汽车底盘设计 上卷：部件设计 （原书第2版）

经典著作，集行业智慧之大成

本书由意大利都灵理工大学教授Giancarlo Genta与菲亚特汽车公司前车辆工程总监Lorenzo Morello联合撰写。Genta教授是机械设计领域的权威学者，而Morello先生则拥有菲亚特公司丰富的一线产品开发经验。这种“学术泰斗+产业巨头”的独特组合，确保了本书内容既有深厚的理论根基，又紧贴工程实际，被国际汽车工程师学会（SAE）推荐为行业标准读物，成为全球众多车企和高校的必备参考书。

内容宏阔，一部底盘领域的“通史”

本书不仅系统阐述了底盘各子系统（如转向、制动、悬架）的设计原理，更从大历史视角梳理了底盘技术从古至今的演进脉络——最早可追溯至公元前3000年的车辆模型。它详细记录了120年来底盘系统的发明与革新，并前瞻性地探讨了驾驶辅助、自动驾驶等未来趋势。这种贯通古今的叙述，帮助读者深刻理解技术发展的内在逻辑，从而激发创新灵感。

知行合一，架设理论与实践的桥梁

与偏重理论的教材不同，本书深度融合了工程实践。它不仅阐明“要解决什么”和“为什么解决”，更重点揭示了“实际怎么做”，涉及大量产品开发方法、约束条件和解决方案。书中通过大量数学模型、动力学分析和案例，指导读者优化车辆性能，完美平衡操控性与舒适性，是工程师从理论走向实战的权威指南。

前瞻视野，紧扣电动化与智能化浪潮

第二版特别新增了面向未来的关键内容。它深入探讨了电动汽车底盘的特殊要求、电池布局影响、线控技术，以及自动驾驶与底盘系统的协同设计。此外，内容还拓展至模块化车辆、倾斜车身车辆，甚至外星轮式车辆等前沿领域。这些内容旨在构建新一代工程师应对产业变革所必需的知识体系。

前瞻视野，大师译介——紧扣产业脉搏的权威指南

本书由车辆动力学资深专家、广汽研究院首席技术总监吴旭亭先生领衔翻译。他凭借在通用汽车与广汽近三十年的底盘研发与性能调校经验，对原著精髓与工程实践有着深刻理解。在他的主导下，译本不仅确保了技术概念的精准传达，更使用了大量符合国内工程师习惯的规范术语。此外，广汽集团多位一线专家参与了审校，使本书的翻译工作本身就如同一项严谨的技术开发任务，确保了内容在准确性与工程实用性上达到极高标准，是为中文世界精心打造的权威版本。

《汽车底盘设计(上卷):部件设计(原书第2版)》从部件角度分两部分详细介绍了车辆的底盘系统。第一部分首先介绍了车辆底盘的演化简史，随后介绍了底盘结构的主要部件，包括车轮与轮胎、悬架、转向系统、制动系统以及控制系统。如今由于主动和自动控制技术的普及，控制系统的重要性日益增加。第二部分讨论了传动系统及其相关部件结构，包括各种类型的变速器和传动机构，由于该内容的复杂性以及对于车辆的重要性，有必要单独介绍。

本书适合在汽车技术开发领域设计车身底盘的工程师、智能驾驶领域的开发者以及高校相关专业师生阅读参考。

Giancarlo Genta：都灵理工大学机械工程教授，研究方向涵盖车辆动力学与太空机械设计，其学术成果被多国高校采用。

Lorenzo Morello：菲亚特集团前研发负责人，主导多款量产车型底盘开发，兼具学术与工业界视角。

序一
序二
译者序
前言
致谢
关于作者
缩略词和符号
第一部分车轮、结构和机构
简介1
第1章底盘演化简史4
1.1简介4
1.2刚性车轴机械连杆机构5
1.3独立悬架机械连杆13
1.4车轮和轮胎23
1.5制动器31
1.6底盘车架33
第2章车轮与轮胎38
2.1说明38
2.1.1轮辋特性介绍38
2.1.2轮胎特性介绍39
2.1.3车轮参考系41
2.2轮胎运作42
2.2.1公路驾驶42
2.2.2越野驾驶46
2.3滚动半径52
2.4滚动阻力54
2.5静态力64
2.6纵向力66
2.7侧偏力73
2.8纵向力和侧向力之间的相互作用87
2.9动态行为概述92
2.9.1振动模式92
2.9.2转弯动态力94
2.10测试95
第3章悬架98
3.1介绍98
3.1.1悬架组成元件99
3.1.2悬架对车身运动的影响100
3.2独立悬架102
3.2.1麦弗逊悬架103
3.2.2麦弗逊式后悬架125
3.2.3双横臂悬架126
3.2.4虚拟球头悬架130
3.2.5纵臂（拖曳臂）悬架132
3.2.6半拖曳臂悬架135
3.2.7导向拖曳臂悬架系统137
3.2.8多连杆悬架系统140
3.3扭力梁悬架142
3.4刚性轴悬架系统145
3.5商用车悬架系统148
3.5.1空气弹簧149
3.5.2前悬架150
3.5.3后悬架153
3.6设计与测试155
3.6.1初步设计大纲155
3.6.2结构完整性158
3.6.3弹性运动学性能160
3.6.4台架试验方法172
第4章转向系统177
4.1概述177
4.2转向机构178
4.3齿轮齿条式转向器183
4.4螺杆和扇形齿轮式转向器186
4.5转向管柱187
4.6动力转向188
4.6.1液压齿轮齿条式转向器189
4.6.2液压螺杆和扇形齿轮式转向器191
4.6.3电动助力转向191
4.7设计与检测194
4.7.1概要设计194
4.7.2任务195
4.7.3台架测试方法196
第5章制动系统199
5.1简介199
5.2汽车制动装置201
5.2.1行车制动和应急制动系统201
5.2.2驻车制动系统203
5.2.3盘式制动器203
5.2.4鼓式制动器206
5.2.5控制系统组件207
5.2.6制动助力器211
5.3商用车辆制动器214
5.3.1压缩机216
5.3.2控制阀组件216
5.3.3比例阀217
5.3.4制动执行器219
5.4设计和测试219
5.4.1制动系统力学219
5.4.2机械设计222
5.4.3热设计225
5.4.4测试方法231
第6章控制系统233
6.1转向系统233
6.1.1后轮转向233
6.1.2变传动比转向器238
6.1.3线控转向238
6.2制动控制239
6.2.1ABS239
6.2.2EBD242
6.2.3VDC243
6.2.4ASR244
6.2.5BAS245
6.2.6制动控制硬件组件245
6.2.7功能集成及进一步发展247
6.2.8混合动力和电液回路249
6.3悬架控制251
6.3.1姿态控制252
6.3.2阻尼控制253
6.3.3侧倾控制255
6.3.4刚度控制257
6.3.5主动悬架258
第7章底盘结构260
7.1下车体260
7.2副车架263
7.3商用车辆车架267
7.4结构的作用269
7.4.1外部载荷269
7.4.2内部载荷272
7.4.3刚度273
7.5结构设计275
7.5.1结构面法275
7.5.2梁模型方法277
7.6结构测试279
第二部分传 动 系 统
简介283
第8章历史沿革288
8.1手动变速器289
8.2摩擦离合器297
8.3自动变速器301
第9章手动变速器309
9.1手动变速器分类309
9.2机械效率310
9.3手动汽车变速器312
9.3.1采用方案312
9.3.2实例313
9.4商用车辆手动变速器317
9.4.1采用方案317
9.4.2实例321
第10章换档机构324
10.1内部换档机构324
10.1.1柱塞联锁装置324
10.1.2卡钳联锁装置325
10.2外部换档机构327
10.2.1变速杆机构328
10.2.2拉索换档机构329
第11章起动设备331
11.1摩擦离合器331
11.1.1离合器功能331
11.1.2分离机构332
11.1.3从动盘335
11.1.4推力轴承337
11.1.5设计标准338
11.2自动变速器的起动装置339
11.2.1液压离合器和变矩器342
11.2.2特性曲线345
11.2.3车辆上的变矩器性能347
第12章同步器单元349
12.1描述349
12.1.1单锥同步器349
12.1.2多锥同步器350
12.1.3换档过程352
12.2设计标准354
12.2.1几何标准356
12.2.2功能标准357
第13章差速器和主减速器360
13.1差速器和主减速器的主要方案360
13.1.1后轮驱动汽车360
13.1.2前轮驱动汽车361
13.1.3商用车辆361
13.2四轮驱动分动器364
13.2.1改装后的后轮驱动车辆364
13.2.2改装后的前轮驱动车辆366
13.3差速器理论概述368
13.3.1无摩擦的差速器368
13.3.2有内摩擦的差速器369
13.3.3自锁差速器370
13.4自锁差速器的类型371
13.4.1ZF系统371
13.4.2托森系统371
13.4.3弗格森系统372
13.4.4主动系统373
13.5差速器对车辆动力学的影响374
13.5.1驱动桥差速器375
13.5.2分动箱差速器378
第14章传动轴与万向节381
14.1传动轴381
14.2半轴383
14.3万向节384
14.4等速万向节386
第15章自动变速器388
15.1一般问题388
15.1.1自动化级别388
15.1.2换档模式389
15.1.3有级和无级变速器390
15.2有固定旋转轴的汽车变速器390
15.2.1同步器变速器390
15.2.2多片离合器变速器394
15.2.3双离合器变速器394
15.3行星传动汽车变速器398
15.3.1行星传动齿轮系398
15.3.2产品示例404
15.4汽车无级变速器(CVT)407
15.4.1动机407
15.4.2产品实例408
15.5商用车辆变速器413
15.5.1半自动变速器413
15.5.2自动变速器413
15.6控制策略415
15.6.1最低油耗的档位选择416
15.6.2舒适驾驶的档位选择418
15.6.3折中选档的定义419
15.6.4实际驾驶条件下的档位选择420
15.6.5制动器和离合器驱动421
第16章设计和测试425
16.1变速器的任务425
16.2齿轮428
16.2.1耐久428
16.2.2噪声431
16.3轴433
16.4轴承433
16.5润滑剂434
16.6箱体和密封件435
16.7测试技术概述437
参考文献440