【每日學(xué)機(jī)械】第136期，通過直觀的汽車機(jī)械動圖，展示其工作原理！
汽車是借助于自身的動力裝置驅(qū)動，且具有4個或4個以上的車輪的非軌道無架線車輛。汽車一般由發(fā)動機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備等四個基本部分組成。它的傳動系由離合器、變速器、萬向傳動軸裝置，以及驅(qū)動橋中的主減速器、差速器和半軸等組成。
1、發(fā)動機(jī)
汽車發(fā)動機(jī)是為汽車提供動力的發(fā)動機(jī)，是汽車的心臟，影響汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。常見的汽油機(jī)和柴油機(jī)都屬于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為活塞運動的機(jī)械能并對外輸出動力。汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高，質(zhì)量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機(jī)壓縮比大，熱效率高，經(jīng)濟(jì)性能和排放性能都比汽油機(jī)好。
汽車發(fā)動機(jī)的工作原理：
四沖程汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復(fù)直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。
▲四缸發(fā)動機(jī)工作過程
2、底 盤
汽車底盤由傳動系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動系四部分組成。底盤作用是支承、安裝汽車發(fā)動機(jī)及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發(fā)動機(jī)的動力，使汽車產(chǎn)生運動，保證正常行駛。
汽車傳動系
汽車發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系。它應(yīng)保證汽車具有在各種行駛條件下所必需的牽引力、車速，以及保證牽引力與車速之間協(xié)調(diào)變化等功能，使汽車具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；還應(yīng)保證汽車能倒車，以及左、右驅(qū)動輪能適應(yīng)差速要求，并使動力傳遞能根據(jù)需要而平穩(wěn)地結(jié)合或徹底、迅速地分離。
傳動系統(tǒng)包括離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器及半軸等部分。汽車發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系。
離合器：
離合器位于發(fā)動機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。
在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機(jī)與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機(jī)向變速器輸入的動力。
變速器：
變速器是用來改變來自發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)，它能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比，又稱變速箱。它分為手動、自動兩種，手動變速箱主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而自動變速箱AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。
手動變速箱稱手動變速器（簡稱MT）又稱機(jī)械式變速器，即必須用手撥動變速桿（俗稱“擋把”）才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達(dá)到變速的目的。
它結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，制造和維護(hù)成本低廉，且傳動效率高（理論上會更省油），另外，由于是純機(jī)械控制，換擋反應(yīng)快，且可以更直接的表現(xiàn)駕駛者的意愿，因此也更富駕駛樂趣，這些都是手動變速箱的優(yōu)點。不過相比自動變速箱，它操作繁瑣，而且在擋位切換時頓挫明顯的劣勢也是無法彌補的。
變速器的功能：
改變傳動比；
在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；
利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機(jī)能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動力輸出；
傳動軸：
傳動軸是由軸管、伸縮套和萬向節(jié)組成。伸縮套能自動調(diào)節(jié)變速器與驅(qū)動橋之間距離的變化。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。
萬向節(jié)是汽車傳動軸上的關(guān)鍵部件。在前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動的車輛上，萬向節(jié)傳動軸安裝在變速器輸出軸與驅(qū)動橋主減速器輸入軸之間；而前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的車輛省略了傳動軸，萬向節(jié)安裝在既負(fù)責(zé)驅(qū)動又負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向的前橋半軸與車輪之間。
主減速器：
主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機(jī)縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。
汽車正常行駛時，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪的傳動比則需很大，也就是變速箱的尺寸會越大。另外，轉(zhuǎn)速下降而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機(jī)構(gòu)的傳動負(fù)荷。
所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設(shè)置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，也可以使變速箱的尺寸、質(zhì)量減小，操縱省力。
差速器：
汽車差速器能夠使左、右(或前、后)驅(qū)動輪實現(xiàn)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。
功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動，即保證兩側(cè)驅(qū)動車輪作純滾動運動。差速器是為了調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速差而裝置的。
汽車行駛系統(tǒng)
汽車行駛系由車身、車橋、車輪和懸架組成。車輪分別支承在各車橋(前橋、后橋)上，為了減少汽車在不平路面上行駛時受到的振動，車橋又通過彈性懸架與車身連接。
▲汽車車輪
▲汽車車橋
▲汽車車橋
▲汽車懸掛系統(tǒng)
汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個支持系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設(shè)置會使駕駛者有不同的駕駛感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性。
汽車行駛系的主要作用
是將整個汽車連接成一整體，并支持全車質(zhì)量，接受傳動系傳來的轉(zhuǎn)矩、并通過驅(qū)動車輪與路面的附著作用，產(chǎn)生路面對汽車的牽引力。傳遞并承受路面作用于車輪上的各種反力及形成的力矩，緩和不平路面對車造成的沖擊以及減少車身振動。
汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車輪（轉(zhuǎn)向輪）相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。
汽車制動系統(tǒng)
汽車制動系統(tǒng)是指，對汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對其進(jìn)行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。
制動系統(tǒng)作用是：
使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進(jìn)行強制減速甚至停車；使已停駛的汽車在各種道路條件下(包括在坡道上)穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩(wěn)定。
3、汽車車身
汽車車身的作用主要是保護(hù)駕駛員以及構(gòu)成良好的空氣力學(xué)環(huán)境。好的車身不僅能帶來更佳的性能，也能體現(xiàn)出車主的個性。汽車車身結(jié)構(gòu)從形式上說， 主要分為非承載式和承載式兩種。
非承載式車身的汽車有剛性車架，又稱底盤大梁架。車身本體懸置于車架上，用彈性元件聯(lián)接。車架的振動通過彈性元件傳到車身上，大部分振動被減弱或消除，發(fā)生碰撞時車架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時對車身起到保護(hù)作用，因此車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。
承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強了車頭，側(cè)圍，車尾，底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。但由于道路負(fù)載會通過懸架裝置直接傳給車身本體，因此噪音和振動較大。
