汽车设计

　　本书基于传统汽车设计流程，层层递进引入各汽车零部件的技术背景、开发细节、前沿技术及其发展趋势。具体来说，本书介绍了汽车设计的理念、发展历程、设计方法以及相关的理论基础知识。在此基础上，本书对应汽车设计中的各个零部件的设计，重点阐述汽车总体设计、离合器设计、机械变速器设计、悬架设计和转向、制动系统设计等内容。本书还介绍了相关的汽车软件设计知识，帮助读者进行知识拓展。 本书为普通高等教育汽车类专业系列教材，也适合对智能网联汽车以及新型汽车零部件设计感兴趣的读者，无论开发者、设计者、科研工作者还是刚入门的技术爱好者。本书还适合有相关知识背景的从业人员进行深入学习。

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前言

第1章汽车总体设计1

1.1概述1

1.2汽车底盘演变3

1.3汽车设计方法5

1.4汽车开发程序7

1.5汽车现代设计11

1.5.1汽车形式的确定11

1.5.2汽车主要参数及发动机的选择18

1.5.3车身形式与轮胎选择27

1.5.4汽车的总体布置及运动校核31

1.5.5汽车软件设计42

1.6新能源汽车设计44

1.6.1纯电动汽车动力系统与传动系布局44

1.6.2混合动力汽车动力与传动系匹配布局45

1.7智能汽车设计48

1.7.1智能驾驶系统功能介绍48

1.7.2智能车辆传感器布局49

1.7.3智能车辆执行机构布局简介51

第2章离合器设计52

2.1概述52

2.2离合器的结构形式选择53

2.2.1从动盘数的选择53

2.2.2压紧弹簧的结构和布置形式的选择54

2.2.3膜片弹簧的支承方式56

2.2.4压盘的驱动方式58

2.3离合器的主要参数选择58

2.4离合器的设计与计算61

2.4.1离合器基本参数优化61

2.4.2膜片弹簧的弹性特性62

2.4.3膜片弹簧的强度计算63

2.4.4膜片弹簧基本参数的选择64

2.4.5膜片弹簧的制造工艺65

2.5扭转减振器的设计65

2.5.1扭转减振器机构原理66

2.5.2扭转减振器主要参数选择与设计计算66

2.5.3双质量飞轮减振器68

2.6离合器的接合过程69

2.7离合器的操纵机构设计69

2.8离合器主要零部件的结构设计71

2.8.1从动盘总成的设计71

2.8.2离合器盖总成73

2.8.3分离轴承总成74

第3章机械变速器的设计76

3.1概述76

3.2变速器的传动机构方案分析77

3.2.1两轴式变速器77

3.2.2中间轴式变速器78

3.2.3倒档传动布置方案81

3.2.4多速变速器的组合方案分析82

3.3变速器主要参数的选择85

3.3.1档位数85

3.3.2传动比范围85

3.3.3中心距86

3.3.4外形尺寸86

3.3.5轴的直径86

3.3.6齿轮参数86

3.3.7各档齿轮齿数的分配90

3.4变速器的设计和计算92

3.4.1齿轮的损坏形式92

3.4.2齿轮强度计算92

3.4.3轴的强度计算94

3.5变速器的操作机构设计96

3.5.1换档机构96

3.5.2锁定机构97

3.6同步器设计98

3.6.1惯性式同步器98

3.6.2主要参数的确定103

3.6.3同步器计算105

3.7自动变速器匹配设计106

3.7.1自动变速器匹配设计总体原则107

3.7.2自动变速器结构匹配设计107

3.7.3自动变速器性能匹配设计108

3.8机械式无级变速器109

3.8.1结构与工作原理109

3.8.2传动带110

3.9新能源汽车变速器111

3.9.1混合动力专用变速器DHT111

3.9.2纯电动汽车多档变速器111

第4章万向节和传动轴设计113

4.1概述113

4.2普通十字轴向万向节114

4.2.1普通十字轴向万向节结构114

4.2.2单个十字轴向万向节的运动特性115

4.2.3双十字轴向万向传动的运动特性117

4.2.4多十字轴向万向传动的运动特性118

4.2.5十字轴向万向节的设计118

4.3挠性万向节120

4.4准等速万向节122

4.5等速万向节124

4.5.1球叉式万向节124

4.5.2球笼式万向节125

4.5.3球笼式万向节的设计127

4.6传动轴结构分析与设计128

4.7中间支承结构分析与设计131

第5章驱动桥设计134

5.1概述134

5.2驱动桥的结构方案分析134

5.3主减速器设计136

5.3.1主减速器的结构形式136

5.3.2主减速器基本参数选择与计算载荷的确定148

5.3.3主减速器锥齿轮强度计算152

5.3.4主减速器锥齿轮轴承的载荷计算153

5.3.5锥齿轮材料155

5.4差速器设计156

5.4.1差速器结构形式选择156

5.4.2普通锥齿轮式差速器齿轮设计162

5.4.3多桥驱动汽车的轴间差速器163

5.4.4黏性联轴器结构及在汽车上的布置164

5.5车轮传动装置设计165

5.5.1结构形式分析165

5.5.2半轴计算167

5.5.3半轴可靠性设计168

5.5.4半轴结构设计169

5.6驱动桥壳设计170

5.6.1驱动桥壳结构方案分析170

5.6.2驱动桥壳强度计算171

第6章悬架设计173

6.1概述173

6.1.1悬架的基础及分类173

6.1.2新型悬架174

6.2悬架的主要参数的确定177

6.2.1悬架的静挠度fc177

6.2.2悬架的动挠度fd177

6.2.3悬架的弹性特性178

6.2.4后悬架主弹簧和副弹簧的刚度分配178

6.2.5悬架的侧倾角刚度以及前后轴之间的分配179

6.3钢板弹簧的设计及计算179

6.4扭杆弹簧的设计186

6.5独立悬架导向机构的设计189

6.5.1设计要求189

6.5.2导向机构的布置参数189

6.5.3双横臂式独立悬架导向机构设计193

6.5.4麦弗逊式独立悬架导向机构的设计197

6.6减振器的主要参数和尺寸的选择199

6.7横向稳定杆的设计201

第7章转向系统设计207

7.1概述207

7.2机械式转向器方案分析与设计209

7.2.1齿轮齿条式转向器209

7.2.2整体式转向器213

7.3机械式转向器主要性能参数216

7.3.1转向系统的角传动比216

7.3.2转向系统的转矩传动比216

7.3.3转向器的效率217

7.4动力转向机构设计219

7.4.1动力转向系统概述219

7.4.2整体式动力转向器221

7.4.3齿轮齿条式动力转向器228

7.4.4转阀特性曲线的计算230

7.4.5动力转向泵232

7.4.6动力转向油罐238

7.4.7动力转向油管240

7.5转向梯形设计243

7.5.1汽车转向时理想的内、外前轮转角关系243

7.5.2整体式转向梯形机构的设计校核244

7.5.3轮胎侧偏角对转向时内、外前轮转角之间理想关系的影响246

7.6转向杆系与悬架的匹配设计248

7.6.1在前悬架是纵置钢板弹簧的汽车中转向纵拉杆的布置249

7.6.2在采用双横臂式前悬架的汽车中的转向杆系布置252

7.6.3在采用麦克弗森式前悬架的汽车中的转向杆系布置255

7.6.4前束角随着前轮上、下跳动的变化特性曲线256

7.6.5车轮前、后移动时前束角的控制257

7.7线控转向系统259

7.7.1线控转向结构组成260

7.7.2路感反馈控制策略261

7.7.3转向执行控制策略263

7.7.4主动前轮转向控制策略264

第8章制动系统设计266

8.1概述266

8.2制动器的结构方案分析267

8.2.1鼓式制动器267

8.2.2盘式制动器271

8.3制动器主要参数的确定273

8.3.1鼓式制动器主要参数的确定273

8.3.2盘式制动器主要参数的确定274

8.4制动器的设计与计算275

8.4.1鼓式制动器的设计计算275

8.4.2盘式制动器的设计计算282

8.4.3摩擦衬片磨损特性的计算283

8.4.4前、后轮制动器制动力矩的确定284

8.4.5应急制动和驻车制动所需的制动力矩284

8.5制动驱动机构287

8.5.1简单制动系287

8.5.2动力制动系287

8.5.3伺服制动系291

8.5.4分路系统296

8.5.5液压制动驱动机构的设计计算297

8.5.6真空助力器的设计计算298

8.6制动力调节机构299

8.6.1限压阀299

8.6.2防抱死制动系统（ABS）300

8.7线控制动系统302

8.7.1电子液压制动EHB系统302

8.7.2电子机械制动EMB系统303

8.7.3iBooster结构及设计306

第9章汽车系统性能设计307

9.1车辆模型建立307

9.1.1数学模型设计307

9.1.2连续和离散模型308

9.1.3分析和数值模型309

9.2汽车操纵稳定性计算310

9.2.1线性三自由度车辆操纵性模型及模型参数310

9.2.2不足转向度K的计算316

9.3汽车结构动力学设计318

9.3.1振动模态分析的基本理论及方法319

9.3.2结构响应分析的基本理论及方法322

9.4汽车结构轻量化设计323

9.5汽车结构抗疲劳和可靠性设计327

9.5.1零部件的抗疲劳设计方法327

9.5.2汽车可靠性设计329

9.6汽车结构计算机辅助设计332

9.6.1计算机辅助技术332

9.6.2有限元辅助设计方法333

9.6.3底盘结构的计算机辅助设计338

参考文献342