　创新与发明 1

1．3　批量生产 3

1．4　世界汽车工业的发展 5

1．4.1　汽车结构的发展 6

1．4.2　车身造型的发展 7

1．5 流线型 9

1．6　商用汽车 11

1．7.1 柴油机 12

1．7　发动机的发展 12

1．7.2　机械增压和涡轮增压 13

1．7.3　两冲程和特殊的汽油机 13

1．7.4 电动力和混合动力 14

1．8　变速器发展 14

1．9　转向 16

1．10　悬架 16

1．11 制动 17

1．12　汽车内部精致化 18

1．13　安全设计 19

1．14　过多的革新 19

1．15 参考书目和深入学习材料 19

2．1 概述 21

第2章　现代材料及其在汽车设计中的应用 21

2．2 汽车材料的结构和制造技术 22

2．2.1　金属和合金 22

2．2.2　塑料和聚合物 24

2．2.3　陶瓷和玻璃 27

2．2.4 复合材料 28

2．3　汽车材料的机械和物理特性 29

2．3.1 机械特性 30

2．3.2　物理特性 30

2．4　汽车部件的材料选择 31

2．4.2　材料选择 32

2．4.1　设计过程 32

2．5　部件材料案例研究 34

2．5.1　金属和合金 34

2．5.2　塑料和聚合物 35

2．5.3　玻璃和陶瓷 37

2．5.4　复合材料 37

2．6　参考书目和深入学习材料 39

第3章 汽车设计人员面临的制造挑战 41

3．1 概述 41

3．2　精益产品开发和精益生产 42

3．3　集成的产品和过程开发（IPPD）　 45

3．4　制造分析、工具和方法 48

3．4.1 面向制造和装配的设计 48

3．4.2　质量功能展开　 49

3．4.3　面向尺寸控制的设计 51

3．4.4　价值工程／分析 52

3．4.5　故障模式和效应分析（FMEA） 52

3．4.6 质量工程 52

3．4.7　质量系统9000 53

3．4.8　成组技术和单元制造 54

3．4.9　柔性和敏捷制造 54

3．4.10　模块化结构 55

3．5　材料加工与技术 56

3．5.1　制造加工分类 56

3．5.2 液压成形 58

3．5.3　激光焊接 59

3．5.4　告士禾夫（Cosworth）铝合金铸造工艺 60

3．5.5　胶黏剂粘接 60

3．5.6　快速原型 61

3．5.7　制造技术案例分析 61

3．6　结论 64

3．7　缩写词 64

3．8　参考书目和深入学习材料 65

第4章　车身设计：造型过程 69

4．1 概述 69

4．2　设计室、工作环境和建筑物 70

4．4　头脑风暴法 72

4．3　产品规划 72

4．5 配套图 73

4．6　分析竞争对手产品 74

4．7　概念效果图和与配套图有关的效果图 74

4．8　全尺寸胶带图 75

4．9 油泥模型 76

4．10　二维CAD系统 79

4．11　三维CAD系统 80

4．12　参考书目和深入学习材料 80

5．1 概述 82

5．2 空气动力 82

第5章 车身设计：空气动力学 82

5．3　气动阻力　 83

5．4　降低气动阻力 84

5．5　稳定性和横向风 87

5．6 噪声 87

5．7　发动机室的通风 88

5．8　乘客室通风 88

5．9　风洞实验 89

5．10　计算流体动力学 90

5．11　参考书目和深入学习材料 90

第6章　底盘设计和分析 92

6．1 概述 92

6．1.1 弯曲 94

6．1.2　扭转 95

6．1.4　侧向载荷 96

6．1.3 弯扭组合 96

6．1.5 纵向载荷 97

6．1.6　不对称载荷 99

6．1.7　安全应力 99

6．1.8　弯曲刚度 100

6．1.9　扭转刚度 100

6．2　底盘类型简介 100

6．2.1 梯形车架 101

6．2.3　扭矩管骨架式车架 103

6．2.4　空间车架 103

6．2.2　十字形车架 103

6．2.5　整体式结构 105

6．3　用简单结构面法进行结构分析 105

6．3.1　简单结构面（SSS）的定义 106

6．3.2　表示厢式车扭转情况的简单结构面 106

6．3.3　受弯扭的厢式车结构 107

6．3.4　表示车弯曲的简单结构面 107

6．3.5 表示轿车受扭转载荷时的简单结构面 109

6．4　计算方法 112

6．5 总结 114

6．6　参考书目和深入学习材料 114

7．1 概述 116

第7章 防撞性和对汽车设计的影响 116

7．2　事故和损伤分析 117

7．2.1　撞击损伤的类型 117

7．2.2　损伤类型和安全带的使用 118

7．2.3　损伤类型和气囊的使用 119

7．3　汽车碰撞“普通动力学” 120

7．3.1　前部碰撞 120

7．3.2　侧面撞击 123

7．4　汽车撞击：挤压特性 123

7．4.1　撞击刚性障碍物 123

7．4.2　汽车之间的碰撞 126

7．4.3　典型应力-应变曲线的推导 128

7．4.4　挤压对安全带性能的影响 130

7．5 结构变形和对安全性的影响 130

7．5.1　前部碰撞 130

7．5.2　侧面撞击 133

7．5.3　侧面撞击气囊系统 134

7．6　参考书目和深入学习材料 136

第8章　噪声、振动和声振粗糙度 138

8．1　概述 138

8．2　振动基础概述 138

8．2.1　基本概念 139

8．2.2　数学模型 139

8．2.4　系统特性和响应 141

8．2.3　建立运动方程 141

8．3　振动控制 145

8．3.1 隔振 146

8．3.2　可调吸振器 147

8．3.3　不可调黏性阻尼器 150

8．3.4　阻尼处理 151

8．3.5　振动控制在汽车设计中的应用 152

8．4　声学基础 157

8．4.1　一般声音传播 157

8．4.2　平面波传播 158

8．4.5　用分贝形式表示声量 159

8．4.4　基准量 159

8．4.3　球面波传播：近声场和远声场 159

8．4.6　声源的组合效果 160

8．4.7　反射面对声音传播的影响 160

8．5　人对声音的响应 161

8．6　声音测量 161

8．7　汽车噪声标准 163

8．7.1　行驶噪声测试 163

8．7.2　静止车辆的噪声 164

8．7.3 车内噪声 164

8．8　汽车噪声源和控制技术 164

8．8.1　发动机噪声 164

8．8.3　进气和排气噪声 165

8．8.2　变速器噪声 165

8．8.4　空气动力噪声 167

8．8.5　轮胎噪声 168

8．8.6　制动噪声 168

8．9　一般噪声控制原理 168

8．9.1 封闭空间的声音（汽车内部） 168

8．9.2　声音能量吸收 169

8．9.3　声音通过障碍物传播 169

8．10　参考书目和深入学习材料 170

第9章　乘客适应性：人机工程方法 172

9．1 概述 172

9．2　八方面误区 173

9．3　汽车工业中的人机工程 176

9．4　提高乘客适应性的人机工程方法 177

9．4.1　标准、原则和建议 177

9．4.2　人体测量学 178

9．4.3　二维人体模板 179

9．4.4　组装图 180

9．4.5　“快速简便”的实体模型 181

9．4.6　人体模型计算机辅助设计系统 183

9．4.7　配合试验 185

9．4.8　用户试验 187

9．4.9　车主调查表 188

9．4.10　各种方法的优缺点 189

9．5.1 菲亚特Punto车人机工程开发 190

9．5　案例分析 190

9．5.2　考文垂（Coventry）艺术和设计学校开发的轻质运动车 193

9．6　未来趋势 197

9．7　改善乘客适应性和舒适性的策略 198

9．8　深入学习材料 198

9．9　作者简介 199

9．10　参考书目和深入学习材料 199

第10章　悬架系统及其部件 202

10．1 概述 202

10．2　汽车悬架的作用 202

10．4.1 汽车坐标轴系统和术语 203

10．4　定义和术语 203

10．3　影响设计的因素 203

10．4.2　车轮定位概念 204

10．5　悬架机构的运动 205

10．6　悬架类型 206

10．6.1　非独立悬架系统 206

10．6.2　半独立悬架系统 208

10．6.3 独立系统 208

10．7 运动分析 210

10．7.1　图形法分析 211

10．7.2　计算分析（二维） 212

10．8　侧倾中心分析 214

10．9.1 弹簧刚度和车轮刚度之间的关系 217

10．9　悬架受力分析 217

10．9.2 可变有效载荷、不变固有频率的车轮刚度 218

10．9.3　悬架部件受力 219

10．10　防后蹲／防点头几何形状 221

10．10.1　确定防前俯几何／外侧制动 221

10．10.2　确定防俯仰——加速 223

10．11 在转弯时侧向载荷转移 224

10．12　悬架元件 226

10．12.1 弹簧的类型和特点 226

10．12.2　悬架弹簧 227

10．12.3　防侧倾杆（稳定杆） 229

10．12.4　阻尼器类型及特点 229

10．13.1　路面粗糙度和汽车的激励 231

10．13　汽车行驶性分析 231

10．13.2　人对行驶平顺性的反应 232

10．13.3　人体对振动的响应 232

10．13.4　汽车对路面激励的响应分析 234

10．13.5 对于路面激励的响应 234

10．14　可控式悬架 239

10．15　参考书目和深入学习材料 241

第11章　汽车控制系统 243

11．1　概述 243

11．1.1 开环控制 243

11．1.3　闭环控制 244

11．1.2　前馈控制 244

11．1.4　顺序控制 247

11．1.5　微控制器在汽车中的应用 248

11．2　传感器在汽车中的应用 248

11．2.1　发动机管理系统 249

11．2.2 底盘控制系统 249

11．3　发动机管理系统 250

11．3.1 电子燃油喷射（EFI） 250

11．3.2 电子燃油喷射控制系统类型 251

11．3.3　点火正时控制 253

11．3.4　爆震传感 254

11．4.2 电子控制自动变速器 255

11．4.1 电子离合器控制 255

11．4　电子变速器控制 255

11．5　发动机管理和变速器控制系统的集成 257

11．6 底盘控制系统 258

11．6.1 防抱死制动系统（ABS） 258

11．6.2　牵引力控制系统 260

11．6.3　电子阻尼控制 261

11．6.4 电控动力助力转向（PAS） 262

11．7　多路传输系统 264

11．8　汽车安全与保护系统 265

11．8.1　气囊和座椅安全带预拉紧器 265

11．8.2　遥控钥匙和停车防盗装置 266

11．9　车载导航系统 267

11．10　参考书目和深入学习材料 268

第12章　发动机特性设计 270

12．1　概述 270

12．2　奥托循环即定容循环 270

12．3　理想循环的偏差 273

12．3.1 进气过程 273

12．3.2　进气阶段汽缸压力 273

12．3.3　进气温度 275

12．3.4　充气效率 276

12．4　压缩过程 279

12．5　渐进的燃烧 280

12．6.1　完全燃烧的化学反应 283

12．6　燃烧过程化学 283

12．6.2　过量空气系数 284

12．6.3　汽缸内过程的燃烧模型 284

12．6.4　建立初始方程 285

12．6.5　求解方法 285

12．7　膨胀和排气 287

12．8　参考书目和深入学习材料 290

第13章 变速器和传动系 292

13．1　绪论 292

13．2　汽车对变速器的要求 293

13．2.1　汽车布置 293

13．2.2　汽车起步 294

13．2.3　车辆要求——动力系必须传递什么 295

13．2.4　改变传动比——变速器和汽车的匹配 296

13．3　机械变速器 299

13．3.1 前轮驱动乘用车变速器 300

13．3.2 后轮驱动汽车和商用车变速器 301

13．3.3　换挡和同步器 302

13．3.4　齿轮传动比——如何得到 303

13．3.5 离合器 305

13．3.6　机械式自动变速器 306

13．4.1　Jatco JF506E自动变速器 307

13．4.2　液力变矩器 307

13．4 自动变速器 307

13．4.3　行星齿轮组——自动变速器的关键部件 311

13．4.4　JF506E自动变速器工作原理 312

13．4.5　换挡方法 313

13．4.6 自动变速器控制器（ATCU） 314

13．5　无级变速器（CVT） 316

13．5.1　无级变速器（CVT）的理论基础 316

13．5.2　液力变速器 318

13．5.3　带式无级变速原理 318

13．5.4　带式无级变速器 320

13．5.5　牵引传动式无级变速原理 321

13．5.6　牵引传动式无级变速器 322

13．6.1　工作环境 323

13．6　变速器应用问题 323

13．6.2　效率 324

13．6.3　其他变速器部件 325

13．7　参考书目和深入学习材料 326

第14章　制动系统 328

14．1　概述 328

14．1.1 制动系统的功能和使用条件 328

14．1.2　制动系统设计方法 329

14．1.3　制动系统部件和结构 330

14．2　法规 331

14．3　制动基础 333

14．3.1　汽车制动运动学 333

14．3.2　汽车制动动力学 336

14．3.3 轮胎与路面之间的摩擦力 337

14．4　制动比例关系与附着利用率 339

14．4.1　静力学分析 339

14．4.2　制动比常数的制动 340

14．4.3　制动效率 343

14．4.4　附着利用率 344

14．4.5　车轮抱死 346

14．4.6　车桥抱死对汽车稳定性的影响 347

14．4.7　汽车车身在制动时俯仰运动 348

14．4.8　可变制动比的制动 350

14．5.1　对制动系统的材料要求 354

14．5　材料特性 354

14．5.2　铸铁转子 355

14．5.3　替代转子材料 355

14．5.4　制动盘材料／设计评价 357

14．6　先进的制动技术 358

14．6.1　驾驶员行为分析模型 358

14．6.2　电控制动系统 358

14．6.3　防抱死制动系统 359

14．6.4　牵引力控制系统（TCS） 359

14．7　参考书目和深入学习材料 359

15．1　绪论 361

第15章 失效预防——可靠性和耐久性研究在汽车设计和制造中的作用 361

15．2　失效在现实工程中的重要影响 362

15．2.1　失效和可靠性的定义 362

15．2.2　工程责任和产品义务 363

15．2.3　主要工程失效 364

15．2.4　可靠性和失效的统计特性 366

15．2.5　失效和失效模式 368

15．3　测试和失效预测 375

15．3.1　测试原理 375

15．3.2　材料测试 376

15．3.3　汽车部件／整车测试 377

15．4　汽车技术和避免失效的重要性 378

15．4.1　汽车商业氛围 378

15．3.4　失效预测 378

15．4.2　失效调查和失效预防 380

15．5　案例研究——汽车失效的典型例子 382

15．5.1　汽车结构耐久性 382

15．5.2　鱼骨式悬架失效 385

15．5.3　传动系耐久性和曲轴失效研究 386

15．5.4　专用汽车主臂弯曲修复 388

15．6　参考书目和深入学习材料 389

16．2　汽车机械发展趋势 394

16．2.1　设计趋势 394

16．1　概述 394

第16章　未来汽车设计趋势 394

16．2.2　先进的制造方法 395

16．2.3　材料进展 396

16．2.4　节能 397

16．2.5 动力系统 398

16．2.6 汽车销售 398

16．3　汽车电气和电子发展趋势 399

16．3.1 动力系统设计中应用的电子技术 399

16．3.2　安全系统的电子进展　 402

16．3.3 底盘系统电子发展　 403

16．3.4　车身系统的电子发展　 404

16．3.5　汽车信息和导航系统　 405

16．4　参考书目和深入学习材料 406