第1章 汽车基础知识

现代汽车安全•第1章汽车的基础知识•第2章汽车构造•第3章汽车理论•第4章主要汽车安全技术现代汽车安全•第5章汽车行驶安全•第6章汽车在特殊条件下的使用•第7章汽车新能源技术现代汽车安全第1章汽车的基础知识汽车史话汽车的产生与发展汽车作为现代高速行走机械，其发明、发展和完善经历了一个漫长的过程。下面，就让我们遵循历史的足迹走进汽车的世界吧。愿望与设想时期我国的古代车辆人类历史上的第一部车是中华民族的祖先发明的。在公元前2000多年的夏初大禹时代，有一个叫奚仲的人，他发明的车由两个车轮架起车轴，车轴固定在带辕的车架上，车架附有车箱，用来盛放货物。这就是世界上的第一辆车。最初的车辆，都是由人力来推动的，称为人力车。后来人们开始用牛、马拉车，称为畜力车。据传说，畜力车是商汤的先祖相土和王亥共同发明的。在历代车辆发展过程中，有重要技术价值的还要数指南车和记里鼓车。在三国时期，有一位叫马钧的技术高明的大技师，他发明了指南车。马钧发明的指南车（复制品）记里鼓车是早在公元3世纪时，中国最先发明的记录里程的仪器，可惜最初结构已失传，到宋代才由燕肃重新制造成功。a）示意图b）复制品记里鼓车自走式车辆的幻想与探索1420年，有人制造出了一种滑轮车。人坐在车内，借用人力使绳子不停地转动滑轮。1649年，德国一个钟表匠汉斯·郝丘制造了一台发条式的汽车。滑轮车发条车汽车早期探索时期蒸汽汽车最早的一辆是法国人居纽（NicolasJosephCugnot）在1769年制造的。蒸汽三轮车1825年英国公爵古涅（GoldsworthyGurney）制成了第一辆蒸汽公共汽车。第一辆蒸汽公共汽车这辆车的发动机装在后部，后轴驱动，前轴转向。它采用了巧妙的专用转向轴设计，最前面两个轮并不承担车重，可由驾驶者利用方向舵柄轻便地转动，然后通过一个车辕，引导前轴转动，使转向可以轻松自如。1831年古涅利用这辆车开始了世界上最早的公共汽车运营业务，所以这辆车也被认为是世界最早的公共汽车。电动汽车1899年，法国的杰那茨（CamilleJenatzy）驾驶着电动汽车创造了时速105km／h的最高车速记录。1899年杰那茨驾驶的电动汽车近代汽车的诞生与技术发展期近代汽车的诞生蒸汽汽车的缺陷促使人们寻求一种质量轻，功率大，可直接使燃料在气缸中燃烧作功的内燃机来做为汽车动力。1860年，法国人雷诺尔(EtienneLenoir)终于制成了第一辆可供实用的常压煤气发动机，并申请了专利。当时的煤气机无压缩行程，煤气用电火花点火燃烧而产生动力。由于无压缩行程，这种发动机的热效率很低。1838年，英国人巴尼特（Barnett）研制了原始的两冲程煤气机，后来英国人克拉Clerk试图进一步完善它，但都未能投入实际使用。1862年，法国人罗彻斯（BeaudeRochas）发表了四冲程发动机循环理论（该理论今天仍为内燃机所采用），并取得四冲程的专利。1876年，一直从事煤气机试验的德国人奥托（NieolausAugustOtto）运用循环理论，试制成功了第一台活塞与曲轴相结合，将煤气与空气的混合气经压缩冲程后再点火燃烧的往复式四冲程煤气机，为提高内燃机特效率开辟了新途径。奥托这种内燃机利用活塞往复四冲程，将进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个过程融为一体，使内燃机结构简化、整体紧凑。为了纪念奥托对内燃机发展所作的贡献，人们称这种循环为奥托循环。奥托本人的那个试制车间后来发展为赫赫有名的道依茨（DEUTZ）发动机公司。随着石油开始取代煤气，以及汽油汽化性好这一特点被研究者所注意，在奥托四冲程煤气机和梅巴克关于汽化器设想的基础上，1886年，戴姆勒将他制造的排量为0.46L、功率0.82kW、转速650r／min的发动机装在一辆据说由美国制造的马车上，最高车速达到18km／h。这辆车被公认为是世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车。戴姆勒制造的汽油发动机1886年戴姆勒的装有汽油机的四轮汽车也是在1886年，另一位德国人卡尔·本茨（Carl·Benz）研制成功一台单缸两冲程汽油机，并将其装在一辆三轮车上于1886年进行了公开试车。卡尔·本茨卡尔·本茨的妻子(贝尔塔)在试车这辆车可以说是近代汽车的原型。该车的单缸机排量为0.576L，输出功率约0.52kW，转速为300r／min，车速约15km／h。具备了近代汽车的一些基本特点，如：火花点火、水冷循环、钢管车架、后轮驱动。前轮转向、带制动手把等。这辆车现保存在慕尼黑科学博物馆内。1886年奔驰制造的装有汽油机的三轮汽车1886年1月29日，卡尔·本茨向德国皇家专利局申请汽车专利，同年11月2日获得批准。图为属于卡尔·本茨的世界上第一张汽车专利证书，专利号为37435，类别属于空气及气态动力机械类，专利名为气态发动机车。第一张汽车专利证书为了纪念这两位天才的发明家，人们把戴姆勒和卡尔·本茨称为汽车之父，并把1886年作为现代汽车诞生元年。汽车的发展完善德国人发明了汽车，但在促进汽车初期发展方面作出贡献最多的却是法国人。1889年法国人标致（Peugeot）研制成功齿轮变速器、差速器；1891年法国人首次采用前置发动机后轮驱动，开发出摩擦片式离合器；1895年法国人开发出充气式橡胶轮胎；1898年法国的雷诺1号车采用了箱式变速器、万向节传动轴和齿轮主减速器；1902年法国的狄第安采用了流传至今的狄第安后桥半独立悬架；其次，德国在1893年发明了化油器；1896年英国首次采用石棉制动片和转向盘。1）发动机的完善在这一时期，车用汽油机逐渐完善起来。汽油气化与点火问题得到了解决。内燃机的冷却最初是用一根长而弯的管子让水循环流动来实现的。1901年，迈巴赫又发明了蜂窝状的冷却水箱，为高效率的冷却打下了基础。早期的汽车是靠手摇转动曲轴来起动发动机的。这种方式既费力又不方便，需要有两个人配合。1917年，美国凯迪莱克公司研制了第一个电起动器，它是用一个小电动机带动与曲轴相联的飞轮转动来起动发动机的。有趣的是，这项发明最初是凯特林（Kettering，）为电动点钞机设计的，却歪打正着地用到了汽车上。凯特林在修理一辆别克汽车2）传动系统的完善开始人们在变速箱的前后各装一个离合器，行驶换档非常困难。1929年，凯迪莱克公司首先研制出同步器，它是通过同步器中锥面相互摩擦使两个齿轮转速相同时才允许啮合。这样只要有一个离合器就行了，换档时既轻便又不打齿，换档时间也大大缩短了。同步器3）制动系统的完善汽车制动器开始是照搬马车上的结构，即用手刹带动一个单支点的摩擦片来抱住后轮。但是汽车所需的制动力要比马车大得多，而且汽车倒退时这种制动器常常失灵。当时一些汽车在底部安装一根拖针，当汽车在坡路上下滑时，拖针会扎入地下使车停住。后来在车上又增加了脚刹，控制传动轴的转动。1914年开始出现轮内鼓式制动器。1919年，法国海斯柏诺-索扎公司制成用脚踏板统一控制的四轮鼓式制动器，并由变速箱驱动一个机械伺服机构来增加制动力，使制动效果大为改善。早期的汽车制动与传动装置a)匙型刹车；b)鼓式制动器；c)皮带驱动；d）链条驱动1-操作杆；2-弹簧；3-车轮；4-平衡棒；5-车轮分泵；6-制动蹄片；7-回位弹簧；8-制动鼓；9-发动机；10-底盘；11-链条；12-皮带1921年，美国的杜森伯格公司又推出了液压助力器，由一个主液压缸来放大制动力；以后又出现了气动助力制动器。制动装置逐渐形成了脚刹控制轮边制动，手刹控制传动轴制动的普遍的结构形式。4）行驶系统的完善初期的汽车还有使用实心木轮的，但很快大部分汽车都采用了自行车所用的辐条式的铁制车轮，外套实心橡胶轮。这种实心轮当车速超过16km／h时，车就会跳起来，使司机和乘客颠簸得无法忍受。这种实心轮有个非常形象贴切的名字——震骨架！邓洛普发明了用于自行车的充气轮胎后不久，1895年，法国的米其林兄弟（AndreandEdouardMichelin）就制造出了用于汽车的充气轮胎。邓洛普米其林兄弟当时这种轮胎虽然改善了汽车的舒适性，但漏气问题却成了司机最头痛的事。后来出现了可拆卸的车轮，轮胎也分为内胎外胎两层，外胎中用金属丝予以加强，从而使轮胎寿命大大增长，更换车轮也成了一件比较容易的事了。更换车轮5）对道路建设的促进当汽车已经发展起来后，公路却还是由碎石和土填成的，汽车行驶时不仅颠簸，而且扬起大量尘土，后来发现沥青既可以消除尘土又可使路面平坦。1910年，英国成立了“公路署”专门负责修筑沥青公路。1914年又开始出现水泥公路。1924年，意大利首先建造了高速公路，当然它还达不到现代高速公路的标准。1942年，为了战时的需要，德国修筑了符合现代标准的高速公路。以后，尤其是第二次世界大战之后，欧美各国都相继修筑大量的高速公路，其中美国的高速公路修得最长，多达70000km。汽车的大量生产和销售汽车技术的日益成熟使生产销售成为可能。1901年，美国人奥得尔生产和销售了425辆奥斯莫比尔牌（Oldsmobile）轿车，1905年达6500辆，从此开始了汽车大量生产的新纪元。奥斯莫比尔牌（Oldsmobile）轿车1913年，福特首先发明了科学设计的汽车流水生产线并且很快被其它汽车厂商所仿效而风行一时。汽车流水生产线福特汽车公司的T型轿车从1908年到1927年共生产了1500万辆，这一大量生产的世界纪录，到60年代才为德国大众公司的（Volkswagen）甲壳虫式轿车打破。据记载，到1923年美国已有2／3的家庭拥有一辆轿车。德国大众公司的甲壳虫式轿车1926年，汽车上开始有了液压制动器。为了提高燃油经济性，这一时期汽油机的压缩比有了提高，一些载货车上采用了更省油的柴油发动机。1905年，在美国的圣·路易斯发生了最初的汽车被盗事件，于是发明了带钥匙的点火开关。1911年发明了自动起动机，这大大方便了驾驶员，否则司机每次要下车起动汽车。雨刷、制动灯、反光镜等也逐渐在这一时期被开发和使用。1922年，在仪表板上出现了燃油表。1929年出现了车用收音机。渐渐地，现代汽车的基本要素均已具备。4.注重美观和舒适的时期1）马车型汽车最早出现的汽车，其车身造型基本上沿用了马车的形式，因此称为“无马的马车”。英文Sedan就是指欧洲贵族乘用的一种豪华马车，不仅装饰讲究，而且是封闭式的，可防风、雨和灰尘，并提高了安全性。19世纪流行于欧洲的马车1908年福特推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。福特将他的封闭式汽车(Closedcar)称为Sedan。1908年开始生产的美国福特T型轿车1892年的标致汽车1902年的梅赛德斯汽车1902年的雷诺汽车2）箱型汽车随着车速的提高，迎面风使乘员难以忍受，为此考虑到改变汽车的外型，出现箱型汽车。这种造型的汽车，从整体上看是四方形的，形似箱子，并装有车门和车窗，称箱型汽车。1930DUESENBERGJ型轿车1928年的奥斯汀12型汽车1932年的杜森博格SJ高级轿车3）甲壳虫型汽车1934年，美国的克莱斯勒公司首先采用了流线型的车身外形设计。1937年，德国设计天才费尔南德·波尔舍开始设计类似甲壳虫外形的汽车。1934年克莱斯勒气流牌轿车德国大众公司的甲壳虫式轿车此外，1940年的林肯高级轿车、1946年的福特轿车等采用流线型车身外形设计的汽车也属于甲壳虫型汽车。1940年的林肯高级轿车1946年的福特轿车从20世纪30年代流线型汽车开始普及到40年代末的20年间，是甲壳虫型汽车的黄金时代。4）船型汽车1949年起，无论是美国还是欧亚大陆均风靡船型车身，这种车身是既考虑了机械工程学、流体力学诸因素，又强调了以人为主体，注重乘员舒适性和驾驶员操纵性的新车型。1952年的福特轿车1952年的别克轿车1956年的雪佛兰轿车1959年的凯迪拉克轿车5）鱼型汽车为了克服船型汽车的尾部过分向后伸出，在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用这一缺陷，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。1952年，美国通用汽车公司的别克牌轿车开创了鱼型汽车的时代，而1969年的jaguar轿车则把鱼型汽车的设计推向极致。1952年