汽车是怎样跑起来的?

汽车是怎样跑起来的?

首页体育竞技旋转飞溅更新时间:2024-05-11

我们认识汽车的品牌,会看汽车的排量,但是你知道汽车是怎样跑起来的吗?

本篇文章以动力为线索,通过它的传递路线来简述汽车是怎样跑起来的,并结合生活中常见的例子。

发动机内的每一次爆炸都推动了汽车的行驶

发动机的作用类似于玩具四驱车的马达,马达靠电力驱动,而发动机靠火花塞点燃可燃混合气,使其爆炸,推动曲柄连杆机构,从而带动曲轴、飞轮输出转矩。

可燃混合气由空气与汽油组成,在气缸内燃烧爆炸,那么问题来了,如何才能使空气与汽油混合充分,并适时排出燃烧后的废气呢?

早在1876年,德国工程师尼古拉斯·奥托就解决了这个问题,他把气缸内的工作分为四个冲程,分别是进气→压缩→做功→排气,这就是大名鼎鼎的奥托循环,又叫四冲程循环,利用这个循环的发动机就是四冲程发动机。

一个缸的四个冲程

当混合气爆炸之后,推动活塞向下运动,从而带动曲轴旋转,曲轴通过旋转飞溅机油,润滑表面的零件,同时通过飞轮把转矩输出到离合器。

发动机的转矩由飞轮输出到传动系其他部分

传动系由发动机、离合器、变速器、传动轴、驱动桥和万向节组成;在动力到达变速箱之前,必须要经过离合器。

那么离合器有什么用呢?换挡的时候为什么要踩离合器?

1、 保证汽车平稳起步

当我们第一次练科二的时候,启动发动机,踩下离合,挂上一档,教练说要要慢慢的松离合,松快了,汽车就会憋熄火,这是因为在起步时,汽车是从静止到运动,这时需要逐步加速,如果松快了就相当于整个传动系与发动机刚性连接,发动机负荷太大,导致熄火。

2、 保证传动系换挡工作平顺

换档时,必须先切断发动机与变速箱的动力传输,踩下离合器,便于挡位的齿轮副脱开,同时使新挡位齿轮副的啮合部位的速度逐渐趋向相等(同步),这样进入啮合时的冲击可以大为减轻,使换挡平顺,这就是为什么换挡要踩离合。

3、 防止传动系过载。

汽车紧急制动时,车轮突然急剧降速,而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性,仍保持原有转速,这时会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩,使传动系的零件损坏。

由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的,所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时,离合器的主、从动部分就会自动打滑,因而起到了防止传动系过载的作用。

通过离合器之后,动力传输到了变速箱

上图绿色部分为输入轴,红色部分为中间轴,蓝色部分为输出轴,

踩下离合器,切断发动机传输来的动力;挂上一挡,拨叉拨动结合套(1和2中间的紫色部分),使其向左运动;松离合,传递动力;这时,变速箱的动力传递路线为白色箭头指引方向。

可以看到中间轴上的1档齿比输出轴上的小,挂上一挡时是降速增矩,一挡时输出的转矩也是最大的,也就是为什么我们上坡的时候要挂低速挡。

经变速箱的输出轴到驱动桥,中间还要经过万向节和传动轴

由于汽车布置、设计等原因,变速器输出轴轴线和驱动桥输入轴轴线难以在同一轴线上,并且在汽车行驶过程中,由于不平路面的冲击等因素,弹性悬架系统产生振动,使两轴的相对位置经常变化。所以变速器输出轴与驱动桥输入轴不能刚性连接,必须采用由两个万向节和一根传动轴组成的万向传动装置。

动力到了驱动桥之后

其传递路线为:主减速器→差速器→左右半轴→左右车轮

主减速器

① 功率=转速×转矩,为了获得更大的牵引力,当功率一定时,只有降低转速来提高转矩,继变速器增矩之后,主减速器继续增矩,增大牵引力,使汽车能克服阻力动起来。

② 当发动机纵置时改变转矩旋转方向

差速器

① 在转向时,外侧车轮移动的距离要大于内侧车轮,若两轮的角速度相同,外侧车轮将会边滚动边滑移,内侧车轮将边滚动边移转,这样的话会造成轮胎磨损加剧,动力损耗。

② 在直线行驶时,两侧车轮滚过的路面附着系数肯定不一样,因为路面有高有低,假如车轮角速度相同的话会造成轮胎磨损加剧,动力损耗。

差速器的作用就是使两轮可以以不同的角速度旋转,避免以上两种情况发生。

半轴

是变速箱减速器与驱动轮之间传递扭矩的轴

车轮

① 支撑汽车重量

② 在转弯时产生自动回正力矩

③ 缓和路面冲击

到最后可以看出来这是一台手动挡的后驱车

再来回顾一下整个动力传递过程:

发动机→离合器→变速箱→万向节→传动轴→万向节→减速器→差速器→半轴→后轮

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