前言
第1篇汽车底盘总体设计概论
第1章汽车底盘设计的任务2
1.1汽车底盘设计的定位2
1.1.1车辆工程专业课之间的关系2
1.1.2汽车底盘设计的层次概念3
1.2汽车底盘总体设计的任务4
1.2.1确认汽车底盘总体设计的前提条件4
1.2.2明确汽车底盘总体设计的一般原则5
1.2.3达到汽车底盘总体设计基本要求5
1.2.4协调材料、工艺与设计的关系6
1.2.5完成汽车底盘总体设计的具体工作6
1.3汽车底盘总体设计的开发程序6
1.3.1设计任务书编制阶段7
1.3.2技术设计阶段9
1.3.3试制、试验、改进、定型阶段9
1.3.4生产准备阶段9
1.3.5生产销售阶段10
第2章汽车总体形式及参数选择11
2.1汽车形式的选择11
2.1.1汽车的轴数和驱动形式11
2.1.2汽车的布置形式11
2.2汽车主要参数的选择15
2.2.1汽车主要尺寸的确定15
2.2.2汽车质量参数的确定18
2.2.3汽车性能参数的确定19
2.3车身形式与轮胎选择22
2.3.1车身形式22
2.3.2轮胎选择23
第3章汽车底盘布局设计25
3.1汽车底盘总布置草图及各部件布置25
3.1.1整车布置的基准线（面）——零线的确定25
3.1.2各部件的布置26
3.2汽车常规动力系统匹配29
3.2.1汽车动力系统匹配任务30
3.2.2发动机形式的选择30
3.2.3发动机主要性能指标的选择31
3.2.4发动机的悬置32
3.2.5传动比的选择33
3.3驾驶室内部驾乘与安全布置34
3.3.1驾驶室内部布置34
3.3.2安全带与安全气囊的布置41
3.4新能源汽车动力与传动系统匹配布局42
3.4.1纯电动汽车动力与传动系统匹配布局43
3.4.2混合动力汽车动力与传动系统匹配布局47
3.5智能车辆控制系统布局简介52
3.5.1智能车辆控制系统介绍52
3.5.2智能车辆传感器布局简介53
3.5.3智能车辆执行机构布局简介56第2篇汽车底盘结构设计
第4章离合器结构设计59
4.1离合器设计的基本要求59
4.2离合器结构形式与主要参数的选择59
4.2.1离合器结构形式59
4.2.2离合器主要参数的选择61
4.3离合器膜片弹簧的设计与计算63
4.3.1膜片弹簧的主要参数63
4.3.2膜片弹簧的弹性特性64
4.3.3膜片弹簧工作点位置的选择66
4.3.4比值H/h和h的选择67
4.3.5比值R/r和R、r的选择67
4.3.6圆锥底角α的选择67
4.3.7分离指数目n的选取67
4.4扭转减振器的设计67
4.4.1扭转减振器的组成和功用67
4.4.2扭转减振器线性和非线性特性68
4.4.3扭转减振器的主要参数68
4.4.4通用的从动盘减振器局限性70
4.5离合器的操纵机构设计70
4.5.1对操纵机构的要求70
4.5.2操纵机构结构形式选择70
4.5.3离合器操纵机构的主要计算71
第5章机械式变速器结构设计73
5.1变速器设计的基本要求73
5.2变速器主要参数的选择73
5.2.1变速器的档数73
5.2.2传动比范围74
5.2.3中心距74
5.2.4壳体的外形尺寸74
5.2.5变速器轴的直径75
5.2.6齿轮参数75
5.2.7各档齿轮齿数的分配78
5.3变速器的设计与计算80
5.3.1齿轮的损坏形式80
5.3.2轮齿强度计算80
5.3.3轴的刚度与强度计算82
5.4同步器设计83
5.5自动变速器匹配设计87
5.5.1自动变速器匹配设计总体原则87
5.5.2自动变速器结构匹配设计88
5.5.3自动变速器性能匹配设计88
第6章传动轴结构设计91
6.1传动轴设计的基本要求91
6.2万向传动的运动和受力分析91
6.2.1十字轴万向节传动的不等速性91
6.2.2主、从动轴上的转矩关系91
6.2.3附加弯曲力偶矩的分析92
6.3传动轴结构分析与设计93
6.3.1传动轴的结构特点93
6.3.2传动轴的设计要求93
6.3.3传动轴结构设计93
第7章驱动桥结构设计95
7.1驱动桥结构设计的基本要求95
7.1.1驱动桥设计的基本要求95
7.1.2驱动桥壳设计的基本要求96
7.2驱动桥的结构方案分析96
7.2.1驱动桥分类96
7.2.2驱动桥特点及应用96
7.3主减速器设计97
7.3.1主减速器结构方案97
7.3.2驱动桥减速形式99
7.3.3主减速器主、从动锥齿轮的支承方案103
7.3.4主减速器锥齿轮主要参数的
选择104
7.3.5主减速器锥齿轮强度计算107
7.3.6主减速器锥齿轮轴承的载荷计算109
7.3.7锥齿轮的选材110
7.4差速器设计111
7.4.1差速器结构形式选择111
7.4.2普通锥齿轮差速器齿轮设计112
7.4.3黏性联轴器结构及在汽车上的应用114
7.5车轮传动装置设计114
7.5.1结构形式分析115
7.5.2半轴的强度与刚度计算115
7.5.3半轴的结构设计117
7.6驱动桥壳设计117
7.6.1驱动桥壳结构形式117
7.6.2驱动桥壳强度计算118
第8章悬架结构设计120
8.1悬架的设计要求120
8.1.1悬架的主要作用120
8.1.2对悬架提出的设计要求120
8.2悬架主要参数的确定121
8.2.1前、后悬架的静挠度、动挠度的选择121
8.2.2货车后悬架的主、副簧的刚度匹配122
8.2.3悬架侧倾角刚度及其在前、后轴的分配122
8.3钢板弹簧的设计计算123
8.3.1钢板弹簧主要参数的确定123
8.3.2钢板弹簧各片长度的确定124
8.3.3钢板弹簧刚度验算124
8.3.4钢板弹簧总成在自由状态下的弧高及曲率半径计算125
8.3.5各片弹簧预应力的选取及强度验算126
8.3.6少片弹簧设计计算128
8.4扭杆弹簧设计计算129
8.4.1扭杆弹簧的特点及其分类129
8.4.2扭杆弹簧设计计算要点130
8.5独立悬架导向机构的设计132
8.5.1对独立悬架导向机构的要求132
8.5.2导向机构的布置参数132
8.5.3双横臂式独立悬架导向机构设计134
8.5.4麦弗逊式独立悬架导向机构设计136
第9章转向器结构设计137
9.1转向器设计的基本要求137
9.2机械式转向器方案分析与设计137
9.2.1机械式转向器类型137
9.2.2齿轮齿条式转向器形式及布置139
9.2.3齿轮齿条式转向器的设计140
9.2.4变传动比齿轮齿条式转向器设计140
9.3机械式转向器主要性能参数141
9.3.1转向器的效率141
9.3.2转向系统传动比143
9.4助力转向机构设计144
9.4.1对助力转向机构的要求144
9.4.2助力转向机构布置方案分析145
9.4.3液压助力转向器评价指标145
第10章制动系统设计147
10.1制动系统设计要求147
10.1.1制动系统的作用147
10.1.2对制动系统提出的设计要求147
10.2制动器的结构方案分析148
10.2.1鼓式制动器148
10.2.2盘式制动器151
10.2.3盘式制动器的特点153
10.3制动器主要参数的确定154
10.3.1鼓式制动器主要参数的确定154
10.3.2盘式制动器主要参数的确定155
10.4制动器的设计与计算155
10.4.1鼓式制动器的设计与计算155
10.4.2盘式制动器的设计与计算158
10.4.3衬片磨损特性计算159
10.4.4前、后轮制动器制动力矩的确定160
10.4.5应急制动和驻车制动所需要的制动力矩160
10.5制动驱动机构与制动力调节机构161
10.5.1制动驱动机构的形式161
10.5.2分路系统163
10.5.3液压制动驱动机构的计算164
10.5.4制动力调节机构165
10.6鼓式制动器的主要结构元件168
10.6.1制动鼓168
10.6.2制动蹄169
10.6.3摩擦衬片169
第3篇汽车底盘现代设计方法
第11章汽车结构抗疲劳与可靠性设计172
11.1材料的疲劳强度172
11.1.1疲劳的基本概念172
11.1.2材料的疲劳极限173
11.1.3材料的PSN曲线174
11.2零件疲劳强度的影响因素174
11.2.1应力集中对疲劳强度的影响175
11.2.2零件尺寸对疲劳强度的影响176
11.2.3表面状态对疲劳强度的影响176
11.2.4拉伸平均应力对疲劳强度的影响176
11.3零部件的抗疲劳设计方法简介177
11.3.1无限寿命设计法177
11.3.2名义应力有限寿命设计法179
11.3.3局部应力应变分析法184
11.3.4损伤容限设计法186
11.4载荷谱设计方案187
11.4.1载荷谱设计的一般考虑187
11.4.2雨流计数法188
11.4.3典型设计谱189
11.5汽车零部件的可靠性设计192
11.5.1可靠性的概念及设计原理192
11.5.2疲劳强度的可靠性设计方法195
11.5.3汽车零部件的可靠性设计197
第12章汽车结构的计算机辅助设计200
12.1CAE技术200
12.1.1CAE技术简介200
12.1.2计算机辅助图形设计201
12.2有限元辅助设计方法202
12.2.1有限元法与有限元分析202
12.2.2汽车底盘有限元建模方法205
12.2.3底盘部件有限元模型的建立206
12.3计算机辅助车架静力设计208
12.3.1典型工况的确定与评价指标209
12.3.2弹性元件和约束的处理210
12.3.3静态分析理论基础211
12.3.4静力分析在ANSYS上的实现212
12.4底盘结构的计算机辅助设计212
12.4.1车架的静态计算分析212
12.4.2车桥的有限元计算分析214
12.4.3钢板弹簧的有限元计算分析215
第13章汽车结构轻量化设计217
13.1汽车结构轻量化的途径217
13.1.1结构优化设计217
13.1.2选用轻质材料218
13.1.3提高制造工艺219
13.2汽车结构优化设计的概念与方法220
13.2.1结构优化设计的数学模型220
13.2.2结构优化设计的分类222
13.2.3结构优化设计的常用方法223
13.3汽车底盘结构优化设计225
13.3.1离合器结构优化设计225
13.3.2汽车动力传动系统参数优化匹配229
13.3.3汽车机械式变速器齿轮系统的多目标优化设计230
13.3.4汽车悬架弹簧优化设计236
13.3.5车架结构优化设计241
13.4新型材料的选择设计246
13.4.1高强度钢的设计运用246
13.4.2铝合金的应用247
13.4.3镁合金的应用248
13.4.4钛的应用249
13.4.5塑料的应用250
13.4.6轻量化材料应用的发展251
第14章汽车结构动力学设计252
14.1底盘结构的动态特性分析252
14.1.1振动模态分析的基本理论及方法253
14.1.2车架结构的模态特性分析259
14.2底盘结构的响应分析261
14.2.1谐响应分析的基本理论与方法261
14.2.2底盘结构瞬态响应分析263
14.2.3车架结构的谐响应分析266
14.3汽车悬架系统的减振特性267
14.3.1被动悬架系统减振267
14.3.2主动与半主动悬架系统减振269
14.3.3阻尼减振技术271
14.4汽车对路面振动激励的响应273
14.4.1路面振动激励模型273
14.4.2对于路面激励的响应274
14.5汽车行驶稳定性设计275
14.5.1行驶制动防前俯设计276
14.5.2行驶驱动防后仰设计277
14.5.3转弯时侧向载荷转移278
参考文献281