汽车工程应用力学

前言

第1章 轮胎与轮胎力学特性

1.1 轮胎的纵向力学特性

1.1.1 轮胎滚动阻力与滚动阻力系数

1.1.2 轮胎道路阻力

1.1.3 轮胎侧偏阻力

1.2 轮胎的垂向力学特性

1.2.1 轮胎的垂向变形

1.2.2 轮胎的刚度

1.2.3 轮胎噪声

1.3 轮胎的侧向力学特性

1.3.1 轮胎运动坐标系

1.3.2 轮胎的侧偏现象

1.3.3 轮胎的侧偏特性——侧偏力-侧偏角曲线

1.3.4 轮胎的侧偏特性——侧偏回正力矩-侧偏角曲线

1.3.5 轮胎侧偏特性的影响因素

1.3.6 侧偏回正力矩的影响因素

1.4 轿车子午线轮胎

1.4.1 轿车子午线轮胎的结构

1.4.2 子午线轮胎与斜交线轮胎的结构差异

1.4.3 轿车子午线轮胎的带束层

1.5 子午线轮胎的性能特点

1.6 轮胎的标志

1.6.1 轮胎的扁平比

1.6.2 轮胎的标志方法

1.7 胎面花纹

1.7.1 花纹的基本功能

1.7.2 各种花纹的附着性能特点

1.8 特殊性能花纹轮胎

1.8.1 防滑水花纹轮胎

1.8.2 低噪声花纹轮胎

1.8.3 冰雪路面防滑花纹轮胎

1.8.4 全天候花纹轮胎

1.8.5 不对称花纹轮胎

1.8.6 单导向花纹轮胎

1.9 F1赛车轮胎

1.9.1 F1赛车轮胎的规格与种类

1.9.2 F1赛车轮胎应具备的性能

1.10 轮胎的磨损

1.10.1 轮胎的正常磨损

1.10.2 轮胎的异常磨损

1.11 讨论题

复习题

第2章 汽车的动力性

2.1 汽车动力性的评价指标

2.2 汽车的动力性能

2.2.1 轿车的动力性能

2.2.2 世界著名跑车的动力性能

2.3 汽车的驱动力与行驶阻力

2.3.1 驱动力

2.3.2 行驶阻力

2.4 汽车行驶条件

2.4.1 汽车行驶的驱动条件

2.4.2 汽车行驶的附着条件

2.4.3 汽车行驶的必要与充分条件

2.4.4 附着率

2.5 动力性的评价方法——驱动力与行驶阻力平衡图

2.5.1 驱动力-行驶阻力平衡图

2.5.2 驱动力-行驶阻力平衡图的应用

2.5.3 动力特性图

2.5.4 动力特性图的应用

2.6 动力功率与阻力功率的平衡

2.6.1 功率平衡方程式

2.6.2 功率平衡图

2.7 影响汽车动力性的主要因素

2.7.1 发动机参数的影响

2.7.2 传动系参数的影响

2.7.3 汽车结构的影响

2.7.4 底盘技术状况的影响

2.8 汽车的动力性试验

2.8.1 道路试验

2.8.2 室内试验

2.9 讨论题

复习题

第3章 汽车的制动性

3.1 汽车制动性的评价指标

3.2 地面制动力与制动器制动力

3.2.1 地面制动力

3.2.2 制动器制动力

3.2.3 地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系

3.2.4 硬路面的附着系数

3.2.5 附着系数的主要影响因素

3.3 评定制动效能的指标

3.3.1 制动减速度

3.3.2 制动距离

3.4 制动效能的恒定性

3.4.1 制动效能恒定性的主要指标

3.4.2 影响抗热衰退性能的因素

3.4.3 各种鼓式、盘式制动器的性能特点

3.5 制动时汽车的方向稳定性

3.5.1 制动跑偏

3.5.2 制动时后轴侧滑与前轴丧失转向能力的试验

3.5.3 单轴车轮抱死拖滑的运动分析

3.6 前、后制动器制动力的比例关系

3.6.1 前、后制动器制动力比例分配的重要性

3.6.2 制动时前、后车轮地面法向反力的变化

3.6.3 理想的前、后制动器制动力分配

3.6.4 具有固定比值的前、后制动器制动力分配线β

3.6.5 同步附着系数φO

3.6.6 汽车在不同φ值路面上的制动过程分析

3.6.7 同步系数φO的选择

3.6.8 制动强度与附着系数利用率

3.6.9 利用附着系数与制动效率

3.6.10 对前、后制动器制动力分配的规范要求

3.6.11 发动机制动对制动力分配和制动效能的影响

3.6.12 各类制动力辅助调节装置的性能特点

3.6.13 制动防抱死系统

3.7 汽车制动性试验

3.7.1 道路试验（行车制动）

3.7.2 室内制动试验

3.7.3 驻车制动性能试验

3.8 讨论题

复习题

第4章 汽车的操纵稳定性

4.1 汽车操纵稳定性概述

4.1.1 什么是操纵稳定性

4.1.2 汽车操纵稳定性的基本内容

4.1.3 车辆坐标系

4.1.4 稳态响应和瞬态响应的基本概念

4.2 线性二自由度汽车模型对前轮角输入的响应

4.2.1 线性二自由度汽车模型的基本假设

4.2.2 线性二自由度汽车模型的运动微分方程

4.2.3 前轮角阶跃输入下的汽车三种稳态转向特性

4.2.4 表征稳态转向特性的主要参数

4.2.5 参数对转向特性的表征方法

4.2.6 特征车速与临界车速

4.2.7 前轮角阶跃输入下进入的瞬态响应

4.3 汽车的侧滑与侧翻

4.3.1 汽车的侧滑

4.3.2 刚性汽车的准静态侧翻

4.3.3 带悬架汽车的稳态侧翻

4.3.4 汽车的瞬态侧翻

4.3.5 汽车的侧翻案例分析

4.4 汽车操纵稳定性的道路试验

4.4.1 转向轻便性试验

4.4.2 稳态转向特性试验

4.4.3 转向瞬态横摆响应试验

4.4.4 转向回正性能试验

4.4.5 转向盘角脉冲输入试验

4.4.6 转向盘中间位置的操纵稳定性试验

4.5 利用地面切向反力控制汽车转向特性

4.5.1 驱动力、地面制动力对转向特性的影响

4.5.2 控制转向特性的地面切向反力选择

4.5.3 地面切向反力的控制方法

4.6 几种提高操纵稳定性的电控系统

4.6.1 防制动抱死系统（ABS）

4.6.2 制动辅助系统（BAS）

4.6.3 ABS-TCS合一控制系统

4.6.4 四轮转向电控系统（4WS）

4.6.5 车辆稳定性控制系统（VSC）

4.6.6 电子稳定性程序控制系统（ESP）

4.7 车轮定位参数对操纵稳定性的影响

4.7.1 车轮外倾角

4.7.2 车轮前束

4.7.3 主销后倾角

4.7.4 主销内倾角

4.7.5 轿车车轮定位的发展趋势

4.8 悬架对汽车操纵稳定性的影响

4.8.1 概述

4.8.2 各类被动独立悬架的性能特点

4.8.3 各种主动悬架的结构及工作原理

4.8.4 半主动悬架

4.8.5 特殊性能悬架机构

4.8.6 独立悬架对汽车操纵稳定性的影响

4.9 讨论题

复习题

第5章 汽车空气动力学

5.1 汽车空气动力学的重要性

5.1.1 气动力对汽车动力性的影响

5.1.2 气动力对汽车燃油经济性的影响

5.1.3 气动力及气动力矩对汽车操纵稳定性的影响

5.2 空气动力学的基础理论

5.2.1 空气的基本物理属性

5.2.2 气流运动的基本概念

5.2.3 伯努利方程

5.2.4 粘性流的基础知识

5.3 作用于汽车的气动力和气动力矩

5.3.1 气动力的成分与计算

5.3.2 气动力矩的成分与计算

5.4 汽车的气动阻力

5.4.1 气动阻力的组成

5.4.2 气动阻力系数

5.4.3 不同车型的气动阻力系数

5.5 压差阻力与汽车外形

5.5.1 压差阻力的产生机理

5.5.2 气流分离线、基面与基面阻力

5.5.3 “短尾”理论

5.5.4 简单几何形体的气动阻力系数

5.5.5 阻力最小的理想形体

5.5.6 来流的分流与表面压强分布

5.5.7 影响压差阻力的主要部位

5.6 诱导阻力与汽车外形

5.6.1 诱导阻力形成的机理

5.6.2 产生涡流的部位

5.6.3 影响诱导阻力的部位

5.7 干扰阻力与汽车外形

5.7.1 干扰阻力概述

5.7.2 引起干扰阻力的主要部位

5.8 摩擦阻力

5.8.1 摩擦阻力与速度梯度的关系

5.8.2 湍流并非全坏事

5.9 内部阻力

5.9.1 内部阻力概述

5.9.2 降低内部阻力的措施

5.10气动升力

5.10.1 汽车气动升力的原理

5.10.2 减小气动升力的主要措施

5.10.3 影响负升力翼效果的因素

5.11汽车的侧风稳定性

5.11.1 侧向气流对汽车空气动力特性的影响

5.11.2 风压中心位置的重要性

5.11.3 风压中心后置的办法

5.12 讨论题

5.13 汽车空气动力学的应用实例

5.13.1 捷达车型的演变与风阻系数

5.13.2 我国自主品牌轿车风阻系数的进步

5.13.3 奥迪100C2改型为100C3的启示

5.13.4 不断创新的F1赛车空气动力学套件

复习题

附录 世界各类轿车（部分）

风阻系数CD值

参考文献

《汽车工程应用力学》内容包括轮胎力学特性与轮胎、汽车的动力性、汽车的制动性、汽车的操纵稳定性和汽车空气动力学。作者力求使《汽车工程应用力学》内容编排新颖、逻辑连贯、叙述通俗、深入浅出、重点突出，并注重理论联系实际。书中内容涉及汽车先进技术，如ABS、BAS、4WS、VSC等电控系统以及低风阻车身造型、主动悬架、半主动悬架、特殊性能轮胎、F1赛车尾部扩散器等空气动力学套件等。
　　《汽车工程应用力学》可作为普通高等学校面向应用型人才培养的本科及高职高专汽车专业师生的学习参考书，亦可作为从事汽车设计与试验、汽车运用的工程技术人员的辅助读物。