翻 译 内 容： Hillier#39;s Fundamentals of Motor Vehicle Technology,Book1,Sixth Edition,page 8-13.
《机动车辆技术基础》希利尔，第一册，第六版，第8-13页。
一：汽车的演变、布局和结构
自第一辆汽车生产以来，发明家，工程师，设计师和科学家一直在努力使用最新的技术和材料进行研究。随着时间的流逝，我们已经看到并经历了许多设计和发展的变化，它们为我们提供了当今的汽车。通过学习这些早期设计，并利用当今的制造技术，汽车制造商现在可以生产在其结构和传
动系中使用非常坚固但轻质材料的汽车。许多创新材料现
在也用于汽车制造，其中一些可回收利用，这有助于降低
成本并减少行业的环境影响。
由于我们现在生活在一个电子技术世界，在提供一个持续改善乘员保护系统，提供稳定性和经济性以及更优越的舒适性的、并将内部的信息提升到更高层次的细化方面，汽车已经成为设计师的梦想。这些东西整合在一起，我们现在有高性能，环保和经济的发动机和变速箱，这为今天的驾驶者提供了一个非常高的安全性、令人兴奋的全方位驾驶体验。以下章节概述了车辆构造和设计的基础知识，读者可以通过它们了解最新的发展。
1.1车辆的演变
1.1.1早期
在人类历史的早期阶段，人们必须意识到人体在承载能力和携带距离方面受到严重限制。此外，可以肯定的是，所涉及的体力消耗不再是今天人们所喜欢的。
通过驯化合适的动物实现了很大的进步，这使得更重的负荷能够在更远的距离上进行，动物通常以比人们能够达到的速度更快的速度进行。还有一个额外的好处是，由于大部分努力都是由动物提供的，人们可以轻松地旅行，并且相对通勤。
起初，直到一个早期和未知的工程师发明车轮，人们一直使用雪橇来托运重物。车轮使得构建更加容易承载更重的载荷的原车成为可能。过去使用轮式车辆的一个缺点是--现在仍然是--提供轮子可以在其上运行的相当平滑和坚硬的表面的必要性。因此，轮式车辆的发展与道路的发展密切相关。
随着新材料和制造方法的发展，对车辆进行改进成为可能，但只要动物是动力的唯一形式，就不可能显着增加载荷和速度。18世纪和19世纪蒸汽机的发展导致其应用于车辆的驾驶，尽管一些早期的尝试是粗糙的并且不是很成功，但是生产了几种极有前途的车厢。这些可能已经发展成非常实用的车辆，没有限制性的立法迫使他们离开道路。在任何情况下，相比于轨道车辆，蒸汽机更不适用于公路车辆。到19世纪末为止，轻型高速内燃机的成功开发，真正打通了动力驱动道路车辆的道路，并使得现代汽车、卡车、公共汽车和卡车的发展成为可能。
1.1.2布局的发展
机动车辆是从马车开发的--事实上，它们原来被称为“无马车”--自然而然地将它们的一般形式归于这些车厢。例如，四个轮子的系统在两个横向轴的两端分别布置一个，以便它们与地面的接触点位于矩形的角落(图1.a)，
因此已用于手推车和货车上。这是迄今为止最为常见的安排.虽然三个车轮足以提供稳定性，但在给定的道路占用量的情况下，它们不会提供太多的“有用空间”(比较图1.a和1.b)。
这匹马总是被放在推车前面,拉动它而不是
推动它,以便让动物看到它要去的地方以及驾驶
员注视着马。驾驶员通过连接在前轴上的轴来操
纵车辆，该前轴可以围绕其中心枢转，并且当由
发动机替换马时，前轮转向应当保持至少一段时
间是自然的。然而，在试用后轮转向车辆之前，
这一点并不长，但很快就发现后轮转向系统存在
排除一般用途的缺点。例如，通过其后轮转向的
车辆将通过偏转而转向右侧它的后端到左边，使
它无法驾驶远离靠近墙壁或路缘的位置（见图1.2）。 一辆以任何速度行驶并靠在墙壁，路缘，沟渠或其他车辆旁边的后轮转向车 图1.1
可能很容易发现自己处于无法避免碰撞的情况。
对于动力车辆来说，旋转轴的布置
并不是很令人满意，部分原因在于轮轴
和轮子间必须留有很大的空间。如果一
个轮子撞击诸如大石块的障碍物，则在没有
长轴杠杆作用的情况下，要防止轮轴绕其枢
轴旋转是非常困难的，这导致车辆偏离道路。
一种可供选择的方案是，轮子在固定轴末端
可以自由转动的短轴上运行，已经用于一些 图1.2
马车上，很快就被用于汽车。
当涉及到使机械动力来驱动车辆时，自然应该将动力施加到不可转向的车轮上，因为驱动这些动力的问题比为了转向目的而旋转的驱动轮更加简单。这就解释了为什么过去普遍采用后轮驱动。攀爬山坡或加速时后轮负载的增加提供了更好的抓地力，使后轮驱动更具吸引力。前轮驱动车辆失去了这一点优势，所以在这些条件下，车轮更容易旋转。然而，这种缺点以及驱动装置对转向车轮的额外复杂性是为车辆乘员或较短车辆获得额外空间所付出的代价。
图1.3显示前轮之间的宽度受限于轮子转
向转向的必要性，但有一个空间可能为一个
座位提供空间。然而，人们似乎更喜欢并排
坐在一起，尽管可能有很多人赞成将驾驶员
自己放在车辆的前方，但这种安排并不受欢
迎。发动机可以非常方便地安装到这个空间
中，尽管最早的车辆在其他地方有发动机，
但是这个位置几乎被所有制造商从很早的阶段采用。 图1.3
1.1.3电源
迄今为驾驶道路车辆而开发的最便利的动力源是内燃机，其通过发动机内燃料的燃烧而获得动力。替代动力装置是蒸汽机和电动机。除了发动机本身，前者需要一台锅炉来产生蒸汽，这使得整个装置相当庞大。另外，在锅炉和发动机中都存在热量损失，因此它比内燃机效率低。在临时暂停期间，蒸汽机继续消耗燃料以保持蒸汽压力，而内燃机仅在实际运行时才消耗燃料。
电动马达需要供应电能来操作它。如果这种能量是在车辆上进行的，那么它必须是电池或蓄电池的形式。这些车辆的重量和体积都与其可存储的能量相关，这限制了车辆的行驶里程、速度和承载能力。如果要使用外部电能，则必须通过电线系统等方式将车辆连接到远处的发电站，电缆要悬挂在道路上方的安全高度，通过安装适当的胳膊进行接触在车辆的顶部并且提供与电线的某种形式的滑动连接。这样的系统有明显的局限性。
虽然蒸汽和电动车都已经尝试过，但内燃机几乎已经普及了。然而，由于这些类型的车辆提供的生态优势，更实用的电动车和混合动力车正在蓬勃发展。
混合动力车：可以由电力和内燃机发动机驱动的车辆。
变矩器：传输或增加发动机产生的扭矩的装置。
内燃机
内燃发动机具有在将发动机连接到驱动轮的机构中需要特定布置的两个特征。
首先，发动机在不运行时不能产生任何驱动力。当蒸汽机处于静止状态时，仅需通过锅炉的压力使蒸汽通过打开阀门即可开始工作.一台电动机只需要处于打开状态。另一方面，内部合作引擎必须由一些外部手段驱动，然后才能开始以自己的力量运行。一旦内燃机正在高速运转并且正在产生足够的功率，则其必须通过一些布置连接到车辆的驱动轮，以允许运行的发动机平稳地耦合并且不会对最初固定的车轮造成冲击。
为了促进这一点，手动变速箱和离合器装置被开发出来。离合器是这样一种装置，它可以使发动机的驱动平稳地逐步连接到变速箱以推动车辆，并且也可以断开连接以允许车辆换挡或静止。现在越来越多的车辆现在装配有自动变速箱，以通过使用变矩器或流体飞轮的基于流体（油）的驱动装置来实现驱动装置的啮合。
其次，发动机所产生的动力取
决于其运转的速度。高速运行的小
型发动机可以产生与低速运行的大
型发动机相同的功率，并且由于其
更轻且占用更少的空间而被优选。
这种小型高速发动机通常比行驶轮
速度快四至五倍，所以在将发动机
连接到行驶车轮中的驱动机构中必
须包括减速齿轮。这形成了后轮驱动
车辆中的后桥的一部分，并且通常是前 图1.4发动机和齿轮布置
轮驱动车辆中的变速箱的一部分。
有一个最低速度，低于该速度时，发动机不会运行。大多数现代发动机的转速范围为800至9000转每分钟（rpm）或更多。因此，如果一辆汽车的最高速度为241公里/小时（150英里/小时），那么除非离合器部分断开或滑动，否则其最小速度约为10公里/小时（6英里/小时）。在从静止状态开始时，只有当行驶速度达到至少13kph（8英里/小时）时，离合器才能完全接合，在此期间滑动离合器会产生大量热量，从而损坏离合器。通过在驾驶装置中提供附加传动装置来克服这个困难，该传动装置可以投入使用-无论是由驾驶员操作还是自动的-使汽车在离合器完全接合并且发动机以最小速度运转的情况下运转缓慢。通常称为提供几个这样速度的齿轮机构为变速箱。
变速器
具有内燃机的现代车辆需要变速箱提供一系列传动比以保持发动机功率和速度，以允许车辆以与驾驶员和环境要求相关的适当道路速度行驶。变速箱可以是手动或自动的。最低的前进档（第一档）允许发动机以峰值功率和扭矩运行，但产生较低的行驶速度。 随着齿轮向上移动，这个比率允许发动机转速在峰值工作效率内保持相当恒定，同时提高行驶速度。使用高速档将使车辆以更高的行驶速度行驶，但发动机转速更低，从而提高燃油效率并降低排放。第一档通常用于从静止状态加速车辆或低速行驶车辆。
齿轮的另一个功能是在汽车缓慢行驶时允许发动机以更高的速度运行，因此利用车辆的最大功率和扭矩爬坡陡坡或从低速快速加速。
1.2车辆设计
1.2.1轻型车辆
归类于此类别的车辆的质量小于3吨：这一部分是本书的主要内容。从双座轿车到人员运输车（小巴）和小卡车，各种不同的车身形状和尺寸都属于这种轻型车型。多功能车（MPVS）和小型商用车也包括在内。这些使用与普通乘用车类似的机械部件，但具有专门为个人目的而建造的车身。在一系列车辆中使用相同基本组件的过程称为平台共享，并且与大量制造商共同使用。
图1.5显示了车辆上使用的各种基本组件的简化布局。基于小型客车的这种车辆的布局是相对简单的结构。在这里，您可以查看位置并研究每个主要组件的功能和用途。一旦建立了这个基础，就有可能了解更为复杂的常用系统的更多细节。
图1.5
车轮和轮胎
大多数轻型车辆使用钢或铝制成的四个车轮。这些轮子装有充满空气的空心橡胶轮胎，在足够的压力下支撑它们必须携带的负载。轮胎提供了对路面的抓地力并吸收由于小型路面不规则造成的震动。悬架弹簧会产生较大的冲击，并且这些允许车轮相对于车辆的其余部分垂直移动。
前轴
前桥支撑车辆的前部，也用于转向。在图1.5中，轮轴安装在叶片式支架上，形成了吸收路面冲击所需的柔性悬挂系统。两个短轴通过转向手臂一起捻合，这些手臂通过一根履带杆连接在一起，并连接到与驾驶员方向盘连接的连杆上。在大多数现代轻型车辆上，单件式轴梁已被悬架装置所取代，该悬架装置允许每个前轮通过自己的弹簧上升和下降，而不影响另一个前轮。这种安排被称为独立前悬架。
后轴
后轴承载车轮并支撑车辆后部的重量。图1.5所示的轴类型为管状截面，包含两个用于驱动车轮的车桥轴（半轴），每侧一个。
在车辆中心线上，车轴被扩大以容纳主减速器。最终传动系统包含一对齿轮，将变频器转过90°，并将行驶速度降低到适合车轮尺寸的速度。
当车辆转弯时，内侧和外侧车轮以不同的速度行驶。当两个车轮都刚性连接到一个车轴上时，由外部车轮覆盖的更大距离会导致一个或两个车轮在道路上滑动。除了导致轮胎过度磨损之外，这种行为还使得车辆难以在直行前方以外的路径上转向。 这些问题通过使用差分来克服。该装置安装在最终传动齿轮附近，确保每个车轮能够以适合转弯条件的速度旋转。此外，无论车轮旋转的速度如何，它都可以使每个车轮都能接受相同的驱动力。
差速器：一套允许车辆的从动轮在转弯时以不同速度旋转的齿轮组。
一种图1.5中所示结构的替代方案是将主减
速器和差速器壳体安装到车架上并将每个车轮安
装成独立弹簧。 这种独立的后部传动装置使用
一个短驱动轴和一个万向接头，将差速器的驱动
传递到车轮（图1.6）。
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