【汽車架構解析】第01講 現代汽車基本架構

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喜歡汽車的人很多

可是真正理解汽車原理的人

可能主要是汽車工業的從業者

------------------------上圖（一輛 【梅賽德斯-賓士】的透視圖）-----------

一輛可以正常行駛的現代汽車由幾部分組成

宏觀上可以分成兩部分（硬體+軟體）：

【汽車物理構造】和【汽車動力學】

如果把【汽車】比作【人】

---【物理構造】像是人的軀體

---【動力學】像是人的大腦

當汽車處於靜態沒有運動能力的時候

基本的【汽車物理構造】如下

【汽車物理構造】一般由 4部分組成

---【發動機】

---【底盤】

---【車身】

---【電氣設備】

核心部分是【發動機】和【底盤】如下圖所示

【汽車動力學】主要融合進了這兩部分里

（汽車工業發展幾百年，每一個【部件】單獨出來都可以寫很多篇）

上面只是非常概括的劃分

更加具體一些的【發動機（Engine）】【底盤（Chassis）】架構組成如下

【底盤】由【傳動系】、【行駛系】、【轉向系】和【制動系】 組成

【傳動系】主要包括

---【離合器（Clutch）】

---【變速器（Transmission）】

---【驅動桿（Drive Shaft）】

---【差速器（Differential）】

----------------------------------【上圖 傳動系 圖解】------------------------

【行駛系】主要包括

---【車架（Frame）】

---【車輪（Wheels）】

---【懸掛（Suspension/Shock Absorber）】

-------------------------------【上圖 行駛系 圖解】--------------------------

（內容比較多，這裡暫時宏觀的描述一下各部件的原理，後續會詳細分解每一個部分）

作為核心中的核心：【傳動系】

---【發動機】

提供汽車驅動的原始能量，把化學燃料的化學能轉化為動能

輪子要【旋轉】汽車才能行駛

發動機的目標就是源源不斷地產生輪子需要的【旋轉】

【旋轉】這個運動是個周期運動

發動機內部也是按照一個周期來運行的

發動機輸入的是【燃料與空氣】

發動機輸出的是【曲軸旋轉】（下圖中的綠色部分）

【曲軸旋轉】通過【離合器】【變速器】傳遞給驅動的【輪子】

一個化學能轉化為動能的周期通常分四步

------<1> 吸氣

------<2>壓縮

------<3>點火（做功）

------<4>排氣

【發動機】在提供高轉速的同時，穩定性和持久性也是至關重要的

在剛剛結束的F1匈牙利站比賽

比賽過程中排在第三的【賓士】車手【漢密爾頓】為了保持穩定性，直到到最後階段才把【發動機】調為高速模式追趕排在前兩位的【法拉利】車手【維特爾】和【萊科寧】，最後因為一個失誤沒追上0_0（上一站F1英國站最後幾圈【法拉利】的【輪胎】意外崩盤，沒能守住第二的位置），對於F1跑車，除了【發動機】，最大的變數可能就是【輪胎】

---【離合器】

直接與【發動機】相連，通常與發動機曲軸的飛輪安裝在一起

是【發動機】與【傳動系】之間切斷和傳遞動力的部件

在換擋的時候，一定要踩下離合器，不然汽車會一直走不會停下來

---【變速器】

簡單點理解就是改變車的行駛速度

通過多個【齒輪】改變來自發動機傳遞到【輪子】的轉速

【齒輪】是一個比較神奇的東西

兩個【齒輪接觸點】的【移動速度】是一樣的

每個不同大小【齒輪】的【轉動速度】卻又不一樣

汽車【輪子】的速度就是根據【轉動速度】確定的

這也是【齒輪】能夠實現改變【轉速】的原因

---【差速器】

【輪子】在直線行駛的時候，左右兩側的轉速是相同的

【輪子】在轉彎的時候，左右兩側的轉速就不一樣了，否則沒辦法轉彎

【差速器】的作用就是讓【輪子】在轉彎的時候【轉速】有差別

【差速】也是通過【齒輪】實現的，如下圖

直線行駛時

那兩個紅色的【齒輪】保持相對靜止，左右【輪子】轉速一樣

轉彎行駛時

那兩個紅色的【齒輪】旋轉方向不同，實現了左右【輪子】轉速不同

接著來分析一下【行駛系】

---【懸掛】如下圖綠色的那個部件

所示的Shock Absorber and Spring 翻譯過來 減震器和彈簧系統

【車身】的重量會壓到【懸掛】上

【懸掛】的重量則壓到【輪子】上

【輪子】通過【輪胎】里的氣壓支撐車身

【彈簧系統】很柔軟並且可以伸縮，所以車裡的乘客不會有碰撞的感覺

但是【彈簧系統】本身只負責儲存能量，不會迅速消耗能量

在只有【彈簧系統】並且道路不平坦的時候，【車身】會一直處於反覆的震動狀態

所以需要迅速使【車身】恢復相對平穩狀態

就需要【減震器】，【彈簧系統】在做往複運動的時候

【減震器】會把【彈簧系統】的【機械能】轉化【熱能】

保證【彈簧系統】的運動迅速衰減

【懸掛】的作用

----最大化輪胎和地面的摩擦力

----提供操控的平穩性

----保證乘客的舒適感

---【輪胎】

【輪胎】支撐車身並提供與地面的摩擦力

接收驅動力矩促使【輪子】轉動

內部構造如下圖，切面展示

外部標記如下圖

指示製造信息以及規格信息

想透徹看懂含義並不容易，需要理解輪胎原理

【車身】和【電氣設備】是【汽車物理構造】的外圍部分

也是平時看的最多，交互最多的部分

---【車身】

作用是保護駕駛員並且構造良好的空氣力學環境

就像最頂上的那輛【蘭博基尼】

好的車身很容易滿足車主更好的性能需要並體現車主的個性

----<1> 頂蓋橫樑

----<2> 車身側圍內板

----<3> 下部中通道

----<4> 前擋板

---【電氣設備】

主要包括

----交流發電機

----起動機

----汽車照明

----信號系統及報警裝置

----汽車聲像系統

----汽車電動輔助裝置

----汽車電氣設備路線

----蓄電池

電子電氣線路 透視圖如下

最後要感謝汽車行業偉大的先驅 Mr.Newton，就是那個中學時代物理教科書上提出萬有引力定律（蘋果最終會落在地上）的牛頓，頻繁出現在中學作文里激發大家學習積極性

汽車本質上也是【數學】【物理學】【化學】的一個成功應用

汽車行業的起點

【1680年，英國著名科學家牛頓設想了噴氣式汽車的方案，利用噴管噴射蒸汽來推動汽車，但未能製成實物】

牛頓發明了【微積分】，這個是現代【汽車動力學】的基礎

【汽車動力學】里到處都是【受力分析】和【微分方程】

年輕時長相英俊，數學物理超級好，但是出身貧寒，母親還一直堅持讓他安心做個農民（沒幾個人願意做農民，學習好的主要動機有時候是因為不想平庸的過一生，種地會讓牛頓感覺很痛苦），所處的時代（中國那時候是清朝康熙在位期間）離第一次工業革命還有一百年左右，沒有汽車工業，沒有互聯網，沒有太多把技術變現的能力，沒有多少收入，只能靠寫寫書在學術圈積攢一些人氣，大學畢業之後在政府部門當了個清閑的小職員，如果活在現代，很可能是一個汽車企業或者互聯網巨頭的創始人，福布斯財富榜的常客