汽车设计

本书是为了适应当前汽车行业研发实际需求以及新工科背景下车辆工程专业人才培养方案而编写的。本书系统地介绍了汽车底盘系统及典型零部件设计的理论和计算方法，在保留传统燃油汽车设计内容的同时，增加了纯电动汽车设计的相关内容。本书分为燃油汽车设计和电动汽车设计两部分。燃油汽车设计部分在主要介绍传统燃油汽车底盘动力传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统总成及典型零部件的设计及计算方法的基础上，增加了优化设计、轻量化设计及可靠性设计等现代汽车产品设计实例。电动汽车设计部分主要介绍纯电动汽车、混合动力电动汽车及燃料电池电动汽车的动力驱动系统设计及计算等内容。通过学习，学生可掌握传统燃油汽车底盘各系统及典型零部件的设计方法，掌握典型电动汽车动力驱动系统的设计及计算方法，对汽车设计过程中的新方法和新技术加以了解。本书可以作为高等院校车辆工程及其相关专业本科生教材或硕士研究生选修课参考书，也可供从事汽车及其零部件设计的工程技术人员参考。本书配有PPT课件，采用本书作为教材的教师可登录www.cmpedu.com注册下载。

第1章汽车总体设计1
1.1汽车概述1
*1.1.1汽车的分类及产品型号1
1.1.2汽车设计的内容3
1.1.3汽车设计的特点和要求4
1.1.4汽车总体设计的任务和基本要求5
1.1.5汽车产品开发程序5
1.2汽车形式的选择6
1.2.1轴数6
1.2.2驱动形式6
1.2.3布置形式7
1.3汽车主要参数的选择12
1.3.1汽车主要尺寸参数的确定12
1.3.2汽车主要质量参数的确定15
1.3.3汽车主要性能参数的确定17
1.4汽车总布置设计20
1.4.1设计硬点21
1.4.2整车布置基准线（面）——零线的确定21
1.4.3底盘总成部件的布置22
1.4.4车厢及驾驶室的布置25
1.4.5货箱的布置30
1.5运动校核30
拓展学习内容——汽车设计的发展趋势31
思考题31
第2章传动系统设计33
2.1传动系统概述33
2.2摩擦式离合器设计35
2.2.1概述35
拓展学习内容——摩擦式离合器工作过程37
2.2.2摩擦式离合器的结构方案分析37
拓展学习内容——湿式离合器43
拓展学习内容——金属陶瓷离合器43
2.2.3离合器主要参数的选择43
2.2.4离合器的设计与计算45
2.2.5离合器的操纵机构50
拓展学习内容——扭转减振器设计52
拓展学习内容——双质量飞轮扭转减振器52
2.3机械式变速器设计52
2.3.1机械式变速器概述52
2.3.2变速器传动机构方案55
拓展学习内容——组合式变速器61
2.3.3变速器主要参数的选择61
2.3.4变速器的设计与计算67
2.3.5同步器设计71
*2.3.6变速器操纵机构设计77
拓展学习内容——自动变速器、无级变速器79
2.4万向传动轴设计80
2.4.1万向传动装置概述80
2.4.2万向节结构方案分析82
2.4.3万向节传动的运动和受力分析87
2.4.4传动轴结构分析与设计90
2.5驱动桥设计91
*2.5.1驱动桥设计概述91
2.5.2驱动桥结构方案分析92
2.5.3主减速器结构方案分析93
2.5.4主减速器设计99
2.5.5差速器设计104
拓展学习内容——托森差速器、牙嵌自由轮式差速器、滑块凸轮式差速器108
2.5.6车轮传动装置设计108
2.5.7驱动桥壳设计111
2.6传动系统现代设计方法113
2.6.1膜片弹簧离合器基本参数的优化设计113
2.6.2半轴可靠性设计115
2.6.3驱动桥壳轻量化设计116
2.6.4汽车前悬架优化设计121
思考题127
第3章行驶系统设计129
3.1行驶系统概述129
3.2悬架设计129
3.2.1悬架的设计要求129
3.2.2悬架结构方案分析131
3.2.3悬架主要参数的确定135
拓展学习内容——悬架弹性元件的
种类138
3.2.4钢板弹簧的设计138
拓展学习内容——少片弹簧及变截面钢板
弹簧144
3.2.5独立悬架导向机构设计144
拓展学习内容——减振器的设计153
3.3车架设计153
3.3.1车架的功用及设计要求153
3.3.2车架的结构方案分析154
3.3.3车架的载荷工况及强度分析156
3.4轮胎及车轮的选择157
3.4.1轮胎的使用要求157
3.4.2轮胎的选择157
3.4.3车轮的选择160
思考题162
第4章转向系统设计163
4.1转向系统概述163
*4.1.1转向系统的组成及功用163
4.1.2机械转向系统的设计要求164
4.2机械转向器结构方案分析165
4.3转向系统的性能参数169
4.3.1转向器的效率169
4.3.2传动比的变化特性170
4.3.3转向器传动副的传动间隙Δt173
4.4机械转向器设计174
4.4.1转向系统计算载荷的确定174
4.4.2齿轮齿条式转向器的设计175
4.4.3循环球式转向器的设计175
4.4.4循环球式转向器零件强度计算177
拓展学习内容——助力转向机构178
4.5转向传动机构设计178
4.5.1转向轴和防伤安全机构178
4.5.2转向梯形设计180
思考题183
第5章制动系统设计184
5.1制动系统概述184
*5.1.1制动系统的功用、组成及
工作原理184
5.1.2制动系统的设计要求185
5.2制动器结构方案分析186
5.2.1鼓式制动器186
5.2.2盘式制动器193
5.3制动系统设计及计算198
5.3.1前、后轮制动器制动力矩的
确定198
5.3.2应急制动和驻车制动所需的
制动力矩198
5.4制动驱动机构设计200
*5.4.1制动驱动机构的结构形式200
5.4.2制动驱动机构布置202
5.4.3液压制动驱动机构的设计计算203
5.4.4气压制动驱动机构的设计204
拓展学习内容——汽车防抱制动系统206
思考题207
第6章纯电动汽车设计208
*6.1纯电动汽车概述208
6.1.1纯电动汽车的定义208
6.1.2纯电动汽车的分类209
6.1.3纯电动汽车的标准体系209
6.2纯电动汽车的驱动形式、特点、关键
技术及主要技术指标214
6.2.1纯电动汽车的驱动形式214
6.2.2纯电动汽车的特点216
6.2.3纯电动汽车的关键技术217
6.2.4纯电动汽车的主要技术指标218
6.3纯电动汽车动力蓄电池选型设计219
6.3.1电池系统总能量的确定220
6.3.2电动汽车总电压的确定220
6.3.3确定电池的单体容量220
6.3.4确定电池的单体数量221
6.3.5计算案例221
6.4纯电动汽车驱动电机设计222
6.4.1电机参数设计222
6.4.2传动系统传动比设计224
思考题224
第7章混合动力电动汽车设计225
7.1混合动力电动汽车设计概述225
7.1.1混合动力电动汽车分类225
7.1.2串联式混合动力电动汽车227
7.1.3并联式混合动力电动汽车228
7.1.4混联式混合动力电动汽车229
7.2串联式混合动力电动汽车设计230
7.2.1系统组成及工作原理230
7.2.2控制策略232
7.2.3设计目标和要求233
7.2.4参数设计234
拓展学习内容——串联式混合动力电动
汽车设计实例235
7.3并联式混合动力电动汽车设计236
7.3.1系统组成及工作原理236
7.3.2控制策略237
7.3.3设计目标和要求239
7.3.4参数设计239
拓展学习内容——并联式混合动力电动
汽车设计实例244
7.4混联式混合动力电动汽车设计244
7.4.1系统组成及工作原理244
7.4.2控制策略247
7.4.3设计目标和要求247
7.4.4参数设计247
拓展学习内容——混联式混合动力电动
汽车设计实例250
思考题250
第8章燃料电池电动汽车设计252
*8.1燃料电池电动汽车概述252
8.1.1燃料电池电动汽车的标准体系252
8.1.2燃料电池电动汽车的类型及
特点253
8.1.3燃料电池电动汽车的组成与
工作原理258
8.2燃料电池电动汽车关键技术259
8.2.1燃料电池系统259
8.2.2车载储氢系统259
8.2.3车载蓄电系统260
8.2.4电机及其控制技术260
8.2.5整车布置260
8.2.6整车热管理261
8.2.7整车与动力系统的参数选择与
优化设计261
8.2.8多能源动力系统的能量管理
策略261
8.3燃料电池电动汽车动力传动系统
设计262
8.3.1驱动电机262
8.3.2传动系统传动比264
8.4燃料电池选型设计265
8.5整车热管理技术266
8.5.1国外典型燃料电池电动汽车水、
热管理系统解析266
8.5.2质子交换膜燃料电池系统的水、
热管理系统270
8.5.3燃料电池电动汽车整车热管理
系统设计273
思考题276
参考文献277