本書是為了適應當前汽車行業(yè)研發(fā)實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)及典型零部件設計的理論和計算方法，在保留傳統(tǒng)燃油汽車設計內(nèi)容的同時，增加了純電動汽車設計的相關內(nèi)容。本書分為燃油汽車設計和電動汽車設計兩部分。燃油汽車設計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計及計算方法的基礎上，增加了優(yōu)化設計、輕量化設計及可靠性設計等現(xiàn)代汽車產(chǎn)品設計實例。電動汽車設計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)設計及計算等內(nèi)容。
通過學習，學生可掌握傳統(tǒng)燃油汽車底盤各系統(tǒng)及典型零部件的設計方法，掌握典型電動汽車動力驅(qū)動系統(tǒng)的設計及計算方法，對汽車設計過程中的新方法和新技術加以了解。
本書可以作為高等院校車輛工程及其相關專業(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計的工程技術人員參考。
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當前汽車行業(yè)研發(fā)實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、電子信息等產(chǎn)業(yè)的融合，同時新的車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案也要求學生掌握電動汽車、混合動力電動汽車等新能源汽車總成及零部件的設計方法，這就要求汽車設計教材在保留傳統(tǒng)汽車底盤各總成設計相關內(nèi)容的同時，增加現(xiàn)代設計方法及新能源汽車相關設計內(nèi)容，同時教材內(nèi)容安排也要有相應調(diào)整。
與傳統(tǒng)汽車設計教材相比，本書在對傳統(tǒng)汽車設計內(nèi)容進行整合的基礎上，增加了優(yōu)化設計、輕量化設計及可靠性設計等現(xiàn)代汽車設計方法應用實例，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)設計相關內(nèi)容。本書具有以下特點：
1）增加拓展學習內(nèi)容。
結合課程線上資源，設置拓展學習內(nèi)容模塊，以適應一流課程建設及學生學習方式的變化。本書將部分跨專業(yè)融合或行業(yè)前沿技術等內(nèi)容設計為拓展學習內(nèi)容，供學生拓展學習，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
2）增加現(xiàn)代設計方法在汽車設計中的應用相關內(nèi)容。
為了適應汽車行業(yè)產(chǎn)品設計的發(fā)展需求，在教材中增加離合器優(yōu)化設計、驅(qū)動橋殼輕量化設計、懸架系統(tǒng)優(yōu)化設計、轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設計、半軸可靠性設計、電動汽車傳動系統(tǒng)性能優(yōu)化設計等內(nèi)容，介紹現(xiàn)代設計方法在汽車設計中的應用。
3）增加電動汽車設計相關內(nèi)容。
為了適應車輛工程專業(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構形式、驅(qū)動系統(tǒng)設計以及再生制動相關內(nèi)容，同時增加電動汽車性能匹配設計及混合動力電動汽車耦合系統(tǒng)控制相關內(nèi)容，供學生拓展學習用。各標題序號前帶“*”者設置為自學內(nèi)容。
本書由東北林業(yè)大學李勝琴編寫第1章、第2章、第3章和第7章，山西農(nóng)業(yè)大學葉紹波編寫第4章和第5章，洛陽理工學院姚永玉編寫第6章和第8章。在本書的編寫過程中，參考了東北林業(yè)大學部分本科生課程設計及畢業(yè)設計內(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行了詳細的審閱，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，以便再版時訂正。
編者
第1章汽車總體設計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汽車設計的內(nèi)容3
1.1.3汽車設計的特點和要求4
1.1.4汽車總體設計的任務和基本要求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汽車總布置設計20
1.4.1設計硬點21
1.4.2整車布置基準線（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運動校核30
拓展學習內(nèi)容——汽車設計的發(fā)展趨勢31
思考題31
第2章傳動系統(tǒng)設計33
2.1傳動系統(tǒng)概述33
2.2摩擦式離合器設計35
2.2.1概述35
拓展學習內(nèi)容——摩擦式離合器工作
過程37
2.2.2摩擦式離合器的結構方案分析37
拓展學習內(nèi)容——濕式離合器43
拓展學習內(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離合器的設計與計算45
2.2.5離合器的操縱機構50
拓展學習內(nèi)容——扭轉(zhuǎn)減振器設計52
拓展學習內(nèi)容——雙質(zhì)量飛輪扭轉(zhuǎn)
減振器52
2.3機械式變速器設計52
2.3.1機械式變速器概述52
2.3.2變速器傳動機構方案55
拓展學習內(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變速器的設計與計算67
2.3.5同步器設計71
*2.3.6變速器操縱機構設計77
拓展學習內(nèi)容——自動變速器、無級
變速器79
2.4萬向傳動軸設計80
2.4.1萬向傳動裝置概述80
2.4.2萬向節(jié)結構方案分析82
2.4.3萬向節(jié)傳動的運動和受力分析87
2.4.4傳動軸結構分析與設計90
2.5驅(qū)動橋設計91
*2.5.1驅(qū)動橋設計概述91
2.5.2驅(qū)動橋結構方案分析92
2.5.3主減速器結構方案分析93
2.5.4主減速器設計99
2.5.5差速器設計104
拓展學習內(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車輪傳動裝置設計108
2.5.7驅(qū)動橋殼設計111
2.6傳動系統(tǒng)現(xiàn)代設計方法113
2.6.1膜片彈簧離合器基本參數(shù)的優(yōu)化
設計113
2.6.2半軸可靠性設計115
2.6.3驅(qū)動橋殼輕量化設計116
2.6.4汽車前懸架優(yōu)化設計121
思考題127
第3章行駛系統(tǒng)設計129
3.1行駛系統(tǒng)概述129
3.2懸架設計129
3.2.1懸架的設計要求129
3.2.2懸架結構方案分析131
3.2.3懸架主要參數(shù)的確定135
拓展學習內(nèi)容——懸架彈性元件的
種類138
3.2.4鋼板彈簧的設計138
拓展學習內(nèi)容——少片彈簧及變截面鋼板
彈簧144
3.2.5獨立懸架導向機構設計144
拓展學習內(nèi)容——減振器的設計153
3.3車架設計153
3.3.1車架的功用及設計要求153
3.3.2車架的結構方案分析154
3.3.3車架的載荷工況及強度分析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)設計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機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計要求164
4.2機械轉(zhuǎn)向器結構方案分析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機械轉(zhuǎn)向器設計174
4.4.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)計算載荷的確定174
4.4.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設計175
4.4.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設計175
4.4.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度計算177
拓展學習內(nèi)容——助力轉(zhuǎn)向機構178
4.5轉(zhuǎn)向傳動機構設計178
4.5.1轉(zhuǎn)向軸和防傷安全機構178
4.5.2轉(zhuǎn)向梯形設計180
思考題183
第5章制動系統(tǒng)設計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)的設計要求185
5.2制動器結構方案分析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)設計及計算198
5.3.1前、后輪制動器制動力矩的
確定198
5.3.2應急制動和駐車制動所需的
制動力矩198
5.4制動驅(qū)動機構設計200
*5.4.1制動驅(qū)動機構的結構形式200
5.4.2制動驅(qū)動機構布置202
5.4.3液壓制動驅(qū)動機構的設計計算203
5.4.4氣壓制動驅(qū)動機構的設計204
拓展學習內(nèi)容——汽車防抱制動系統(tǒng)206
思考題207
第6章純電動汽車設計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純電動汽車的標準體系209
6.2純電動汽車的驅(qū)動形式、特點、關鍵
技術及主要技術指標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216
6.2.3純電動汽車的關鍵技術217
6.2.4純電動汽車的主要技術指標218
6.3純電動汽車動力蓄電池選型設計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計算案例221
6.4純電動汽車驅(qū)動電機設計222
6.4.1電機參數(shù)設計222
6.4.2傳動系統(tǒng)傳動比設計224
思考題224
第7章混合動力電動汽車設計225
7.1混合動力電動汽車設計概述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計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設計目標和要求233
7.2.4參數(shù)設計234
拓展學習內(nèi)容——串聯(lián)式混合動力電動
汽車設計實例235
7.3并聯(lián)式混合動力電動汽車設計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設計目標和要求239
7.3.4參數(shù)設計239
拓展學習內(nèi)容——并聯(lián)式混合動力電動
汽車設計實例244
7.4混聯(lián)式混合動力電動汽車設計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設計目標和要求247
7.4.4參數(shù)設計247
拓展學習內(nèi)容——混聯(lián)式混合動力電動
汽車設計實例250
思考題250
第8章燃料電池電動汽車設計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準體系252
8.1.2燃料電池電動汽車的類型及
特點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鍵技術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電機及其控制技術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)化設計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)
設計262
8.3.1驅(qū)動電機262
8.3.2傳動系統(tǒng)傳動比264
8.4燃料電池選型設計265
8.5整車熱管理技術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)設計273
思考題276
參考文獻277
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