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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