本書是為了適應(yīng)當(dāng)前汽車行業(yè)研發(fā)實(shí)際需求以及新工科背景下車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案而編寫的。本書系統(tǒng)地介紹了汽車底盤系統(tǒng)及典型零部件設(shè)計(jì)的理論和計(jì)算方法，在保留傳統(tǒng)燃油汽車設(shè)計(jì)內(nèi)容的同時(shí)，增加了純電動汽車設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。本書分為燃油汽車設(shè)計(jì)和電動汽車設(shè)計(jì)兩部分。燃油汽車設(shè)計(jì)部分在主要介紹傳統(tǒng)燃油汽車底盤動力傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)總成及典型零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，增加了優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)及可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例。電動汽車設(shè)計(jì)部分主要介紹純電動汽車、混合動力電動汽車及燃料電池電動汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算等內(nèi)容。
通過學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握傳統(tǒng)燃油汽車底盤各系統(tǒng)及典型零部件的設(shè)計(jì)方法，掌握典型電動汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算方法，對汽車設(shè)計(jì)過程中的新方法和新技術(shù)加以了解。
本書可以作為高等院校車輛工程及其相關(guān)專業(yè)本科生教材或碩士研究生選修課參考書，也可供從事汽車及其零部件設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員參考。
本書配有PPT課件，采用本書作為教材的教師可登錄www.cmpedu.com注冊下載。
前言本書是為了適應(yīng)當(dāng)前汽車行業(yè)研發(fā)實(shí)際需求以及新工科背景下車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案而編寫的。汽車產(chǎn)業(yè)正在加快與新能源、新技術(shù)、電子信息等產(chǎn)業(yè)的融合，同時(shí)新的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案也要求學(xué)生掌握電動汽車、混合動力電動汽車等新能源汽車總成及零部件的設(shè)計(jì)方法，這就要求汽車設(shè)計(jì)教材在保留傳統(tǒng)汽車底盤各總成設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的同時(shí)，增加現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及新能源汽車相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容，同時(shí)教材內(nèi)容安排也要有相應(yīng)調(diào)整。
與傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)教材相比，本書在對傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，增加了優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化設(shè)計(jì)及可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)方法應(yīng)用實(shí)例，增加了純電動汽車、混合動力電動汽車及燃料電池電動汽車等電動汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。本書具有以下特點(diǎn)：
1）增加拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容。
結(jié)合課程線上資源，設(shè)置拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容模塊，以適應(yīng)一流課程建設(shè)及學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變化。本書將部分跨專業(yè)融合或行業(yè)前沿技術(shù)等內(nèi)容設(shè)計(jì)為拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容，供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
2）增加現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容。
為了適應(yīng)汽車行業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展需求，在教材中增加離合器優(yōu)化設(shè)計(jì)、驅(qū)動橋殼輕量化設(shè)計(jì)、懸架系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計(jì)、半軸可靠性設(shè)計(jì)、電動汽車傳動系統(tǒng)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容，介紹現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
3）增加電動汽車設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。
為了適應(yīng)車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的變化，教材中增加純電動汽車、混合動力電動汽車及燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及再生制動相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)增加電動汽車性能匹配設(shè)計(jì)及混合動力電動汽車耦合系統(tǒng)控制相關(guān)內(nèi)容，供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)用。各標(biāo)題序號前帶“*”者設(shè)置為自學(xué)內(nèi)容。
本書由東北林業(yè)大學(xué)李勝琴編寫第1章、第2章、第3章和第7章，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)葉紹波編寫第4章和第5章，洛陽理工學(xué)院姚永玉編寫第6章和第8章。在本書的編寫過程中，參考了東北林業(yè)大學(xué)部分本科生課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容,研究生杜鵬、丁雪梅、孫鑫協(xié)助完成了部分文字的整理及繪圖工作，特此說明并表示感謝。
本書由崔淑華教授主審。崔淑華教授對本書進(jìn)行了詳細(xì)的審閱，并對本書的體系和起草大綱提出了寶貴意見，編者在此表示衷心的感謝。
由于本書編者水平有限，書中難免有錯漏之處，誠懇歡迎使用本書的師生及廣大讀者批評指教，以便再版時(shí)訂正。
編者
第1章汽車總體設(shè)計(jì)1
1.1汽車概述1
*1.1.1汽車的分類及產(chǎn)品型號1
1.1.2汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容3
1.1.3汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求4
1.1.4汽車總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和基本要求5
1.1.5汽車產(chǎn)品開發(fā)程序5
1.2汽車形式的選擇6
1.2.1軸數(shù)6
1.2.2驅(qū)動形式6
1.2.3布置形式7
1.3汽車主要參數(shù)的選擇12
1.3.1汽車主要尺寸參數(shù)的確定12
1.3.2汽車主要質(zhì)量參數(shù)的確定15
1.3.3汽車主要性能參數(shù)的確定17
1.4汽車總布置設(shè)計(jì)20
1.4.1設(shè)計(jì)硬點(diǎn)21
1.4.2整車布置基準(zhǔn)線（面）——零線的
確定21
1.4.3底盤總成部件的布置22
1.4.4車廂及駕駛室的布置25
1.4.5貨箱的布置30
1.5運(yùn)動校核30
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——汽車設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢31
思考題31
第2章傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)33
2.1傳動系統(tǒng)概述33
2.2摩擦式離合器設(shè)計(jì)35
2.2.1概述35
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——摩擦式離合器工作
過程37
2.2.2摩擦式離合器的結(jié)構(gòu)方案分析37
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——濕式離合器43
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——金屬陶瓷離合器43
2.2.3離合器主要參數(shù)的選擇43
2.2.4離合器的設(shè)計(jì)與計(jì)算45
2.2.5離合器的操縱機(jī)構(gòu)50
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì)52
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)
減振器52
2.3機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)52
2.3.1機(jī)械式變速器概述52
2.3.2變速器傳動機(jī)構(gòu)方案55
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——組合式變速器61
2.3.3變速器主要參數(shù)的選擇61
2.3.4變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算67
2.3.5同步器設(shè)計(jì)71
*2.3.6變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)77
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——自動變速器、無級
變速器79
2.4萬向傳動軸設(shè)計(jì)80
2.4.1萬向傳動裝置概述80
2.4.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析82
2.4.3萬向節(jié)傳動的運(yùn)動和受力分析87
2.4.4傳動軸結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)90
2.5驅(qū)動橋設(shè)計(jì)91
*2.5.1驅(qū)動橋設(shè)計(jì)概述91
2.5.2驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析92
2.5.3主減速器結(jié)構(gòu)方案分析93
2.5.4主減速器設(shè)計(jì)99
2.5.5差速器設(shè)計(jì)104
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——托森差速器、牙嵌自由
輪式差速器、滑塊凸輪
式差速器108
2.5.6車輪傳動裝置設(shè)計(jì)108
2.5.7驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)111
2.6傳動系統(tǒng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法113
2.6.1膜片彈簧離合器基本參數(shù)的優(yōu)化
設(shè)計(jì)113
2.6.2半軸可靠性設(shè)計(jì)115
2.6.3驅(qū)動橋殼輕量化設(shè)計(jì)116
2.6.4汽車前懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)121
思考題127
第3章行駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)129
3.1行駛系統(tǒng)概述129
3.2懸架設(shè)計(jì)129
3.2.1懸架的設(shè)計(jì)要求129
3.2.2懸架結(jié)構(gòu)方案分析131
3.2.3懸架主要參數(shù)的確定135
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——懸架彈性元件的
種類138
3.2.4鋼板彈簧的設(shè)計(jì)138
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——少片彈簧及變截面鋼板
彈簧144
3.2.5獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)144
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——減振器的設(shè)計(jì)153
3.3車架設(shè)計(jì)153
3.3.1車架的功用及設(shè)計(jì)要求153
3.3.2車架的結(jié)構(gòu)方案分析154
3.3.3車架的載荷工況及強(qiáng)度分析156
3.4輪胎及車輪的選擇157
3.4.1輪胎的使用要求157
3.4.2輪胎的選擇157
3.4.3車輪的選擇160
思考題162
第4章轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)163
4.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述163
*4.1.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及功用163
4.1.2機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求164
4.2機(jī)械轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)方案分析165
4.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能參數(shù)169
4.3.1轉(zhuǎn)向器的效率169
4.3.2傳動比的變化特性170
4.3.3轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙Δt173
4.4機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)174
4.4.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)計(jì)算載荷的確定174
4.4.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)175
4.4.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)175
4.4.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算177
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)178
4.5轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)178
4.5.1轉(zhuǎn)向軸和防傷安全機(jī)構(gòu)178
4.5.2轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)180
思考題183
第5章制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)184
5.1制動系統(tǒng)概述184
*5.1.1制動系統(tǒng)的功用、組成及
工作原理184
5.1.2制動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求185
5.2制動器結(jié)構(gòu)方案分析186
5.2.1鼓式制動器186
5.2.2盤式制動器193
5.3制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算198
5.3.1前、后輪制動器制動力矩的
確定198
5.3.2應(yīng)急制動和駐車制動所需的
制動力矩198
5.4制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)200
*5.4.1制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式200
5.4.2制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)布置202
5.4.3液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算203
5.4.4氣壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)204
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——汽車防抱制動系統(tǒng)206
思考題207
第6章純電動汽車設(shè)計(jì)208
*6.1純電動汽車概述208
6.1.1純電動汽車的定義208
6.1.2純電動汽車的分類209
6.1.3純電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)體系209
6.2純電動汽車的驅(qū)動形式、特點(diǎn)、關(guān)鍵
技術(shù)及主要技術(shù)指標(biāo)214
6.2.1純電動汽車的驅(qū)動形式214
6.2.2純電動汽車的特點(diǎn)216
6.2.3純電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)217
6.2.4純電動汽車的主要技術(shù)指標(biāo)218
6.3純電動汽車動力蓄電池選型設(shè)計(jì)219
6.3.1電池系統(tǒng)總能量的確定220
6.3.2電動汽車總電壓的確定220
6.3.3確定電池的單體容量220
6.3.4確定電池的單體數(shù)量221
6.3.5計(jì)算案例221
6.4純電動汽車驅(qū)動電機(jī)設(shè)計(jì)222
6.4.1電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)222
6.4.2傳動系統(tǒng)傳動比設(shè)計(jì)224
思考題224
第7章混合動力電動汽車設(shè)計(jì)225
7.1混合動力電動汽車設(shè)計(jì)概述225
7.1.1混合動力電動汽車分類225
7.1.2串聯(lián)式混合動力電動汽車227
7.1.3并聯(lián)式混合動力電動汽車228
7.1.4混聯(lián)式混合動力電動汽車229
7.2串聯(lián)式混合動力電動汽車設(shè)計(jì)230
7.2.1系統(tǒng)組成及工作原理230
7.2.2控制策略232
7.2.3設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求233
7.2.4參數(shù)設(shè)計(jì)234
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——串聯(lián)式混合動力電動
汽車設(shè)計(jì)實(shí)例235
7.3并聯(lián)式混合動力電動汽車設(shè)計(jì)236
7.3.1系統(tǒng)組成及工作原理236
7.3.2控制策略237
7.3.3設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求239
7.3.4參數(shù)設(shè)計(jì)239
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——并聯(lián)式混合動力電動
汽車設(shè)計(jì)實(shí)例244
7.4混聯(lián)式混合動力電動汽車設(shè)計(jì)244
7.4.1系統(tǒng)組成及工作原理244
7.4.2控制策略247
7.4.3設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求247
7.4.4參數(shù)設(shè)計(jì)247
拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容——混聯(lián)式混合動力電動
汽車設(shè)計(jì)實(shí)例250
思考題250
第8章燃料電池電動汽車設(shè)計(jì)252
*8.1燃料電池電動汽車概述252
8.1.1燃料電池電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)體系252
8.1.2燃料電池電動汽車的類型及
特點(diǎn)253
8.1.3燃料電池電動汽車的組成與
工作原理258
8.2燃料電池電動汽車關(guān)鍵技術(shù)259
8.2.1燃料電池系統(tǒng)259
8.2.2車載儲氫系統(tǒng)259
8.2.3車載蓄電系統(tǒng)260
8.2.4電機(jī)及其控制技術(shù)260
8.2.5整車布置260
8.2.6整車熱管理261
8.2.7整車與動力系統(tǒng)的參數(shù)選擇與
優(yōu)化設(shè)計(jì)261
8.2.8多能源動力系統(tǒng)的能量管理
策略261
8.3燃料電池電動汽車動力傳動系統(tǒng)
設(shè)計(jì)262
8.3.1驅(qū)動電機(jī)262
8.3.2傳動系統(tǒng)傳動比264
8.4燃料電池選型設(shè)計(jì)265
8.5整車熱管理技術(shù)266
8.5.1國外典型燃料電池電動汽車水、
熱管理系統(tǒng)解析266
8.5.2質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的水、
熱管理系統(tǒng)270
8.5.3燃料電池電動汽車整車熱管理
系統(tǒng)設(shè)計(jì)273
思考題276
參考文獻(xiàn)277
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