汽车理论

近年来，汽车技术的发展日新月异，我国汽车行业也发展迅速，汽车产业已成为我国的支柱产业。汽车工业的繁荣，使汽车及其相关产业的人才需求量大幅度增长。培养汽车专业人才、加快汽车产业发展，对促进国民经济的发展具有重要的战略意义。

打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业发展的必然选择。培养具有自主开发能力的研究型人才和具有鲜明的“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，有较强的科技运用、推广、转换能力”特点的应用型人才是我国汽车工业发展的必然要求。

为了适应现代汽车工业的发展需要，满足社会对汽车专业人才的需求，如今国内高校纷纷开设车辆工程专业，汽车理论作为其专业基础课程，其重要性不言而喻，但其教学内容和教学效果更为重要。基于此，编者结合多年来的科学研究与教学实践经验，在参考国内外大量课程成果的基础上，本着系统性、知识性、实用性的原则，特编写此书。

本书分为八章。从路面与轮胎的相互作用角度出发，根据作用在汽车上的外力特性，分析了与汽车动力学有关的汽车各主要性能，包括地面力学性能、动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性和通过性等。分章节介绍了各使用性能的评价指标与评价方法，建立了有关的动力学方程，分析了汽车及其部件的结构形式与结构参数对各性能的影响，阐述了进行性能预测的基本计算方法，并结合国家标准，对性能的实验方法做了简单的介绍。

本书由陈浩、王岩松主编并统稿，编写分工为： 陈浩编写了第1和第8章，张若平编写了第2和第3章，李永芳编写了第4和第5章，张缓缓编写了第6章，朱利静编写了第7章，杨亚莉进行了全书的文字校对。

李辉、王韵超、陆昌玉、张胜伟、段玉、高坤、张文平等硕士研究生承担了相关文献资料收集和文字录入工作，在此一并对他们表示感谢。

由于编者水平有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，殷切期望广大教师和读者不吝指正。

编者2015年9月

第1章地面轮胎力学特性

1.1作用在轮胎上的力和力矩

1.1.1轮胎的坐标系

1.1.2轮胎六分力

1.2轮胎的纵向力学特性

1.2.1滚动阻力

1.2.2穿水阻力

1.2.3前束阻力

1.3轮胎的侧向力学特性

1.3.1轮胎的侧偏特性

1.3.2回正力矩——绕Oz轴的力矩

1.3.3有外倾角时轮胎的滚动

1.4轮胎模型

思考题与练习题

第2章汽车的动力性

2.1汽车的动力性指标

2.2汽车的驱动力与行驶阻力

2.2.1汽车的驱动力

2.2.2汽车的行驶阻力

2.2.3汽车行驶方程

2.3汽车的驱动力行驶阻力平衡图与动力特性图

2.3.1驱动力行驶阻力平衡图

2.3.2动力特性图

2.4汽车行驶的附着条件与汽车的附着率

2.4.1汽车行驶的附着条件

2.4.2汽车的附着力与地面法向反作用力

2.4.3作用在驱动轮上的地面切向反作用力

2.4.4附着率

2.5汽车的功率平衡

思考题与练习题

第3章汽车的燃油经济性

3.1汽车燃油经济性的评价指标

3.1.1燃油经济性评价指标

3.1.2汽车燃油经济性测试标准

3.2汽车燃油经济性的计算

3.3影响汽车燃油经济性的因素

3.3.1使用方面

3.3.2汽车结构方面

3.4汽车动力性、燃油经济性试验

3.4.1路上试验

3.4.2室内试验

思考题与练习题

第4章汽车动力装置参数的选定

4.1发动机功率的选择

4.1.1根据车速计算发动机功率

4.1.2用比功率确定发动机功率

4.2小传动比的选择

4.2.1小传动比的选择

4.2.2由挡动力因数D0max来确定小传动比

4.3传动比的选择

4.4传动系挡位数与各挡传动比的选择

4.4.1传动系挡位数的选择

4.4.2中间各挡的传动比

4.5利用燃油经济性加速时间曲线确定动力装置参数

思考题与练习题

第5章汽车制动性

5.1制动性的评价指标

5.2制动时车轮受力

5.2.1地面制动力

5.2.2制动器制动力

5.2.3制动器制动力、地面制动力及附着力之间的关系

5.2.4制动过程中车轮的运动状态与附着系数的关系

5.3汽车的制动效能及其恒定性

5.3.1制动效能的评价指标

5.3.2制动距离分析

5.3.3制动效能的恒定性

5.4制动时汽车的方向稳定性

5.4.1汽车的制动跑偏

5.4.2制动时后轴侧滑与前轴转向能力的丧失

5.5前、后制动器制动力的比例关系

5.5.1制动时地面对前、后车轮的法向反作用力

5.5.2理想的前、后制动器制动力分配曲线

5.5.3具有固定比值的前、后制动器制动力与同步附着系数

5.5.4前、后制动器制动力具有固定比值的汽车制动过程的分析

5.5.5利用附着系数与制动效率

5.5.6防抱制动装置

5.6汽车驻车制动性

5.7汽车制动性的试验

思考题与练习题

第6章汽车的操纵稳定性

6.1汽车的操纵稳定性的评价方法及指标

6.1.1汽车操纵稳定性包含的内容

6.1.2车辆坐标系

6.1.3客观评价方法及其试验标准

6.1.4基于驾驶员模型的人车闭环主观评价

6.2线性二自由度汽车模型对前轮角阶跃输入的响应

6.2.1线性二自由度汽车模型

6.2.2前轮角阶跃输入下进行的汽车稳态响应——等速圆周行驶

6.2.3前轮角阶跃输入下的瞬态响应

6.2.4横摆角速度频率响应特性

6.3汽车操纵稳定性与悬架的关系

6.3.1汽车的侧倾

6.3.2侧倾时垂直载荷在左右车轮上的重新分配及其对稳态响应的影响

6.3.3侧倾外倾——侧倾时车轮外倾角的变化

6.3.4侧倾转向

6.3.5变形转向——悬架导向装置变形引起的车轮转向角

6.3.6变形外倾——悬架导向装置引起的外倾角的变化

6.4汽车的侧翻

6.4.1刚性汽车的准静态侧翻

6.4.2带悬架汽车的准静态侧翻

6.4.3汽车的瞬态侧翻

6.5汽车操纵稳定性的路上试验

6.5.1蛇行试验

6.5.2转向瞬态响应试验(转向盘转角阶跃)

6.5.3转向瞬态响应试验(转向盘转角脉冲输入)

6.5.4转向回正性能试验

6.5.5转向轻便性试验

6.5.6稳态回转试验

6.5.7转向盘中间位置操纵稳定性试验

思考题与练习题

第7章汽车行驶平顺性

7.1概述

7.2人体对振动的反应和平顺性的评价

7.2.1人体对振动的反应

7.2.2平顺性的评价方法

7.3路面不平度的统计特性

7.3.1路面不平度的功率谱密度

7.3.2空间频率功率谱密度Gq(n)化为时间频率功率谱密度Gq(f)

7.3.3路面对四轮汽车的输入功率谱密度

7.4汽车振动系统的简化

7.5单质量系统的振动

7.5.1单质量系统的自由振动

7.5.2单质量系统的频率响应特性

7.5.3单质量系统对路面随机输入的响应

7.6车身与车轮双质量系统的振动

7.6.1运动方程与振型分析

7.6.2双质量系统的传递特性

7.6.3车身加速度、悬架弹簧动挠度和车轮相对动载的幅频特性

7.6.4在路面随机输入下系统振动响应均方根值的计算

7.7“人体座椅”系统的振动

7.7.1“人体座椅”系统的传递特性

7.7.2“人体座椅”系统的参数选择

7.8汽车平顺性试验和数据处理

7.8.1平顺性试验的主要内容

7.8.2平顺性试验数据的采集和处理

思考题与练习题

第8章汽车通过性

8.1汽车通过性评价指标及几何参数

8.1.1汽车支承通过性评价指标

8.1.2汽车通过性几何参数

8.2车辆的挂钩牵引力

8.2.1松软地面的物理性质

8.2.2车辆在松软地面上的挂钩牵引力

8.3间隙失效的障碍条件

8.3.1顶起失效的障碍条件

8.3.2触头失效的障碍条件

8.4汽车越过台阶、壕沟的能力

思考题与练习题

参考文献