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第1章 汽车相关社会背景与发展趋势1

1.1 序言1

1.2 社会发展状况1

1.3 道路交通2

1.4 汽车产业3

1.5 环境5

1.6 安全5

1.7 设计制造技术6

第2章 发动机性能的基础与理论7

2.1 发动机概论7

2.1.1 汽车发动机的历史7

2.1.2 发动机的分类及工作原理8

2.1.3 对发动机性能要求10

2.1.4 现状和发展趋势11

2.2 循环与热效率13

2.2.1 效率、功率及平均有效压力的定义13

2.2.2 理论空气循环13

2.2.3 燃料空气循环15

2.2.4 实际循环16

2.3 燃油经济性与燃烧20

2.3.1 热效率与燃油经济性的关系20

2.3.2 运转条件对燃油经济性的影响20

2.3.3 汽油机燃烧23

2.3.4 提高汽油机燃油经济性的技术31

2.3.5 柴油机燃烧34

2.3.6 提高柴油机燃油经济性的技术39

2.3.7 利用混合动力技术降低油耗40

2.4 功率与转矩42

2.4.1 影响功率的因素42

2.4.2 提高充填效率43

2.4.3 提高发动机转速46

2.5 排气47

2.5.1 汽油机排气系统47

2.5.2 柴油机排气系统53

2.6 增压55

2.6.1 增压的作用55

2.6.2 增压发动机循环56

2.6.3 废气涡轮增压汽油机与增压柴油机的比较57

2.7 传热与冷却58

2.7.1 热负荷与冷却58

2.7.2 燃烧室传热58

2.7.3 燃烧室内对流换热59

2.7.4 燃烧室各部温度60

2.7.5 水冷式冷却装置61

2.8 摩擦与润滑62

2.8.1 润滑目的62

2.8.2 润滑理论62

2.8.3 弹性流体润滑理论64

2.8.4 发动机润滑65

2.8.5 摩擦损失69

2.9 发动机控制72

2.9.1 发动机控制历史72

2.9.2 发动机控制现状72

2.10 发动机模拟技术75

2.10.1 流体流动模拟的对象与逼近方法75

2.10.2 基于零维和准维模型的汽油机性能模拟76

2.10.3 基于零维和准维模型的柴油机性能模拟77

2.10.4 基于进排气系气体交换过程模型的充填效率模拟78

2.10.5 多维模拟模型的理论78

2.10.6 多维模拟模型的应用87

2.11 发动机机构力学91

2.11.1 活塞与曲轴机构91

2.11.2 配气机构98

第3章 动力传动系统的基础与理论103

3.1 动力传动系统概述103

3.1.1 动力传动装置功能103

3.1.2 与发动机特性的匹配104

3.1.3 发展动向105

3.2 传动机构106

3.2.1 摩擦离合器106

3.2.2 液力传动装置107

3.2.3 万向节109

3.3 变速机构111

3.3.1 手动变速器111

3.3.2 自动变速器113

3.3.3 CVT114

3.3.4 电动车与混合动力车中的动力传动装置118

3.4 分动机构119

3.4.1 差速器与分动装置119

3.4.2 差动限制装置功能121

3.5 动力传动系统的控制122

3.5.1 液力式自动变速器控制122

3.5.2 驱动力控制123

3.6 传动效率124

3.6.1 传动损失124

3.6.2 传动效率计算125

3.7 摩托车动力传动装置127

3.7.1 摩托车动力传动装置特征127

3.7.2 手动变速器128

3.7.3 自动变速器128

第4章 动力性能的基础与理论130

4.1 动力性能概述130

4.1.1 动力性能的现状与发展130

4.1.2 环保汽车的动力性能131

4.1.3 驱动力132

4.1.4 行驶阻力133

4.1.5 行驶性能曲线135

4.2 动力性137

4.2.1 加速性137

4.2.2 最高车速138

4.2.3 爬坡性能138

4.3 驾驶性139

4.3.1 驾驶性的表述139

4.3.2 环境对驾驶性的影响141

4.3.3 汽油特性与驾驶性141

4.4 燃油经济性142

4.4.1 燃油经济性表达方式142

4.4.2 实用油耗142

4.4.3 影响燃油经济性的因素143

4.4.4 燃油经济性法规146

4.4.5 改善燃油经济性措施147

第5章 制动性能的基础与理论150

5.1 制动概述150

5.2 制动力学150

5.2.1 制动能力150

5.2.2 制动力分配151

5.2.3 驻车制动力学153

5.3 制动力的计算154

5.3.1 制动器效能因数154

5.3.2 制动效能系数计算154

5.4 制动发热156

5.4.1 能量负荷156

5.4.2 制动器温升156

5.5 稳定性157

5.5.1 制动效能恒定性157

5.5.2 制动方向稳定性158

5.6 制动性能控制160

5.6.1 踏板力控制160

5.6.2 前后轮制动力分配控制161

5.6.3 防抱死控制163

5.7 摩托车制动系统168

5.7.1 摩托车制动系统特性168

5.7.2 摩托车制动控制169

第6章 材料和结构强度的基础与理论171

6.1 材料171

6.1.1 概要171

6.1.2 金属材料171

6.1.3 非金属材料188

6.2 材料强度201

6.2.1 静载破坏201

6.2.2 疲劳破坏203

6.2.3 破坏力学206

6.3 结构力学209

6.3.1 有限元法（FEM）209

6.3.2 其他结构分析方法222

6.3.3 优化设计224

6.4 行驶载荷228

6.4.1 路面228

6.4.2 路面不平的响应230

6.4.3 驾驶载荷231

6.4.4 异常载荷233

6.4.5 汽车载荷计算基准235

第7章 操纵稳定性的基础与理论236

7.1 汽车操纵稳定性236

7.1.1 汽车模型及其运动236

7.1.2 车辆运动控制237

7.1.3 驾驶员运动控制237

7.2 轮胎转向特性237

7.2.1 稳态特性238

7.2.2 动态特性240

7.2.3 对驱动和制动力的影响242

7.2.4 滑水现象（hydroplaning）244

7.2.5 轮胎模拟模型245

7.3 悬架系统的基础245

7.3.1 悬架系统定义245

7.3.2 悬架的坐标系与位移246

7.3.3 悬架几何结构的变化249

7.3.4 悬架的柔性与刚度254

7.4 转向系统的基础255

7.4.1 转向盘角位移输入与转向盘力矩输入255

7.4.2 转向几何结构257

7.4.3 转向力260

7.5 车身空气动力特性262

7.5.1 车身周围的气流与压力分布262

7.5.2 六分力特性263

7.5.3 侧风输入268

7.6 运动学基础269

7.6.1 悬架特性的简化269

7.6.2 二自由度模型与运动方程式270

7.6.3 二自由度模型的运动特性272

7.6.4 轮胎非线性对侧偏转向响应性的影响（蛇形曲线图）276

7.6.5 侧倾自由度与转向系自由度277

7.6.6 多自由度模型与运动力方程式279

7.6.7 多自由度模型的运动特性281

7.7 考虑驱动和制动的运动281

7.7.1 驱动和制动力学模型与运动方程式282

7.7.2 驱动和制动与运动性能（稳态特性）288

7.7.3 驱动力分配和制动力分配与圆周行驶性能290

7.7.4 驱动力和制动力控制294

7.8 主动控制与操纵稳定性296

7.8.1 主动控制概要296

7.8.2 四轮转向操作系统296

7.8.3 主动悬架303

7.8.4 横摆力矩控制305

7.9 极限运动特性308

7.9.1 极限运动研究状况308

7.9.2 极限圆周行驶309

7.9.3 动态方向稳定性311

7.9.4 侧翻314

7.9.5 其他极限运动315

7.10 汽车列车的运动315

7.10.1 汽车列车力学模型与运动方程式315

7.10.2 汽车列车稳定性318

7.10.3 汽车列车制动稳定性320

7.10.4 汽车列车倒车性能322

7.11 驾驶员—汽车系统323

7.11.1 驾驶员转向操纵控制操作模型323

7.11.2 驾驶员—汽车系统运动特性与控制效果327

7.11.3 响应参数与控制难易度328

7.11.4 感官评价的模型化尝试329

7.12 摩托车的运动特性330

7.12.1 摩托车的运动特性330

7.12.2 摩托车前轮转向系统331

7.12.3 摩托车侧倾运动332

7.12.4 摩托车力学模型与运动方程式333

7.12.5 摩托车直线行驶稳定性334

7.12.6 考虑车架刚度及驾驶员振动特性的多自由度模型335

7.12.7 驾驶者—摩托车系统336

第8章 振动、噪声和乘坐舒适性的基础与理论339

8.1 汽车的振动噪声概述339

8.1.1 振动噪声现象的种类339

8.1.2 汽车振动噪声现象的分析方法340

8.1.3 汽车振动噪声现象的对策340

8.2 车身的振动噪声340

8.2.1 低频振动噪声340

8.2.2 车身的中高频振动噪声及声响特性351

8.2.3 空气动力学噪声361

8.3 悬架、转向系统的振动噪声与乘坐舒适性363

8.3.1 概述363

8.3.2 弹簧上、下振动364

8.3.3 悬架及转向系统振动特性373

8.3.4 轮胎的振动、噪声特性381

8.3.5 制动振动与噪声390

8.4 发动机的振动噪声398

8.4.1 发动机的激振力398

8.4.2 发动机的缸体振动401

8.4.3 发动机的弹性振动408

8.4.4 发动机的燃烧噪声418

8.4.5 其他振动噪声420

8.5 驱动系统的振动噪声421

8.5.1 基础理论421

8.5.2 驱动系统的振动噪声的激振力422

8.5.3 传动轴、驱动轴的振动噪声423

8.5.4 齿轮引起的噪声427

8.5.5 CAE技术430

8.5.6 新型驱动系统的振动噪声问题432

8.6 进排气系统的振动噪声433

8.6.1 排气管振动433

8.6.2 进排气噪声现象及产生原因434

8.6.3 进排气系统消声器的特征437

8.6.4 进排气声的控制441

8.7 噪声振动的主动控制技术442

8.7.1 控制方法442

8.7.2 应用举例444

8.8 未来动力总成的振动噪声445

8.8.1 混合动力车的振动噪声特征445

8.8.2 发动机启动停止时的振动446

8.8.3 电动机的电磁噪声447

8.8.4 怠速振动、隆隆声447

8.8.5 混合动力用辅机的噪声448

8.9 摩托车的振动噪声448

8.9.1 摩托车振动的起因及影响因素448

8.9.2 发动机引起的振动449

8.9.3 发动机的防振支撑450

8.9.4 车辆各部位的振动对策452

8.9.5 车辆行驶振动预测452

8.9.6 摩托车的噪声的起因及影响因素453

8.9.7 减少加速行驶噪声的对策453

8.9.8 噪声预测技术455

8.10 音质评价456

8.10.1 音质评价的基础知识456

8.10.2 音质评价系统457

8.10.3 音质评价的实例及其应用458

8.11 车外噪声460

8.11.1 汽车噪声规范460

8.11.2 车外噪声的影响因素及其贡献率460

8.11.3 车外噪声的测定分析技术461

8.11.4 车外噪声的预测技术462

参考文献465

国际单位制（SI）499