启飞汽车

摘要

    文章在介绍了在车辆工程专业导论课程结束之后，对车辆底盘的认识和理解。 从汽车底盘的发展、构造两个方面进行具体阐述，涉及到传动系、行驶系、转向系、制动系等四大组成系的基础构造及设计。

一、汽车发动机的发展至底盘发展

    汽车百年的进程中，发动机的更新扮演着重要角色。 瓦特通过对蒸汽机进行改造，使得蒸汽机效率大大提升， 引发英国工业革命，蒸汽机得以广泛应用于工业。 1804 年2 月 21 日，英国工程师特里维西克发明了第一台蒸汽机车，马拉货物的货运方式逐渐淡出历史舞台。 随后这种以蒸汽为动力来源的发动机被运用到汽车上，居纽发明出第一台自动之车 （以蒸汽为动力来源）； 1801 年，英国人特雷威蒂克制造出了装备了高压蒸汽发动机的汽车； 1805年， 美国人艾文思制造出水路两用蒸汽汽车。 1866 年，德国科学家西门子制造完成了第一台发电机， 1859 年， 美国打出了第一口油井，新能源的开发掀起新一轮工业革命， 1876 年， 奥托四冲程发动机研发成功，使得马车完全被汽车取代。 然而，随着汽车发动机不断地被改进， 汽车速度不断提升，汽车舒适度提出了考验。 汽车在给人出行带来便捷的同时，给人的安全和舒适度带来了威胁。 1885年， 卡尔·本茨制造的汽车已具备现代汽车的基本特点，突出体现在底盘方面的进展， 如钢管车架、钢板弹簧悬挂、 后轮驱动前轮转向。1886 年， 卡尔·本茨领取汽车发动机专利书，初具底盘的汽车才得以成为真正意义上的汽车。

二、汽车底盘的构造

1.传动系

    汽车传动系主要由发动机、离合器、变速器、万向传动装置、主减速器差速器组成。
    汽车主离合器有摩擦式、电磁式、和液力式。 目前应用较广的是片式摩擦离合器，其构造为一片摩擦片，其摩擦系数极大，在外界操纵力的作用下实现发动机输出的动力与车轮所需要的动力转换。 其摩擦片数一般为一片，可根据实际要求，采用双片或多片。 （如需要减小操纵力时或摩擦片径向尺寸受到结构布置的限制时）其外操纵力一般为人力通过压紧机构得以实现，有杠杆压紧机构的常开式离合器适合履带式工程车辆，弹簧压紧式的常闭离合器适用于轮式工程车辆。 可通过离合器实现空挡。
    汽车变速箱有机械式变速箱、定轴式动力换挡变速箱和行星齿轮式变速箱。 机械式换挡是人力通过操纵机构拨动齿轮或结合套进行换挡；动力式通过相应的换挡离合器，分别将不同档位的齿轮与轴相固连，实现换挡。 定轴式所有齿轮都有固定的旋转轴线；行星式有些齿轮的轴线在旋转，做自转或公转运动。 同时可以通过多级齿轮啮合实现倒挡。 值得一提的是 AMT变速箱，通过双离合器实现变速。
万向传动装置可实现两根相交轴之间的动力传递。 以不等角速和等角速划分。 不等速应用最为广泛的一种是十字轴万向节，由万向节和传动轴组成。
主减速器与差速器，采用齿轮传动机制，依据发动机布置状况及整车构造特点， 减缓车轮的转速。有圆柱齿轮、锥形齿轮、蜗轮蜗杆或行星齿轮传动。

2.行驶系

    车辆行驶系统有分轮式行驶系统和履带行驶系统，此处简要介绍前者。
    行驶系统主要用来支持整车的重量和载荷，并保证车辆行驶和进行各种作业。 轮式行驶系统由车架、车桥车轮悬架等组成。
    车架是汽车的主体，汽车的所有总成和零件都固定在此，所以车架具有一定的强度和刚度。 有分铰链式和整体式两大类：铰链式有前车架后车架， 中间有铰链连接，而整体式完全由一块车架组成。
    车桥连接着车轮，与车轮的操控密切相关。 转向桥：通过操纵机构是转向车轮可以偏转一定角度，实现转向；承受垂直反力、制动力和侧向力以及这些力引起的力矩。另外还有驱动桥、转向驱动桥和支持桥等。
    悬架是提高车辆稳定性所必须的，但是对于行驶速度较低的各种作业车辆，为了保证其作业的稳定性一般不装悬架，而将车架与车桥直接相连，仅靠低压香蕉轮胎缓冲减振， 缓冲性不如有悬架的汽车。 悬架一般由弹性元件、导向装置和减振器等组成。 弹性元件一般为钢板弹簧，用来缓冲地面颠簸带来的振动。 而减振器却是用来衰减弹性元件产生的后续振动，现代汽车采用液压式减振器，当车架与桥相对运动时，带动工作油在狭小缝隙中流动，产生热量，消耗其振动的动能。

3.转向系

    转向系统的功用是保证车辆能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。 汽车转向系统一般由转向草操纵机构、转向器、转向杆系三个基本部分组成。 根据我国交通规则，转向盘大多安置在左侧，左侧视线开阔，有利于两车交会。
角传动比为一个转向系的重要参数，定义为转向盘转角增量与同侧转向节相应增量之比。 转向系统的角传动比大小对汽车的操纵控制有很大的影响。 不同的情况下， 对汽车转向灵敏度要求不同，所需转向角传动比自然不同。 而要求机械转向系统同时满足转向轻便和转向灵敏是有困难的，可通过采用助力转向装置和变速转向器加以解决。

4.制动系

    为制约车辆的运动速度，车辆上装有制动装置。 其功用为使车辆迅速减速至停车，防止车辆下坡超过一定速度，使车辆稳定停放。 其工作原理主要为液压制动。
汽车制动系统极为重要，行车制动系统、 驻车制动系统必不可少；此外还有应急制动系统和辅助制动系统。 另一种分类方式将其分为车轮制动器和中央制动器：车轮制动器的旋转元件位于齿轮或半轴上，一般用于行车制动；中央制动器的旋转元件固装在传动系的传动轴上，一般只用于驻车制动。

三、结语

    汽车的设计与发展， 历经百年，是千千万万发明家、机械工程师智慧的结晶，相信也会在我们手中继续焕发光彩。 汽车底盘的设计推动了汽车的进一步发展，为汽车舒适度及安全性做出了贡献，可见汽车底盘也是汽车构造中重要的一部分。 底盘是一部汽车能够开起来的基石，其中散发着机械构造的奥妙，吸引着我前去探索。 作为新时代的汽车人，笔者愿意将自己大学投入到汽车底盘的研究中，另外一方面，在学校电车队单体壳组中磨练自己，培养专业技术和提高综合能力。

作者：郝黎艳 郝志强 方皓彦 来源：科技创业月刊
 

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