編輯推薦
《汽車底盤設計(第2版)》是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材
內容簡介
本書旨在介紹汽車底盤設計的基本理論和方法。全書共分12章,內容包括: 汽車的總體設計、汽車零部件的載荷及其強度計算方法、離閤器設計、機械式變速器設計、萬嚮節和傳動軸設計、驅動橋設計、車架設計、車輪定位、懸架設計、轉嚮係統設計、製動係設計、汽車穩態操縱穩定性設計。書中內容主要涉及設計要求、結構方案的分析與選擇、主要性能和結構參數的確定、性能和強度計算方法、計算載荷的確定等。書中包含瞭一些例題,以幫助讀者更好地學習、理解有關內容。
本書是工科高等院校車輛工程專業的教材,也可以作為汽車行業及相關行業工程技術人員的參考書。
目錄
1汽車的總體設計
1.1引言
1.2汽車總體設計的任務與地位
1.3汽車總體設計的工作順序
1.3.1明確汽車設計的前提條件
1.3.2汽車設計、開發的一般程序
1.4汽車設計的一般原則
1.4.1設計人員的工作宗旨
1.4.2産品的價位
1.4.3産品係列化、零部件通用化、零件標準化和統一加工標準
1.4.4提高汽車行駛性能的主要措施
1.5材料、工藝與設計的關係
1.6安全標準
1.7汽車設計方法
1.7.1經驗設計方法
1.7.2計算機輔助工程方法
1.7.3試驗方法
1.8汽車産品型號和形式的確定
1.8.1汽車的産品型號
1.8.2汽車的軸數
1.8.3汽車的驅動形式
1.8.4貨車布置形式的選擇
1.8.5大客車的布置形式
1.8.6轎車的布置形式
1.9汽車主要尺寸的選擇
1.10汽車質量參數的確定
1.10.1汽車的裝載質量(簡稱裝載量)和載客量
1.10.2整車整備質量mo及其估算
1.10.3汽車總質量ma的確定
1.10.4汽車的軸荷分配
1.11汽車主要性能參數的選擇
1.11.1動力性能參數
1.11.2燃料經濟性指標
1.11.3汽車的最小轉彎直徑
1.11.4汽車通過性參數
1.11.5汽車操縱穩定性參數
1.11.6汽車行駛平順性參數
1.11.7製動性參數
1.12汽車發動機的選擇
1.12.1發動機形式的選擇
1.12.2發動機性能參數的選擇
1.13輪胎的選擇
1.14汽車總布置圖及各部件布置
1.14.1基準綫(麵)
1.14.2基準綫畫法
1.14.3發動機係統和傳動係的布置
1.14.4車廂及駕駛室的布置
1.14.5貨箱的布置
1.14.6懸架、轉嚮係統、製動係統、電器係統的布置(略)
1.14.7軸荷分配和質心位置的計算
1.15運動校核
練習題
2汽車零部件的載荷及其強度計算方法
2.1概述
2.2車輪與路麵接觸點處的作用力
2.2.1最大垂直力工況
2.2.2最大側嚮力工況
2.2.3最大製動力工況
2.2.4最大驅動力工況
2.3發動機轉矩引起的載荷
2.4汽車零部件的強度計算
2.5汽車零部件的許用應力與安全係數
2.5.1靜強度許用應力
2.5.2疲勞強度許用應力的估計
2.5.3材料的選擇
3離閤器設計
3.1概述
3.2離閤器的結構選擇
3.2.1從動盤數的選擇
3.2.2壓緊彈簧的形式和布置
3.2.3壓盤的驅動方式
3.2.4分離杠杆和分離軸承
3.2.5離閤器的通風散熱
3.2.6從動盤
3.2.7離閤器的動平衡
3.3離閤器基本參數和主要尺寸的選擇
3.4離閤器壓緊彈簧的設計
3.4.1圓柱螺鏇彈簧
3.4.2膜片彈簧
3.5扭轉減振器
3.6離閤器的接閤過程
3.7離閤器操縱機構的設計
3.7.1對離閤器操縱機構的要求
3.7.2離閤器操縱機構結構形式的選擇
3.7.3離閤器操縱機構的主要計算
3.8汽車傳動係在非穩定工況下的載荷
3.8.1由發動機激振轉矩引起的傳動係載荷
3.8.2換擋時引起的動載荷
3.8.3猛接離閤器起步時的動載荷
3.8.4緊急製動時的動載荷
3.8.5傳動係靜強度計算載荷與安全係數
練習題
4機械式變速器設計
4.1概述
4.2變速傳動機構的方案分析
4.2.1兩軸式變速器
4.2.2中間軸式變速器
4.2.3倒擋傳動布置方案
4.2.4多擋變速器的組閤方案分析
4.3變速器零部件結構方案分析
4.3.1齒輪形式
4.3.2換擋結構形式
4.3.3軸承形式
4.3.4各擋齒輪在軸上的安排順序
4.3.5變速器的裝配問題
4.3.6變速器整體結構剛性
4.4變速器的操縱機構
4.4.1直接操縱變速器
4.4.2變速器的遠距離操縱
4.5變速器主要參數選擇
4.5.1中心距
4.5.2變速器軸嚮尺寸
4.5.3軸的直徑
4.5.4齒輪參數
4.5.5各擋齒輪齒數的分配
4.6同步器
4.6.1鎖銷式同步器的工作原理
4.6.2鎖環式同步器
4.6.3同步器主要參數的確定
4.7分動器設計
4.7.1可選全輪驅動車輛中的分動器(沒有軸間差速器)
4.7.2全時全輪驅動車輛中的分動器(有軸間差速器)
練習題
5萬嚮節和傳動軸設計
5.1概述
5.2普通十字軸式萬嚮節
5.2.1單萬嚮節傳動
5.2.2雙萬嚮節傳動
5.2.3多萬嚮節傳動
5.2.4十字軸式萬嚮節的設計
5.2.5十字軸式萬嚮節傳動軸的布置
5.3準等速萬嚮節
5.3.1雙聯式萬嚮節
5.3.2凸塊式萬嚮節
5.3.3三銷軸式萬嚮節
5.4等速萬嚮節
5.4.1固定式球籠萬嚮節
5.4.2伸縮式球籠萬嚮節
5.4.3固定式球叉萬嚮節
5.4.4伸縮式球叉方嚮節
5.4.5三樞軸式萬嚮節
5.5撓性萬嚮節
5.6傳動軸設計
5.7傳動軸的中間支承
練習題
6驅動橋設計
6.1概述
6.2主減速器結構形式的選擇
6.2.1單級主減速器
6.2.2雙級主減速器
6.2.3雙速主減速器
6.3主減速器錐齒輪的許用偏移量
6.4主減速器錐齒輪的支承
6.5錐齒輪嚙閤調整
6.6潤滑
6.7主減速器齒輪的齒形
6.7.1圓弧齒錐齒輪
6.7.2延伸外擺綫齒錐齒輪
6.7.3雙麯麵齒輪
6.8主減速器錐齒輪設計
6.8.1計算載荷的確定
6.8.2錐齒輪主要參數的選擇
6.8.3主減速器螺鏇錐齒輪與雙麯麵齒輪強度計算
6.8.4齒輪材料
6.9主減速器錐齒輪軸承的載荷
6.9.1錐齒輪齒麵上的作用力
6.9.2齒輪軸承的載荷
6.10差速器設計
6.10.1普通(對稱)錐齒輪差速器
6.10.2摩擦片式差速器
6.10.3強製鎖住式差速器
6.10.4托森差速器
6.10.5普通錐齒輪差速器齒輪設計
6.11車輪傳動裝置
6.11.1半浮式半軸
6.11.23/4浮式半軸
6.11.3全浮式半軸
6.11.4全浮式半軸的強度、剛度計算
6.11.5半浮式半軸的靜強度計算工況及其靜強度計算
6.12驅動橋殼設計
6.12.1驅動橋殼的形式
6.12.2驅動橋殼的強度計算
練習題
7車架設計
7.1車架的功用和要求
7.2框式車架
7.2.1邊梁式車架
7.2.2周邊式車架
7.3脊梁式車架
7.4綜閤式車架
7.5縱梁的形式
7.6橫梁的形式
7.7縱、橫梁的連接
7.8車架寬度
7.9車架的扭轉剛度
7.10車架的載荷工況及強度計算
練習題
8車輪定位
8.1車輪外傾角
8.2主銷後傾角
8.3主銷內傾角
8.4主銷偏移距
8.5前束
8.6車輪定位參數的變化
練習題
9懸架設計
9.1對懸架設計的要求
9.2汽車懸架設計的一般步驟
9.3懸架彈性特性
9.3.1前、後懸架靜撓度和動撓度的選擇
9.3.2懸架的彈性特性
9.3.3組閤式懸架的彈性特性
9.3.4貨車後懸架主、副簧的剛度分配
9.4懸架的側傾特性
9.4.1懸架側傾中心高度與輪距變化
9.4.2側傾角剛度的計算
9.4.3汽車穩態轉嚮時車身側傾角及側傾角剛度在前、後懸架上的分配
9.5非獨立懸架
9.6獨立懸架
9.6.1雙橫臂式獨立懸架
9.6.2麥剋弗森式獨立懸架
9.6.3單橫臂式獨立懸架
9.6.4縱臂式獨立懸架
9.6.5斜置單臂式獨立懸架
9.7拖臂扭轉梁式懸架
9.8平衡懸架
9.9懸架中的彈性元件
9.10鋼闆彈簧的設計計算
9.10.1鋼闆彈簧主要參數和尺寸的確定
9.10.2鋼闆彈簧剛度驗算
9.10.3鋼闆彈簧總成在自由狀態下的弧高及麯率半徑計算
9.10.4鋼闆彈簧組裝後總成弧高
9.10.5鋼闆彈簧強度驗算
9.10.6少片鋼闆彈簧的結構特點
9.10.7漸變剛度少片鋼闆彈簧的有限元分析
9.11扭杆彈簧的設計計算
9.12螺鏇彈簧的設計計算
9.13空氣彈簧和油氣彈簧
9.14獨立懸架導嚮機構的設計
9.14.1對前輪獨立懸架導嚮機構的要求
9.14.2對後輪獨立懸架導嚮機構的要求
9.14.3懸架的抗製動點頭性能分析
9.14.4懸架的抗加速仰頭性能分析
9.15獨立懸架導嚮機構的受力分析與強度計算
9.15.1雙橫臂式獨立懸架的受力分析
9.15.2麥剋弗森式獨立懸架的受力分析
9.15.3懸架導嚮機構的強度計算工況
9.16減振器主要參數及尺寸的選擇
9.16.1筒式減振器的類型
9.16.2減振器主要性能參數的選擇
9.17橫嚮穩定杆的設計
練習題
10轉嚮係統設計
10.1概述
10.2機械轉嚮器
10.2.1齒輪齒條式轉嚮器
10.2.2整體式轉嚮器
10.3轉嚮係統的主要性能參數
10.3.1轉嚮係統的角傳動比
10.3.2轉嚮係統的轉矩傳動比
10.4轉嚮器的效率
10.4.1轉嚮器的正效率
10.4.2轉嚮器的逆效率
10.4.3影響轉嚮器效率的因素
10.5動力轉嚮係統概述
10.5.1動力轉嚮的優點與缺點
10.5.2對動力轉嚮係統的主要性能要求
10.6整體式動力轉嚮器
10.6.1整體式動力轉嚮器的工作原理
10.6.2對動力助力工作過程的基本理解
10.6.3轉閥的特性麯綫
10.7齒輪齒條式動力轉嚮器
10.8轉閥特性麯綫的計算
10.9動力轉嚮泵
10.9.1對動力轉嚮泵的要求
10.9.2動力轉嚮泵的低速工作模式
10.9.3動力轉嚮泵的流量控製狀態
10.9.4動力轉嚮泵的限壓狀態
10.9.5動力轉嚮泵的特性麯綫
10.9.6動力轉嚮泵的安裝
10.10動力轉嚮油罐
10.11動力轉嚮油管
10.11.1動力轉嚮油管的功能
10.11.2動力轉嚮油管在車輛上的安裝
10.12轉嚮器角傳動比的變化規律
10.13轉嚮梯形設計
10.13.1汽車轉嚮時理想的內、外前輪轉角關係
10.13.2整體式轉嚮梯形機構的設計校核
10.13.3輪胎側偏角對轉嚮時內、外前輪轉角之間理想關係的影響
10.14轉嚮杆係與懸架的匹配設計
10.14.1在前懸架是縱置鋼闆彈簧的汽車中轉嚮縱拉杆的布置
10.14.2在采用雙橫臂式前懸架的汽車中的轉嚮杆係布置
10.14.3在采用麥剋弗森式前懸架的汽車中的轉嚮杆係的布置
10.14.4前束角隨著前輪上、下跳動的變化特性麯綫
10.14.5車輪前、後移動時前束角的控製
10.15動力轉嚮係統的參數設計
10.16汽車轉嚮傳動機構元件
練習題
11製動係設計
11.1概述
11.2製動器的主要性能要求
11.2.1製動器的效能因數
11.2.2製動器效能的穩定性
11.2.3製動器間隙調整
11.2.4製動器的尺寸和質量
11.2.5製動噪聲
11.3鼓式製動器
11.3.1鼓式製動器的主要參數
11.3.2壓力沿襯片長度方嚮的分布規律
11.3.3計算蹄片上的製動力矩
11.3.4製動力矩與張開力之間的關係
11.3.5采用液壓或楔塊式驅動機構的領從蹄式製動器的效能因數
11.3.6采用非平衡式凸輪驅動機構的領從蹄式製動器的效能因數
11.3.7鼓式製動器的自鎖檢查
11.3.8增力式鼓式製動器效能因數的近似計算
11.4盤式製動器
11.4.1製動鉗布置對車輪輪轂軸承載荷的影響
11.4.2盤式製動器的優缺點
11.4.3盤式製動器製動力矩的計算
11.5摩擦襯片(襯塊)磨損特性的計算
11.6前、後輪製動力矩的確定
11.6.1理想的前、後橋製動力分配
11.6.2前、後橋製動力按照固定比例分配
11.7應急製動和駐車製動所需要的製動力矩
11.7.1應急製動所需要的製動力矩
11.7.2駐車製動所需要的製動力矩
11.8製動器主要元件
11.8.1製動鼓
11.8.2製動蹄
11.8.3製動底闆
11.8.4製動盤
11.8.5製動鉗
11.8.6製動塊
11.8.7摩擦材料
11.8.8製動器間隙的調整方法及相應機構
11.9製動驅動機構的形式及其計算
11.9.1簡單製動係
11.9.2動力製動係
11.9.3伺服製動係
11.9.4製動管路的多迴路係統
11.9.5液壓製動驅動機構的設計計算
11.9.6氣壓製動驅動機構的設計計算
11.9.7製動力分配的調節裝置
練習題
12汽車穩態操縱穩定性計算
12.1不足轉嚮度的定義
12.2引起車輛不足轉嚮的原因
12.3綫性假設
12.4綫性三自由度車輛操縱性模型及模型參數
12.4.1車身側傾的影響
12.4.2輪胎力的影響
12.4.3輪胎迴正力矩的影響
12.4.4車輛質量分布和輪胎側偏剛度的影響
12.4.5剛體車身迴正力矩轉嚮
12.4.6側傾剛度的測量
12.4.7製動轉嚮
12.5不足轉嚮度K的計算
12.5.1前橋轉嚮柔度Df的分析
12.5.2後橋轉嚮柔度Dr的分析
12.5.3車輛不足轉嚮影響的疊加
練習題
參考文獻
精彩書摘
3離閤器設計
3.1概述
在以內燃機為動力的汽車機械傳動係中離閤器處於首端,它的作用是用來切斷和接通傳動係的動力傳動,以保證汽車平穩起步、順利換擋,防止傳動係過載,可靠傳遞轉矩。
在汽車機械傳動係中一般采用摩擦式離閤器。這種離閤器的工作錶麵(也就是摩擦錶麵)一般為圓盤形,也稱為盤形離閤器。而盤形離閤器又分為單盤、雙盤和多盤離閤器三類。多盤離閤器多為濕式,即摩擦盤浸在液體中,以解決散熱問題。但這種離閤器在汽車上應用較少。而單盤和雙盤離閤器一般為乾式(在空氣中工作),應用最廣泛。
隨著汽車發動機轉速、功率、轉矩的提高,離閤器的工作條件日益嚴酷。目前離閤器技術的發展趨勢是:
(1) 提高可靠性和延長使用壽命;
(2) 適應高轉速;
(3) 增大傳遞轉矩的能力;
(4) 簡化操縱(例如,采用自動離閤器,可以省去離閤器踏闆,實現汽車的“雙踏闆”操縱)。
對汽車離閤器有如下基本要求:
(1) 在任何行駛情況下都可以可靠地傳遞發動機轉矩;
(2) 分離徹底、迅速,接閤平順柔和,以保證汽車起步平穩,沒有抖動和衝擊;
(3) 離閤器從動部分轉動慣量小,以減輕換擋時齒輪間的衝擊,縮短同步器同步時間和減小同步器的磨損;
(4) 使傳動係避免危險的扭轉共振,即有改變傳動係固有頻率和吸振的能力;
(5) 有足夠的吸熱能力,並且散熱通風良好,以免工作溫度過高;
(6) 操縱輕便;
(7) 工作可靠、壽命長。此外,還要求離閤器盡量結構簡單、緊湊、質量輕、維修方便等。
3.2離閤器的結構選擇
3.2.1從動盤數的選擇
1. 單盤離閤器
如圖3��1所示,單盤離閤器隻有一個從動盤。目前,在轎車、輕型貨車、中型貨車以至許
多重型貨車上都采用瞭單盤離閤器。單盤離閤器的特點是: 結構簡單、分離徹底、散熱良好、尺寸緊湊、調整方便、從動部分轉動慣量小,但是需要在結構上采取適當措施保證接閤平順。
圖3��1東風EQ1090E型汽車單盤離閤器
1—離閤器殼底蓋; 2—飛輪; 3—摩擦片鉚釘; 4—從動盤本體; 5—摩擦片; 6—減振器盤; 7—減振器彈簧;
8—減振器阻尼片; 9—阻尼片鉚釘; 10—從動盤轂; 11—變速器第一軸(離閤器從動軸);
12—阻尼彈簧鉚釘; 13—減振器阻尼彈簧; 14—從動盤鉚釘; 15—從動盤鉚釘隔套;
16—壓盤; 17—離閤器蓋定位銷; 18—離閤器殼; 19—離閤器蓋; 20—分離杠杆支承柱;
21—擺動支片; 22—浮動銷; 23—分離杠杆調整螺母; 24—分離杠杆彈簧;
25—分離杠杆; 26—分離軸承; 27—分離套筒迴位彈簧; 28—分離套筒;
29—變速器第一軸軸承蓋; 30—分離叉; 31—壓緊彈簧; 32—傳動片鉚釘; 33—傳動片
2. 雙盤離閤器
如圖3��2所示,雙盤離閤器有兩個從動盤,與單盤離閤器相比,由於摩擦麵數增多,因而傳遞轉矩的能力較大,且在不用采取特彆措施的情況下即可實現比較平順的接閤,在傳遞相同轉矩的情況下,徑嚮尺寸較小,踏闆力也較小。但其也存在一些缺點,例如分離徹底性較差,中間壓盤通風散熱不良,因而熱負荷較高等問題。不過,如從結構上采取措施,這些問題是可以解決的。雙盤離閤器應用的場閤是: 傳遞的轉矩較大,而徑嚮尺寸卻受到較嚴格的限製。
……
前言/序言
本書是在普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材《汽車底盤設計》的基礎上修訂而成。該書第1版自2010年4月齣版以來,一共重印6次,發行近萬冊,被許多高校的汽車類專業學生選作教材使用。在此期間,作者收到瞭不少讀者的反饋意見。隨著我國汽車技術的發展,作者在學習、研究、教學和技術工作(汽車總體設計、懸架設計、轉嚮係統設計、懸架和轉嚮係統的匹配設計、可靠性設計、強度計算、有限元分析等)中也有瞭一些新的感想,認為對第1版進行修訂很有必要。
作者認為,為瞭培養車輛工程專業本科生利用所學的基礎理論知識解決實際工程問題的能力,需要適當增加有關的公式推導過程,這對於培養他們的實際工作能力是很重要的。
由於汽車設計涉及的內容非常廣泛,不可能在一本這樣的教材中全麵涵蓋,必須有所取捨。編寫本書的指導思想是嚮工科高等院校的本科生介紹汽車設計的基本知識,所涉及的內容基本上都是汽車機械設計的知識。本書所介紹的結構、設計、方法都是目前實用的,並且預計在相當遠的未來也是適用的。這些知識對於從事汽車技術工作的人都是很需要的,是他們進行工作和繼續學習的基礎。
本書是工科高等院校車輛工程專業的教材,也可以作為汽車行業及相關行業工程技術人員的參考書。希望本書有助於他們更好地學習、理解和掌握汽車底盤設計的基本理論和方法,特彆是提高在實際工作中正確、有效應用它們的能力。
作者
2017年10月於清華園
現代汽車行駛機構的奧秘:結構、性能與集成優化 本書旨在深入剖析現代汽車行駛機構——即汽車底盤——的設計原理、關鍵技術及其集成優化之道。我們並非僅僅聚焦於某一部特定著作,而是緻力於構建一個關於底盤設計的全麵認知框架,涵蓋其作為汽車核心功能載體的根本重要性、驅動車輛安全、舒適、操控及高效行駛的關鍵作用,以及在不斷演進的汽車技術浪潮中,底盤設計所麵臨的挑戰與機遇。 第一章:底盤係統概述與核心功能 汽車底盤,作為汽車的“骨骼”和“腿腳”,是承載車身、連接動力總成、實現車輛運動的關鍵係統。它集成瞭轉嚮係、傳動係、行駛係(包括車架、車橋、車輪、懸架)和製動係四大基本組成部分。這四大係統各司其職,卻又相互依存,共同構築瞭車輛的整體性能。 轉嚮係: 賦予車輛行駛方嚮的控製能力,其設計直接關係到駕駛的靈活性、精準性和穩定性。從傳統的機械轉嚮到液壓助力轉嚮,再到如今普遍應用的電動助力轉嚮(EPS),轉嚮技術不斷進步,旨在提供更佳的駕駛感受和更高的能源效率。轉嚮係統的幾何設計、轉嚮比、助力特性等都是影響車輛操控性的重要因素。 傳動係: 將發動機的動力傳遞到車輪,實現車輛的驅動。無論是前驅、後驅、四驅,還是混閤動力和電動汽車的特殊傳動布局,傳動係統的效率、平順性和可靠性都至關重要。變速器的類型(手動、自動、CVT、DCT)、傳動軸、差速器等部件的設計選擇,直接影響車輛的加速性能、燃油經濟性乃至駕駛體驗。 行駛係: 構成瞭車輛與路麵直接接觸的載體,包括車架/承載式車身、車橋、車輪和懸架。 車架/車身: 作為底盤的骨架,承受著整車載荷,保證結構強度和剛性。傳統的大梁式車架適用於重型車輛,而現代乘用車普遍采用承載式車身,通過優化車身結構來兼顧承載能力和輕量化。 車橋: 連接車輪,傳遞載荷,並承受驅動力。其結構形式(如整體式、獨立式)對車輛的操控穩定性和乘坐舒適性有顯著影響。 車輪: 直接與路麵接觸,傳遞製動力和驅動力。輪輞的材料、尺寸、偏距,輪胎的規格、花紋、配方等,都對車輛的抓地力、舒適性、燃油經濟性和操控性産生直接影響。 懸架: 是連接車輪與車身的彈性機構,其核心作用是吸收和緩衝路麵衝擊,保持車輪與路麵的良好接觸,從而保證車輛的行駛平順性和操控穩定性。懸架係統的幾何設計、彈性元件(彈簧)、阻尼元件(減震器)和導嚮元件(控製臂等)的匹配,是底盤舒適性和操控性的關鍵。 製動係: 確保車輛能夠安全可靠地減速或停車。從鼓式製動器到盤式製動器,再到電子穩定控製(ESC)、防抱死製動係統(ABS)、製動力分配(EBD)等主動安全技術的集成,製動係統的性能不斷提升,成為保障行車安全的第一道防綫。製動器的類型、尺寸、材料,製動液的性能,以及各種電子輔助係統的協同工作,共同決定瞭製動係統的有效性和可靠性。 第二章:底盤關鍵技術模塊的深入解析 在宏觀概述的基礎上,我們將進一步深入探討底盤各個關鍵技術模塊的內在機理和設計考量。 懸架係統設計: 懸架是底盤設計的核心挑戰之一,因為它需要在舒適性、操控性和承載能力之間尋求平衡。我們將剖析不同類型的獨立懸架(如麥弗遜、雙叉臂、多連杆)和非獨立懸架(如扭力梁)的結構特點、運動學特性和動態響應,以及它們各自的優缺點。同時,主動懸架、電磁懸架等前沿技術,以及它們的控製策略,也將作為未來發展方嚮進行探討。 轉嚮係統設計與優化: 轉嚮係統的設計不僅僅是簡單的方嚮盤轉動,更涉及到復雜的幾何學、動力學以及人機工程學。從轉嚮幾何參數(如主銷後傾、外傾角、前束角)對車輛轉嚮特性、高速穩定性和輪胎磨損的影響,到轉嚮助力係統的調校(如助力特性麯綫、迴正力矩),再到電動助力轉嚮(EPS)係統的集成與控製,都將得到細緻的闡述。 製動係統設計與性能評估: 製動係統的設計需要滿足嚴格的安全法規和性能要求。我們將分析不同類型製動器(如盤式、鼓式)的工作原理、性能特點,以及製動係統的熱衰減、水膜效應等問題。同時,ABS、EBD、BA(製動輔助)、ESC等電子控製係統的集成,如何通過精確的控製算法提升製動性能和車輛安全性,也是重點關注的內容。 車輪與輪胎的協同匹配: 車輪和輪胎是車輛與路麵唯一的接觸點,它們的設計與匹配對車輛的性能有著決定性的影響。從輪輞的材料選擇、結構設計,到輪胎的花紋設計、胎麵配方、尺寸規格,再到它們與懸架、製動係統的協同作用,都將進行詳細的分析。如何根據車輛用途和性能需求,選擇最閤適的輪轂和輪胎組閤,是底盤工程師的重要課題。 車架與承載式車身結構設計: 無論是傳統車架還是現代承載式車身,其結構設計都以保證足夠的強度、剛度和碰撞安全為前提。我們將探討不同結構形式的優缺點,以及在輕量化設計和材料選擇方麵的最新進展,例如高強度鋼、鋁閤金、碳縴維復閤材料在車身結構中的應用。 第三章:現代汽車底盤設計的挑戰與發展趨勢 隨著汽車技術的飛速發展,底盤設計也麵臨著前所未有的挑戰和機遇。 輕量化與高強度: 追求更低的油耗和排放,以及更好的動力性能,輕量化設計是汽車製造業永恒的主題。如何通過新材料、新工藝的應用,在保證結構強度和安全性的前提下,最大限度地減輕底盤的重量,是當前底盤設計麵臨的重要挑戰。 電動化與智能化: 電動汽車的齣現,對底盤設計提齣瞭新的要求。電池組的集成、電驅動係統的布局、製動能量迴收係統的匹配,都給底盤設計帶來瞭新的課題。同時,自動駕駛技術的進步,也要求底盤係統具備更高的精度、更快的響應速度以及更強的協同能力。轉嚮、製動、懸架等係統需要與傳感器、控製器實現更緊密的集成。 模塊化與平颱化: 為瞭提高研發效率和降低生産成本,汽車製造商越來越多地采用模塊化和平颱化設計。底盤係統作為承載和驅動的核心,其模塊化設計可以提高零部件的通用性,方便不同車型之間的共享,從而縮短研發周期,降低開發成本。 舒適性與操控性的平衡: 消費者對車輛的舒適性和操控性有著日益增長的需求。如何在滿足法規要求、適應不同路況的前提下,進一步提升乘坐舒適性,同時兼顧運動化的操控性能,是底盤工程師需要不斷探索的課題。這涉及到先進的懸架控製技術、主動降噪技術等。 可持續性與環保: 隨著環保意識的提高,底盤材料的選擇、生産過程的能耗、零部件的可迴收性等方麵,都將越來越受到重視。如何設計齣更環保、更可持續的底盤係統,是未來發展的重要方嚮。 第四章:底盤設計的仿真分析與實驗驗證 現代汽車底盤的設計離不開先進的仿真分析工具和嚴謹的實驗驗證。 多體動力學仿真: 通過多體動力學軟件,可以對底盤係統的運動學和動力學特性進行精確的模擬和分析。這包括懸架的運動軌跡、轉嚮係統的響應特性、製動過程的動態變化等。 有限元分析(FEA): FEA技術被廣泛應用於底盤結構的強度、剛度、疲勞壽命以及碰撞安全性的分析。通過對車架、懸架臂、輪轂等關鍵部件進行有限元建模和計算,可以優化結構設計,提高材料利用率。 聲學分析: 車輛的 NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)性能,是衡量車輛舒適性的重要指標。底盤係統是産生和傳遞噪聲與振動的關鍵部件。通過聲學仿真分析,可以識彆噪聲源,優化結構阻尼,從而提升整車的 NVH 性能。 道路模擬試驗: 在實際道路測試之前,利用道路模擬試驗颱,可以在受控的環境下,對底盤係統進行各種工況下的性能測試。這包括懸架的耐久性測試、製動係統的性能測試、轉嚮係統的響應測試等。 實車道路測試: 最終的性能驗證離不開實車道路測試。通過在各種實際路況下對車輛進行測試,收集數據,評估底盤係統的整體性能,並進行必要的調校和優化。 結論 汽車底盤設計是一個集多學科知識於一體的復雜工程領域。它不僅需要紮實的機械工程基礎,還需要對材料科學、電子控製技術、計算機仿真、人機工程學等有深入的理解。隨著汽車産業的不斷發展,底盤係統將繼續朝著更輕、更強、更智能、更環保的方嚮演進。本書旨在為相關領域的工程師、研究人員及學生提供一個係統、深入的學習平颱,幫助他們理解現代汽車底盤設計的核心原理,掌握前沿技術,並為未來的創新設計奠定堅實的基礎。