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Car parts

Engine

The engine is a power plant, which provides power to drive the automobile．

In most automobile engines，the explosive power of the mixture of air and gasoline drives the pistons．The pistons turn a crankshaft to which they are attached The rotating force of the crankshaft makes the automobile’s wheels turn．

Some automobiles are powered by another kind of engine，known as the rotary valve，rotating combustion engine or Wankel engine The rotary valve engine also draws in a mixture of air and fuel, which is then compressed and burnt．A motor revolving in an elliptical chamber is connected to a shaft，Which finally drives the rear wheels．In most automobiles．the engine is mounted at the front end of the car，with the clutch and gearbox immediately behind it；the engine, clutch and gearbox are assembled into a single unit

Suspension System

The function of the suspension system is to absorb vibrations due to the up and down motion of wheels．caused by the irregularities in the road surface . The springs, connecting linkages．and shock absorber comprise the suspension system of a vehicle．The suspension system is of two types:

(1)Rigid system

(2)Independent system

In the rigid system, the road springs are attached to a rigid beam axle. It is mostly used in the front axle of commercial vehicles and in the car axle of all types of vehicles.

The independent system does not he a rigid axle. Each wheel is free to move vertically without any reaction on its mating wheel. The independent system is mostly used in small cars

Power Train

The power train carries the power that the engine produces to the car wheels. It consists of the clutch (on cars with a manual transmission), transmission (a system of gears that increases the turning effort of the engine to move the automobile ),drive shaft, differential and rear axle.

Clutch

A clutch is required with the manual transmission system to temporarily disconnect the engine from wheels. Such disengagement of the power train from the engine is essential while changing the gear ratio or while stopping the vehicle.

Transmission

The main function of the transmission is to provide the necessary variation to the torque lied by the engine to the wheels. This is achieved by changing the gearing ratio between the engine output shaft and the drive shaft.

Drive Shaft

The drive shaft or propeller connects the gearbox and the differential unit. The drive shaft has universal joints at its ends．

Differential

The function of the differential is to split the power received from the propeller shaft to the rear axle shaft. It allows the rear wheels to be driven at different speeds when the vehicle takes a bend or falls into a ditch.

Axles

Axles are the shafts on which road wheels are mounted. The road wheels are provided with the required drive through these axles．

Wheel

The automobile wheels take the load of the vehicle and also produce tractive force to move the vehicle. The wheels are also used for retardation and for stopping the vehicle.

Steering System

The steering system is used for changing the direction of the vehicle .The major requirements in any steering mechanism are that it should be precise and easy to handle, and that the front wheels should he a tendency to return to the straight-ahead position after a turn. A gear mechanism, which is known as steering gear, is used in this system to increase the steering effort provided by the driver. This system makes the vehicle steering very easy as the driver does not he to put in much effort．Vehicle steering is not only required on a curved road but also while maneuvering on the busy traffic roads．The steering system allows the vehicle to be guided i．e．to be turned left or right.

Braking System

Brakes are required for slowing down or stopping a moving vehicle．The braking system may be operated mechanically or hydraulically. 95 percent of the braking systems in use today are of the hydraulic type.

All brake consist of two members．one rotating and the other stationary．There are various means by which the two member call be brought in contact，thus reducing the speed of the vehicle.

The major components of the braking system are：brake pedal, master cylinder, wheel Cylinder, brake pipe，brake shoes．brake packing plant and linkages．As the load on the vehicle and the vehicle speed has increased according to recent trends．in modem days, the importance of the braking system has also increased and power brakes are now being preferred．Power brakes utilize vacuum and air pressure to provide most of the brake————lying effort.

汽车部件

发动机

发动机是一种动力机械设备．它为汽车提供动力。

在大部分汽车发动机中．空气和汽油的混合气体产生的爆炸性能量驱动活动活塞运动。活塞使它们所连接的曲轴转动。曲轴的转动力量使汽车的车轮转动。

一些汽车是由另外一种发动机提供动力的，这种发动机被认为是旋转气门、旋转燃烧或汪克尔发动机。转子发动机也是吸入空气和燃料的混合气，混合气被压缩和燃烧?在一个椭圆形的室内旋转的发动机连接着一个轴，这个轴将最终驱动后面的车轮。大部分汽车中，发动机是架在汽车的前面末端的，离台器和变速箱在它后面，发动帆、离台器和变速箱被装配成一个整体。

发动机工作时有很多系统都是必要的。润滑系统可以减少摩擦并减轻发动机磨损。冷却系统被用来保持发动机的温度在安全范围内。发动机必须有燃油系统保证适当数量的空气和燃料供给。

空气和燃油混合物必须由点火系统在适当的时间在气缸内被点燃。最后，电子系统被用来控制启动发动机用的电动机和为发动机附件提供电能。

润滑系统

发动机有许多最终会被磨损的运动部件，因为它们是相对运动的。发动机使润滑油在这些运动的部件间循环，以避免因金属与金属之间的接触而导致磨损。被润滑过的部件能够因为摩擦减少而容易运动，因摩擦导致的能量损失是最小的。润滑油的第二个功能是作为冷却液和防止泄露。最后，气缸壁上的润滑油薄膜有助于活塞环密封并因此提高发动机的压缩性。

冷却系统

由于燃料与空气在气缸内燃烧，从而使发动机部件温度升高。温度升高直接影响发动机的性能和发动机部件的寿命。冷却系统使发动机工作保持在有效的温度。不管驾驶条件如何，发动机系统被设计成既能防止过热又能防止过冷。

燃料供给系统

燃料供给系统的主要功能是以一定的比例和压力给化油器或喷射系统提供燃料，并在汽车遇到的所有情况下，满足发动机对负载、速度和坡度的需要。燃料系统也必须为汽车行驶几英里保留足够的燃料。

身提供了一个安装框架。车架用方刚或盒形钢铁制造，有足够的强度支撑车身和其他构件的重量。汽车车架通常由一些焊接或铆接在一起的零件构成，从而形成最后的形状。发动机和橡胶垫被圈定在车架上。橡胶垫可以吸收振动，也可以提供这些振动的阻尼减轻乘客由于振动产生的不适。

悬架系统

悬架系统的功能是吸收由于路面不平使车轮上下运动所产生的振动。弹性元件、连接装置和减振器组成了汽车的悬架系统。悬架系统有两种类型：

(1)刚性悬架系统

(2)独立悬架系统

在刚性悬架系统中，弹簧被系在刚性横梁上，这种系统主要被用在商用车辆的前轴和所有类型车辆的车轴上。

独立悬架系统没有一根坚硬的轴。每个车架可以自由做垂直运动而相对应的另一侧车轮没有任何反应。独立悬架系统主要用在小汽车上。

传动系统

传动系把发动机产生的能量传递给车轮。它包括离台器(汽车上用手动变速器)、传动系(一系列的齿轮，把由发动机产生的转矩增强．推动汽车)、驱动轴、差速器和后挢。

离合器

离合器用于手动变速的传动系统。用它暂时把发动机和车轮之间的动力传递分开。当换档或停车时，把传动系和发动机的连接断开是很必要的。

变速籍

变速箱的主要功能是通过发动机把各种必需的扭矩提供给车轮，这是通过改变发动机输出轴和驱动轴两者之阃的传动比来实现的。

驱动轴

驱动轴或叫推动轴与齿轮箱和差动器相连。驱动轴通常在末端具有万向节。

差速器

差速器的功能是把来自传动轴的能量分给后轿。当汽车转弯或掉沟时，它允许后轮以不同的逮度驱动。

车轿

车桥是指用来安装车轮的轴，通过这些车桥向车轮提供必需的驱动力。

车轮

车轮支承着整辆车．并产生牵引力来驱动汽车。车轮也用于减速和停车。

转向系统

转向系统是用来改变汽车方向的，在任何转向机构中最主要的就是转向精确且容易控制，同时前轮在转向后又能自动回正。一个齿轮机构，通常认为是转向齿轮，在这个系统内用来增强由驾驶员提供的转向力，这个系统使得汽车转向非常容易，驾驶员不用费报大的力。不仅仅是在弯曲的公路上需要汽车转向，在交通拥挤的路上也需要巧妙地控制。转向系统使得汽车可以被控制向左或者向右转向。

制动系统

制动用来使车辆放慢速度或者停车。制动系统可以是机械制动或者液压制动。现在用的制动系统95％都是液压型的。

所有的制动系统都包含两种元件，一种是旋转零件，另一种是固定零件，有各种各样方法使得这两个元件相接触而使车辆减速。制动系统的主要组成部分：制动踏扳、主制动缸、车轮制动、制动鼓、制动管路、制动蹄、制动装备和联动装置。随着汽车负载和车速的增大，目前制动系统的重要性也在增大，并且现在人们更喜欢助力制动。助力制动利用真空和空气压力来提供更好的制动力。

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发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。（把电能转化为机器能的称谓电动机）有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机.

编辑本段历史

发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，但是，不管哪种发动机，它的基本前提都是要以某种燃料燃烧来产生动力。所以，以电为能量来源的电动机，不属于发动机的范畴。

回顾发动机产生和发展的历史，它经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。

所谓外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特发明的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。

明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，我们常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过，由于动力输出方式不同，前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。

此外还有燃气轮机，这种发动机的工作特点是燃烧产生高压燃气，利用燃气的高压推动燃气轮机的叶片旋转，从而输出动力。燃气轮机使用范围很广，但由于很难精细地调节输出的功率，所以汽车和摩托车很少使用燃气轮机，只有部分赛车装用过燃气轮机。

人类的智慧是无穷无尽的，各种新型的发动机不断地被研制出来，但是，出于安全操控的需要，到目前为止，我们可爱的摩托车还只有一种选择——往复式发动机。

编辑本段参数

首先来看看最常见的一个发动机参数———发动机排量。发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和，一般用升(L)表示。而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积，又称为单缸排量，它取决于缸径和活塞行程。发动机排量是非常重要的发动机参数，它比缸径和缸数更能代表发动机的大小，发动机的许多指标都同排气量密切相关。一般来说，排量越大，发动机输出功率越大。

了解了排量，我们再来看发动机的其他常见参数。很多初级车友都反映经常在汽车资料的发动机一栏中见到“L4”、“V6”、“V8”、“W12”等字样，想弄明白究竟是什么意思。这些都表示发动机汽缸的排列形式和缸数。汽车发动机常用缸数有3缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。

一般说来，排量1升以下的发动机常用3缸，例如0.8升的奥拓和福莱尔轿车。排量1升至2.5升一般为4缸发动机，常见的经济型轿车以及中档轿车发动机基本都是4缸。3升左右的发动机一般为6缸，比如排量3.0升的君威和新雅阁轿车。

排量4升左右的发动机一般为8缸，比如排量4.7升的北京吉普的JEEP4700。排量5.5升以上的发动机一般用12缸发动机，例如排量6升的宝马760Li就用V12发动机。在同等缸径下，通常缸数越多排量越大，功率也就越高；而在发动机排量相同的情况下，缸数越多，缸径越小，发动机转速就可以提高，从而获得较大的提升功率。

以上是有关发动机缸数的知识，下面我们接着了解“汽缸排列形式”这个重要参数。一般5缸以下发动机的汽缸多用直列方式排列，常见的多数中低档轿车都是L4发动机，即直列4缸。另外，也有少数6缸发动机用直列方式排列。

直列发动机的汽缸体成一字排开，缸体、缸盖和曲轴结构简单，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸紧凑，应用比较广泛，缺点则是功率较低。一般1升以下的汽油机多用直列3缸，1至2.5升的汽油机多用直列4缸，有的四轮驱动汽车用直列6缸，因为其宽度小，可以在旁边布置增压器等设施，例如北京吉普的JEEP4000就用直列6缸发动机。

另据专业人士介绍，直列6缸发动机的动平衡较好，振动相对较小，所以也为一些中、高级轿车所用。6到12缸的发动机一般用V形排列，其中V10发动机主要装在赛车上。V形发动机长度和高度尺寸小，布置起来非常方便。一般认为V形发动机是比较高级的发动机，因而成为轿车级别的标志之一。

V8发动机结构非常复杂，制造成本很高，所以使用的较少，V12发动机过大过重，只有极个别的高级轿车用，比如上面提到的宝马760Li。而大众公司近来还新开发出了W型发动机，有W8和W12两种，即汽缸分四列错开角度布置，形体紧凑，大众的顶级轿车辉腾就有一款用了排量6.0升的W12发动机。

编辑本段结构

机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。

一. 气缸体

水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。

气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。

(1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差

(2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

(3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。

为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。

现代汽车上基本都用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种。

(1) 直列式

发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。

(2) V型

气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ＜180°，称为V型发动机，V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有用这种形式的气缸体。

(3) 对置式

气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角 γ＝180°，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。

气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套)，然后再装到气缸体内。这样，气缸套用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。

干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。

湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。应该取一些防漏措施。

二.曲轴箱

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图（图2-6）。油底壳受力很小，一般用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。

三. 气缸盖

气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。

缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。

气缸盖一般用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被用得越来越多。

气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。

汽油机燃烧室常见的三种形式。

(1) 半球形燃烧室

半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。

(2) 楔形燃烧室

楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机用这种形式的燃烧室。

(3) 盆形燃烧室

盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机用盆形燃烧室。

四. 气缸垫

气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。

气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的气缸垫，由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。

安装气缸垫时，首先要检查气缸垫的质量和完好程度，所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。

编辑本段二行程发动机

二行程发动机的每个工作循环，是在曲轴旋转一周即360度，活塞上下两个行程内完成的。

二行程柴油机的工作过程和二行程汽油机相似，不同的是：进入柴油机气缸的是纯空气。由于二行程柴油机的经济性差且排污严重，近几年在汽车上已趋淘汰。在此仅介绍二行程汽油机的工作原理。

图见://auto.21tx/2004/12/23/13369.html

是一种用曲轴箱换气的二行程化油器式汽油机的工作原理示意图。发动机气缸体上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭。进气孔与化油器相通，可燃混合气经过进气孔流人曲轴箱，继而从换气孔进入气缸；而废气则从排气孔排出。其工作循环包含两个行程：

1.第一行程 活塞自下止点向上移动，三个气孔被关闭后，在活塞上方，已进入气缸的混合气被压缩；而活塞下方的曲轴箱内因容积增大，形成一定的真空度，在进气孔露出时，可燃混合气自化油器经进气孔流人曲轴箱内。

2.第二行程 活塞压缩到上止点附近时，火花塞跳火点燃可燃混合气，高温高压的燃气膨胀，推动活塞下移作功。活塞下移作功时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃，混合气被压缩；当活塞接近下止点时卜排气孔开启，废气冲出；随后换气孔开启，受预压的可燃混合气冲人气缸，驱除废气，进行换气过程。此过程一直进行到下一行程活塞上移，三个气孔完全关闭为止。

总之，活塞上行时进行换气、压缩＼曲轴箱进气；活塞下行时进行作功飞压缩曲轴箱混合气、换气。

从以上四行程和二行程发动机的工作循环可以，看出，二行程发动机具有以下特点：

(1)曲轴每转一周(360度)就有一个作功冲程，因此，在理论上相同排量的二行程发动机的功率，.应等于四行程发动机的两倍。

(2)和四行程发动机相比，由于作功频率较快，因而运转比较均匀平稳。

(3)结构简单，使用维护方便。

但是，由于二行程发动机换气过稞中新鲜气体损失较多，废气排赊也不彻底，且气孔占据了一部分活塞行程，作功时能量损失较大，经济性较差。因此，实际上二行程发动机的功率并不等于四行程发动机的两倍，而是1.5-1.6倍左右。由于这个缺点，二行程汽油机在一般汽车上很少用，仅在摩托车、少数微型汽车及其他工程，机械上应用。

编辑本段一、基本理论

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

有两点需注意：

1． 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。

2． 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。

相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

编辑本段二、燃烧是关键

汽车的发动机一般都用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）

4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期(2圈)。

理解4冲程

活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：

1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气

2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。

3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。

4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。

注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。

编辑本段三、汽缸数

发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。

不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。

编辑本段四、排量

混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。

所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。

发动机是靠可燃气体和空气的混合燃烧来运动的，如果发动机得不到足够的新鲜空气，那么可燃气体的燃烧就不

会完全，造成的结果就是燃油经济性变差，发动机功率下降。现代发动机的转速很高，通常可以达到每分钟4500转以

上，完成一个工作循环只需要O.OO5秒左右的时间，传统的两气门已经无法胜任在这么短暂时间内的换气任务，从而

限制了发动机性能的提高，解决的办法只有扩大气体的进出空间，用较大的空间来赢得时间。而多气门技术是最好的

解决途径，它的出现使得发动机整体的质量得到了本质上提高。

所谓多气门技术就是发动机每个汽缸的气门超过2个，具体的有2进1出、2进2出、3进2出等排列型式。但是气门数过

多进气量也会下降，而且会使结构更为复杂，加工工艺要求极高，增加制造成本，反而不好。因此现在的发动机普遍

用的是3到5气门的结构，尤其是4气门用的较为广泛，而且现代的中高档轿车上的发动机几乎都用了多气门的

结构，它已经成为现代轿车的一个技术指标，例如，捷达轿车就用了5气门技术，它可使发动机在排量相同的情况

下，输出较大的功率。

编辑本段五、发动机的其他部分

凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭

火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。

阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和

燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。

活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封：

1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。

2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。

大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）

活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。

润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油.

编辑本段六、发动机在汽车中的放置与结构安排

（一）前置引擎

1.前轮驱动

前置引擎前轮驱动的汽车驱动系统，即我们通常所说的FF。除了一些高性能跑车以外，目前我们在大街上见到的小轿车一般都用前置引擎。为什么呢？显而易见，把引擎放置在车头，可以增大车箱内部空间，令乘坐更加舒适，所以只要不是为了追求高性能表现的超级跑车好像房车或者SUV这类汽车都是用前置引擎的布局。

而用前置驱动的好处又在哪里呢？前置驱动的结构，引擎的动力直接传递给前轮，因而不需要一条驱动轴把动力从前面输送到后面，这样车厢内部地板的中央就不会有一条突起，增大了腿部空间。而且前置引擎可以横置于车头，变速箱和差速器可以连成一体，相对于后轮驱动得汽车，制造技术上相对简单，而且用得零件也要少，这样也可以降低汽车的制造成本。

前轮驱动车辆在行驶间的动态安全性要比后轮驱动要高，前轮驱动的汽车在直路行驶的稳定性较好，最常见的例子是在高速过弯的情况下，一般驾驶人比较能适应并处理前轮驱动车的转向不足现象，因为前轮驱动的汽车在高速过弯会产生推头作用，这时驾驶者只要松油门减速，车子的转弯角度就会收窄，使车子返回到转弯的路线上来，然而对于后轮驱动车的转向过 度情形，除非是专业车手，不然发生意外的机率将远大于前轮驱动汽车。

FF的另外一个优点是引擎的曲轴与驱动轴成一条直线,这样就缩短了引擎动力输出到车轮的距离，提高了效率，也有助于减少不必要的损耗。但是如果前置引擎前轮驱动的汽车将驱动和转向的功能都集中在车子的前轮上，在动力输出较大的汽车上，会很容易出现扭力转向的情况，什么叫扭力转向呢？ 是存在于转向轴附近所产生的扭力，转向轴的位置是偏离轮子中心的地方，当车子向左或向右转向时，“摩擦面积”会转移到各边的前面以及后面，这样的转移产生了一个“扭力条件”，这个扭力条件会影响车子的操控性。还有就是当车子起步的时候，重心通常都会后移，这样就会尾重头轻，驱动轮（也就是前轮）的抓地能力会下降，出现原地空转地情况，会白白浪费动力，因此起步不及后驱的车子快。还有一个问题就是车身重量的问题，因为前轮驱动的汽车把引擎，变速箱，差速器，驱动轴这些部件都集中在车头，会令车身的重量不均匀，车子的动态难以获得很好的平衡。

2.后轮驱动

前置引擎后轮驱动的汽车驱动系统，即我们通常所说的FR。很明显，这种驱动方式的汽车需要有一根长长的传动轴，把位于车头的引擎输出的动力传给驱动轮--即后轮，这样对于一般的车子，好像面包车，车身就比较高了，因为要在车的底盘下放置传动轴；而对于轿车来说，为了维持低底盘的特性，只好让传动轴凸进车厢，牺牲内部空间来换取舒适性了。还有一个问题就是，有了一根长长的传动轴，本身亦会消耗一部分动力，这都是FR汽车的缺点。

而FR的优点也是显而易见的，就是在车身的重量分布上更容易做到前后轴平衡，虽然引擎是至于前轴之上，可是变速箱已经位于前轴的的后面了，而后轴还有差速器（即尾牙）等关键部件，所以对于整车的平衡来说要较MR,RR,FF更加容易做到。阿尔法·罗密欧的75就曾经试过把变速箱和差速器一并放到后轴上，来平衡前后轴的重量。

上一节我们讲过，当车子启动的时候，重心会自然的向后移动，这样驱动轮在后面，会比前轮驱动的车子效果要好。虽说引擎置于车头较重，可是加速的时候重心会后移，所以重心又回到驱动轮的后轴上，这样起步与加速就爽快多了。同时，FR汽车的循迹也会比FF汽车强，因为FR汽车的动力输出在后轮，转向控制在前轮，两者各司其职，不会出现FF汽车的扭力转向问题。在转弯又同时加速，FF会较容易出现转向不足的情况。

（二）中置/后置引擎

一辆汽车的引擎可以放在乘客后面的地方有两个，后车轴前面或者后车轴后面，这两者的区别不太明显，通过他们的名字就可以区分开来，即通常我们说的MR中置引擎和RR后置引擎。世界上各个超级跑车的生产商都用引擎后置这种技术，这样做其中一个目的是车子可以尽量按照设计师的设计思想来设计，可以造出外形独特的车子，另外就是让车的重量直接压在驱动轴上。

一般FF汽车在起步加速的时候，由于重心的后移会导致前轮的附着力减小，结果前轮会在原地打转，起步较慢不说还会白白浪费动力，而MR和RR在起步的时候，重心向后推移，使得加在后轴的向下压力增大，即后轮与地面的摩擦力增大，这样就会有效的克服后轮空转的情况发生，若后轮发生空转，空转只会使重心进一步后移，这样便会迅速使后轮停止空转。

在实际的驾驶中，轮胎空转影响动力的传递有两种情况：起步和出弯。FF车的司机对于这两种情况最为头疼，一是眼睁睁看着动力不断从引擎输出，可是车子就是在原地打转，再者在出弯的时候，内侧轮胎狂转，但是想加速却没反应。对于MR和RR的车子来说，司机只要kick油门，车子就会按照你的思想往前飞奔，而且可以承受比FF车子大得多的引擎动力，当你驾驶一台马力超过250匹的FF车子时，你会觉得车子开始变得难以控制，所以对于狂热追求马力和速度的超级跑车来说，MR和RR时最佳选择。

以市面上唯一的RR车保时捷911为例，官方公布的前后车重比是39：61，差不多等于一部反过来的FF汽车，而MR车的重量比则较为均匀，保时捷的Boxster为46：54，法拉力的360 Modena为43：57。虽然有的车厂很欣赏FR汽车可以做到50：50的汽车重量比，操控起来也较得心应手，可是从加速的角度来说，还是头轻尾重的MR和RR最为有利，为了前后重量比尽可能的小，跑车都会用头窄尾宽的车身设计以及用较为粗大的后轮。

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液压传动控制系统

液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。

从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递。

液压传动基本原理

液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。

液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压马达是与液压泵做相反的工作的装置，也就是把液压的能量转换称为机械能，从而对外做功。

液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。

除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。

根据液压传动的结构及其特点，在液压系统的设计中，首先要进行系统分析，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成系统的设计和调试。这个过程中，原理图的绘制是最关键的。它决定了一个设计系统的优劣。

液压传动的应用性是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。

液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。

1、概述

行走驱动系统是工程机械的重要组成部分。与工作系统相比，行走驱动系统不仅需要传输更大的功率，要求器件具有更高的效率和更长的寿命，还希望在变速调速、差速、改变输出轴旋转方向及反向传输动力等方面具有良好的能力。于是，用何种传动方式，如何更好地满足各种工程机械行走驱动的需要，一直是工程机械行业所要面对的课题。尤其是近年来，随着我国交通、能源等基础设施建设进程的快速发展，建筑施工和开发规模不断扩大，工程机械在市场需求大大增强的同时，更面临着作业环境更为苛刻、工况条件更为复杂等所带来的挑战，也进一步推动着对其行走驱动系统的深入研究。

这里试图从技术构成及性能特征等角度对液压传动技术在工程机械行走驱动系统的发展及其规律进行探讨。

2、基于单一技术的传动方式

工程机械行走系统最初主要用机械传动和液力机械传动(全液压挖掘机除外)方式。现在，液压和电力传动的传动方式也出现在工程机械行走驱动装置中，充分表明了科学技术发展对这一领域的巨大推动作用。

2.1 机械传动

纯机械传动的发动机平均负荷系数低，因此一般只能进行有级变速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在稳态传动效率高和制造成本低方面的优势，在调速范围比较小的通用客货汽车和对经济性要求苛刻、作业速度恒定的农用拖拉机领域迄今仍然占据着霸主地位。

2.2 液力传动

液力传动用变矩器取代了机械传动中的离合器，具有分段无级调速能力。它的突出优点是具有接近于双曲线的输出扭矩-转速特性，配合后置的动力换挡式机械变速器能够自动匹配负荷并防止动力传动装置过载。变矩器的功率密度很大而负荷应力却较低，大批生产成本也不高等特点使它得以广泛应用于大中型铲土运土机械、起重运输机械领域和汽车、坦克等高速车辆中。但其特性匹配及布局方式受限制，变矩范围较小，动力制动能力差，不适合用于要求速度稳定的场合。

2.3 液压传动

与机械传动相比。液压传动更容易实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制，而液压传动较之液力传动具有良好的低速负荷特性。由于具有传递效率高，可进行恒功率输出控制，功率利用充分，系统结构简单，输出转速无级调速，可正、反向运转，速度刚性大，动作实现容易等突出优点，液压传动在工程机械中得到了广泛的应用。几乎所有工程机械装备都能见到液压技术的踪迹，其中不少已成为主要的传动和控制方式。极限负荷调节闭式回路，发动机转速控制的恒压，恒功率组合调节的变量系统开发，给液压传动应用于工程机械行走系提供了广阔的发展前景。

与纯机械和液力传动相比，液压传动的主要优点是其调节的便捷性和布局的灵活性，可根据工程机械的形态和工况的需要，把发动机、驱动轮、工作机构等各部件分别布置在合理的部位，发动机在任一调度转速下工作，传动系统都能发挥出较大的牵引力，而且传动系统在很宽的输出转速范围内仍能保持较高的效率，并能方便地获得各种优化的动力传动特性，以适应各种作业的负荷状态。在车速较高的行走机械中所用的带闭式油路的行走液压驱动装置能无级调速，使车辆柔和起步、迅速变速和无冲击地变换行驶方向。对在作业中需要频繁起动和变速、经常穿梭行驶的车辆来说这一性能十分宝贵。但与开式回路相比，闭式回路的设计、安装调试以及维护都有较高的难度和技术要求。

借助电子技术与液压技术的结合，可以很方便地实现对液压系统的各种调节和控制。而计算机控制的引入和各类传感元件的应用，更极大地扩展了液压元件的工作范围。通过传感器监测工程车辆各种状态参数，经过计算机运算输出控制目标指令，使车辆在整个工作范围内实现自动化控制，机器的燃料经济性、动力性、作业生产率均达到最佳值。因此，用液压传动可使工程机械易于实现智能化、节能化和环保化，而这已成为当前和未来工程机械的发展趋势。

2.4 电力传动

电力传动是由内燃机驱动发电机，产生电能使电动机驱动车辆行走部分运动，通过电子调节系统调节电动机轴的转速和转向，具有凋速范围广，输人元件(发电机)、输出元件(电动机)、及控制装置可分置安装等优点。电力传动最早用于柴油机电动船舶和内燃机车领域，后又推广到大吨位矿用载重汽车和某些大型工程机械上，近年来又出现了柴油机电力传动的叉车和牵引车等中小型起重运输车辆。但基于技术和经济性等方面的一些原因，适用于行走机械的功率电元件还远没有像固定设备用的那样普及，电力传动对于大多数行走机械还仅是“未来的技术”。

3、发展中的复合传动技术

从前面的分析可以看出，应用于工程机械行走驱动系统中的基于单一技术的传动方式构成简单、传动可靠，适用于某些特定的场合和领域。而在大多数的实际应用中，这些传动技术往往不是孤立存在的，彼此之间都存在着相互的渗透和结合，如液力、液压和电力的传动装置中都或多或少的包含有机械传动环节，而新型的机械和液力传动装置中也设置了电气和液压控制系统。换句话说，用有针对性的复合集成的方式，可以充分发挥各种传动方式各自的优势，扬长避短，从而获得最佳的综合效益。值得注意的是，兼有调节与布局灵活性及高功率密度的液压传动装置在其中充当着重要角色。

3.1 液压与机械和液力传动的复合

(1) 串联方式

串联方式是最为简单和常见的复合方式，是在液压马达或液压变速器的输出端和驱动桥之间设置机械式变速器以扩大调速的高效区，实现分段的无级变速。目前已广泛用于装载机、联合收获机和某些特种车辆上。对其的发展是将可在行进间变换传动比的动力换挡行星变速器直接安装在驱动轮内，实现了大变速比的轮边液压驱动，因而取消了驱动桥，更便于布局。

(2) 并联方式

即为通常所称的“液压机械功率分流传动”，可理解为一种将液压与机械装置“并联”分别传输功率流的传动系统，也就是是利用多自由度的行星差速器把发动机输出的功率分成液压的和机械的两股“功率流”，借助液压功率流的可控性，使这两股功率流在重新汇合时可无级调节总的输出转速。这种方式将液压传动的无级调速性能好和机械传动的稳态效率高这两方面的优点结合起来，得到一个既有无级变速性能，又有较高效率和较宽高效区的变速装置。

按其结构，这种复合式传动装置可分为两类：第一类为利用行星齿轮差速器分流的外分流式，其中常见的分流传动机构又可分为输入分流式和输出分流式两种基本形式；第二类为利用液压泵或马达转子与外壳间的差速运动分流的内分流式。

日本小松公司开发的这种复合方式的液压传动变速器，已经应用在装载机、推土机等工程机械上。德国Fendt拖拉机生产的用Vario型无级变速器装备的农用拖拉机，到2003年总销量超过了30000台。

由此可以看出，这种新型的传动装置已日益成为大中功率液力传动和动力换档变速器的有力竞争者。

(3) 分时方式

对于作业速度和非作业状态下转移空驶速度相差悬殊的专用车辆，用传统机械变速器用于高速行驶、附加液压传动装置用于低速作业的方式能很好地满足这两种工况的矛盾要求。机械——液压分时驱动的方式在此类车辆上的应用已很普遍，这一技术也已被应用于飞机除冰车和田间移栽机等需要“爬行速度”的车辆和机具上。

(4) 分位方式

把液压马达直接安装在车轮内的“轮边液压驱动装置”是一种液压驱动装置，可以解决工程机械需要提高牵引性能，但又无法用全轮驱动方式，难以布置传统的机械传动装置的问题。液压传动的无级调速性能使以不同方式传动的驱动轮之间能协调同步，这在某种意义上也可视为一种功率分流传动：动力机的功率被分配到几组驱动轮上，经地面耦合后产生推动车辆运动的牵引力。目前，许多工程机械制造厂商将这一技术用于具有部分自走驱动能力的，诸如自走式平地机和铲运机这样的工程机械上。

3.2 液压与电力传动的复合

由于现代技术的发展，电子技术在信号处理的能力和速度方面占有很大的优势，而液压与电力传动在各自功率元件的特性方面各有所长。因此，除了现在已普遍存在的“电子神经+液压肌肉”这种模式外，两者在功率流的复合传输方面也有许多成功的实例，如：由变频或直流调速电机和高效、低脉动的定量液压泵构成的可变流量液压油源，用集成安装的电动泵－液压缸或低速大扭矩液压马达构成的电动液压执行单元，以及混合动力工业车辆的驱动系统等。

3.3 二次调节静液传动系统

二次调节静液传动技术是通过对液压元件所进行的调节来实现液压能与机械能互相转换。一般来说，它的实现是以压力耦联系统为基础的，在一次元件(泵)及二次元件(马达)间用定压力偶合方式，依靠实时调节马达排量来平衡负荷扭矩。目前，对二次调节静液传动技术进行研究的出发点是对传动过程进行能量的回收和能量的重新利用，从宏观的角度对静液传动总体结构进行合理的配置以及改善其静液传动系统的控制特性。

为了使不具备双向无级变量能力的液压马达和往复运动的液压缸也能在二次调节系统的恒压网络中运行，出现了利用二次调节技术的“液压变压器”，它类似于电力变压器用来匹配用户对系统压力和流量的不同需求，从而实现液压系统的功率匹配。

二次调节静液传动系统与传统静液传动系统相比，其优点是更便于控制，能在四个象限中工作，可在不转变能量形式情况下回收能量，进行能量的存储，利用液压蓄能器加速可大大提高加速功率，且系统中无压力峰值，由于一次元件和二次元件分开安装，可通过一个泵站给多个液压动力元件提供油源，减少了冷却费用，设备的制造成本降低，系统效率高。

二次调节静液传动与电力传动相比，具有闭环控制动态响应快、功率密度高、重量轻、安装空间小等优点。

由于二次调节静液传动系统具有许多优点，使它在很多领域得到广泛地应用。国外已将其成功应用于造船工业、钢铁工业、大型试验台、车辆传动等领域。奔驰汽车公司已将二次调节技术应用于无人驾驶运输系统中的行驶驱动。

4、结束语

自2O世纪9O年代以来，工程机械进入了一个新的发展时期，新技术的广泛应用使得新结构和新产品不断涌现。随着微电子技术向工程机械的渗透，工程机械日益向智能化和机电一体化方向发展，对工程机械行走驱动装置提出的要求也越来越苛刻。近年来，液压技术迅速发展，液压元件日臻完善，使得液压传动在工程机械传动系统中的应用突飞猛进，液压传动所具有的优势也日渐凸现。可以相信，随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合，液压传动技术必将在工程机械行走驱动系统的发展中发挥出越来越重要的作用。

混合动力电动汽车的研究论文

电动车轮的驱动技术摘要：介绍了电动车轮驱动技术的发展，电动车轮的类型和特点，以及电动车轮驱动技术的优势，对目前电动车轮驱动技术中的关键技术问题和电动车轮电动汽车的发展趋势进行了讨论，提出了相应的发展建议。关键词：电动车轮；电动车；驱动技术（一）引言随着汽车保有量的不断增加和能源的日益紧缺，人们对环境保护的意识逐步增强，汽车在带给人类方便、快捷、舒适的现代生活的同时，也引起了日益严重的环境污染和不断加剧的能源短缺问题，燃油发动机在现代汽车动力系统中的统治地位也逐渐被动摇。目前，电动车作为唯一能达到零排放的机动车越来越受到人们的欢迎，电动车轮技术作为电动车的一个重要的发展方向，以其独特的技术优势越来越受到汽车开发商的关注。电动车轮作为独立的驱动部件，集电动机传动机构、制动器等于轮毂，是一种独特的驱动单元。使用电动车轮技术的电动车普遍具有控制灵活、结构紧凑、绿色环保、传动效率高等优点。（二）电动车轮驱动技术的发展最早的电动车轮结构产生在20世纪50年代初，是由美国人罗伯特发明的，其结构如图1所示，该轮毂装置中融合了电动机、减速机构、制动器。电动机的输出力矩传递到减速机构的输入轴，经减速后，增大的力矩传递给轮辋，最后驱动车轮旋转，这种结构最早应用在大型矿用自卸车上，是美国通用电气公司于1968年推出的。到20世纪70年代，我国也开始研制大型矿用电动车轮自卸车，自17年湖南湘潭电机厂研制成功第一台电动车轮自卸车样车以后，又先后生产了一系列电动车轮自卸车，目前我国的电动车轮自卸车性能日臻完善，某些型号也达到了国际领先水平。20世纪90年代初期，清华大学轻型电动车科研组首先将电动车轮的思想勇勇于电动自行车的研制，并研制出半轴式鸟笼结构的电动轮毂，因此成为世界上最早将电动车轮传动结构应用于电动自行车的单位。这种电动轮毂用了告诉有刷电机、减速齿轮和离合器。半轴式鸟笼结构，就是将中心轴，即自行车轮轴的中段膨胀成一个“鸟笼”，轴也就分为左、右两段，即左、右半轴式结构，鸟笼中放置盘式电机。这种“鸟笼式”的特点是把电机很好地保护了起来，除工作力矩外，没有任何外力会作用到电机上，其结构见图2。整个轮毂的内部结构非常精巧、紧凑，总重35kg，体积为Φ190mm×110mm。电动车轮电动汽车被认为具有集中电机驱动电动车喝传统电动车无法比拟的优点，是未来燃料电池汽车高端车辆的理想选择，世界上多家汽车公司和研究机构都在进行电动车轮电动车的研究。自1991年日本人在美国申请专利以后，日本在电动汽车的电动车轮研究方面一直处于领先地位。（三）电动车轮结构类型及特点根据电动车轮的驱动类型，可以将电动车轮分为减速驱动型和直接驱动型。减速驱动型电动车轮多用内转子高速电动机，这种电机一般转速高、转矩小，为了满足车轮的实际转速要求，通常需匹配一个相应的减速机构。减速机构一般安装在电动机与车轮之间，起到减速和增矩的作用，以保证电动车在低速时能获得足够大的转矩。减速驱动型电动车轮具有比功率较高、质量轻、效率高、噪声小、成本低等优点，但因为电动机转速较高，必须用减速机构降低转速以获得较大的转矩，因此作为非簧载质量的整个电动轮的质量依然比传统的内燃机汽车重。减速机构多为行星齿轮减速装置，其结构紧凑、减速比较大，也有用外啮合圆柱齿轮减速装置的，但轴向尺寸过大，径向质量分布不均。为了减少电动车轮的非簧载质量，出现了直接驱动型电动车轮，这种电动车轮去掉了减速驱动型电动车轮中的减速机构，大大减少了非簧载质量，也简化了整个电动车轮的结构。这种电动车轮多用外转子电动机，直接将外转子安装在车轮的轮辋上驱动车轮转动。然而电动车在起步时一般需要较大的转矩，也就是说安装在直接驱动型电动轮中的电动机，必须具有较好的转矩特性，能在低速时提供大转矩。另外，还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。直接驱动型电动车轮中用的外转子电动机结构简单，轴向尺寸小，能够在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，又因为没有减速机构，所以效率较高。如果要获得较大的转矩，必须增大电动机的体积和质量，但成本较高，在加速时效率却很低，且噪声很大。（四）电动车轮驱动的优势电动车用电动驱动技术后能量源与驱动电机之间的功率传递用软电缆，摆脱了传统机械传动的设计约束，给整车带来了很多优点：（1）用电动车轮技术，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机功率分配给多个电动机。相应地，对电气和机械传动零部件的要求都可以降低，便于设计与生产。在大型矿用载重汽车上，机械传动很难传递的大转矩，就是利用电动车轮结构实现传递的。（2）取消了离合器、变速器、传动轴、差速器等部件，使传动系统得到简化，有利于汽车实现轻量化目标；由于减少了精密机械部件的加工费用，使整车生产成本也有望降低；由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体，便于实现机电一体化。（3）由于去掉了机械传动部分，相对于保留机械传动系的电动车，其传动效率得到提高。（4）提高汽车的通过性能。这主要来自于两方面，一方面，简化的传动系统可以提高车辆的离地间隙，另一方面，使用全轮驱动和驱动轮单独控制的措施，可以最大限度地利用地面的附着能力。（5）电动车轮与动力源之间用软电缆链接，且占用空间少，因此使整车布置设计非常灵活，对于电动客车来说，便于实现低地板化行李箱及乘客位置设计更灵活，并且也有的空间来布置电池。整车质量分布设计自由度大，可以更合理地分配轴向载荷。（五）电动车轮的关键技术电动车轮由于自身的结构特点，使得这一技术在电动汽车上有广泛的应用前景，但是，目前电动车轮的关键技术还没有完全突破，主要有以下四个方面的关键技术：（1）研制调速范围宽，转矩变化范围大，结构紧凑的电动机。（2）解救电动机的冷却、密封和抗振动技术。（3）开发效率高、结构紧凑和重量轻的减速装置。（4）可靠性高、性能好的电子差速器。（六）电动车轮的发展趋势电动车轮在汽车上推广主要受两个方面因素制约，一方面要解决电动车轮的关键技术；另一方面是在关键技术解决之后，电动车轮的成本应大幅度下降，用户能接受因使用电动车轮后而增加的成本。轿车用电动车轮技术还有许多问题需要解决，不会很快推广使用。轿车的舒适性要求高，行驶速度高，电动车轮引起的非簧载质量增加会引起平顺性下降，需要进一步解决；轿车的速度变化范围宽，用固定速比的减速装置，对电动车轮的转矩性要求高，技术上还存在一定困难；轿车的车轮直径较小，电动车轮的不止有一定困难，电动车轮的密封、冷却和抗振性还有许多问题需要解决。大客车用电动车轮技术日益增多。大客车的车轮旋转速度较低。用固定速比的减速装置后，电动车轮的性能可以满足车辆行驶性能的要求；大客车特别是低地板大客车用电动车轮结构后，可以容易实现原来中央驱动结构由主减速器和论辩减速两级减速才能完成的功能，既简化传动系统，又有利于解决电动车轮引起的非簧载质量对平顺性的影响；电动车轮引起的成本增加在大客车的成本中所占比重不大，能够为用户所接受。（七）结语电动车轮技术作为一项新技术，具有结构紧凑、可以改善车辆驱动性能和行驶性能，有利于整车布置等特短，无论是在电动自行车之类的轻型车辆，还是电动汽车或是重型矿用车上，都有着广阔的应用前景。虽然电动车轮技术中有些关键问题还没有得到完全解决，但用电动车轮技术哦的电动车与传统车相比，确实存在着许多不可比拟的优势，所以，以电动车轮技术为特征的电动车是未来电动车的发展方向。参考文献：1．彭谦。大型电动轮自卸车的发展概况及趋势[J]。矿山机械，2000（2）：12-13。2．宋佑川，金国栋。电动轮的类型与特点[J]。城市公共交通，2004（4）：16-18。3．陈勇，张建荣，张大明。电动轮技术在电动汽车中的应用和发展[J]。机械设计与制造，2006（10）：169-171。

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随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点[1]。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 ”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。目前，我国电动汽车的研发水平与发达国家基本上处在同一起跑线上，在某些方面甚至超过国外[2]。2005年，我国第一代混合动力商品车通过论证和验收[3]。 法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行，开发出具有商品化水平的纯电动汽车，如法国PSA 公司的标志P106 和雪铁龙AX 电动轿车，日本丰田汽车公司的RAV-4EV 电动轿车，美国通用汽车公司的EV1 电动轿车等。我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目，并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间，国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外，重点资助北京市（北京理工大学牵头）进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005 年6 月21日由国家发改委正式批准，14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121 路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司（中国汽车技术研究中心）进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口到美国[4]。 虽然电动汽车具有很多优点，但是它不能取代传统的燃气动力模式，而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，其发展方向是真正零排放、无污染，不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化[3]，而国内还处于起步阶段，没有形成产业化。 2.混合动力技术的分类及原理 混合动力电动汽车（HybridElectric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生优势的车辆。动力可以用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其他动力发电机组。根据混合动力系统连接方式的不同，混合动力汽车主要可以分为三种结构形式，即串联、并联和混联，它们各有优势。 2.1串联 串联式混合动力系统示意图如图1所示。串联结构的特征是以电力形式进行复合，发动机直接驱动发电机对储能装置和牵引电机供电，电动机用来驱动车轮，储能装置起着发动机输出和电动机需求之间的调节作用。其优点是发动机的运行独立于车速和道路条件，适用于车辆频繁起步、加速和低速运行。发动机在最佳工况点附近运转，避免了怠速和低速工况，从而提高了效率，提高了排放性能。但在机械能与电能的转化过程中有效率损失，很难达到明显降低油耗的目的，目前主要用于城市大客车，在轿车中很少见。 2.2并联 并联式混合动力系统示意图如图2所示。并联结构的特征是以机械形式进行复合，发动机通过变速并联混合动力系统示意图装置和驱动桥直接相连，电机可同时用作电动机或发电机以平衡发动机所受的载荷，使其能在高效率区域工作。但是由于发动机和驱动桥机械连接，在城市工况时，发动机并不能运行在最佳工况点，车辆的燃油经济性比串联时要差。　 其中转速复合装置类似于差速器，这种结构形式在实际中很难被用，因为这种结构需要发动机和电动机的输出转矩时刻保持相等；单轴转矩复合式车辆驱动系中机械功率的联合是在发动机曲轴输出端处实现的，变速器为单轴输入，本田Insight属于这种形式；双轴转矩复合式的机械功率的联合是在变速器的输出轴处实现的，发动机和电机用不同的变速系统，变速器为双端输入；华沙工业大学设计的混合动力系统属于这种形，这种结构也可以实现无级变速，但是不能实现发动机输出转矩和电机输出转矩的直接叠加。 在牵引力复合式系统中，机械功率的联合是在驱动轮处通过路面实现的，具有两套独立的驱动系，可以实现全轮驱动，主要适用于SUV，丰田的THS—C系统就属于这种形式。

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