汽车基础知识

（如常见的十字轴式）、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等速万向节（球叉式、球笼式等

第七节主减速器

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还采

用锥齿轮传动以转变动力方向。

汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，假如将这么高的转速只竟变速箱来降

低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句

话说，也就是变速箱的尺寸会越大。此外，转速下降，而扭矩必定增加，也就加大了变速箱与变速箱后一

级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可使主减速器

前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵

省力。

现代汽车的主减速器，广泛采纳螺旋推齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时，齿面间的压力和滑动

较大，齿面油膜易被破坏，必需采纳双曲面齿轮油润滑，绝不允许用一般齿轮油代替，否则将使齿面快速

擦伤和磨损，大大降低使用寿命。

第八节差速器

驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角速度旋转。这样，当汽车转向行

圾!时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚

动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制

造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。

车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车

轮尽可能不发生滑动，在结构上必需保证各车辆能以不同的角速度转动。通常从动车轮用轴承支承在心轴

上，使之能以任何角速度旋转，而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接，在两根半轴之间装有差速器。这种

差速器又称为轮间差速器。

多轴驱动的越野汽车，为使各驱动桥能以不同角速度旋转，以消退各桥.上驱动轮的滑动，有的在两驱

动桥之间装有轴间差速器。

现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。

齿轮式差速器当左右驱动轮存在转速差时，差速器安排给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。

这种差速器转矩均分特性能满意汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时，却严峻影响通过

力量。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进（俗

称打消）。此时在泥泞路面上的驱动轮原地消转，在良好路面上的车轮却静止小动。这是由于在泥泞路面

上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器安排给

此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大，但因平均安排转矩的特点，使这一驱动

轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗

在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而铺张燃油，加速机件磨损，尤其使轮胎磨损加

剧。有效的解决方法是：挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。

为提高汽车在坏路上的通过力量，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是，

当一侧驱动轮在坏路上滑转时，能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮，以充分采用这一驱

动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺当起步或连续行驶。

第九节半轴

半轴是差速器与驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一股通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连

接。

现代汽车常用的半轴，依据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种。

全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装，

只需拧下半轴突缘上的螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来便利。

半浮式半轴既传递扭矩乂承受全部反力和弯矩。它的支承结构简洁、成本低，因而被广泛用于反力弯

矩较小的各类轿车上。但这种半轴支承拆取麻烦，且汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危急。

第十节桥壳

驱动桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件，主要作用是支承并爱护主减速器、

差速器和半轴等。同时.，它又是行驶系的主要组成件之一，故还具有如下功用：

1.和从动桥一起承受汽车质量

2.使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定

3.汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架

驱动桥壳可分为整体式和分段式两类。

整体式桥壳是桥壳与主减速器壳分开制造，二者用螺栓连接在一起。它的结构优点是在检查主减速器

和差速器的技术状况或拆装时，不用把整个驱动桥从车上拆下来，因而修理比较便利，普遍用于各类汽车。

分段式桥壳是桥壳与主减速器壳铸成一体，且一般分为两段由螺栓连成一体。这种桥壳易于铸造，但

维护主减速器和差速器时必需把整个桥拆下来，否则无法拆椅主减速器和差速器。现已很少使用，北京2022

采纳这种桥克。

其次章行驶系

第一节概述

从发动机发出的功率辗转经过飞轮、离合器、变速箱、传动轴、差速器、半轴，传到了车轮，车最终

能动了。本教程也进入了一个有点简单的内容-行驶系。让我们由简到繁，渐渐道来。

先想象一个只有两根横梁的梯子，让我们把横梁换成两根车轴，再安上四个牯辘，于是，一个最简洁

的能被称为“车”的东西产生了，这就是行驶系。那两根横梁就是车桥（装着驱动轮的车桥就是驱动桥），

两根纵梁就是车架（或就叫纵梁也成）。车桥的两端装着轮子，而车架上则安放着几乎全部其他东西一

发动机、变速箱、转向机构（方向盘和转向机）、人、行李以及把这一切包裹起来的活动房子-车身。车

桥和轮子在颠簸的路面上欢快地跳动着，我们当然不盼望车身也如此活跃，因此车桥和车架之间要用一种

弹性结构连接在一起，这就是悬架系统，它包括能让车身不停抖动的弹簧和让这种抖动能尽快停下来的阻

尼装置一一减宸器。

好啦，我们已经知道行驶系的四大主要部分了：车轮、车桥、车架和悬架。下面就让我们分别研讨一

下它们各自功能和结构

其次节车桥

前面讲过，车桥通过悬架和车架（或车身）相连，两端连接车轮。车桥可以是整体式的，有如一个巨

大的杠铃，两端通过悬架系统支撑着车身，因此整体式车桥通常与非独立悬架协作；车桥也可以是断开式

的，象两把雨伞插在车身两侧，再各自通过悬架系统支撑车身，所以断开式车桥与独立悬架配用。

依据驱动方式的不同，车桥也分成转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种。其中转向桥和支持桥

都属于从动桥。大多数汽车采纳前置后驱动＜FR）,因此前桥作为转向桥，后桥作为驱动桥：而前置前驱

动（FF）汽车则前桥成为转向驱动桥，后桥充当支持桥。

转向桥的结构基本相同，由两个转向节和一根横梁组成。假如把横梁比做身体，转向节就是他左右摇

摆的脑袋，脖子就是我们常说的主销，车轮就装在转向节上，仿佛脑袋上带了个草帽。不过，行驶的时候

草帽转，脑袋却不转，中间用轴承分隔开，脑袋只管左右晃动。脖子——主销是车轮转动的轴心，这个轴

的轴线并非垂直于地面，车轮本身也不是垂直的，我们将在车轮定位一节详细论述。

转向驱动桥与转向桥的区分就是一切都是空心的，横梁变成了桥壳，转向节变成了转向节壳体，由于

里面多了根驱动轴。这根驱动轴因被位于桥壳中间的差速器一分为二，而变成了两根半轴。两个草帽也不

是简洁地套在脑袋上，还要与里面的两根半轴直接相连。半轴在“脖子”的位置也多了一个关节一一万向

节，因此半轴也变成了两部分，内半轴和外半轴。

第三节车轮及车轮定位（一）

上一节讲到转向轮的转向轴心一主销并非垂直于地面，而是朝两个方向产生倾角，即主销内倾角和主销

后倾角。车轮本身也有一个外倾角和前束。先说主销后倾角。站在车身左侧，观看车的左前轮，我们会发

觉主销是向后倾倒的。这样做的主要目的是为了让主销的延长线与地面的交点在车轮触地点的前面。

主销后假角

这种设计是为了使车轮在滚动的过程中保持稳定，不致左右摇摆。我们不作过多的理论解释，只举一

个例子：或许有的读者小时候玩过推铁环的嬉戏，我们用一个头部带圈的长铁杆从后面推一个大铁环使其

滚动，由于铁环很简洁翻倒而使得这个嬉戏具有肯定的挑战性。但假如我们换一种推法，让铁杆与铁环的

接触点在铁环与地面接触点的前面，我们会发觉这样做使得这个嬉戏的挑战性大大降低了，铁环不再那么

简洁晃动甚至翻倒了。这就是主销后倾角的妙用。

下面再看看主销内倾角。站在车的后部，观看车的右前轮，我们发觉主销向左倾倒，也即向内侧倾倒。

年轮前束的作用

例毓蒯前喇，

在外倾角和前束的共同作用下车轮基本上可以沿直线滚动而没有什么横向影响了。以上就是车轮定位

的四个要素：主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束。

第五节悬架系统

前悬架系统

前悬架目前基本上都采纳独立悬架系统，即左右两个车轮各自独立地通过悬挂装置与车体相连，也就

意味着可以各自独立地上下跳动。悬架系统由连杆机构和弹簧、减震器组成三角形、四边形或其它外形的

连接方式以固定车轮与车身的相对位置，在弹簧的作用下使车轮可以相对车身上下运动。最常见的有双横

臂式和麦佛逊（乂称滑柱摆臂式）。

双横臂式悬架由上短下长两根横臂连接车轮与车身，两根横骨都非真正的杆状，而是大体上类似英文

字母Y或C,这样的设计既是为了增加强度，提高定位精度，也为减震器和弹簧的安装留出了空间和安装

位置。同时，下横臂的长度较长，且与车轮中心大致处于同一水平线上，这样做的目的是为了在车轮跳动

导致下横臂摇摆时，不致产生太大的摇摆角，也就保证了车轮的倾角不会产生太大变化。这种结构比较简

单，但经久耐用，同时减震器的负荷小，寿命长。

滑柱摆臂式悬架结构相对比较简洁，只有下横臂和减震器-弹簧组两个机构连接车轮与车身，它的优点

是结构简洁，重量轻，占用空间小，上下行程长等。缺点是由于减震器一一弹簧组充当了主销的角色，使

它同时也承受了地面作用于车轮上的横向力，因此在上下运动时阻力较大，磨损也就增加了。且当急转弯

时，由于车身侧倾，左右两车轮也随之向外侧倾斜，消失不足转向，弹簧越软这种倾向越大。

后悬架系统

后悬架系统的种类比前悬架要多，缘由之一是驱动方式的不同打算若后车轴的有无，也，车身重量有

关。主要有连杆式和摆臂式两种。

连杆式主要是在FR驱动方式，并且后车轴左右一体化（与中间的差速器刚性连接）的状况下使用的，过

去多采纳钢板弹簧支撑车身，现在从提高行车平顺性考虑，多使用连杆式和后面要说的摆臂式，并且使用

平顺性好的螺旋弹簧。连杆在左右两侧各有一对，分为上拉杆和下拉杆，作为传递横向力（汽车驱动力）的

机构，通常再与一根横向推力杆一起组成五连杆式构成。横向推力杆一端连接车身，一端连接车轴，其目

的是为了防止车轴（或车身）横向窜动。当车轴因颠簸而上下运动时，横向推力杆会以与车身连接的接点为

轴做画圆弧的运动，假如摇攫角度过大会使车轴与车身之间产生明显的横向相对运动，与下摆臂的原理类

似，横向推力杆也要设计得比较长，以减小摇摆角。

连杆式悬架与车轴形成一体，弹簧下方质量大，且左右车轮不能独立运动，所以颠簸路面对车身产生

的冲击能量比较大，平顺性差。因此采纳了摆臂方式，这种方式是仅车轴中间的差速器固定，左右半轴在

差速器与车轮之间设方向节，并以其为中心摇摆，车轮与车架之间用Y型下摆臂连接。“Y”的单独一端

与车轮刚性连接，此外两个端点与车架连接并形成转动轴。依据这个转动轴是否与车轴平行，摆臂式悬架

又分为全拖动式摆臂和半拖动式摆臂，平行的是全拖动式，不平行的叫半拖动式。

第六节弹簧和减振器（-）

弹簧

螺旋弹簧：是现代汽车上用得最多的弹簧。它的汲取冲击力量强，乘坐舒适性好；缺点是长度较大，

占用空间多，安装位置的接触面也较大，使得悬架系统的布置难以做到很紧凑。由于螺旋弹簧本身不能承

受横向力，所以在独立悬架中不得不采纳四连杆螺旋弹簧等简单的组合机构。

出于乘坐舒适性的考虑，我们盼望对于频率高且振幅小的地面冲击，弹簧能表现得松软一点，而当冲

击力大时，又能表现出较大的刚性，减小冲击行程，因此需要弹簧同时具有两种甚至两种以上的刚度。可

采纳钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧，它们的刚度随负载的增加而增加。

钢板弹簧：多用于厢式车及卡车，由若干片长度不同的瘦长弹簧片组合而成，它比螺旋弹簧结构简洁,

成本低，可紧凑地装配于车身底部，工作时各片间产生摩擦，因此本身具有衰减效果。但假如产生严岐的

干摩擦，就会影响汲取冲击的力量。重视乘坐舒适性的现代轿车很少使用。

扭杆弹簧：是采用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的长杆。一端固定于车身，一端与悬架上臂相连，车轮

上下运动时，扭杆发生扭转变形，起到弹簧的作用。

气体弹簧：采用气体的可压缩性代替金属弹簧。它最大的优点就是具有可变的刚度，随气体的不断压

缩渐渐增加刚度，且这种增加是一个连续的渐变过程，而不象金属弹簧是分级变化的。它的另一个优点是

具有可调整性，即弹簧的刚度和车身的高度是可以主动调整的。

「副气室

主气室

刚度小

通过主副气室的协作使用，使弹簧可以处在两种刚度的工作状态下：主副气室同时使用，气体容量变

大，刚度变小，反之（只使用主气室）则刖度变大。气体弹簧刚度由计算机掌握，在汽车高速、低速、制动、

加速以及转弯等状态下，依据所需刚度进行调整。气体弹簧也有弱点，靠压力变化掌握车高必需装备气泵,

还有各种掌握附件，如空气干燥器，如保养不善会使系统内部生锈发生故障。此外假如不同时采纳金属弹

簧，一旦发生漏气，汽车将无法行驶。

第七节弹簧和减振器（二）

弹簧虽然可以减轻道路对车身的冲击，但假如不让它的振动尽快停卜.来，我们乘坐的将是一辆跳个不停的

汽车。因此，要在弹簧运动的过程中加上肯定的阻力（学名叫做阻尼），使弹簧的振动快速衰减。减振器就

是这个阻尼设施。

减振器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中布满油。活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来

的两部分空间中的油可以相互补充。阻尼就是在具有粘性的油通过节流孔时产生的，节流孔越小，阻尼力

越大，油的黏度越大，阻尼力越大。假如节流孔大小不变，当减振器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲

击的汲取。因此，在节流孔的出口处设置一个圆盘状的板簧阀门，当压力变大时，阀门被顶开，节流孔开

度变人，阻尼变小。山于活塞是双向运动的，所以在活塞的两侧都装有板簧阀门，分别叫做压缩阀和伸张

阀。

减振疑的工作原理

油

.阀

板簧阀门

阀I'型触大,

减振器按其结构可分为双筒式和单筒式。双筒式是指减振器有内外两个筒，活塞在内筒中运动，由于

活塞杆的进入与抽出，内筒中油的体积随之增大与收缩，因此要通过与外筒进行交换来维持内筒中油的平

衡。所以双筒减振器中要有四个阀，即除了上面提到的活塞上的两个节流阀外，还有装在内外筒之间的完

成交换作用的流通阀和补偿阀。

与双筒式相比，单筒式减振器结构箍洁，削减了一套阀门系统。它在缸筒的下部装有一个浮动活塞，（所

谓浮动即指没有活塞杆掌握其运动），在浮动活塞的下面形成一个密闭的气室，充有高压氮气。上面提到的

由于活塞杆进出油液而造成的液面高度变化就通过浮动活塞的浮动来自动适应之。除了上面所述两种减振

器外，还有阻力可调式减振器。它可通过外部操作来转变节流孔的大小。最近的汽车将电子掌握式减振器

作为标准装备，通过传感器检测行驶状态，由计算机计算出最佳阻尼力，使减振器上的阻尼力调整机构自

动工作。

第八节轮胎

我们这里争论的基本上是以目前最常用的无内胎轮胎，即通常所谓的真空胎为对象。

轮胎的结构分为三部分：胎体、帘布、外胎面。

胎体较松软，外胎面刚性较大，中间的帘线起到加强胎体强度和定型的作用，多加以金属丝提高轮胎

的弹力性能.

轿车轮胎大致分为子午线轮胎和斜线轮胎。斜线轮胎的帘线按斜线交叉排列，故而得名。胎体构成了

轮胎的基木骨架，从外胎面到胎侧的松软度是全都的。虽然斜线轮胎的噪音小，外胎面松软，低速行驶时

乘坐舒适性好，且价格廉价，但其综合性能不如子午线轮胎，汽车厂家都是以子午线轮胎为前提研制新车

的，随着子午线轮胎的不断改进，斜线轮胎将基本上被淘汰。

子午线轮胎的帘布层相当于轮胎的基本骨架，其排列方向与轮胎子午断面全都，由于行驶时轮胎要承

受较大的切向作用力，为保证帘线的稳固，在其外部又有若干层由高强度、不易拉伸的材料制成的带束层（又

称箍紧层），其帘线方向与子午断面呈较大的交角（70.75度），材料多选用玻璃纤维、聚酰胺纤维或钢丝等高

强度材料，既起到固定帘线的作用，同时采用束带来提高胎面的刚性。轮胎侧面的刚性小于胎面的刚性，

所以在转弯时轮胎侧面因受地面横向力作用发生变形，从而保证了外胎面的触地面枳基本保持不变。

干牛线及斜线轮胎的结构

子午线轮胎与一般斜线胎相比，弹性大，耐磨性好，滚动阻力小，附着性能好，缓冲性能好，承载力

量大，不易刺穿：缺点是胎侧易裂口，由于侧向变形大，导致汽车侧向稳定性稍差，制造技术要求高，成

本高。

轮胎承受覆向力付的变形

下面我们举两例来说明斜线轮胎与子午线轮胎的规格及其标识。斜线轮胎：5.60-134PR5.60:轮胎

宽（5.6英寸）13：适合轮棚直径（13英寸）4PR:轮胎强度（相当于四层帘布）子午线轮胎：195/60R1485H

195：轮胎宽（195mm）60:扁平率（轮胎子午断面高宽比）（60%）R：轮胎结构（Radial）14：适合的轮棚直径

（14英寸）85：允许载荷代码H：极限速度符号（H=210km/h）

第三章转向系

第一节转向系概述

汽车行驶时要常常转变行驶方向，这就需要有一套能够依据司机意志使汽车转向的机构，它将司机转

动方向盘的动作转变为车轮（通常是前轮）的偏转动作。

按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。

机械转向系的能量来源是人力，全部传力件都是机械的，由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传

动机构三大部分组成。其中转向器是将桨纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动（严格讲是近似直线

运动）的机构，是转向系的核心部件。

动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用

的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、

导线、开关、电机和地线的作用。

其次节转向盘

转向盘即通常所说的方向盘。转向盘内部有金属制成的骨架，是用钢、铝合金或镁合金等材料制成。由圆

环状的盘圈、插入转向轴的转向盘毂，以及连接盘圈和盘毂的辐条构成。采纳焊接或铸造等工艺制造，转

向轴是山细齿花链和螺母连接的。骨架的外侧一般包有松软的合成橡胶或树脂，也有采纳皮革包裹以及硬

木制作的转向盘。转向盘外皮要求布.某种程度的松软度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材质，还需要

有耐热、耐候性。

转向盘的功能：转向盘位于司机的正前方，是碰撞时最可能损害到司机的部件，因此需要转向盘具有

很高的平安性，在司机撞在转向盘上时，骨架能够产生变形，汲取冲击能，减轻对司机的损害。转向盘的

惯性力矩也是很重要的，惯性力矩小，我们就会感到“轮轻”，操做感良好，但同时也简洁受到转向盘的

反弹（即“打手"）的膨响，为了设定适当的惯性力矩，就要调整骨架的材料或外形等。

现在的转向盘与以前的看似没有太大变化，但实际上已经有了改进。由于转向助力装置的普及，转向

盘外径变小了，而手握处却变粗了，采纳松软材料，使操作感得到了改善。

现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了平安气囊，也使汽车的平安性大大提高了。转向盘的集电环:

转向盘上有喇叭开关，必需时刻与车身电器线路相连，而旋转的转向盘与组合开关之间明显不能用导线直

接相连，因此就必需采纳集电环装置。集电环好比环形的地铁轨道，喇叭开关的触点就象奔跑在轨道上的

电车，时刻保持接通的状态。由于是机械接触，长时间使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭

不鸣甚至气囊不工作。因此，最近装备气囊的汽车开头装用电缆盘，代替集电环。

转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘内，类似于吸尘器的电线卷取机

构，在转向回旋转范围内，电线靠卷筒自由伸缩。这种装置大大提高了电器装置的牢靠性。

第三节转向柱

为坚固支承转向盘而设有转向柱。传递转向盘操作的转向轴从中穿过，由轴承和衬套支承。转向柱本体安

装在车身上。转向机构应备有汲取汽车碰搔时产生的冲击能的装置很多我国都规定轿车义务安装吸能式

转向柱。吸能装置的方式很多，大都通过转向柱的支架变形来达到缓冲吸能的作用。

转向轴与转向器齿轮箱之间采纳连轴节相连（即两个万向节），之所以用连轴节，除了可以转变转向轴

的方向，还有就是使得转向轴可以作纵向的伸缩运动，以协作转向柱的缓冲运动。

可帧斜式转向机构：正是由于有了连轴节，转向轴可以有不同的倾斜角度，使转向盘的位置可以上下

倾斜，适应各种身高和体形的司机。通过操作位于转向柱下侧的手柄，使转向柱处于放松状态，将转向盘

调至自己喜好的位置，再反向转动手柄，使转向柱固定在新的位置上。

）便斜调整手柄

帧斜机构嫌

现在的一些高级轿车上已经采纳电动式转向盘倾斜调整机构。转向轴内装有专用电机，使转向轴转变

倾斜角度。最新型的调整机构是全自动式由计算机掌握的。司机在下车前将点火钥匙拔出，转向盘便自动

升起，以便司机顺当下车。但计算机会记住原来的转向盘位置，当点火钥匙再次插入时，转向盘会自动恢

复原位。

可伸缩式转向机构：该机构可象望远镜那样伸缩调整转向盘的前后位置。转向轴也象望远镜一样有双

市结构，内筒与外筒用花键啮合，使它们无法相对转动，而只能沿键槽方向做伸缩运动。

与倾斜调整机构相同，可操作手柄解除或固定伸缩动作，一部分车也采纳电动式计算机掌握的全自动

伸缩式转向机构。

第四节转向器

转向器（也常称为转向机）是完成山旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系

中的减速传动装置。历史上曾消失过很多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、

循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中其次、第四种分别是第一、第二种的变形形

式，而蜗杆滚轮式则更少见。我们只介绍目前最常用，最有代表性的两种形：齿轮齿条式和循环球式。

齿轮齿条式：齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方式简洁由

车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反观灵敏的优点，但同时也简洁产生刊手和摆振等现象。

齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿

轮并非单纯的平齿轮，而是特别的螺旋外形，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的

微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合

过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。

循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡

轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇

形优轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，转

变车轮的方向。

这是一种占典的机构，现代轿车已不再使用，但乂被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当

于采用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，全部钢

球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。

第五节动力转向机构

动力转向机是采用外部动力帮助司机轻巧操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机马力的增大和扁平

轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值得留意的是，转向助力

不应是不变的，由于在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕获路面的感觉，也简洁

造成转向过于灵敏而使汽车不易掌握。所以在高速时要适当减低动力，但这种变化必需平顺过度。

（-）液压式动力转向装置

液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，利于改善转向操作感觉，但液体流量的增加会加重泵的负荷,

需要保持怠速旋转的机构。

（二）电动式动力转向装置

电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，由于它节能，故受到人们的重视。它是采用蓄电池转动

电机产生推力。由于不直接使用发动机的动力，所以大大降低了发动机的功率损失（液压式最大损失5-10

马力），且不需要液压管路，便于安装。尤其有利于中置发动机后轮驱动的汽车。但目前电动式动力转向装

置所得动力还比不上液压式，所以只限用于前轮轴轻的中置发动机后驱动的汽车上。

（三）电动液压式动力转向装置

即由电机驱动转向助力泵并由计算机掌握的方式，它集液压式和电动式的优点于一体。由于是计算机

掌握，所以转向助力泵不必常常工作，节约了发动机的功率。这种方式结构紧凑，便于安装布置，但液压

产生的动力不能太大，所以适用排量小的汽车。

发动机的分类

发动机依据它不同的特点有很多种分类方法。

1.按燃料分

可分为柴油机、汽油机和自然气机等

2.按实现循环的行程数分

a）四冲程发动机：活塞移动四个行程或曲轴转两圈气缸内完成一个工作循环

b）二冲程发动机：活塞移动两个行程或曲轴转一圈气缸内完成一个工作循环

3.按冷却方式分

a）水冷式发动机：以水为冷却介质

b）风冷式发动机：以空气作为冷却介质（适合缺水地区使用，如沙漠我国）

4.按点火方式分

a）压燃式发动机：采用气缸内空气被压缩后产生的高温，使燃油自燃。如柒油机。

b）点燃式发动机：采用火花塞发出的电火花强制点燃燃料，使燃料强行着火燃烧。如汽油机、煤气机。

5.按可燃混合气形成的方法分

a）外部形成混合气的发动机：燃料和空气在外先混合然后进入气缸。如使用化油器的汽油机。

b）内部形成混合气的内燃机：燃料在接近压缩终了时才喷入气缸，在气缸内与空气混合。如柴油机。

6.按进气方式分

a）自然吸气式发动机：空气靠活塞的抽吸作用进入气缸内。

b）增压式发动机：为增大功率，在发动机上装有增压器，使进入气缸的气体预先经过压气机压缩后再进入

气缸。

7.按气缸数目分

a）单缸发动机

b）多缸发动机：按气缸的排列型式又可分为

i.直列立式发动机：全部气缸中心线在同一垂直平面内。

ii.直列卧式发动机：全部气缸中心线在同一水平平面内。

iii.V型发动机：气缸中心线分别在两个平面内，且两平面相交呈V型。

iv.对置式发动机：V型夹角为180°时又称为对置式。

v.其它：还有H型，X型、星型等，但在车辆上应用很少.

比较汽油机与柴油机

发动机按所使用的燃料进行分类，可以分为汽油机和柴油机。

汽油与柴油相比较，汽油的沸点低、简洁气化，而柴油的自燃温度低。

柴油机采纳压缩空气的方法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃测试，这时再喷入柴油、柴油

喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。德国人狄塞尔想出了这个方法并取得了专利权，所以柴油机又叫狄

塞尔发动机。

与汽油机相比，柴油机的优点是柴油价格廉价，经济性好，并且它没有点火系统，所以故障较少。

但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积

较大；柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高：此外，柴油机工作粗暴，振动噪声大：柴

油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

所以，现在的轿车中主要装备汽油机。

发动机的基本名词术语

1.活塞止点与行程：

a）活塞在气缸内作往复运动的两个极端位置称为止点。活塞离曲轴放置中心最远位置称

为上止点，离曲轴放置中心的位置称为下止点。

b）上下止点之间的距离称为活塞的行程。曲轴转动半圈，相当于活塞移动一个行程。

2.排量

a）活塞在气缸内作往复运动，气缸内的容积不断变化。当活塞位于上止点位置时，活塞

顶部与气缸盖内表面所形成的空间称为燃烧室。这个空间容积称为燃烧室容积。

b）活塞从上止点移动到下止点所通过的空间容积称为气缸排量，假如发动机有若干个气

缸，全部气缸工作容积之和称为发动机排量。

c）当活塞在下止点位置时，活塞顶上部的全部气缸容积称为气缸总容积。

3.压缩比

a）气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。压缩比表示了活塞从下止点移动到上止点时，气体在气缸

内被压缩的程度。

b）压缩比越大，气体在气缸内受压缩的程度越大，压缩终点气体的压力和温度越高，功率越大，但压缩比

太高简洁消失爆震。

c）压缩比是发动机的一个重要结构参数。由于燃料性质不同，不同类型的发动机时压缩比有不同的要求。

柴油机要求较大的压缩比，一般在12・29之间，而汽油机的压缩比较小，在6/1之间。选用高标号的汽油

可以部分地提高压缩比。

四冲程汽油机的工作原理

四冲程汽油机的工作过程是一个简单的过程，它由进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个行程组成。

一.进气行程

此时，活塞被曲轴带动由上止点向下上止点移动，同时，进气门开启，排气门关闭。当

活塞由上止点向下止点移动时，活塞上方的容积增大，气缸内的气体压力下降，形成肯

定的真空度。由于进气门开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸。当活塞移动到

下止点时，气缸内布满了新奇混合气以及上一个工作循环未排出的废气。

二.压缩行程

活塞由下止点移动到上止点，进排气门关闭。曲轴在飞轮等惯性力的作用下带动旋转，

通过连杆推动活塞向上移动，气缸内气体容枳渐渐减小，气体被压缩，气缸内的混合气

压力与温度随着提升。

三.燃烧膨胀行程

此时，进排气门同时关闭，火化塞点火，混合气猛烈燃烧，气缸内的温度、压力急剧提

升，高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆带动曲轴旋转。在发动机工作的四个

行程中，只有这个在行程才实现热能转化为机械能，所以，这个行程又称为作功行程。

四.排气行程

此时，排气门打开，活塞从下止点移动到上止点，废气随着活塞的上行，被排出气缸。

由于排气系统有阻力，且燃烧室也占有肯定的容积，所以在排气终了地，不行能将废气

排净，这部分留下来的废气称为残余废气。残余废气不仅影响充气，对燃烧也有不良影

响。

排气行程结束时，活塞又回到了上止点。也就完成了一个工作循环。随后，曲轴依靠飞轮转动的惯性

作用仍连续旋转，开头下一个循环。如此周而复始，发动机就不断地运转起来。

空燃比

空燃比A/F（A：air-空气，F：fuel-燃料）表示空气和燃料的混合比。空燃比是发动机运转时的•个重要参

数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。

理论空燃比：即将燃料完全燃烧所需要的最少空气量和燃料量之比。燃料的组成成分对理论空燃比的

影响不大,汽油的理论空燃比大体约为14.8,也就是说，燃烧1g汽油需要14.8g的空气。一般常说的汽

油机混合气过浓过稀，其标准就是理论空燃比。空燃比小于理论空燃比时，混合气中的汽油含量高，称作

过浓；空燃比大于理论空燃比时，混合气中的空气含量高，称为过稀。

混合气略微过浓时，即空燃比为13.5-14时汽油的燃烧最好，火焰温度也最高。由于燃料多一些可使空

气中的氧气全部燃烧。

而从经济性的角度来讲，混合气稀一些时，即空燃比为16

时油耗最小。由于这时空气较多，燃料可以充分燃烧。

从发动机功率上讲，混合气较浓时，火焰温度高，燃烧速度排

气

快，当空燃比界于12/3之间时，发动机功率最大。斗

成

多气门发动机分

浓

1886年1月29口，德国人卡尔•本茨将自己研制的四冲单度

缸燃油发动机装上了一辆二轮的车子并获得专利权，世界从这一

天开头才真正有了汽车。可以说，是发动机制造了汽车。发动机

的基本构造（如图）是由气缸1、活塞2、连杆3、曲轴4等主要/

机件组成，每一个气缸至少有两个气门，一个进气门（蓝色）和uL篇〉

一个排气门（橙色）。浓空燃比稀

气门装置是发动机配气机构的一个组成部分，在发动机工作

起特别重要的作用。燃油发动机的工作运转由进气，压缩，作功和排气四个工作过程组成。要使发动机连

续运转就必需使这四个工作过程周而复始，挨次定时地循环工作。

其中的两个工作过程，进气和排气过程，需要依靠发动机的配气机构精确地依据各气缸的

工作挨次输送可燃混合气（汽油发动机）或新奇空气（柴油发动机），以及排出燃烧后的废气。此外的两个工作

过程，压缩和作功过程，则必需隔绝气缸燃烧室与外界进排气通道，不让气体外泄以保证发动机正常地工

作。负责上述工作的机件就是配气机构中的气门。它好比人的呼吸器官，吸进呼出，缺它不行。

随着技术的进展，汽车发动机的转速已经越来越高，现代轿车发动机的转速一般可达每分钟5500转以

上，完成四个工作过程只需0.005秒时间，传统的两气门已经不能胜任在这么短促的时间内完成换气工作,

限制了发动机性能的提薪。解决这个问题的方法只能是扩大气体出入的空间。换句话就是用空间换取时间。

多气门技术是解决问题的最好方法，直至80年月推广多气门技术才使发动机的整体质量有了一次质的飞

跃。

多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个，即两个进气门和一个捐汽门的三气门式：两个进

气门和两个排气门的四气门式：三个进气门和两个排气门的五气门式。

目前轿车上的多气门发动机多是四气门式的。四缸发动机有16个气门，6气缸发动机有24个气门，8

气缸发动机就有32个气门。例如日本凌志LS400型轿车的发动机就是8缸32个气门。增加了气门数目

就要增加相应的配气机构装置，构造比较简单，一般由两支顶置式凸轮轴来掌握排列在气缸燃烧室中心线

两侧的气门。气门布置在气缸燃烧室中心两侧倾斜的位置上，是为了尽量扩大气门头的直径，加大气流通

过面枳，改善换气性能，形成一个火花塞位于中心的紧凑型燃烧室，有利于混合气的快速燃烧。

有人提出疑问，既然气门多好，为什么见不到一缸6气门以上的发动机？热力学有一个叫“帘区”的

概念，指气门的园周乘以气