互联网 panzhihao 汽车保养维修 2007-09-04
汽车是指能自带能源的机动轮式无轨车辆,它是使用最广泛的交通运输工具。按运输对象汽车可分为客运汽车和货运汽车(简称货车)两大类。
汽车是法、英、德、美等国的创造发明者经过不断试验而制成的综合产物。从早期汽车发展到现代汽车,经历了200多年的时间。
初期的汽车都是轿车,用以代替载客的马车。当时的汽油机功率很小,不足以驱动运货和载运较多乘客的货车和客车。货车是在1896年30千瓦汽油机问世之后才出现的,客车出现于1898年。早期汽车主要包括蒸汽汽车、蓄电池电力汽车和汽油机汽车三种
一般认为,1769年法国居诺制成的三轮蒸汽汽车是第一辆真正能够行驶的汽车,可载四人,每次蒸汽压力升高后可行驶20分钟,曾达到3.6公里/时的速度。1784年,默多克制成的一辆蒸汽汽车曾在英国康华尔路上试行。
在蒸汽机德发明中做过重要贡献的英国发明家瓦特从安全观点出发,反对采用高压蒸汽和蒸汽汽车,因此在1800年瓦特的蒸汽机专利失效前,高压蒸汽机和蒸汽汽车的发展受到影响。
英国人特里维西克对高压蒸汽机的应用做出了很大贡献,并于1801年制成他的第一辆蒸汽汽车并驾驶它驶上山坡。1803年,他的第二辆蒸汽汽车又行驶在伦敦的街道上。特里维西克曾驾车一次行驶135公里,平均速度达14.2公里/时。
19世纪中叶,英、法、美等国有许多人研制蒸汽汽车,并制成蒸汽客车在城市内或城市间行驶,但因蒸汽客车噪声大,黑烟多、破坏路面,而且不安全,引起公众反对而停止行驶。1865年,英国议会通过《红旗法案》,限制行车速度,英国的汽车发展受到了限制。《红旗法案》在1896年被废除。
蒸汽汽车在汽油机汽车出现后仍有发展。1906年,美国制造了一辆蒸汽赛车,时速达到205.4公里。以后,蒸汽汽车虽逐渐衰落,但直至1926年还有工厂生产。
蓄电池电力汽车于1881年在巴黎首次出现,早期的发展速度高于汽油机汽车。19世纪末至20世纪初,在美国的汽车保有量中,蓄电池汽车占38%(蒸汽汽车占40%,汽油机汽车占22%)。1912年,蓄电池汽车达到发展的顶峰,当时在美国登记的有33842辆。
蓄电池汽车起动、加速、减速都很简便,振动小,噪声低,维修保养工作量小,很受欢迎,但蓄电池汽车速度低,一次充电后的行驶距离小,需要经常充电。在汽油机汽车逐渐完善后,蓄电池汽车很快即被取代,但短程的搬运车辆仍较多采用蓄电池—电动机驱动系统。
19世纪60~70年代,煤气机和汽油机相续出现,为汽车的发展打开了新的前景。参与这些发动机的发明和改进的有法国的勒努瓦、奥地利的马尔库斯和德国的奥托父子、本茨、戴姆勒等。各国的一些机械师、马车和自行车制造者也先后加入了汽车创造的行列,并作出不同程度的贡献。
本茨和戴姆勒是汽油机汽车的最主要和最成功的创建人。1885年初,本茨的单气缸二冲程汽油机三轮汽车围绕他的工厂行驶四圈。1886年1月29日,本茨取得世界上第一辆汽车的专利。
1883年,戴姆勒制成当时真正高速的单气缸四冲程汽油机,设计转速达到700转/分;他的第二台汽油机装在木制双轮车上,在1885年11月试驶成功;1886年,戴姆勒制成第一辆四轮汽车; 1889年,他对以前的车型作了较大的改进;至1890年,他的汽车的销售量达到350辆。1893年,本茨也转而制造四轮汽车。19世纪末,世界上已有成百家作坊式的汽车工厂。
1891年,法国的庞阿尔和勒瓦索改进汽车的设计,将汽油机装在汽车前部,汽车遂形成自己的独特形式,而不再是装有发动机的马车。
至20世纪初,汽油机汽车设计已大体定型,即两轴四轮,前轮转向,后轮驱动和制动(1923年起普遍采用四轮制动),并采用了充气轮胎和封闭式车身。前置的四冲程水冷式汽油机的动力通过离合器、变速器、传动轴而传到装有差动机构的后轴和后轮。这种结构型式使汽车重量恰当地分配于转向的前轮和驱动的后轮,用于驱动的后轮不转向,用于转向的前轮不驱动,结构比较简单。
在19世纪和20世纪初,汽车仅是一种奢侈品,生产批量小,销路不大。美国的汽车制造家福特于1908年制造型轿车并投入市场,对汽车的发展起了很大的作用。他使汽车成为公众实用的交通工具,他改革以前生产的车型,减少一切不必要的装饰,简化机构,集中生产单一车型,促进了汽车的规模化生产,从而使汽车对社会产生了多方面的重要影响
现代汽车的发展约经历了三个阶段,
在19世纪末到20世纪30年代,汽车的发展主要着眼于类型完备化和结构完善化。适合汽车使用的高速汽油机和柴油机、艾克曼式转向梯形连杆机构、等速万向节、弧锥齿轮传动、双曲面齿轮传动、带有同步器的变速器、四轮制动、液压减振器和充气轮胎等,都是这一时期的发展成就。
早期汽车的车身和马车车身一样,在木制骨架上蒙覆铁皮。1910年前后汽车开始大量生产,逐渐改用金属车身。由于采用经过热处理的合金钢曲轴,汽车用汽油机的转速已能达到3000转/分。
20世纪30年代到20世纪60年代,由于资本主义经济相对繁荣,石油供应充足,价格低廉,因此汽车发展的主要目标是满足使用者对汽车的方便、舒适、高速和装饰等方面的要求。在美国当时轿车的使用者较少考虑他们的要求对社会的影响。
为了降低汽车高度,曾采用中凹式车架,并出现过水滴式的流线型和翘尾翼等,以减少空气阻力和增加车身的外观装饰。在部件结构方面采用了前轮独立悬架系,并一度采用过空气悬架和平衡式油汽悬架等。
1940年,汽车采用液力自动变速器;动力转向系在30年代开始用于重型货车和军用汽车,到40年代开始用于轿车和客车;第二次世界大战期间,军用汽车已开始使用低压轮胎、中央充气、全轮驱动、全轮独立悬架等结构。
50年代的汽车较为普遍地采用动力制动操纵系。这时,轿车发动机的功率曾达到280千瓦,轿车的最高速度达到200公里/时。50年代以后,轿车开始采用低断面、宽轮辋、低气压的无内胎子午线轮胎,进一步提高了汽车的舒适性和安全性。
在这一阶段,客车和货车发展也很迅速。1935年左右,大功率高速柴油机的出现,使货车载重量达到15吨。60年代中期,工矿用自卸车载重量已达到百吨级。
20世纪60年代以后,随着高速公路的发展、行车速度的提高和汽车保有量的迅速增加,带来了汽车交通安全和环境污染等问题。这时,汽车发展的主要目标是既满足使用者的要求,又必须符合政府条例法令的规定。1971年中东战争后,石油涨价,能源问题突出,节省能源又成为汽车发展的目标。
在安全方面,要求加装乘员安全带,使用合成纤维树脂、烧结粉末金属和金属陶瓷等新的摩擦材料、盘式制动器、双管路和车轮防抱的制动系等。汽车开始采用防眩目的远近光大灯、易于观察的仪表、能吸收冲击能量的转向机柱、在发生事故时能吸收冲击能量,而不致发生过大变形,并能保持车门不打开的车身结构等。
70年代中期以后,为了更进一步节约能源、减轻汽车排气污染、提高汽车的舒适性、稳定性和安全性,许多轿车装置了前轮驱动系统、全轮独立悬架、四轮盘式制动器和数字显示仪表。汽车内部布置追求宽敞舒适,外形更加紧凑简洁。更多的轿车采用了柴油机,在重型货车和超重型的工矿自卸车的柴油机上,更多地装置了废气蜗轮增压器,有的还装用中冷器。为了减轻保养工作量,许多汽车的部件内已装用终生润滑或密封的装置。
在这一阶段中,由于计算机辅助设计的应用,某些设计方案可以不经试制而得出初步结论。并且在设计中运用了50~60年代发展起来的累积疲劳寿命理论、有限元法、断裂力学分析、应力测定等新的理论和方法,强度和寿命数据的计算比以前更为精确。
有限寿命设计度设计方法的推广使汽车的重量有所减轻。因此,汽车的成本和价格也有所降低,汽车的技术经济性能得到提高,可使用较小的发动机而不降低行驶能力,或在使用原有的发动机的条件下提高汽车的行驶能力。
汽车的性能包括行驶能力、结构可靠性、操纵性、燃料经济性、舒适性、通过性、适应性等。各类汽车所要求的性能重点不同,例如轿车重点在于舒适性、动力性和经济性;货车重点在结构可靠性和经济性;军用越野汽车更多地考虑通过性和地区适应性等。
行驶能力是指汽车在规定的使用地区和条件下发挥作用的能力,包括动力性、装载量和续驶里程等。动力性包括最高车速、加速性、爬坡度等。
结构可靠性是指汽车的结构应能符合行驶、装载的各种要求,并能承受载荷和道路所引起的各种应力。它常以单位行驶里程的故障次数,或行驶一定里程后能正常使用车辆的百分数来表示;汽车的耐久性常以大修里程或工作小时表示。
操纵性是指汽车按照驾驶员的驾驶动作,稳定地作直线或转向行驶和减速制动的性能。转向操纵稳定性要求汽车对转向机构的动作反应灵敏,能迅速、准确地改变行驶路径,并不受路面侧向力和侧向风的干扰,在紧急转向时应能达到预期的目的。制动性能是操纵性的一个重要方面,以制动效能和稳定性表示。
燃料经济性是以汽车行驶一定距离(如100公里)所消耗的燃料,或以消耗一定量燃料汽车所行驶的距离来表示。
舒适性包括平顺性、乘坐环境(温度、噪声)、活动空间、操纵方便、色调和装饰的配置,以及座位的支承和布置等方面。在车速不断增加、轮胎柔性提高的情况下,平顺性取决于轮胎、悬架系统和座椅设计的协调。
通过性有时称为越野性,在不同的地区和不同的气候条件,对汽车有着不同的影响和要求。
在热带行驶的汽车,冷却液容易沸腾,汽油机供油系统易发生气阻,驾驶室闷热,油漆、皮革、塑料易受蛀蚀,机件易生锈;在寒冷地区使用的汽车,发动机起动困难,散热器易冻,玻璃结霜,橡胶、塑料变硬变脆,在冰雪上行驶时轮胎的附着力降低;高原地区空气稀薄,发动机的功率降低,强紫外线加速橡胶老化。设计时如未采取特殊措施,不采用特殊材料,汽车就不能适应这种环境。
石油产品的大量供应和低廉价格是现代汽车得以发展的基础。石油业的发展又以汽车对石油的巨大需要量为基础。汽车约消耗世界石油总消耗量的40%,使石油业成为影响世界政治、经济的主要产业。1971年“石油危机”之后,50~60年代盛行的大型轿车受到节油的紧凑型轿车的排挤,又促使人们积极改进和创制利用非石油能源的汽车。
20世纪初期,汽车的需要促进了轻型、高速、可靠的汽油机的发展,单机功率不断提高,而重量与功率的比数则不断下降。这种轻型汽油机又为飞机的发明准备了条件,飞机工业也是在汽车工业的有力配合下发展起来的。
汽车工业是加工设备工业的最大用户,大量生产汽车的特殊要求,对高度专用的加工设备的设计和发展具有深远的影响。
早期居诺的蒸汽汽车采用木轮,本茨的汽车使用实心橡胶轮。19世纪末,法国首先将充气轮胎用于汽车。充气轮胎减小了汽车高速行驶时的振动,降低了车轮对路面的单位面积压力,改善了车轮和地面的附着情况,加速了汽车的推广。汽车的减振和部件的密封需要采用大量的橡胶件。
汽车的发展一方面给客、货运输提供了快速、方便和经济的手段,一方面要求有四通八达的、平坦、不滑的、能承受较高轮压和轴荷的公路网。城镇之间的公路,从土路、碎石或炉碴路发展到柏油路和混凝土路,以后又出现没有平面交叉、有防滑路面的高速公路。公路的修建已是各国的重要建设工程。
汽车给人类交通提供了很多方便,同时也对人类生活产生了不良的影响。随着汽车的大量生产和应用,环境污染和车祸的恶果已成为社会问题,必须通过交通安全规定的贯彻、公路的改善和汽车技术的改进予以解决。
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