汽车的身世

第一节　汽车的身世

汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔·本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18km的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100km/h只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人!同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本田这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。

汽车同其他现代高级复杂工具如电子计算机等一样，并非是哪一个人坐在那里发明了的。发明之初的汽车也不是现在这个式样，如果你能见到当时的汽车，你也可能认为这不是汽车呢。如今，汽车已经广泛应用到起重、消防、救护、环境卫生等领域，在当今世界上是唯一一种零件以万计，产量以千万计，保有量以亿计，售价以万元计的，集机械、电子、化工、美工、声、光、热为一体的综合性商品。而这一切的变化，经历了一个漫长的历程，总体说来，汽车发展史可以分为蒸汽机发明前、蒸汽汽车的问世、大量流水生产汽车开始等三个阶段。

一、汽车的发明

在1705年，纽可门首次发明了不依靠人和动物来做功而是靠机械来做功的实用化蒸汽机。这种蒸汽机用于驱动机械，便产生了划时代的第一次工业革命。随着蒸汽驱动的机械即汽车的诞生，人类社会中便拉开了永无休止的汽车发展的序幕。

1769年，法国人N.J.居纽(Cugnot)制造了世界上第一辆蒸汽驱动三轮汽车。到1804年，脱威迪克(Trouithick)又设计并制造了一辆蒸汽汽车，这辆汽车还拉着十吨重的货物在铁路上行驶了15.7km。

1831年，美国的哥德史沃奇·勒(ColdsworthyGur-ney)将一台蒸汽汽车投入运输，相距15km格斯特夏和切罗腾哈姆之间便出现了有规律的运输服务，这台运输车走完全程约需45min。此后的三年内，伦敦街头也出现了蒸汽驱动公共汽车。当这个笨重的怪物在英国城镇奔跑时，曾引起了很大的骚动。说起来，这种车比现在的筑路用的压道机还重，速度又低，常常撞坏未经铺修的路面，引起各种事故。市民们当时曾呼吁取缔这种汽车。为此英国制订了所谓的“红旗法规”，具有讽刺意味的是，由于这条法规的实施，使得英国后来在制造汽车的起步上大大落后于其他工业国家。

由于蒸汽汽车本身又笨又重，乘坐蒸汽汽车又热又脏，为了改进这种发动机，艾提力·雷诺(Etience Lenor)在1800年制造了一种与燃料在外部燃烧的蒸汽机(即外燃机)所不同的发动机，让燃料在发动机内部燃烧，人们后来称这类发动机为内燃机。

1876年康特·尼古扎.·奥托(Count Nicholas Otto)又发明了对进入汽缸的空气和汽油混合物先进行压缩，然后点火，提高了发动机效率。这种发动机具有进气、压缩、做功、排气四个行程，为了纪念奥托的发明，人们把这种循环改称为奥托循环。

1879年德国工程师卡尔·本茨(Kart Benz)，首次试验成功一台二冲程试验性发动机。1883年10月，他创立了“本茨公司和莱茵煤气发动机厂”，1885年他在曼海姆制成了第一辆本茨专利机动车，该车为三轮汽车，采用一台两冲程单缸0.9马力的汽油机，此车具备了现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动前轮转向和制动手把等。与此同时在1893年就与威廉·迈巴特合作制成了第一台高速汽油试验性发动机的德国人戴姆勒(Daimler)又在迈巴特的协助下，又于1886年在巴特坎施塔特制成了世界上第一辆“无马之车”。该车是在买来的一辆四轮“美国马车”上装用他们制造的功率为1.1马力，转速为每分钟650转的发动机后，该车以每小时18公里的当时所谓“令人窒息”的速度从斯图加特驶向康斯塔特，世界上第一辆汽油发动机驱动的四轮汽车就此诞生了。实际使用表明，此车使用良好。第二年本茨第一次把三轮汽车卖给了一个法国巴黎人，由于这种三轮汽车设计可靠，选材和制造精细，受到了好评，销路日广。

由于上述原因，人们一般都把1886年作为汽车元年，也有些学者把卡尔·本茨制成第一辆三轮汽车之年(1885)，视为汽车诞生年。本茨和戴姆勒则被尊为汽车工业的鼻祖。这是汽车发展史上的第二件大事。

进入20世纪以后，汽车不再仅是欧洲人的天下了，特别是亨利·福特(Henery Ford)在1908年10月开始出售著名的“T”型车时，这种车产量增长惊人，短短19年，就生产了1500辆。此间的1913年福特汽车公司还首次推出了流水装配线的大量作业方式，使汽车成本大跌，汽车价格低廉，不再仅仅是贵族和有钱人的豪华奢侈品了，它开始逐渐成为大众化的商品。也是此时开始，美国汽车便成为世界宠儿，福特公司也因此成为名副其实的汽车王国。所以，人们说，汽车发明于欧洲，但获得大发展那是在20世纪初30年代的美国。福特采用流水作业生产汽车，在汽车发展史上树起了第三块里程碑。

短短几年时间，汽车已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业技术波及效果最大的综合性工业。因此，汽车工业的发展不仅依赖于汽车行业本身的技术进步，而且也取决于汽车工业应用这些技术的投资能力和世界汽车市场的投放容量，两者相互影响并受到整个经济形势的发展，及人们对环境的要求和能源及原材料供应、意外变化及国家政策等的影响。例如第一次世界大战表明了汽车运输的机动性，而且还培训了不少驾驶军用卡车的驾驶员，他们中的很多人还学习到了一些汽车机械技术，于是战后汽车买卖兴隆，在美国，汽车制造商和附件的供应商全负荷生产仍不能满足要求的迅猛增长。汽车价格几倍于战前。但时隔不久由于经济萧条汽车高需求即宣告结束。到了第二次世界大战后，在英国，汽车的需要量比第一次世界大战后更高，几乎生产多少就可售出多少。大战中的美国发了横财，战后的美国工业越发兴旺，汽车生产在世界上始终处于遥遥领先的地位。汽车、钢铁、建筑这三大工业曾被誉为“三大支柱”，而汽车工业更是美国工业骄傲的象征，长期以来，他们一直以研究豪华小汽车为主。但当1973年首次发生石油危机时，美国汽车工业便受到很大的冲击，而日本似乎对此早有察觉，他们大量研制生产的是小型节油汽车，结果终于在1980年把美国赶下了“汽车王国”的宝座，取而代之。

二、汽车的类型

按总体结构分类可分为单车和列车，单车是基本形式，常用4×2、6×4、4×4、6×6等符号表示驱动特点，前一个数字代表车轮总数(双胎并装仍算一个车轮)，后一数字表示驱动轮数。列车由牵引车或单车拖带挂车或半挂车组成。

按行驶道路条件分类可分为公路用汽车和非公路用汽车，前者是根据公路和城市道路的要求设计的;后者是为矿区、土路等专用道路或无道路地区设计的。

按所用动力装置分类主要分为汽油机汽车、柴油机汽车，还有电动汽车、太阳能汽车等。后来出现复合动力汽车装有两种动力装置车，而其中之一必须是具有回收能量系统的储能装置。常见的复合动力装置为内燃机和蓄电池。

按用途一般分类可分为六类。轿车:又称小客车，座位一般不超过9个(包括驾驶员座位)。客车:座位为9个以上(驾驶员座位在内)，包括城市公共汽车、公路客运汽车、旅游客车等。载货汽车:俗称卡车，主要用于运输货物。牵引车:专门用于牵引挂车或半挂车。专用运输车:按运输货物的特殊要求设计，有专用车厢并装有相应附属设备的运输车，如自卸汽车、液罐汽车、冷藏汽车、散装水泥汽车、集装箱汽车等。特种车:主要用于完成其他任务的汽车，如救护车、消防车、垃圾车、洒水车以及各种工程车等。

三、汽车的总体构造

承担主要公路运输任务的货运汽车，主要由四部分组成(图9-1)。

1—发动机2—前轴3—前悬架4—转向车轮5—离合器6—变速器器8—传动轴9—驱动桥10—后悬架11—驱动车轮12—车架13—车前钣制件14—驾驶室15—转向盘16—车厢

图9-1　典型货车的总体结构

1.动力装置

动力装置是驱动汽车行驶的动力源，其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。现代汽车的动力装置主要是汽油机和柴油机。汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、启动系组成。轿车、轻型货车一般装用汽油机，大、中型货车和客车多用柴油机。

2.车身

车身安装在底盘的车架上，供驾驶员、旅客乘坐或装载货物，包括驾驶室和车厢两部分。载客汽车的驾驶室常和车厢制成一个整体，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成，专用运输车的车厢按需要制作。

3.底盘

底盘的作用是支撑、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成，是车身和动力装置的支座。

传动系是将动力装置输出的动力传给驱动车轮，它包括能及时中断或接通动力传递的离合器，能根据需要变化扭矩和转速的变速器，能在变速器和驱动桥两轴线相对位置不断改变的条件下传递动力的万向节和传动轴，能把动力按需要分配到左右两个驱动车轮上的差速器和左右半轴等。

行驶系是将汽车的各个组成部分联成一体并使整体能够行驶，主要包括车架、车轮、车桥和悬挂装置。转向系和制动系用于保证按驾驶人的意志控制汽车行驶和选择行驶路线，包括转向装置和使汽车行驶时能迅速减速、及时停车的制动装置。

4.电气设备

由电源组、发动机启动系和点火系、汽车照明和信号装置等组成。在现代汽车上愈来愈多地装用各种电子设备:微处理机、中央计算机系统及人工智能装置等。

各类功能完善、方便实用、富有个性的家用小型轿车与人们生活日益紧密，其结构与货用汽车有所不同(图9-2)。

图9-2　小型轿车的结构

四、轿车的结构特点

1.发动机布置与驱动形式

常的有见下面几种，驱动形式都为4×2。

(1)发动机前置后桥驱动:大型和很多中型轿车都采用这种方式。其重心位置合理，驱动与附着可靠，操纵机构简单，但由于传动轴的存在，又避免由于过于抬高底盘的高度使重心高度增加，常将底盘中央凸起，导致后排中间座位乘坐不舒适。但这种方式仍然是一种很好的驱动方式。

(2)发动机前置前桥驱动:很多中、小型轿车采用这种形式。一种是发动机横置，另一种则为发动机纵置，该形式结构简单、紧凑，不设传动轴可降低重心和车厢底盘高度，有助于提高乘坐舒适性和行驶稳定性。前桥驱动的汽车上坡时前轮附着力减少，不能够获得足够的牵引力。

(3)发动机后置后桥驱动:见于某些微型轿车。发动机位于后桥后部，除散热不良外，操纵机构也较复杂，应用不广泛。

2.车身与外形

大型轿车多采用非承载式车身，车身不承载发动机、底盘及各部件的重力。车身通过弹簧装置安装于车架上，乘坐舒适，隔振性好，但结构复杂，重量增加，价格较贵。中、小型轿车多采用承载式车身结构，不设车架，发动机和底盘等部件直接安装于车身上。结构简单、重量轻、价格便宜、应用越来越广泛。

轿车外形种类很多，但不论何种外形，都必须具有行驶稳定性，以利轿车高速行驶。好的外形还必须使轿车各部件布置合理，具有尽量大的乘坐空间和行李厢容积。除此之外，还应美观大方，色彩光亮，具有时代特点，符合人们的审美观念。轿车结构主要有以下几种:

(1)三厢式结构:是应用最为广泛的一种形式。前厢安置发动机，中厢为乘坐空间，后厢是行李厢，可分成“船型”和“楔型”两种。船型为传统型，高雅、气派、大方，为高级轿车广泛采用，楔型具有优良的空气力学性能，外形具有时代感。

(2)两厢式结构:没有专门的行李厢，只是在乘坐厢后排座位之后有一个安放行李的空间。车身短小、停车方便，机动灵活，非常适合于市内行驶，在交通拥挤的情况下，有着很大的实用性。

(3)斜背式结构:介于两厢与三厢结构之间，车身接近于流线型。

(4)旅行轿车结构:在三厢基础上将行李厢向上扩大，并和乘坐厢打通成一个统一的空间，能容纳更多的行李，适合于远距离行驶。

(5)客货两用车结构:在三厢式轿车基础上改装而成，主要用来载客，也可用来载少量货物，适合于私人家庭使用。

(6)越野客车外形结构:为了缩小前、后悬和具有较大的接近角和离去角，都采用两厢式结构，第二排座位后面设有可折叠座椅，既可载人，又可载物。

3.发动机排量

几乎所有轿车都采用汽油机。发动机排量越大，发动机功率越大，除了使轿车具有较高的行驶速度和良好的加速能力外，还可以装置更多的附属装置。轿车也可以做得更大更宽敞，使乘坐更舒适，但经济性较差。微型轿车由于追求低成本低油耗，发动机排量较小。

4.底盘

中、小型轿车仍然大量采用机械式传动系。而很多大型轿车都采用了液力机械传动。轿车悬挂多为独立式悬挂，制动装置大多采用双管路液压制动装置或者真空助力液压制动装置。制动器大多采用前盘后鼓式，轮胎为超低压胎，具有优良的弹性。

五、汽车的发展趋势

现代汽车有朝着智能化、个性化、大型化和小型化、专用化方向发展的趋势，即根据汽车的不同用途和使用条件，设计制造各种专用汽车，以获得最佳使用效能和提高对具体使用条件的适应性。随着低碳经济概念深入人心，更加安全、环保、舒适的汽车将成为现代人便捷的出行工具。