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【每日學機械】第136期，通過直觀的汽車機械動圖，展示其工作原理！ 汽車是借助于自身的動力裝置驅動，且具有4個或4個以上的車輪的非軌道無架線車輛。汽車一般由發動機、底盤、車身和電氣設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，以及驅動橋中的主減速器、差速器和半軸等組成。 1、發動機 汽車發動機是為汽車提供動力的發動機，是汽車的心臟，影響汽車的動力性、經濟性和環保性。常見的汽油機和柴油機都屬于往復活塞式內燃機，是將燃料的化學能轉化為活塞運動的機械能并對外輸出動力。汽油機轉速高，質量小，噪音小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經濟性能和排放性能都比汽油機好。 汽車發動機的工作原理： 四沖程汽油機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，混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內完成一個工作循環。 ▲四缸發動機工作過程 2、底 盤 汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系和制動系四部分組成。底盤作用是支承、安裝汽車發動機及其各部件、總成，形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力，使汽車產生運動，保證正常行駛。 汽車傳動系 汽車發動機與驅動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系。它應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調變化等功能，使汽車具有良好的動力性和燃油經濟性；還應保證汽車能倒車，以及左、右驅動輪能適應差速要求，并使動力傳遞能根據需要而平穩地結合或徹底、迅速地分離。 傳動系統包括離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器及半軸等部分。汽車發動機與驅動輪之間的動力傳遞裝置稱為汽車的傳動系。 離合器： 離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內，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，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的動力。 變速器： 變速器是用來改變來自發動機的轉速和轉矩的機構，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組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。 手動變速箱稱手動變速器（簡稱MT）又稱機械式變速器，即必須用手撥動變速桿（俗稱“擋把”）才能改變變速器內的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。 它結構簡單，性能可靠，制造和維護成本低廉，且傳動效率高（理論上會更省油），另外，由于是純機械控制，換擋反應快，且可以更直接的表現駕駛者的意愿，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：
傳動軸： 傳動軸是由軸管、伸縮套和萬向節組成。伸縮套能自動調節變速器與驅動橋之間距離的變化。萬向節是保證變速器輸出軸與驅動橋輸入軸兩軸線夾角的變化，并實現兩軸的等角速傳動。
萬向節是汽車傳動軸上的關鍵部件。在前置發動機后輪驅動的車輛上，萬向節傳動軸安裝在變速器輸出軸與驅動橋主減速器輸入軸之間；而前置發動機前輪驅動的車輛省略了傳動軸，萬向節安裝在既負責驅動又負責轉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速、增大扭矩的主要部件。對發動機縱置的汽車來說，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，發動機的轉速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內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構的傳動負荷。
所以，在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，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、質量減小，操縱省力。 差速器： 汽車差速器能夠使左、右(或前、后)驅動輪實現以不同轉速轉動的機構。主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。 功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右車輪以不同轉速滾動，即保證兩側驅動車輪作純滾動運動。差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。
汽車行駛系統 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 汽車懸掛系統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。懸掛系統應有的功能是支持車身，改善乘坐的感覺，不同的懸掛設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綜合多種作用力，決定著轎車的穩定性、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，并支持全車質量，接受傳動系傳來的轉矩、并通過驅動車輪與路面的附著作用，產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。 汽車轉向系統 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向系統。
實現汽車轉向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于汽車縱軸線偏轉一定角度。 汽車制動系統 汽車制動系統是指，對汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對其進行一定程度的強制制動的一系列專門裝置。
制動系統作用是： 使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進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)穩定駐車；使下坡行駛的汽車速度保持穩定。
3、汽車車身 汽車車身的作用主要是保護駕駛員以及構成良好的空氣力學環境。好的車身不僅能帶來更佳的性能，也能體現出車主的個性。汽車車身結構從形式上說， 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作用，因此車廂變形小，平穩性和安全性好，而且廂內噪音低。
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構。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荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉的剛度，質量小，高度低，汽車質心低，裝配簡單，高速行駛穩定性較好。但由于道路負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。 |
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