汽车工程手册

汽车工程手册

《汽车工程手册(德国版)》适用于：在实践和培训中的汽车工程师、系统工程师；立法、行政机关、协会、监控、保险方面的专业人员；以汽车工程为重点的高等学校和高等工业学校教授、讲师；专业记者；对汽车制造感兴趣的专业人员的技术传播者；汽车后市场相关专业中的技术人员、教师和技工学校学生。

内容简介

《汽车工程手册》中文第2版译自2000年的英文第5版（中文第2版在2004年1月出版），至今已过去8年。相应的德文版也从第22版到目前的第26版。在内容的广度和深度上几经更新、修订、补充。手册页数也从960页扩大到近1200页。根据BOSCH公司的建议，为加快中文版的出版进度、进一步提高译文的准确度，加速跟上汽车工业和相关领域科学技术的发展步伐，《汽车工程手册》中文第3版直接译自2007年1月出版的德文“汽车工程手册（Kraftfahrtechnisches Taschenbuch）”第26版。该版正值1932年的第1版出版75周年。

《汽车工程手册》的出版史是世界汽车工业和科学技术发展的一个缩影与佐证。手册的信息量从原先的96页扩展到近1200页。世界上很少有这样的一本手册或工具书延续如此长的时间，再版20多次。作为大众消费品的汽车在技术的综合性、先进性、创新性上是独一无二的。除汽车本身独特的魅力外，它对世界、对社会经济、科学技术、环境、资源，甚至社会政治都有深刻的影响。汽车其实是行驶在广袤的时空隧道上的一种产品。

《汽车工程手册》涵盖了力学、机械、材料、声、光、电、物理学、数学、计算机、自动控制、信息技术等基础学科和新兴学科群。先进的电子技术渗透到传统的汽车中，使它变得更有“灵气”、更有“个性”。它使多年前的幻想变成现实。汽车的未来到底是什么样，无法精确预见，但仍将发展，反映汽车发展的《汽车工程手册》也将相伴左右，这是历史，也是未来，值得我们期待。

《汽车工程手册》是一本可以信赖的工具书。多而不杂、简而不泛、数据可信、内容丰富。目前已用11种语言在世界各地出版发行。

目录

前言

译者的话

第1章人类的活动——移动性1

1-1序言1

1-2移动性的原因和方式2

1-2-1定义2

1-2-2人们的各种活动确定他们的移动性3

1-2-3货运的运输系统5

1-2-4对移动性的一些特殊要求6

1-3移动性的张力场和作用6

1-4对汽车有重大关系的移动性要求7

1-4-1一些基本要求7

1-4-2一些特殊要求8

第2章要求与目标冲突10

2-1产品创新与至今取得的技术进步10

2-1-1用户的希望10

2-1-2立法11

2-1-3汽车技术13

2-2立法者的要求18

2-2-1批准上路行驶18

2-2-2国家的和超国家的法律来源21

2-2-3交通事故预防（主动安全性）23

2-2-4减轻交通事故后果（被动安全性）25

2-2-5对排放与噪声辐射的要求26

2-2-6其他29

2-2-7前景30

2-2-8标准31

2-3新技术34

2-4交通事故的研究成果37

2-4-1数据库38

2-4-2应用40

第3章汽车物理学43

3-1基本原理43

3-1-1定义44

3-1-2行驶阻力和驱动力45

3-1-3影响汽车燃油消耗的各种因素47

3-1-4各种动态力47

3-1-5汽车车身的运动48

3-1-6力和力矩49

3-1-7车轮悬架49

3-1-8转向49

3-1-9车轮和轮胎50

3-2空气动力学50

3-2-1基本原理50

3-2-2作用范围52

3-2-3汽车研发顺序59

3-3热工程60

3-3-1内燃机冷却60

3-3-2乘员室的采暖和冷却65

3-4声学和振动72

3-4-1引言72

3-4-2行驶噪声73

3-4-3发动机噪声74

3-4-4滚动噪声78

3-4-5风噪声80

3-4-6机电噪声81

3-4-7“格格”声、“嘎吱”声、“叽叽”声84

3-4-8外部噪声85

3-4-9振动舒适性88

3-4-10声学研究过程90

第4章造型和新方案92

4-1设计92

4-1-1设计的重要性92

4-1-2设计目标92

4-1-3设计过程93

4-1-4具体设计过程93

4-1-5虚拟设计过程96

4-1-6模型阶段96

4-1-7颜色、装饰和个性化96

4-1-8在产品准备中的设计工作97

4-1-9决定97

4-1-10制作设计模型和现代设计98

4-1-11设计中的感悟98

4-2汽车方案和组装100

4-2-1概述和定义100

4-2-2汽车方案设计101

4-2-3影响因素和组装的设计范围113

4-2-4在各汽车等级中选出的汽车方案实例120

4-2-5汽车方案和在汽车工业实际中的组装过程124

4-2-6汽车方案的发展124

4-3新型驱动125

4-3-1电驱动125

4-3-2燃料电池驱动系统133

4-3-3混合动力驱动146

4-3-4斯特林发动机、蒸汽发动机、燃气轮机、飞轮155

4-3-5氢气内燃机161

第5章动力装置166

5-1发动机技术基础166

5-1-1内燃机工作过程166

5-1-2定义和特征参数167

5-1-3发动机类型171

5-1-4设计和发动机力学178

5-1-5奥托发动机(点燃式发动机)194

5-2柴油机227

5-2-1定义227

5-2-2结构型式227

5-2-3发明史227

5-2-4内燃机技术基础229

5-2-5柴油机燃烧232

5-2-6喷油系统结构特点238

5-2-7燃烧过程的结构特征244

5-2-8定性评价车用柴油机各种燃烧过程248

5-2-9废气后处理248

5-2-10柴油256

5-2-11柴油机燃烧过程仿真259

5-2-12柴油机的未来260

5-3增压268

5-3-1背景268

5-3-2增压原理269

5-3-3结构272

5-3-4发动机与压气机的耦合273

5-3-5调节273

5-3-6与增压有直接关系的发动机部件275

5-3-7其他调节系统276

5-3-8前景276

5-4传动系277

5-4-1概述277

5-4-2起步部件281

5-4-3手动换档变速器系统287

5-4-4自动有级变速器291

5-4-5无级自动变速器300

5-4-6变速器电控304

5-4-7展望309

5-5全轮驱动、制动和驱动控制312

5-5-1全轮驱动方案312

5-5-2驱动和制动控制325

5-6排气系统332

5-6-1排气系统的任务332

5-6-2催化转化器334

5-6-3柴油机微粒过滤器334

5-6-4罐装（包壳）和陶瓷反应体的支撑335

5-6-5消声器337

5-6-6噪声调谐338

5-6-7固体噪声339

5-7汽车电气系统能量管理340

5-7-1基本状况340

5-7-2增加电能需要340

5-7-3电能产生的边界条件341

5-7-4对电能储存系统的影响341

5-7-5电能管理（EEM）342

5-7-6爪极式交流发电机345

5-7-7电能储存器348

5-8二冲程发动机的机会与风险351

5-8-1二冲程发动机工作方式351

5-8-2二冲程发动机方案352

5-8-3开发重点352

5-8-4归纳与评价356

5-9常规的和代用的燃料357

5-9-1能源和机动性357

5-9-2对燃料的要求358

5-9-3石化燃料361

5-9-4生物燃料363

5-9-5氢气364

5-9-6对代用燃料的挑战366

第6章车身369

6-1车身结构369

6-1-1自承载车身369

6-1-2空间框架380

6-1-3钢车身轻型结构研究389

6-1-4敞篷轿车395

6-1-5车身前部模块401

6-2车身材料402

6-2-1历史回顾402

6-2-2方案和结构403

6-2-3对车身材料的要求和设计准则405

6-2-4车身的典型材料407

6-2-5车身所用材料品种实例413

6-2-6不同材料的混合结构414

6-2-7特制材料的生产技术419

6-3表面保护422

6-3-1表面保护的好处423

6-3-2表面保护的开发和生产424

6-3-3前景431

6-4汽车内部空间431

6-4-1人机工程学和舒适性431

6-4-2通信系统和导航444

6-4-3车内舒适性/热舒适性451

6-4-4汽车内部配置459

6-5汽车安全性469

6-5-1概述469

6-5-2汽车安全性范围470

6-5-3交通事故统计数据472

6-5-4生物力学和保护规范474

6-5-5对车身的准静态要求478

6-5-6汽车动态碰撞479

6-5-7乘员保护483

6-5-8乘员拉回系统与汽车的相互作用488

6-5-9侧向碰撞491

6-5-10兼容性493

6-5-11在开发安全性部件时的计算机辅助设计496

6-5-12总结499

第7章底盘501

7-1前言501

7-1-1“底盘”的定义501

7-1-2底盘任务501

7-1-3行驶动力学和作用在底盘上的各种力503

7-1-4基本的目标冲突508

7-1-5前景509

7-2制动系510

7-2-1前言510

7-2-2制动系部件517

7-2-3传感器533

7-2-4制动功能和辅助系统536

7-2-5新的和未来的制动系统结构547

7-3轮胎、车轮和防滑链553

7-3-1引言553

7-3-2轮胎结构554

7-3-3对轮胎的要求554

7-3-4轮胎将力传递给路面559

7-3-5作为整个汽车系统的组合件的轮胎564

7-3-6未来的轮胎工艺567

7-3-7车轮571

7-3-8防滑链579

7-4底盘设计582

7-4-1车轮悬架运动学582

7-4-2弹性运动学585

7-4-3车轮悬架595

7-4-4减振、阻尼、稳定器599

7-4-5转向系612

7-4-6主动转向系628

7-5评价准则638

7-5-1行驶性能的主观评价638

7-5-2行驶性能的客观评价639

7-6燃料系统646

7-6-1法规和用户特有的规范646

7-6-2燃料箱在汽车上的布置648

7-6-3燃料供给系统方案649

7-6-4燃料箱649

7-6-5燃料供给系统651

7-6-6燃料过滤653

7-6-7燃料体积测量装置653

7-6-8活性炭过滤器（AKF）654

7-6-9前景655

7-7代用能量载体的燃料供给系统656

7-7-1要求656

7-7-2法规656

7-7-3压力罐和低温罐在汽车上的布置656

7-7-4天然气和氢气压力罐的燃料系统657

7-7-5低温液化气罐和燃料供给系统659

7-7-6发展趋势659

第8章汽车电气/电子/软件662

8-1汽车电气/电子/软件的意义662

8-1-1概述662

8-1-2对电子系统开发过程和新技术的新要求664

8-1-3系统工程664

8-1-4新技术设计：AUTOSAR669

8-1-5前景670

8-2汽车电气系统672

8-2-1汽车电气系统的组成672

8-2-2设计规范674

8-2-3汽车电气系统结构683

8-2-4电气系统开发过程687

8-2-5开发趋势690

8-3汽车通信系统693

8-3-1概述693

8-3-2电线连接的通信系统694

8-3-3无线通信系统697

8-3-4总结与展望700

8-4电磁兼容EMV700

8-4-1抗自干扰701

8-4-2抗外部电磁场干扰701

8-4-3抗远程干扰702

8-4-4标准和指令702

8-4-5EMV安全保护703

8-5功能领域703

8-5-1导言703

8-5-2照明设备703

8-5-3仪表板总成—人性化仪表717

8-5-4信息、娱乐/多媒体720

8-5-5驾驶人辅助系统729

8-5-6遥控740

8-6人—机相互作用744

8-6-1驾驶人—汽车系统745

8-6-2信息传递746

8-6-3简单认识驾驶人模型747

8-6-4测量驾驶人工作强度、负荷、肌肉张力748

8-6-5模拟749

8-7软件登记750

8-7-1软件课题的前言750

8-7-2软件开发过程751

8-7-3成功因素753

8-7-4底层软件结构解耦和软件平台754

8-7-5软件产品系列754

8-7-6应用领域755

8-7-7对汽车软件的工程挑战756

8-7-8潜力758

8-7-9组织上的挑战758

8-8现代控制工程法760

8-8-1对汽车控制系统的一些要求760

8-8-2现代控制器设计方法760

8-8-3对现代各种控制器设计方法的评价764

8-8-4前景764

第9章材料和生产方法766

9-1回顾766

9-2现代汽车材料768

9-2-1汽车上各材料组所占的质量分数768

9-2-2材料性能的提高770

9-2-3连接技术的进步793

9-2-4在零件成型和原型方面的进步797

9-2-5环境友好方面的进步806

9-2-6汽车上的纳米技术811

9-3材料的竞争817

9-4汽车用的滚动轴承818

9-4-1概述818

9-4-2汽车滚动轴承设计和计算基础819

9-4-3汽车滚动轴承的润滑功能和润滑油822

9-4-4小结、开发潜力824

第10章产品设计过程825

10-1在产品设计过程中的同步工程和产品管理825

10-1-1概述825

10-1-2产品设计过程826

10-1-3产品规划829

10-1-4创新管理831

10-1-5产量、设计任务书、法规832

10-1-6方案开发832

10-1-7产品数据管理（PDM）833

10-1-8产品寿命周期管理（PLM）834

10-1-9批量生产开发835

10-1-10批量生产汽车陪同（全程陪同）839

10-1-11前景839

10-2早期开发阶段的汽车方案840

10-2-1概述840

10-2-2顺序841

10-2-3实例843

10-2-4前景845

10-3在汽车开发中的计算和仿真845

10-3-1概述845

10-3-2在PEP中的CAE过程和必要的配备845

10-3-3使用领域和方法849

10-3-4零件制造过程仿真858

10-3-5优化860

10-4测量、试验技术862

10-4-1简要回顾862

10-4-2汽车制造中的测量和试验技术基础863

10-4-3选择的一些实例868

10-4-4测量和试验技术效果870

10-5质量管理873

10-6汽车的使用和维护875

10-6-1前言876

10-6-2可维护性和可靠性877

10-6-3寿命周期成本880

10-6-4车间服务过程中的组织882

10-6-5合理的维护设计883

10-6-6策略与方案887

第11章赛车891

11-1汽车赛车运动史891

11-2赛车的技术进步892

11-3赛车运动规则894

11-4各种比赛等级和赛车技术特征说明894

11-5赛车运动的安全性908

第12章汽车与交通——如何向前发展910

12-1在希望、科学、现实的张力场中的汽车和交通910

12-2构建整个交通系统910

12-3交通技术和管理914

12-4交通组织机构管理915

12-5结束语916

第13章前景——向何处去918