經典著作，集行業智慧之大成

本書由意大利都靈理工大學教授Giancarlo Genta與菲亞特汽車公司前車輛工程總監Lorenzo Morello聯合撰寫。Genta教授是機械設計領域的權威學者，而Morello先生則擁有菲亞特公司豐富的一線產品開發經驗。這種“學術泰斗+產業巨頭”的獨特組合，確保了本書內容既有深厚的理論根基，又緊貼工程實際，被國際汽車工程師學會（SAE）推薦爲行業標準讀物，成爲全球眾多車企和高校的必備參考書。

內容宏闊，一部底盤領域的“通史”

本書不僅系統闡述了底盤各子系統（如轉向、制動、懸架）的設計原理，更從大歷史視角梳理了底盤技術從古至今的演進脈絡——最早可追溯至公元前3000年的車輛模型。它詳細記錄了120年來底盤系統的發明與革新，並前瞻性地探討了駕駛輔助、自動駕駛等未來趨勢。這種貫通古今的敘述，幫助讀者深刻理解技術發展的內在邏輯，從而激發創新靈感。

知行合一，架設理論與實踐的橋樑

與偏重理論的教材不同，本書深度融合了工程實踐。它不僅闡明“要解決什麼”和“爲什麼解決”，更重點揭示了“實際怎麼做”，涉及大量產品開發方法、約束條件和解決方案。書中通過大量數學模型、動力學分析和案例，指導讀者優化車輛性能，完美平衡操控性與舒適性，是工程師從理論走向實戰的權威指南。

前瞻視野，緊扣電動化與智能化浪潮

第二版特別新增了面向未來的關鍵內容。它深入探討了電動汽車底盤的特殊要求、電池佈局影響、線控技術，以及自動駕駛與底盤系統的協同設計。此外，內容還拓展至模塊化車輛、傾斜車身車輛，甚至外星輪式車輛等前沿領域。這些內容旨在構建新一代工程師應對產業變革所必需的知識體系。

前瞻視野，大師譯介——緊扣產業脈搏的權威指南

本書由車輛動力學資深專家、廣汽研究院首席技術總監吳旭亭先生領銜翻譯。他憑藉在通用汽車與廣汽近三十年的底盤研發與性能調校經驗，對原著精髓與工程實踐有着深刻理解。在他的主導下，譯本不僅確保了技術概念的精準傳達，更使用了大量符合國內工程師習慣的規範術語。此外，廣汽集團多位一線專家參與了審校，使本書的翻譯工作本身就如同一項嚴謹的技術開發任務，確保了內容在準確性與工程實用性上達到極高標準，是爲中文世界精心打造的權威版本。

本書介紹了底盤對於整車性能的重要性、用戶體驗和法律規定的相關內容，還介紹了底盤設計對於車輛性能，特別是縱向、橫向和垂向動力學分析，以及對速度、加速度、油耗、制動性能、可操作性（或操控）和舒適度的影響。爲了便於汽車工程師在實車測試之前進行原型測試及仿真開發測試，本書還討論了底盤和大型車輛的數學模型；完全將底盤作爲一個系統來處理，討論底盤對車輛性能的貢獻，這是客戶所感知的，也是立法規則所規定的。

本書附錄部分還介紹了底盤和一般車輛的數學模型、摩托車的動力學特性、用於其他外環境的輪式車輛的特性、車輛事故的數學分析方法以及常見車型的主要數據。

本書適合在汽車技術開發領域設計車身底盤的工程師、智能駕駛領域開發者以及高校相關專業師生閱讀參考。

Giancarlo Genta：

都靈理工大學機械工程教授，研究方向涵蓋車輛動力學與太空機械設計，其學術成果被多國高校採用。

Lorenzo Morello：

菲亞特集團前研發負責人，主導多款量產車型底盤開發，兼具學術與工業界視角。

譯者：

吳旭亭

業內知名的車輛動力學及底盤研發專家，現任廣汽研究院首席技術總監、車輛動力學專家。他在車輛動力學領域擁有近30年的豐富經驗，兼具深厚的理論功底和實際工程開發經驗。

《汽車底盤設計（上卷）：部件設計》

序言

前言

致謝

關於作者

顧問

符號表

第一部分

概述1

1 底盤的歷史演變3

1.1 引言3

1.2 剛性橋機械連桿機構4

1.3 獨立懸架的機械連接13

1.4 車輪和輪胎24

1.5 制動器31

1.6 車架34

2 車輪和輪胎40

2.1 描述40

2.1.1 輪輞特征40

2.1.2 輪胎的特點41

2.1.3 車輪參考系43

2.2 輪胎的使用44

2.2.1 道路駕駛45

2.2.2 越野駕駛48

2.3 滾動半徑55

2.4 滾動阻力57

2.4.1 速度的影響59

2.4.2 材料性質和結構的影響60

2.4.3 胎面磨損的影響62

2.4.4 工作溫度的影響63

2.4.5 胎壓和垂向載荷的影響64

2.4.6 輪胎尺寸的影響65

2.4.7 道路的影響65

2.4.8 車輪側偏角的影響66

2.4.9 外傾角的影響66

2.5 靜態力67

2.6 縱向力70

2.7 轉向力78

2.8 縱向力和側向力的相互作用93

2.9 外形對動態性能的影響98

2.9.1 振動模式98

2.9.2 轉彎中的動態力100

2.10 測試102

3 懸架105

3.1 引言105

3.1.1 懸架元件106

3.1.2 懸架對車身運動的影響107

3.2 獨立懸架109

3.2.1 麥弗遜懸架111

3.2.2 後橋麥弗遜懸架135

3.2.3 雙橫臂懸架136

3.2.4 虛擬中心懸架139

3.2.5 縱臂懸架141

3.2.6 斜臂懸架145

3.2.7 引導式縱臂懸架147

3.2.8 多連桿懸架150

3.3 半獨立懸架152

3.3.1 扭轉樑懸架152

3.4 剛性軸懸架156

3.4.1 帶有鋼板彈簧的剛性車橋156

3.4.2 剛性導向軸158

3.5 工業車輛用懸架160

3.5.1 空氣彈簧160

3.5.2 前懸架162

3.5.3 後懸架165

3.6 設計和測試167

3.6.1 初步設計流程167

3.6.2 結構完整性171

3.6.3 彈性運動特性173

3.6.4 臺架試驗方法187

4 轉向系統193

4.1 引言193

4.2 轉向機構194

4.3 齒輪齒條式轉向器200

4.4 蝸輪蝸桿式轉向器203

4.5 轉向柱205

4.6 動力轉向206

4.6.1 液壓助力齒輪齒條式轉向器207

4.6.2 液壓循環球式轉向器209

4.6.3 電動助力轉向209

4.7 設計和測試211

4.7.1 草案設計211

4.7.2 任務212

4.7.3 臺架試驗方法214

5 制動系統218

5.1 引言218

5.2 汽車制動器220

5.2.1 輔助系統220

5.2.2 駐車制動系統222

5.2.3 盤式制動器224

5.2.4 鼓式制動器227

5.2.5 控制系統的零件229

5.2.6 動力制動器232

5.3 工業車輛用制動器235

5.3.1 壓縮機237

5.3.2 控制閥總成238

5.3.3 分配器239

5.3.4 制動器執行器241

5.4 設計和測試242

5.4.1 制動系統的結構242

5.4.2 機械設計245

5.4.3 熱設計249

5.4.4 試驗方法256

6 控制系統258

6.1 轉向控制258

6.1.1 後輪轉向258

6.1.2 可變比轉向器263

6.1.3 線控轉向264

6.2 制動控制265

6.2.1 防抱死制動系統ABS 265

6.2.2 EBD系統269

6.2.3 VDC系統269

6.2.4 ASR系統270

6.2.5 BAS系統271

6.2.6 制動控制硬件組件272

6.2.7 混合和電液迴路274

6.3 懸架控制276

6.3.1 俯仰控制277

6.3.2 阻尼控制279

6.3.3 側傾控制281

6.3.4 主動懸架283

7 底盤結構284

7.1 車身底板284

7.2 副車架288

7.3 工業車輛的車架293

7.4 結構任務295

7.4.1 外部負載295

7.4.2 內部負載298

7.4.3 剛度300

7.5 結構設計301

7.5.1 結構表面法302

7.5.2 樑模型法304

7.6 結構測試306

第二部分

概述309

8 變速器的演變歷史315

8.1 手動變速器316

8.2 摩擦式離合器327

8.3 自動變速器330

9 手動變速器342

9.1 引言342

9.2 機械效率344

9.3 汽車用手動變速器346

9.3.1 採用的方案346

9.3.2 實例349

9.4 工業車輛用手動變速器353

9.4.1 佈局方案353

9.4.2 實例357

10 換檔機構362

10.1 內部換檔機構362

10.1.1 推杆聯鎖裝置362

10.1.2 卡鉗聯鎖裝置364

10.2 外部換檔機構366

10.2.1 換檔桿機構367

10.2.2 鋼索機構369

11 起動裝置371

11.1 摩擦離合器371

11.1.1 離合器的功能371

11.1.2 分離機構373

11.1.3 從動盤376

11.1.4 推力軸承378

11.1.5 設計標準380

11.2 自動變速器的起動裝置381

11.2.1 液壓離合器和變矩器383

11.2.2 特征曲線388

11.2.3 汽車液力變矩器的性能389

12 同步器393

12.1 引言393

12.1.1 單錐同步器393

12.1.2 多錐同步器394

12.1.3 換檔過程395

12.2 設計標準398

12.2.1 幾何標準400

12.2.2 功能標準401

13 差速器和主減速器405

13.1 引言405

13.1.1 後輪驅動汽車405

13.1.2 前輪驅動汽車406

13.1.3 工業車輛408

13.2 全輪驅動分動器409

13.2.1 改進的後輪驅動410

13.2.2 改進的前輪驅動412

13.3 差速器理論概述413

13.3.1 無摩擦差速器413

13.3.2 有內摩擦力的差速器415

13.3.3 自鎖式差速器417

13.4 自鎖式差速器的類型418

13.4.1 ZF系統418

13.4.2 Torsen系統418

13.4.3 弗格森(Ferguson)系統419

13.5 差速器對車輛動力學的影響421

13.5.1 驅動橋差速器421

13.5.2 分動器差速器425

14 傳動軸和萬向節428

14.1 傳動軸428

14.2 半軸430

14.3 萬向節432

14.4 等速萬向節434

15 自動變速器436

15.1 概述436

15.1.1 自動化級別436

15.1.2 換檔模式437

15.1.3 有級變速器和無級變速器438

15.2 具有固定轉軸的車輛變速器439

15.2.1 同步器變速器439

15.2.2 多片離合器變速器443

15.3 行星齒輪變速器446

15.3.1 行星齒輪系446

15.3.2 生產實例452

15.4 無級變速器456

15.4.1 動力性456

15.4.2 生產實例457

15.5 工業車輛用變速器461

15.5.1 半自動變速器462

15.5.2 自動變速器462

15.6 控制策略464

15.6.1 小燃料消耗的檔位選擇465

15.6.2 保證舒適的檔位選擇467

15.6.3 折中選檔468

15.6.4 實際行駛條件下的檔位選擇469

15.6.5 制動器和離合器工作470

16 設計和測試475

16.1 傳動裝置的任務475

16.2 齒輪478

16.2.1 壽命478

16.2.2 噪聲483

16.3 變速器軸485

16.4 軸承486

16.5 潤滑劑487

16.6 箱體和密封488

16.7 測試技術概述491

參考文獻494

《汽車底盤設計 下卷：系統設計 （原書第2版）》

一

序二

譯者序

前言

致謝

關於作者

第三部分功能與法規

介紹1

第17章交通統計3

17.1交通量4

17.1.1客運4

17.1.2貨物運輸6

17.1.3能源消耗8

17.2運營車隊12

17.2.1數量12

17.2.2特點15

17.3社會影響19

17.3.1事故19

17.3.2排放23

17.3.3經濟數據27

第18章車輛功能28

18.1系統設計28

18.1.1客戶感知的功能30

18.1.2技術規範32

18.1.3底盤系統設計33

18.2客觀要求34

18.2.1動態性能35

18.2.2操控性和主動安全性36

18.2.3動態舒適性40

18.2.4人體工程學41

18.3主觀要求42

18.3.1操控性和主動安全性43

18.3.2動態舒適性46

18.3.3燃油消耗47

18.4耐老化性49

第19章法規55

19.1車輛系統57

19.1.1整車型式覈准57

19.1.2能耗和排放59

19.1.3可回收性63

19.2輪胎64

19.3轉向系統66

19.4制動系統68

19.5底盤結構74

第四部分底盤的系統性設計

介紹77

第20章一般特征78

20.1從動物牽引車到機動車輛78

20.2機動車輛的可能佈局79

20.3轉向系統佈局82

20.4懸架類型85

20.5對稱性考慮86

20.6參考座標系87

20.7質心位置88

20.8不同剛體之間的質量分佈90

20.9轉動慣量90

第21章機動車輛空氣動力學概述93

21.1氣動力和力矩94

21.2車輛周圍的空氣流場100

21.3氣動阻力106

21.3.1摩擦阻力107

21.3.2誘導阻力108

21.3.3形狀阻力109

21.3.4減小氣動阻力：乘用車109

21.3.5減小氣動阻力：商用車114

21.4升力和俯仰力矩116

21.5側向力、側傾力矩和橫擺力矩119

21.6空氣動力學的實驗研究121

21.7數值空氣動力學125

第22章機動車動力源128

22.1車輛能源128

22.2車輛發動機132

22.3汽車燃料134

22.3.1常規燃料134

22.3.2含氧燃料134

22.3.3氫135

22.3.4由二氧化碳生產甲烷138

22.4內燃機139

22.5改進標準動力總成144

22.5.1往復式內燃機144

22.5.2變速器145

22.6發動機創新146

22.6.1內燃機147

22.6.2外燃機148

22.7電機148

22.8驅動電池154

22.9超級電容器159

22.10燃料電池160

22.11部分電動化：混合動力汽車162

22.11.1一般考慮162

22.11.2電壓的選擇166

22.11.3輕度混合動力167

22.11.4並聯全混合動力169

22.11.5串聯混合動力170

22.11.6功率分流和串並聯混合動力171

22.11.7插電式混合動力汽車 173

22.11.8結論174

22.12電動汽車175

22.12.1一般考慮175

22.12.2車輛架構178

第23章驅動動態性能182

23.1地面載荷分佈182

23.1.1兩軸車輛182

23.1.2兩軸以上車輛184

23.1.3鉸接式車輛186

23.2總運動阻力188

23.3運動所需的功率189

23.4車輪處可用功率192

23.5可傳輸至道路的最大功率192

23.5.1全輪驅動車輛193

23.5.2單軸驅動車輛194

23.6最高車速196

23.7爬坡能力和傳動比的初始選擇197

23.8勻速燃油消耗199

23.9車輛靜止起動202

23.9.1第一階段203

23.9.2第二階段204

23.9.3第三階段204

23.10加速206

23.11實際行駛工況油耗211

第24章制動動態性能214

24.1理想條件下的制動214

24.2實際制動情況217

24.3制動功率221

第25章操控性能224

25.1低速或運動轉向224

25.1.1不帶掛車的兩軸車輛224

25.1.2兩軸以上無掛車車輛225

25.1.3帶有掛車的車輛225

25.2理想轉向231

25.2.1水平道路231

25.2.2氣動升力的影響233

25.2.3道路橫向坡度233

25.2.4關於理想轉向的考慮235

25.2.5兩輪車輛236

25.3高速轉彎：簡化方法237

25.4轉向不足和轉向過度的定義239

25.5高速轉彎241

25.5.1運動方程241

25.5.2車輪的側偏角246

25.5.3作用在車輛上的力247

25.5.4穩定性導數248

25.5.5運動方程的最終表達式250

25.6穩態橫向行爲251

25.7中性轉向點和靜態裕度253

25.8對外力和力矩的響應255

25.9滑動轉向257

25.10縱向力對操控的影響258

25.11橫向載荷轉移261

25.12前束262

25.13懸架的彈性運動行爲和底盤柔性的影響262

25.14車輛穩定性263

25.14.1鎖定控制263

25.14.2自由控制265

25.15非穩態運動271

25.16有兩個轉向軸的車輛（4WS）278

25.17鉸接式車輛四自由度模型280

25.17.1運動方程280

25.17.2車輪的側偏角283

25.17.3廣義力284

25.17.4力的線性表達式285

25.17.5運動方程的最終表達式287

25.17.6穩態運動288

25.17.7穩定性和非穩態運動290

25.18多體鉸接式車輛294

25.18.1運動方程294

25.18.2車輪的側偏角和廣義力297

25.19線性化模型的極限299

第26章舒適性能300

26.1內部激勵300

26.2道路激勵303

26.3振動對人體的影響306

26.4四分之一車模型307

26.4.1單自由度四分之一車308

26.4.2二自由度四分之一車314

26.4.3國際粗糙度指數320

26.4.4帶副車架的四分之一車（三自由度）321

26.4.5帶動態吸振器的四分之一車模型322

26.4.6多自由度四分之一車懸架-輪胎相互作用研究324

26.4.7懸架運動學的影響328

26.5起伏和俯仰運動333

26.5.1剛性輪胎的簡化模型333

26.5.2俯仰中心337

26.5.3懸架設計的經驗規則339

26.5.4二自由度模型的頻率響應341

26.5.5輪胎柔性的影響345

26.5.6互連懸架346

26.6側傾運動348

26.6.1單自由度模型348

26.6.2多自由度模型350

26.7非線性的影響351

26.7.1減振器351

26.7.2彈簧356

26.8乘坐舒適性總結357

第27章駕駛輔助和自動駕駛汽車360

27.1傳統車輛360

27.2線控系統361

27.2.1線控轉向363

27.2.2線控制動363

27.2.3其他線控系統363

27.2.4機電懸架364

27.3縱向控制輔助系統364

27.3.1防抱死(ABS)系統365

27.3.2驅動力控制系統（TCS、ASR）368

27.3.3伺服控制變速器和離合器369

27.3.4自適應巡航控制系統370

27.3.5防撞系統372

27.4操縱穩定性控制輔助系統373

27.4.1一般考慮373

27.4.2使用參考模型進行控制375

27.4.3VDC系統376

27.4.4帶橫擺角速度控制的簡化VDC378

27.5懸架控制381

27.5.1主動側傾控制(ARC)383

27.5.2起伏控制387

27.6自動駕駛汽車399

27.6.1自動駕駛汽車路線圖399

27.6.2自動駕駛的應用402

27.6.3倫理和法律問題404

27.6.4車輛-駕駛員系統的簡單模型406

27.6.5用於操縱穩定性的簡單線性化駕駛員模型407

27.6.6更現實的線性駕駛員模型412

27.6.7自動駕駛汽車傳感器415

27.6.8自動駕駛汽車的公衆接受度418

第28章未來進化的展望421

28.1需要改變嗎？421

28.2更小、更輕、更便宜和更環保的車輛423

28.3更加安全的汽車424

28.4模塊化車輛426

28.5減少燃料消耗427

28.5.1氣動阻力428

28.5.2滾動阻力428

28.5.3車輛質量429

28.6突破的可能性430

28.6.1飛行汽車430

28.6.2其他先進車輛436

第五部分數學建模

介紹439

第29章車輛的數學模型441

29.1用於設計的數學模型441

29.2連續模型和離散模型443

29.3分析模型和數值模型445

第30章多體建模446

30.1孤立車輛447

30.2孤立車輛的線性化模型449

30.2.1基本假設449

30.2.2簧載質量449

30.2.3通用整體橋懸架系統452

30.2.4一般獨立懸架460

30.2.5獨立懸架與剛性軸懸架的比較467

30.2.6整車的拉格朗日函數467

30.3鎖定控制的10自由度模型468

30.3.1拉格朗日函數及其導數的表達式469

30.3.2運動學方程470

30.3.3運動方程472

30.3.4車輪側偏角473

30.3.5廣義力475

30.3.6運動方程的最終形式477

30.3.7操控性和舒適性解耦480

30.3.8車輛在彈性懸架上的操控性481

30.3.9乘坐舒適性484

30.3.10結論487

30.4柔性車輛的模型488

30.4.1操控模型491

30.4.2乘坐舒適性模型492

30.4.3運動方程的解耦493

30.5鉸接式車輛493

30.6陀螺矩和其他二階效應494

第31章傳動系模型496

31.1舒適性與傳動系振動之間的耦合496

31.2發動機的動態模型498

31.2.1曲柄機構的等效系統498

31.2.2驅動轉矩501

31.2.3多缸機械曲柄上的強迫函數502

31.2.4曲柄軸的剛度503

31.2.5系統的阻尼504

31.2.6附屬設備506

31.2.7發動機控制507

31.2.8發動機懸置508

31.3傳動系509

31.4車輛的慣性511

31.5線性化傳動系統模型512

31.6非時不變模型517

31.6.1運動方程517

31.6.2傳動系剛體運動519

31.6.3發動機和傳動系的扭轉動力學520

31.6.4傳統方法521

31.6.5數值方法522

31.7多體傳動系模型522

第32章傾斜車身車輛模型524

32.1高側傾角懸架525

32.1.1拖曳臂懸架525

32.1.2橫向四邊形懸架526

32.1.3傾斜控制528

32.1.4懸架剛度530

32.1.5懸架的側傾阻尼532

32.2線性化剛體模型533

32.2.1動能和勢能534

32.2.2車輪的旋轉536

32.2.3拉格朗日函數537

32.2.4運動學方程538

32.2.5運動方程539

32.2.6車輪的側偏角539

32.2.7廣義力540

32.2.8運動方程的最終形式541

32.2.9穩態平衡條件542

32.2.10穩態平衡位置附近的運動543

32.2.11穩態操控544

32.2.12穩態條件的穩定性547

32.3動態傾斜控制548

32.4操控-舒適耦合551

32.4.1動能和勢能552

32.4.2運動方程555

32.4.3運動方程的最終形式556

32.4.4穩態平衡位置的運動557

附錄A狀態空間和構形空間中的運動方程560

A.1離散線性系統的運動方程560

A.1.1構形空間560

A.1.2狀態空間561

A.2線性動態系統的穩定性563

A.2.1保守的自然系統563

A.2.2自然非保守系統564

A.2.3具有奇異質量矩陣的系統566

A.2.4保守陀螺系統567

A.2.5一般動態系統567

A.3強制響應的閉式解569

A.4非線性動態系統569

A.5構形和狀態空間中的拉格朗日方程570

A.6哈密爾頓方程和相空間572

A.7僞座標形式的拉格朗日方程573

A.8剛體運動576

A.8.1廣義座標576

A.8.2運動方程：拉格朗日方法578

A.8.3使用僞座標的運動方程579

附錄B摩托車動力學582

B.1基本定義583

B.2鎖定控制模型586

B.2.1運動方程586

B.2.2運動方程的線性化588

B.2.3廣義力588

B.2.4廣義力的線性化表達589

B.2.5線性運動方程的最終表達式590

B.3鎖定控制的穩定性591

B.3.1側翻運動591

B.3.2低頻搖擺運動593

B.4穩態運動596

B.5自由控制模型597

B.5.1廣義力598

B.5.2線性化、自由控制方程的最終表達式599

B.5.3自由控制的穩定性600

B.5.4穩態響應602

B.6大側傾角下的穩定性602

B.6.1鎖定控制運動602

B.6.2平衡條件603

B.6.3恆速穩定性604

B.6.4自由控制模型604

附錄C用於地外環境的輪式車輛606

C.1阿波羅任務的月球車（LRV）606

C.1.1車輪和輪胎607

C.1.2驅動和制動系統608

C.1.3懸架608

C.1.4轉向608

C.2任務類型609

C.3環境條件610

C.4移動性611

C.5車輛在低重力下的行爲612

C.5.1縱向性能612

C.5.2操控性613

C.5.3舒適度614

C.6電源系統615

C.7結論616

附錄D與車輛事故相關的問題617

D.1車輛碰撞：脈衝模型617

D.1.1中央正面碰撞617

D.1.2斜向碰撞619

D.1.3與固定障礙物的碰撞621

D.1.4非中心正面碰撞622

D.1.5橫向碰撞622

D.1.6簡化方法623

D.2車輛碰撞：二次近似模型628

D.2.1正面碰撞固定障礙物628

D.2.2車輛正面碰撞633

D.2.3車輛之間的斜向碰撞636

D.3碰撞後的運動638

D.3.1車輪鎖死的車輛638

D.3.2帶自由滾動車輪的車輛642

D.4側翻643

D.4.1準靜態側翻643

D.4.2動態側翻645

D.4.3與路緣的橫向碰撞646

D.4.4道路橫向坡度和曲率的影響648

D.5運輸物體在碰撞過程中的運動650

D.5.1自由物體650

D.5.2約束對象654

附錄E各種常見車型的數據656

E.1小型車（a）656

E.2小型車（b）658

E.3小型車（c）659

E.4中型轎車（a）661

E.5中型轎車(b)663

E.6中型混合動力和電動轎車664

E.6.1混合動力電動版665

E.6.2插電式混合動力版本667

E.6.3電動版668

E.7跑車（a）668

E.8跑車（b）670

E.9廂式貨車672

E.10重型鉸接式貨車674

E.10.1牽引車674

E.10.2掛車675

E.10.3輪胎675

E.11競賽摩托車676

本書是作者長達數十年經驗的結晶：一方面是爲工程專業學生教授車輛力學、車輛系統設計、底盤設計等課程的經驗，另一方面是大型汽車公司車輛和底盤部件的設計實踐。本書主要面向汽車工程專業的學生，其次是所有該領域的技術人員和設計師。它還面向所有尋求技術指南的汽車愛好者。

道路車輛設計的傳統和學科多樣性使得我們將車輛分爲三個主要子系統：發動機、車身和底盤。

如今，底盤不再是一個可見的子系統，不再是製造過程某個部分的結果，這一點不同於發動機和車身：底盤部件實際上是直接組裝在車身上的。因此，底盤的功能不能與汽車的其他部分分開評估。

通過閱讀本書第一部分和第二部分的章節，我們可以更好地瞭解歷史演變，過去的情況與現在完全不同——在第一輛汽車中，底盤被定義爲一個真正的自移動子組件，其中包括：

· 一種結構，通常是梯形車架，能夠承載車輛所有其他部件。

· 懸架，用於將車輪與車架機械連接起來。

· 配有輪胎的車輪。

· 轉向系統，用於根據車輛路徑改變車輪角度。

· 制動系統，用於降低速度或停止車輛。

· 變速器，用於將發動機轉矩施加到驅動輪。

這組部件在組裝發動機後能夠自主移動；至少在許多實驗測試中都發生過這種情況，在這些測試中，用配重代替車身，並在製造過程中將底盤從汽車製造商的車間移動到車身製造商的車間。

客戶通常從汽車製造商那裡購買底盤，然後由車身製造商根據他們的需求和規格完成。

在當代車輛中，這種特殊的結構和功能僅適用於商用車輛，但公共汽車除外。在公共汽車中，即使由某個車身製造商製造，車身結構也會與底盤車架一起形成總成，例如承載式車身。

在幾乎每輛汽車上，底盤結構都是車身地板（平臺）的一部分，不能與車身分離；有時還會添加一些副車架，以將懸架或動力傳動系統連接到車身，並使其能夠在主裝配線旁進行預組裝。

傳統和這些部件的某些特定技術方面展示了在車輛工程中這一特定學科的發展是合理的，因此幾乎所有汽車製造商都設立了專門負責底盤的技術部門，與負責車身或發動機的部門分開。

最近又增加了一個新理由來證明設立不同的學科和專門的組織的合理性，這就是所謂的技術平臺的建立：現代市場趨勢要求前所未有的產品多樣化，這是過去從未達到過的；有時營銷專家將這種現象稱爲“碎片化”。

如果沒有對特定車型不可見部件或非特定部件進行嚴格的交叉標準化，這種高度多樣化就無法以可接受的生產成本維持。

這種情況多年來一直爲所有商用車製造商所熟知。“平臺”一詞涵蓋了車身底部和前側樑，描述了一組與前底盤基本相同的組件；特定的技術和科學問題、不同的開發週期和更長的經濟壽命突出了致力於該汽車子系統的工程師的特殊性。

本書共兩卷，內容分爲五部分。

上卷分兩部分描述了主要的底盤子系統。

第一部分描述了從輪胎到底盤結構的主要部件，包括車輪與輪胎、懸架、轉向系統和制動系統，特別是控制系統。由於主動系統和自動系統的普及，控制系統的重要性日益增加。

第二部分討論傳動系統和相關部件；由於該主題的複雜性，有必要單獨介紹。

值得注意的是，許多汽車製造商專門將該子系統的工程和生產組織集成到動力傳動系統，而不是底盤組織中。這顯然不會影響本書的技術內容，並且可以通過標準化問題和該組件的生命週期來證明，在某些方面，與底盤系統相比，傳動系統與發動機更相關。

本書假設學生已經具備了通過傳統機械設計課程獲得的機械部件的一般知識，不再討論一般課程中可以找到的內容，例如第二部分不會詳盡介紹齒輪設計，以及軸、軸承和密封件設計。

儘管如此，在本書的許多部分中，仍舊介紹和討論了通常不會在通用設計課程中涉及的設計和測試知識。

我們還決定用兩章來介紹汽車產品的歷史演變；它們應該能讓讀者瞭解汽車在其誕生後120年的技術進步。在作者看來，這個主題是一種有用的技術培訓，有時也有助於激發靈感。

本書僅考慮最普及的道路車輛的典型結構：主要是乘用車，其中提到了一些商用車輛，而不考慮其他車型，如摩托車、拖拉機、土方機械和四輪車。

下卷分爲三部分，完全將底盤作爲一個系統來處理，討論底盤對車輛性能的貢獻，這是客戶所感知的，也是立法規則所規定的。

第三部分專門概述了車輛預期執行的功能、客戶的期望和相關法規。

第四部分解釋了底盤系統性設計對車輛性能的影響，重點解釋了縱向、橫向和垂直動力學，以及它們對速度、加速度、油耗、制動能力、機動性（或操控性）和舒適性的影響。

第五部分介紹了底盤和一般車輛的數學建模。衆所周知，汽車工程師越來越多地利用虛擬樣車的數學模型，並在原型進行物理測試之前對其進行虛擬測試。

即使數學模型是基於專業人員編寫的、市場上有售的計算代碼，我們認爲有必要讓讀者清楚地瞭解這些代碼所基於的方法，以及這些代碼能達到的近似程度。本部分的目的不是讓專業人員建立模型，而是正確和負責任地使用這些建模結果。

這兩本書包括五個附錄。

附錄A回顧了一些系統動力學概念，有助於理解第四部分和第五部分介紹的數學模型。

附錄B專門介紹摩托車動力學。兩輪車的研究在某些方面較爲特殊，比四輪車更復雜；此外，生產摩托車的行業與汽車行業完全不同。

儘管如此，由於兩種車輛都使用充氣輪胎與地面接觸，這兩個領域也存在共同之處；兩種車輛工程師之間的一些知識交流可能會互惠互利。

附錄C專門介紹了在開發用於地外行星或環境的輪式車輛時應面對的特殊問題。從爲阿波羅計劃開發的唯一此類車輛開始，討論傳統車輛與未來可用於星際探索的車輛之間的相似之處和不同之處。

附錄D利用數學方法分析與車輛事故相關的問題，有時非常簡化，用於解釋事故發生後汽車的運動。

附錄E報告了書中一些示例使用的各種常見車型的主要數據；這些數據可以使讀者以真實的數據練習他們的分析技能。

Giancarlo Genta

Lorenzo Morello

於意大利都靈