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汽车中有哪些令人叹为不雅观止的机械构造?

汽车中有哪些令人叹为不雅观止的机械构造?

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在外行人眼里,汽车就是两排座椅+四个轮子,然而在内行人眼里,汽车是由上万个零件组成的,需要同时考虑美感、性能、操控、舒适等因素的工业设计结晶。它是无数机械/电气/电子工程师的智慧总和,随便挑出一个零部件,分析一下其工作原理都能令人叹为观止。本期就为大家挑出几样简单介绍一下其结构及原理,也带外行人欣赏欣赏什么叫“机械美感”。

●万向节

听名字我们就能差不多脑补出这东西的作用,它能够实现不同角度的动力传输,用于需要改变传动轴线方向的位置,如果输出轴和输入轴转动的角速度相等,那就属于等速万向节,包括球叉式万向节和球笼式万向节,如果角速度不相等,那就是十字轴式万向节。其结构和作用像人体四肢上的关节,但功能更强大,在传输转动扭矩的同时,还允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。

万向节在汽车上的应用非常广泛,例如前横置发动机的四驱车,发动机输出轴是与半轴平行的,需要将动力通过中央传动轴(平面上与车轴垂直)传输到后车轮且与半轴平行,万向节就是必不可少的一个部件。另外,万向节也能满足车辆在动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化,并且对减震/噪音抑制大有裨益。

●差速器/差速锁

万向节存在的意义很容易理解,想要解释差速器,我们首先得了解为什么汽车需要这个部件。汽车在转弯的时候,内外两侧车轮角速度相等,但转弯半径不同,线速度并不相等,也就是说,转弯时,内侧和外侧车轮走的长度并不相等,这就意味这两个车轮并不能刚性连接,得允许速度差的存在。这就是差速器存在的价值。

前面说的是轮间差速,对于四驱车来说,还得允许不同驱动桥之间存在速度差,也就是中央差速器,根据结构不同也有很多种,包括多片离合器式、托森式、粘性联轴节式等等。

差速器虽然解决了转弯时速度差的问题,但这个结构存在一个BUG。在极限越野环境下,如果左右两侧车轮有一个悬空失去附着力,那么动力就会全部集中到这个车轮上,而其他有附着力的车轮则完全得不到扭矩输出,这时候就需要一个差速锁,将差速器锁死,不允许两侧车轮存在速度差,保证车辆能顺利脱困。

●涡轮增压器

涡轮增压器实质上是一个空气压缩机,在汽车发动机上使用能够加大空气进气量,相比不带增压器的自吸发动机,同等转速下涡轮增压发动机能输出更强大的功率。

涡轮增压器利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内),涡轮又带动同轴的叶轮(位于进气道内),叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气,再送入气缸。当发动机转速加快,废气排出速度与涡轮转速也同步加快,空气压缩程度就得以加大,发动机的进气量就相应地得到增加。这是个正反馈,发动机转速越高,排气量越大、涡轮叶轮转速越高、压缩能力越强、进气量越大,动力越强,所以涡轮增压器都有泄压阀,限制高转速下涡轮增压器的压强,防止因为转速过高导致机器损坏。

我们也能看到,从转速升高到动力增强要经过很长一段过程,这就是涡轮迟滞的来源,让人有一种踩了油门,车子要反应一段时间才往前冲的感觉。为了缓解这种现象,工程师也是____,现在最普遍的做法是使用低惯量的轻质叶轮,它对排气量变化更加敏感,能提高响应速度,或者使用可变截面的叶轮,通过调整叶扇角度满足不同发动机转速下的增压强度和效果。部分高端车型使用机械+涡轮双增压器,机械增压器因为与发动机输出轴直接相连,所以在发动机低转速时也能起到非常好的增益效果,弥补低转速迟滞的问题。

●转子引擎

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