60分钟你深度讲解汽车所有零部件的工作原理

60分钟为你深度讲解汽车所有零部件的工作原理，从简单到深入，让你彻底搞懂你的汽车，我们先从发动机的启动开始，最开始的发动机是靠摇把启动的，但是这种方式费力气还危险，所以工程师发明出了电子启动机，只需要拧下车钥匙，启动机就能带动发动机启动起来了。我们看一下它的工作原理，启动机左边这个位置是一个小齿轮，小齿轮是可以进行移动的，旁边这个是电动机，里面是转子线圈，外面包裹着永磁定子。电动机上面是一个螺线管，与电动机和螺线管相连的还有一个电源，螺线管与电源之间的连通是通过车钥匙进行控制的，当钥匙拧动时，螺线管内的铁芯就会向右移动，这是因为线圈通电时会产生磁场，相当于一块电磁铁，当在线圈中放入一块铁芯时，如果接通电源，铁芯就会在电磁铁的吸引下进行移动。铁芯在向右移动时。时，会导致这两个端子连接上，从而导通电流，使得电机旋转起来，一旦断开端子的连接，电机就会停止下来。铁芯的另外一端连接的是一个杠杆，当铁芯左右移动时，会带动这个杠杆也左右移动，从而推动这个小齿轮也向左右进行移动。小齿轮旁边是发动机的飞盘，当小齿轮向右移动时，会与发动机的飞盘啮合上，但是也并不是每次都能完全吻合，所以小齿轮在啮合前是会旋转的，从而使得二者每次都能成功啮合上之后，启动机的电机就能带动发动机的飞盘转动起来了。但是由于小齿轮相对发动机飞盘来说太小了，所以它产生的扭矩还是不足以启动发动机。那要怎么改进才能增大齿轮的启动扭矩呢？为了增大扭矩，工程师在这个位置添加了一个行星齿轮，其中与电机相连的齿轮作为行星齿轮的太阳轮，外面这个是行星齿轮的环形齿轮，中间这3个是行星轮。其中。太阳轮与行星轮的传动比大概为15:1，所以当行星齿轮工作时，能将电机输出的高速转动转化为较低的速度输出，从而产生高扭矩，继而带动发动机的飞盘高效的转动。飞盘转动时会带动发动机的曲轴进行转动，最终将发动机启动起来。如果你对这种汽车的机械原理视频感兴趣，推荐你到精选上去看看，它里面都是通过算法筛选出来的优质视频，上面不仅有科学技术，工程建造，还能学习制作我这种知识动画，赶紧左下角抢先体验吧，发动机启动后，松开车钥匙，小齿轮就会从C盘上脱离，从而断开啮合。但是如果没有松开车钥匙，小齿轮会与飞盘继续啮合，那么就有个问题，飞盘会反过来带动小齿轮旋转，这会损坏电动机，所以为了解决这个问题，工程师在这个位置又添加了一个单向离合器，单向离合器由外圈、内圈和滚珠组成。当发动机启动。时，外圈和内圈是一起转动的，一旦发动机启动起来，当飞盘反过来带动小齿轮转动时，离合器就会通过这里的弹簧和滚珠进行制动，所以这时只有内圈会转动，而外圈是静止的，从而起到保护电机的作用。发动机启动后，那它是如何工作的呢？在发动机前面有一个进气口，空气通过这里进入后会来到空气滤清器，滤清器过滤空气中的污染物后，接着会进入到进气气管。发动机通过一根油管连接到油箱，油箱内部有一个燃油泵，燃油泵会将汽油从油箱输送到燃油滤清器，接着燃油来到燃油喷射器，喷射器会将燃油喷成雾状，与空气混合后形成油气混合物。在发动机气缸的顶部有两个气门，左边的是进气门，右边的是排气门，油气混合物就是通过这两个气门进出的。问题是气门是如何打开和关闭的呢？当启动机带动飞轮转动时，会带动发动机的曲轴进行转动，曲轴转动也会带动正实链条转动，正实链条与凸轮轴的齿轮相啮合，啮合会带动凸轮进行转动，从而将进气门打开。同时曲轴的转动也会带动活塞向下移动，使得油气混合物进入。气缸内部，当活塞移动到最底部时，进气阀关闭，活塞开始向上移动，从而快速压缩油气混合物。活塞到达最顶部时，火花塞开始点火，将油气混合物引燃，燃烧产生的爆炸会快速推动活塞向下移动，接着排气阀打开，活塞开始向上移动，然后将产生的废气排出去。整个做功过程会反复执行，为了平稳的传送动力，活塞会轮流点火，点火顺序一般为1、3、4、2，最终将发动机启动起来。为了防止发动机磨损，发动机还有一套润滑系统。在发动机的底部有一个有底壳，有底壳里面装有机油，它的侧边有一个机油泵，可以将机油泵送到各条机油管道，这里还有一个机油滤清器，可以保证机油免受污染物的污染。发动机的另外一边是排气气管，排气气管会将发动机的废气集中收集到一根管道中，然后废气会来到三元催化器。三元催化器。里由多种昂贵金属制成，比如铂、老合法。这些金属可以通过氧化还原反应将废气转化为无害的氮气、二氧化碳以及水。处理完的废气接着会来到消音器，消音器内部被分为多个腔室，仔细观察可以发现枪室里面的管道上有很多的小孔，这些小孔可以降低流体的波动和音响效应的产生。废气和声波会首先来到右边的这个枪室，在枪室内，声波会撞击两侧的挡板，从而使得声波的能量降低。与此同时，又有另外一个声波进来，刚好与声波的传播方向相反，那么声波相遇时就会互相抵消。接着声波会继续来到左边的这个枪室，继续发生抵消，从而达到降低噪音的效果。然后气体和声波会来到最后一个枪室，这里枪式的管道并没有小孔，被称为亥姆霍兹枪式。当声波频率与枪室里空气的固有频率相匹配时，就会产生共振频率，共振会产生特定频率的风。值，从而调整和降低某些频率范围内的噪音。通过亥姆霍兹枪式的进一步调节，最终排出的气体就会发出低沉好听的声音。由于发动机正常运行后会产生大量热量，所以发动机前面还有一个冷却系统。冷却系统通过一个泵会向冷却管道输送冷却液，然后冷却液会顺着管道来到散热器，散热器由很多小管和气片组成，冷却液会顺着散热器管道进行流动，从而将热量带到散热器，最后再通过风扇的转动将热量散发出去。为了使发动机的动力更强劲，工程师又设计出了增压发动机。增压发动机分为机械增压和涡轮增压两种。我们先来看机械增压发动机。在发动机顶部有一个增压器，增压器的轮子通过传动带与发动机的曲轴相连接，从而带动增压器的轮子转动，轮子的转动进而带动增压器内部的转子进行转动。外部空气通过空气过滤器和进气管来。到转子时，由于转子特殊的设计，会使得空气增压后通过底部的进气气管进入发动机内部，从而增加发动机的进气量。这种增压器也被称为鲁式增压器，1900年首次在汽车上应用。除了鲁式增压器，还有这种双螺旋增压器。这种增压器设计更复杂，但是性能更好，相应的制造成本会更高。说完机械增压，我们接着说今天的重头戏，那就是涡轮增压发动机，它是如何工作的呢？涡轮增压发动机的增压器是通过排气系统连接到发动机的增压器主要分为两部分，分别为涡轮机部分和压缩机部分。发动机排出的高温高压废气首先会来到涡轮机的枪式，带动涡轮机的叶片旋转，由于涡轮机的叶片与压缩机的叶片是同轴相连的，所以涡轮机也会带动压缩机进行旋转，高速旋转会使得压缩机通过空气过滤器和进气管吸入大量的新鲜空气。新鲜空。气在压缩机内会被大幅压缩，压缩的过程中空气的温度会不断的升高，所以在空气送入发动机前还需要进行冷却，冷却的装置被称为中冷气，中冷气会将空气冷却到合适的温度，然后再送入到发动机内部，以此来增加发动机的进气量，从而大大提高发动机的动力。除了前面讲到的发动机，还有一种油电混动的发动机，这是汽车的发动机。与传统油车不同的是，在发动机旁边还有一个发电机，称为集成启动发电机，简称isSG,它不仅可以发电，还可以像电动机一样提供动力。IsSG通过皮带与发动机的曲轴相连，当需要启动发动机时，这里的12伏电池就会为发电机供电，此时isSG作为电动机使用，从而带动发动机启动起来，当汽车正常行驶时，安装在前面的锂电池开始向isSG供电，从而进一步提高汽车的速度。同时也。能降低发动机燃料的消耗。当汽车高速运行时，减小油门或者踩刹车，汽车的机械能会从车轮转化到isSG,这时isSG将作为发电机使用，为12伏电池和锂电池充电。但是这种设计有个问题，发动机和isSG相互依赖，并不能独立驱动汽车运行。所以真正意义上的油电混动汽车的结构是这样的，它有三个驱动装置，分别为传统的发动机、电动发电机组MG1以及电动发电机组MG2。这两个电动发电机组也是一样，既可以当做电动机，也可以当做发电机。在这里有一个逆变器，用于管理汽车的发电机和电池的功率。当我们启动汽车并开始低速运行时，发动机是不会启动的，这时只需要依靠MG2的动力，汽车就能运行。这是如何做到的呢？我们转到这一边，在MG1和飞盘之间连接着一个行星齿轮，行星齿轮是由电混动系统的核心，这是行星。轮的太阳轮。太阳轮与3个行星轮相捏合，行星轮又与一个环形齿轮相啮合，3个行星轮在与一个行星架相连接，然后行星架将动力传输出去。可以看到，行星轮不仅可以跟随环形齿轮转动，还可以跟随太阳轮转动。除了可以正向输出动力，行星齿轮还可以反向输出。比如，当我们将行星架固定不动，顺时针转动环形齿轮，那么太阳轮将会以相反的方向转动。现在我们回到汽车，汽车究竟是如何依靠行星齿轮实现由电混动的呢？汽车启动时，前面说过NG2会先启动它的齿轮与一个中间轮相捏合，中间轮又与车轮轴上的齿轮相啮合，从而在低速时带动车轮转动。仔细观察，中间轮其实还跟行星齿轮的环形齿轮相啮合，行星齿轮的输入轴与MG1相连接，而输出轴通过行星架与发动机轴连接，由于低速时发动机不需要启动。所以这时行星架是固定不动的，但是环形齿轮是随着中间轮转动的。跟前面说到的一样，太阳轮将以相反的方向转动，继而带动MG1也跟着反向转动，但是此时如果踩下油门加速，那就需要启动发动机了。这时与发动机同轴的MG1开始工作，首先电池为MG1进行供电，使得MG1作为电动机使用，在电动机的带动下，太阳轮开始正向转动，此时环形齿轮、太阳轮和行星轮都将朝一个方向转动，最终将发动机启动起来。一旦发动机启动，汽车就能在发动机和MG2的共同驱动下加速跑起来了。有个问题，如果锂电池没有电了，汽车还能运行吗？锂电池没有电，MG2齿轮也就不会转动。MG2齿轮不转动，这会导致环形齿轮也停止转动，但是这并不影响NG1带动太阳轮进行转动，太阳轮的转动一样可以将发动机启动起来，使得汽车只依赖。发动机运行，只不过少了MG2的动力支持，速度会差那么一点而已。其实汽车在减速或者下坡时，MG2会切换成发电机状态，将车轮的机械能转换成电能，从而为锂电池充电，充满后就又能和发动机一起驱动汽车了。但是如果12伏的小电池也没电了，那汽车就真的启动不了了。所以当发动机和MG2共同驱动汽车时，MG1将会作为发电机为电池充电，同时也能为MG2提供电力支持，从而实现汽车的油电混动。说完发动机，那发动机的动力如何往下传递的呢？发动机启动后，飞轮通过传动轴连接到变速箱，但是如果真的这么连接，那变速箱根本无法换挡，所以在发动机和变速箱之间其实是通过离合器连接的，这个是汽车的离合器，它与发动机的飞盘相连接，另外一端连接着变速箱。为什么发动机和变速箱之间需要一个离。合器呢？这个是离合器的离合器片，离合器片的周围是一圈高摩擦的复合材料，正中间有一个花键，花键与变速箱的传动轴相连接，并且可以小范围左右移动，同时离合器片和变速箱可以一起进行转动。离合器片的另外一面与飞轮接触，并随着飞轮一起旋转。当踩下离合器时，离合器片会脱离发动机飞盘，使得发动机在不熄火的情况下断开发动机的动力，从而进行换挡。当放开离合器时，离合器片又会紧紧的贴合在发动机飞盘上，使得变速箱跟随发动机快速旋转。这里有个问题，离合器片是如何被压到C盘上的呢？这就要用到离合器的压盘，压盘外面连接着离合器的外壳，并且压盘可以上下移动，外壳和压盘之间是一个膜片弹簧，当按压膜片弹簧中心位置时，外圈会向上抬起。放开按压膜片弹簧会。原到原来位置，然后将组装好的离合器压盘与离合器片和飞盘相连接。跟前面说到的一样，当踩下离合器踏板时，飞盘和离合器之间产生空隙，发动机的动力就会断开，从而进行平稳换挡。松开离合器后，离合器和飞盘又贴合在了一起，动力就又被续上了。如果仔细观察，你会发现离合器片上其实还有4个弹簧，当离合器与发动机突然连接上时，弹簧可以起到缓冲的作用，使得动力平稳接入，并起到保护发动机的作用。动力通过离合器后，接着会来到变速箱，那变速箱是如何工作的呢？变速箱位于发动机和离合器的后面，离合器上连接着一根动力输出轴，输出轴上有一个齿轮，与输出轴齿轮啮合的是一根中间轴，中间轴上安装有不同尺寸大小的齿轮，这些齿轮与中间轴是固定的，会随着中间轴一起。转动，接着是驱动轴，驱动轴与输出轴并不是同一根轴，它们之间有一定的间隙，驱动轴上面也安装了很多大小不一的齿轮。需要注意的是，这3个齿轮与驱动轴是相互独立的，也就是它们不会随着驱动轴转动。同时这3个齿轮与中间轴的齿轮相互啮合，其中驱动轴的这个大齿轮与中间轴这个小齿轮啮合，如果小齿轮转3圈，大齿轮可能只会转一圈，这就是一档。二档也一样，驱动轴的这个齿轮比一档的这个大齿轮要小一点，并且中间轴的这个小齿轮也更大一点，所以小齿轮转两圈，大齿轮可能才转一圈，这就是二档。三档的档位也一样，驱动轴的齿轮要更小一些，但是中间轴的齿轮要更大一些，这个是驱动轴的轮毂，它与驱动轴是固定死在一起的，会随着驱动轴一起转动，轮毂外面连接着一个套筒，套筒与变速手柄的波插相连，并且可以随着波进行移动。旁边的这个是同。当套筒连接到同步器后，这个大齿轮就会与轮毂进行同步，这时动力传输过来后，动力首先会来到这个大齿轮，大齿轮通过套筒来到轮毂，轮毂与驱动轴是固定一起的，所以最终动力会带动驱动轴进行转动，这就是一档的切换过程，当将套筒向左移开时，动力就会断开。那如果想要切换到2档要怎么做呢？想要切换到2档很简单，继续向左移动，这时套筒会跟二档的同步器连接上，从激活2档档位。当套筒向右移开始，动力再次断开，同时将最左边的这个套筒向右进行移动，这时套筒会与三档的同步器连接上，从而激活三档档位。当套筒移动到最左边时，驱动轴会与输出轴直接连接上，而直接将动力直线输出出去。这其实就是空档，到这里其实有个非常大的问题没解决，那就是在挂挡时，轮毂的转动速度和同步器的转动速度并不相同。所以如。波，我们直接这样移动套筒其实是移动不过去的，所以为了顺利换挡，我们还需要在同步器上连接一个同步环。为了便于理解，我们将这一块单独拿出来。这个是同步器，中间的这个是同步环，旁边的是轮毂。在轮毂上有3个滑块，套筒内部是这种黑色的锯齿，当套筒进行移动时，它内部的锯齿刚好能卡进同步环的齿缝内。由于套筒与轮毂的3个滑块是这样组合在一起的，所以套筒移动时会推动轮毂的滑块进行移动，从而紧紧地压在同步环上，这会导致同步环与同步器产生很大的摩擦力，从而同步旋转起来。同步之后继续移动套筒，同步器和轮毂就会彻底锁定，从而实现顺利换挡。除了手动挡变速箱，汽车还有自动挡变速箱，自动变速箱与发动机并不是通过离合器连接，而是通过变矩器，变矩器是怎么工作的呢？这是变矩器的泵轮，泵轮直接与发动机。飞轮相连，泵轮内部充满油液，在发动机的带动下，油液开始高速流动，形成涡流并离开泵轮。在泵轮对面有一个涡轮，离开泵轮的高能流体会来到涡轮劲儿，带动涡轮旋转。这就像两个风扇，左侧的风扇通电并且会高速旋转，右侧的风扇未通电所以不会转动，但是在左侧风扇的带动下，右侧的风扇也会跟着转动起来。这两个风扇之间是通过空器进行传动的，而变矩器则是通过油液进行动力传输的。变矩器的涡轮部分与变速器相连，这样一来，发动机的动力就被柔性的传递到变速器了，即使是变速器突然停止转动，也不会影响到发动机的转动。但是现实中真实的变矩器刚好和这个相反，泵轮在右侧，而涡轮在左侧，注意看图中蓝色的部分，变矩器的外壳是与泵轮相连接的，而外壳又与发动机的飞盘相连。接，所以发动机转动，右侧的泵轮就会转动。再看涡轮，涡轮不与外壳相连接，它是一个独立的部分，涡轮通过中间的这根红轴直接与变速器连接，另外一端通过一个轴承与飞轮连接。这样一来，涡轮和泵轮以及发动机输出轴就能在一条直线上了。另外，为了进一步提高变矩器的扭矩，在变矩器的中间其实还有一个导轮，导轮中间是一个单向离合器，单向离合器可以使导轮只能正转，但不能反转。那导轮是如何增强扭矩的呢？当汽车刚启动时，泵轮会以与发动机一样的转速旋转，旋转的泵轮会将油液甩向涡轮，涡轮开始慢慢转动。由于涡轮转速很低，离开涡轮的油液几乎沿着轴向流动，当油液来到导轮时，会推动导轮反向转动。前面说过，导轮中间的单向离合器不能反转，所以油液会发生偏转，并刚好打到旋转的泵轮叶片上。泵轮本身就由发动机带动，油液又让泵轮的速度进一步加大，这使得油液压力大大增加，并再次甩向涡轮，涡轮转动时就能得到放大的扭矩，这个过程会一直循环，从而让与涡轮连接的变速器得到倍增的扭矩。当涡轮的转速达到一定值时，油液的流动几乎与导轮叶片平行，泵轮的压力也会慢慢减小，扭矩也就不会再继续增加了。但是正常行驶的情况下，变矩器内部都会有能量损失，所以涡轮的转速始终是小于泵轮的。为了消除这种能量损失，现代变矩器都配备了所指离合器，满足所指条件后，所指离合器能将涡轮和泵轮紧紧锁定在一起，使得涡轮和泵轮的转速一致，从而提高汽车正常行驶时的燃油经济性。动力通过变矩气候，接着就会来到自动挡变速箱，自动挡变速箱主要分为三个部分，分别为控制单元变速。将以及液力变矩器。其中变速箱最为复杂。如果拆开变速箱，你会发现变速箱里面最主要的部件就是离合器片和行星齿轮，其中行星齿轮是整个变速箱的灵魂。这是行星齿轮的太阳轮，这是行星轮，接着是环形齿轮，连接着行星轮的是行星架。仔细观察可以发现行星齿轮有时转动的非常快，但是有时候又转动的非常慢，这是如何做到的呢？这是两个大小不等的齿轮，当这两个齿轮转动时，它们接触的位置、速度应该是一样的。现在假设环形齿轮保持静止，而太阳轮转动，然后将行星轮加入进来。当行星齿轮开始转动时，可以看到行星轮除了自转外，还在围绕着太阳轮公转，所以A点的位置有一个向左的速度，而B点的位置刚好相反，同时A点和B点又在公转，所以两个位置又都有一个向左的速度，但是B点的速度左右相反，进行抵消。后为0，所以行星轮的速度就为A点的两个速度相加。行星轮是与行星架相连的，所以行星架会以与行星轮相同的速度转动。现在我们看另外一种情况，太阳轮保持不变，环形齿轮转动，这种情况跟前面的讲解刚好相反，由于太阳轮静止，A点的速度刚好左右相反，相互抵消为0，而B点的速度则是自转和公转速度之和。但是有一点不一样，由于环形齿轮的直径比太阳齿轮直径大，所以B点的速度要远远大于前面说到的A点的速度，然后通过行星架将速度传输出去。所以想要改变速度，我们只需要分别控制行星齿轮每部分的齿轮转动，就能获得不同的速度输出。一般一台at变速箱都会有多组行星齿轮，但是问题是，At变速箱是如何控制齿轮转动的呢？这就要用到控制单元。控制单元是自动变速器的大脑，没有控制单元，变速箱就是一堆废铁。它可以根据车速、油门大小、发动机负荷等信息来判断最佳换挡时机，从而操控离合器片。那At变速箱是如何进行换挡的呢？这是at变速箱内部的行星齿轮，跟我们刚才说到的大同小异，变速箱的输入与输出之间没有直接的连接，而是通过一个中间轴相连，相连位置安装有多个离合器片。C1离合器片的安装如图所示，蓝色的是离合器片，绿色的是输入轴，当离合器片进行咬合时，输入轴的动力就能传到下面的行星齿轮。G1行星齿轮外面也安装的有一圈离合器片C5，由于C1处的离合片已经咬合，那么动力就会传输到行星齿轮的太阳轮上，接着在控制单元的操控下，C5处的离合器片也会进行咬合，将G1的环形齿轮固定，逐步转动，由太阳轮带动行星轮转动。太阳轮和行星轮的传动比为3:1，所以动力输出到行星架的速度只有1/3。圈，这就是一档的情况，如果变速到2档要怎么做呢？很简单，直接再加一组行星齿轮G2，注意看这里行星齿轮G1和G2的太阳轮是同轴的，然后G2的外面也嵌套了一组离合器片C4，当速度来到二档时，控制单元控制离合器片C4咬合，所以G2的环形齿轮会被固定住不动，只有太阳轮带动行星轮转动，行星轮在带动行星架转动。但是G2的行星架比较特殊，它是直接与行星齿轮G1的环形齿轮相连接的。现在我们将C5处的离合器片松开，那么G1的环形齿轮就会跟着G2的行星架进行转动，这10g1除了太阳轮转动外，环形齿轮也会转动，所以G1最终的输出就是两个动力的叠加。以上就是2档的情况，其他档位也都跟这个类似，只需要继续添加行星齿轮和离合器片就可以了，但是整个过程机械组合是极其复杂的。那变速箱输出的动力是直。驱动车轮吗？我们先来看一个问题，汽车在转弯时，外侧车轮比内侧车轮走的路程要长，如果内外车轮的速度一样，就会导致内侧车轮打滑，从而导致事故发生，所以必须让内侧车轮的速度慢于外侧车轮。那如何做到这一点呢？这就要用到差速器。我们来看一个非常著名的实验，这是两个车轮，每个车轮轴上连接着一根辐条，现在我们在两根辐条中间再连接一根横条，这时我们只需要转动横条，就能带动两个轮子旋转。横条可以通过连接杆进行固定，并通过一个轴承相连，使得横条可以进行转动，同时我们增加更多的辐条，这样一来，即使是左边的轮子不转动，右边的轮子依旧可以转动。为了保证动力的连贯性，我们可以再次增加横条的数量，从而使得车轮的速度不一致，汽车的差速器就是这个原理，只不过辐条和横杆都换成了齿轮。并且。了很大的优化，我们来具体看看汽车的差速器，变速箱的动力通过传动轴传到差速器，在传动轴末端有一个小齿轮，小齿轮与环形齿轮相啮合，接着环形齿轮又连着一个行星轮，行星轮公转的同时还可以自转，然后行星轮又与车轮轴的齿轮啮合。我们看一下动力流转，首先动力来到传动轴齿轮，接着是环形齿轮，然后是行星轮，最后来到车轮轴的齿轮。为了更好的传输动力，其实这里还有一个行星轮，这些齿轮相互协作，最终就能实现车轮的不同转速了。接着动力会通过车轮轴来到车轮，那车轮上的轮胎又是如何工作的呢？两辆车都发生爆胎，蓝色的车正常停了下来，而红色的车却发生了事故，导致这个原因的根本就在于轮胎，红色的车使用的是有内胎的轮胎，而蓝色的车使用的是真空轮胎，它们有什么不同呢？轮胎1。般是由多种材料组合而成的，如果直接在轮胎和轮网之间充气，那么空气就会从轮胎上微小的空隙中泄露出来。所以为了解决这个问题，在轮胎内部还需要一条单独的内胎。内胎由天然橡胶或者合成橡胶制成，可以很大程度防止空气泄露。它放置在轮胎和轮网之间，然后对内胎进行充气，轮胎就能使用了，这种就是有内胎轮胎。当这种轮胎扎到钉子时，会发生什么呢？我们先来看一个实验，这是一个气球，如果使用针扎入气球，由于气球表面的张力和内部空气向外的压力，针扎入的小孔会迅速变大，从而导致气球爆炸。有内胎轮胎也一样，被钉子插入后，轮胎会迅速放弃，从而导致汽车一边高一边低。如果此时驾驶员试图通过方向盘向反方向转动，汽车就会发生顺势转弯，从而发生车祸。但是无内胎的轮胎很好的解决了这个问题。我们继续接着前面的实验。虽然扎入钉子的气球很容易爆炸，我们这样在气球上贴上一层胶带，然后再贴胶带的位置扎入钉子，这时扎破的小孔也想向外扩大，但是由于胶带的作用，小孔的位置一直保持不变，所以空气只会从空隙上慢慢的泄露。这其实就是真空轮胎的原理。根据这个原理，设计师在轮胎的表面涂上了一层高韧性的特殊涂层，然后再与普通轮胎组合在一起，就组成了一个真空轮胎。即使轮胎被扎上了钉子，轮胎也不会立即泄气，从而保证汽车的行驶安全。跑起来的汽车接着就需要使用方向盘进行控制了。为什么几吨重的汽车轻轻转动方向盘就能改变汽车的方向呢？我们看看方向盘背后的秘密，这根带有齿条的长杆是机架，与机架相连的是齿轮杆，齿轮杆可以通过齿轮带动机架左右移动，这两个是转向臂与车轮相连接，转向臂又通过滚动轴承与车。架相连，并能带动车轮旋转。这是两根拉杆，连接着转向臂和机架，当我们通过方向盘移动机架时，可以看到车轮也随之转动，但是这种方向盘需要你使出九牛二虎之力才能转动。怎么优化呢？这就要加入电动助力转向系统，该系统通过一个无刷直流电机带动转向轴上的齿轮旋转，齿轮不仅可以顺时针旋转，还能逆时针旋转。电机还配备一个电子控制单元，它能接收很多重要信息，比如驾驶员施加在方向盘上的扭矩、转向角的速度、车速等等。综合这些信息，控制单元就能提供给电机一个最佳扭矩，我们就能轻松转动方向盘进行转向了。但是有没有什么问题呢？由于转向轴上的齿轮和电机是啮合的，如果开车时电机突然故障，不能转动了，这就会导致转动不了转向轴，方向盘会直接卡死，这是非常危险的。怎么解决呢？这就要用到一个精彩绝伦的机械设计。那就是行星齿轮。行星齿轮主要由太阳轮、行星轮、环形齿轮和行星架四种部件组成。当输入轴转速不变时，输出轴的速度可以转很快，也可以转很慢，甚至里面的齿轮还能反向旋转。假设环形齿轮保持静止，我们只旋转太阳齿轮，可以看到行星齿轮再次转动的同时还会围着太阳轮进行公转。当红色的行星架连接到行星齿轮时，行星架就会随着行星齿轮一直转动。基于这个原理，我们重新设计一下方向盘。首先在转向轴的末端连接一个太阳轮，另一端连接一个行星架，行星架再连接行星轮。正常情况下，电机带动环形齿轮旋转，环形齿轮在带动行星轮旋转，动力就能往下传输，但是一旦电机故障，环形齿轮就会停止转动，但是这并不影响太阳轮的转动，太阳轮转动就能带动行星轮和行星架转动，方向盘就能正常控制车辆转向了。当我们。我们转向完成后，放开方向盘，方向盘会自行回正，这又是什么原理？当转动方向盘时，车轮会一直围绕这根黄色的转动轴转动，转动轴垂直于地面，但现实中转动轴与地面是有一定倾角的，这个角成为主销后倾角，这也是方向盘回正的关键。当车轮转弯时，车轮除了受到一个向心力外，还会受到地面的反向摩擦力，当放开方向盘时，摩擦力的作用点与主销延长线有一定距离，这就会产生一个复原扭矩，这个扭矩就能转动轮子，带动方向盘重新回正了。除了方向盘，方向盘内部还有一个安全气囊，当汽车遭遇猛烈撞击时，为了堡驾驶员，方向盘内的安全气囊就会快速弹出。最早安全气囊的传感器是这样的，它的内部有一颗小球，当汽车碰撞发生时，由于惯性，小球就会向前移动，从而接通整个电路，产生的电流来到气囊的密封缸。密封缸这里有一根电阻线，电流通过时会产生超过300°C的高温，从而导致密封缸内的迭氮化钠产生剧烈反应，并产生大量的氮气，只需30ms，安全气囊就能快速被氮气充满。但是有个问题，那就是蝶氮化钠反应后会产生有毒气体，如果泄漏，后果不堪设想。另外，安全气囊如果有质量问题，会使得叠氮化钠吸收水分而导致安全气囊爆炸，从而对驾驶员造成更大的伤害。同时，这种安全气囊的传感器还有精度不准的问。题，当汽车行驶到坑洼地带时，安全气囊也有被触发的可能，所以为了解决这些问题，迭氮化钠被换成了硝酸挂，更加先进的MAS传感器也被研发出来，上到座椅，下到车轮都分布着这种传感器，从而更准确的检测到汽车的碰撞。另外，安全气囊弹出时往往还需要用到安全带，那安全带是如何保护驾驶员安全的呢？最开始的安全带非常简单，只有一个卷收器，卷收器侧边安装的是回卷弹簧，中心轴与安全带的织带相连，当松开弹簧时，由于弹簧的张力，织带就会自动缠绕到中心轴，这就是一个最简单的三点式安全带。但是如果真的将这种安全带安装到车上，你会发现它毫无用处，在猛烈撞击后，安全带并没有收住，从而导致驾驶员受伤。如何解决这个问题呢？工程师在卷收器的另一端又分别添加了小球脚链。摁和棘轮，然后将它们像这样安装好。当我们突然踩刹车时，由于惯性作用，小球就会向前进行移动，从而推动铰链向前移动，进而卡住齿轮，并有效阻止了织袋继续转动。这种安全带在一定程度保证了驾驶员的安全。但是有个问题，在猛烈撞击时，铰链会有断裂的风险，从而导致安全带失效。为了解决这个问题，工程师对安全带又进行了改进，我们看一下它是如何工作的。当我们慢慢移动安全带时，橙色部分是可以正常移动的，但是一旦橙色部分快速的转动，由于惯性作用，橙色部分的齿轮就会被卡住，从而阻止织带继续转动。但是由于没有缓冲，织袋会快速固定住驾驶员，这会导致驾驶员的胸部产生损伤。为了解决这问题，现在的安全带一般都是这种卷轴的，在发生碰撞时，当安全带压力达到临界值，安全带就会稍微释放一点，从而避免了对驾驶员。能造成损伤。除了安全带和安全气囊，汽车还有另外一个保护驾驶员安全的装置，那就是ABS防爆死系统。什么是ABS？我们直观来看一下，这是没有ABS的汽车踩下刹车时，汽车还是会撞向障碍物，而有ABS的汽车踩下刹车时，汽车还能继续转弯，从而绕过障碍物。这是如何做到的呢？当驾驶员紧急踩下刹车踏板时，刹车卡前会立即压住刹车盘，从而使得车轮停止转动。但是由于巨大的惯性，汽车并不会立即停止下来，而是继续向前移动，从而导致车轮打滑。在这种情况下，驾驶员也丧失了对车辆的控制。ABS很好的解决了这个问题，他安装在车辆的这个位置，同时车轮上还有一个传感器连接到ABS，当传感器检测到车轮即将锁定时，ABS的调制器单元会间隙性的释放车轮上的刹车片。车轮也就能间隙性的转动了，使得驾驶员重新控制车辆，以防止事故发生。另外，为了保护汽车上下坡的安全，汽车还有一套坡道辅助系统。汽车如果没有坡道辅助系统，那么汽车在上坡时，当踩下刹车停下来，然后再切换到油门踏板时，汽车就会因为重力向后溜车。为了解决这个问题，就需要用到坡道辅助系统，它可以在驾驶员松开刹车踏板时继续制动几秒钟，在这期间，驾驶员有足够时间切换到油门踏板，从而防止汽车后退。那坡道辅助系统是如何工作的呢？当汽车来到坡道，踩下刹车踏板时，在主缸上有一个压力传感器，它能迅速测量出流体压力，并将数据传送到坡道辅助控制器，液压模块收到指令后立即向车轮施加压力，当驾驶员松开刹车踏板后，压力会继续保持，然后驾驶员踩到油门踏板后，坡道辅助系统会减。检测到油门踏板被踩下，然后就会慢慢释放压力，释放完成后汽车就能继续上坡了。但是这种坡道辅助系统有个问题，它无法区分车辆当前是上坡还是在平坦路面，因为在平坦路面是不需要启动坡道辅助系统的，否则有可能导致事故。当然，也可以将坡道辅助系统设置为手动，上坡时驾驶员手动启动一下，但是这比较麻烦。有个更好的设计，那就是使用纵向加速传感器，传感器可以预估路面的倾斜程度，然后再结合变速箱的档位信息，坡道辅助系统就能智能的判断自己是否需要激活。除了上坡，坡到辅助系统还适用于下坡，比如汽车正在下坡，但是驾驶员此时想要倒车，这种情况下坡道辅助系统也会启动。在驾驶员松开刹车踏板时，汽车并不会溜车，当切换到油门踏板时，压力慢慢释放，当产生足够扭矩后，汽车就能顺利倒车了。另外，如果汽车。在下雨天行驶，雨刮器就派上了用场。最开始的雨刮器是通过一个直流电机来驱动涡杆，从而带动齿轮旋转，但是这会导致一个问题，那就是雨刮器会连续不停的运动，从而阻碍驾驶员的视线。为了解决这个问题，工程师对雨刮器进行了改造，设计出了间隙性雨刮器，只需在这个位置添加一个凸轮，然后再添加一个弹簧装置，雨刮器就能擦拭一次，停留一定时间再继续擦拭了。但是这种纯机械结构的也有问题，它不能根据降雨量的变化而变化，也就是下小雨雨刮器就刮的慢一些，下大雨雨刮器就刮得快一些。怎么解决停留时间问题呢？这是一个晶体管，当晶体管正向偏置时，电流导通，如果将电池换个方向，这时晶体管反向偏置，电流停止流动，为了控制晶体管，我们在这个位置加入一个双置开关。当开关按下时，电。流断开，当开关抬起时，电流导通，然后将电路的电流提供给雨刮器的电机，从而带动雨刮器移动。接着我们再将弹簧装置连接到开关，当雨刮器移动时，导致弹簧装置按压双置开关，使得晶体管进入反向偏置，电流停止流动，雨刮器也就停止在这里不动了。怎么解决这个问题呢？我们先将电路再通上电，然后在这个位置添加一个电容和电阻，由于有这个电阻，它会导致电容两端形成电位差，从而给电容充电。因为电流断开时，晶体管处于反向偏置状态，所以A点的电势大于B点，但是当电容开始放电时，这会导致A点的电势逐渐小于B点，从而使得晶体管变成正向偏置，电流导通，雨刮器就又能开始移动了。重复这个过程，雨刮器就能一直工作了，如果想要控制雨刮器停留的时间，该怎么做呢？想要控制雨刮停留时间，只需要通过。分子不见，控制电阻的大小就可以了。现在的雨刮器车顶都有雨量传感器，通过传感器就能感应雨量大小，控制雨刮器停留时间了。说完雨刮器，我们再说一个天才的设计，那就是车窗。最开始的车窗设计是这样的，只通过一个简单的手柄和齿轮来转动车窗。但是这种车窗有个很大的问题，它只有一个支撑点，会使得车窗左右两边的摩擦力不平衡，导致车窗很难移动。解决方式也很简单，直接再加一个支点，形成这种剪刀式的结构，这样一来，车窗的控制就简单多了。但是这种设计也有一个很大的缺点，那就是汽车很颠簸时，车窗会自动落下来，为了避免这个问题，我们可以在这个位置加上一个弹簧，当窗户向上运动时，弹簧展开向下运动时弹簧压缩，这种设计玻璃不仅不会掉下来，而且车窗摇起来更省力。但是毕竟弹簧的力量。有线如果有人想要下压车窗，那么玻璃会很容易就被压下去了。怎么解决这个问题呢？可以这样，在手柄的位置添加一个齿轮和一个涡杆，但是注意，涡杆可以转动齿轮，但是齿轮是无法转动蜗杆的。然后在涡杆的一端连接上转动手柄，当下压玻璃时，涡感并不会转动，从而使得玻璃紧紧的卡住。如果你想换成自动车窗也很简单，直接在这个位置加上一个直流电机，然后通过按钮就能打开车窗了。现在的车窗更加复杂，添加了很多滑轮装置，用起来也更丝滑，但是这都离不开前人的一步步探索。说完汽车的配件，那汽车是如何组装起来的呢？不管你是100万还是1000万的车，它都是从一块铁皮开始的。制造汽车的第一步就是冲压，平整的钢材经过冲压机重新塑造，会被压制成车身上的各种冲压部件，有了这些部件就能进行焊。工序，机械臂会将各种冲压部件焊接在一起，整个车身由大约500个不同的部件组装而成。当车身组装好后，传送带将车身送至下一步涂装。对车身进行清洁和电泳处理后，车身会涂上一层底漆，底漆可以使汽车表面更光滑，并防止腐蚀和紫外线照射。然后，带有喷雾器的机械壁会在车体上涂上5层油漆，这一过程需要消耗45kg的涂料。像车门这种也可以采用静电喷涂，电流通过时，空气中的雾化涂料会带有不同的电荷，车门会像磁铁一样吸引这些涂料，使得喷涂的位置每厘米上都有相同厚度的油漆。涂装完成后，车身会被送去抛光，在这里车身会被打磨的闪闪发光。然后进行总装。首先需要安装的就是汽车的心脏，发动机机械臂会先将汽车抬起，一个小型的自动装置会把重达100~200kg的发动机送到车身的前部位置。由于发。动机在运行时，活塞会来回不停的做功，产生很大的震动，所以发动机需要被安装到一个特殊框架上，这个框架可以防止发动机震动。安装完发动机后，接下来需要安装的就是变速箱，变速箱通过离合器与发动机相连，由于组装的事后驱车，所以变速箱接着跟传动轴相连，传动轴再与差速器相连，两边的车轮轴再连接到差速器。完成后开始安装汽车悬架、向车轮的转动轴、减震器以及改变车轮方向的转向梁等等，这些零件能将车轮和汽车的车身全部连接起来。安装好后开始安装刹车盘以及车轮。刹车盘可以控制车轮的转动，当踩下刹车踏板时，刹车液推动活塞会使得刹车片紧紧夹住刹车盘，从而使得车辆停下来。接下来需要安装的就是排气系统了，由于发动机是烧汽油的，产生的废气通过收集会通过这些排气气管。然后进入主管道，排气时会产生噪音，所以还需要进行消音处理，处理完的废气最后会减小噪音，并最终通过排气管排到大气中。这些都安装好后，接下来需要安装的就是汽车发电机，发电机能为整个汽车提供电力，同时为汽车蓄电池供电。为了确保发动机获得适量的清洁燃料，还需要安装燃油滤清器、调节器以及燃油压力传感器。下面就是汽车电池的组装了。刚才说过，电池由发电机为其充电，在发动机启动时为发动机提供最初的动力。由于发动机运行时会产生大量的热量，所以在发动机旁边还需要安装一个冷却散热器，它的工作原理类似于空调或冰箱。冷却剂从发动机中吸收热量，然后进入散热器，将热量散发出去。如果是寒冷的冬天，还需要在散热器水箱里注入防冻液。接下来是汽车的另外一个重要部件，那就是电器。电器继电器是所有电器系统的保险丝和断路器，如果发动机是心脏，那么继电器就是神经系统。继电器的电线连接到车的各个部分，在一辆汽车中总共可能有大约1.6km长的电线，这些电线非常的复杂。接下来是一些小部件的安装，如刹车液罐、洗涤液罐、车灯等等。同时机械臂会安装汽车内部的部件，像汽车驾驶室的前面板和中控台，前后排座椅以及方向盘和方向盘下的安全气囊，当然还少不了一套炫酷的音箱系统。内饰安装好后，需要安装后挡风玻璃以及前挡风玻璃，最后使用机械臂将前后车门安装上。到这里，一辆汽车就组装好了。下面要做的就是汽车测试了。首先在明亮的灯光下检查车身，查看在组装过程中是否出现任何划痕或缺陷，然后模拟大雨场景。车里的机械师会检查每一辆车，以确保车辆的密封性，保证不会有雨水。渗透进车内，同时模拟真实车辆上路的场景，测试发动机的速度、刹车是否正常等等。当各个环节的质量和性能符合设计规范和标准，汽车就能发往经销商那里进行售卖了。说完油车，接下来开始说电动汽车。我们先从电动汽车的电机开始。电动汽车使用的电机主要分为三种，交流异步电机、永磁同步电机以及同步磁组电机。我们先来看交流异步电机，电机主要由两部分组成，分别为钉子和转子，这是一个属龙形转子，转子内部安装了非常多的带有凹槽的绝缘铁片，导体棒就位于这些凹槽内。钉子的内部也有很多凹槽，主要用于安装绕阻线圈，当给线圈通入交流电时，电机的转子就会旋转，这是如何做到的呢？这是一根导线，当导线通入交流电时，导线周围就会产生变化的磁场，现在我们再加入两根导线进来。每根导线相互位移120°，这时产生的震荡磁场就会是这样的。然后我们将相邻的磁场进行相加，从而得到两个组合的磁场。随着交流电的不断变化，产生的磁场也会发生相应变化。如果将三组磁场进行比较，你会发现磁场发生了逆时针的旋转，从而产生一个旋转的磁场。但是有个问题，由于线圈间隙太大，这会导致产生的磁场不均匀，从而影响到电机的效率。为了解决这个问题，我们可以添加更多的凹槽，然后将绕组线圈进行串联，三组这种串联的绕组线圈组合在一起，接着将绕组线圈缠绕在定子上，就能产生一个四级旋转磁场。旋转磁场会导致电机的转子切割磁感线，并产生感应电动势，从而使转子产生感应电流，感应电流与磁场相互作用就能产生转矩，从而使得转子旋转。需要注意的是，转子的转速是小于磁场的转速的。所以这种电机也被称为异步电机，但是这种异步电机在转动时会损失3%~4%的能量来产生电流，另外调速性能也不好。永磁同步电机在这一块就出色不少。永磁同步电机跟异步电机类似，只不过同步电机的转子外面使用的是4块永磁铁，每块永磁铁间隔一定距离，并且每块永磁铁可以产生一个磁场，然后将属龙形转子替换成永磁转子。为了方便讲解，我们将永磁铁产生的磁场线隐藏起来。永磁铁与电子磁场产生的相互作用力如图所示。比如永磁铁这里的A点，它除了会受到电子磁场上B点的排斥力外，还会受到定子磁场上C点的吸引力，所以永磁转子就会受到一个扭矩而转动起来。由于转子和电子是同步转动的，所以这种电机也被称为同步电机，当永磁铁的磁场与定子磁场相差45°时，达到最佳扭矩，因为这时排斥力和吸引力几乎在。同一水平线，这就像图2中那个铁球一样，推力和拉力都在一条直线上，受到的力最大。因此启动电动汽车时，只需要保持这个最佳角度就可以快速启动。另外，由于转子没有感应电流，不会造成能量损失，所以永磁同步电机比感应电机的效率更高。但是有个问题，当你启动汽车或者上坡时，永磁电机会提供很好的扭矩，如果一旦汽车高速行驶，永磁电机的性能就变得很差，这是为什么呢？永磁铁产生的磁力线与电子绕阻的磁场是相连的，在这里会产生感应电动势，这种电动势被称为反电动势。反电动势与电机电源的电势方向相反，从而影响了电机的性能，并且转子转速越高，反电动势产生的越多。此外，这些高强度磁铁还会导致磁涡流损耗，从而增加电机内的热量，怎么解决这些问题呢？我们先来弄清楚一个概念，那就是磁组。在这个磁场。如果你往磁场放入一颗铁钉，由于铁钉的磁组非常低，那么磁场就会走捷径，都跑到铁钉这里，然后再回到南极进行闭合。这是一个铁块，连接着一根可以旋转的铁棒。当在铁块两端施加一个电磁场时，按照前面说的，磁场总会走磁组最小的位置，所以铁块附近的磁场线都将聚集到铁块，从铁块通过。由于铁块是斜放的，磁场线也被弯曲了，这时扭曲的磁场会对铁块产生一个力，从而将铁块拉到与磁场方向相同的位置，这时的磁组将是最小的，而这个力所形成的扭矩就是磁组扭矩。现在我们将一个电机定子的永磁体去掉，然后将电子放入磁场外部。磁场进入后可以看到不管怎么走，词组都是一样，并不会产生任何扭矩，但是现在我们将铁心挖4个如图所示的凹槽，当转子位于这个位置时，由于有凹槽，凹槽处于高。磁组状态，所以磁场会立即改道，从有铁芯的地方走，但是你会发现磁场线是弯曲的，也就是说这个位置的磁组不是最小的，所以这时将产生磁组扭矩来转动铁心。当铁芯转过45°后，转子的凹槽与磁感线方向达到一致，这时的磁阻值才是最小的。当我们继续旋转磁场，铁芯为了保持磁组最小的状态，就会跟着磁场同步旋转起来，所以这种电机也被称为同步磁组电机。同步磁组电机因为高效率和高功率正在被广泛使用。除了电机，电动汽车还有另外两个重要部件，那就是电池和逆变器。电机使用的交流电来自哪里呢？电机的交流电主要来源于锂电池，当将一个锂电池展开时，你会发现锂电池主要分为三层，分别为锂电池的正极、电解质层以及负极，负极主要是石墨层，石墨主要为层状晶体结构。极是含锂的金属氧化物。锂的活性非常强，它的最外层只有一个电子，为了保持稳定，锂总想扔掉最外层的电子。当在导线之间接上电源时，电源的正极会吸引金属氧化物中锂原子的电子，从而导致这些电子沿着导线进行流动，而锂原子由于失去电子变成锂离子。由于电解质层不允许电子通过，但是允许锂离子通过，所以锂离子会向负极进行流动，负极的石墨会将锂离子嵌入到它的层状结构中，一旦所有的锂离子到达石墨层，电池就充满电了。放电过程则刚好相反，当将充电施加的电源换成电灯后，锂离子会通过电解质重新回到正极，而电子则通过导线移动到正极，然后再重新进行结合，这就是锂电池的放电过程。需要注意的是，如果电池内部温度出现异常，这会导致电解质干涸，正负极之间就会出现短路，从而导致火灾发生。为了避免这种情况，需要在电解质中间再放置一层绝缘层。在实际的电池中，石墨和金属氧化物是分别涂附在铜箔和铝箔上的，而电解液则是一种有机的锂盐，它被涂附在隔膜上，然后将它们三个缠绕成一个圆柱体，一节电动车的锂电池就完成了。这些电池以串联和并联的方式连接组成一个模块，一共16个模块，从而形成一个完整的电池组。另外，锂离子电池在运行过程中会产生大量的热量，所以还需要使用冷却剂对电池进行冷却，以保持电池的最佳温度。那锂电池产生的电量是直接提供给电机使用吗？其实并不是，锂电池产生的是直流电，而电机使用的是交流电，还需要进行转换，这就需要使用电控系统。电控系统有个核心部件称为逆电器，它能将锂电池产生的直流电转换为交流电，我们看一下它是如何做到的。这是一个比较简单的电路，它上面有4组开关。光可以进行打开和关闭，其中AB两点连接着电机。为了方便分析，我们将电机用这个负载来表示。当S2和S3断开，S1和S4连接，电流的走向是这样的，S1和S4断开，S2和S3连接，电流的走向刚好相反。我们不断这样切换开关，就能产生一组方波交流电，但是常用电机的交流电频率一般都是50Hz，也就是说开关每秒需要切换100次。那如何做到这么快的切换呢？这就要用到晶体管，晶体管每秒钟可以开关几千次。问题是方波交流电的电压一直在突变，这样会严重影响电机的寿命。所以还需要将方波转换成平滑的正弦波，这是一个特定的方波，然后取每小时内脉冲的平均值，平均值连起来后，你会发现这个曲线非常接近正弦交流电的曲线，也就是说，我们只需要产生这种特定的方波曲线，就能得到想要的正弦波。但是怎么才能产生这种方波曲线呢？现在我们在电路上再加上两个比较器，像这样连接后，S1和S2就能控制A点电压，而S3和S4则控制B点电压。为了防止短路，在这两个位置分别还有一个非门电路，它可以确保S1和S2以及S3和S4中只有一个开关能打开。转换波形时，我们使用一个正弦波与比较器的三角波进行比较，比如这一部分三角波位于正弦波上面，所以三角波的值比较大，记录为0，而这一部分三角波位于正弦波下面，所以正弦波的值比较大，记录为1。然后所有的曲线都按照这种方式做对比，最终就能形成我们想要的方波了。这是一点产生的方波，B点也是用一样的方式进行比较，从而得到B点的方波，然后将立点和B点的方波相减，就会得到一个这种形状的波形，产生的方波越细，虚线就会越平滑。所以为。的得到更平滑的波形，还需要添加无源滤波器来改变信号的频率，最终就能得到我们想要的正弦曲线了。逆变器就是这么将直流电转换为交流电的，产生交流电后，然后将交流电输入到电机，电机就能转动起来了。现在有个问题，在买车时，那电车和油车该如何选择呢？电动汽车和燃油车怎么选？分析完他们的构造原理你就明白了。燃油车的动力主要来源于发动机，发动机通过燃烧油箱提供的燃油来驱动发动机的活塞做功，继而带动发动机飞轮旋转，然后通过变速箱将动力传递到差速器，最终传递到驱动轮。电动汽车的能量主要来自锂电池，锂电池只能提供直流电，所以还需要使用逆变器将直流电转换成交流电，产生的交流电就能用来驱动电机转动，从而带动驱动轮旋转。了解完电动汽车和燃油车结构后，我们。具体分析一下他们的优缺点，首先是驾驶体验，由于燃油车的发动机不能在一定的转速范围内运行，它需要使用复杂的变速箱来控制速度的输出，在换挡时有一定的顿挫感。另外，发动机在做功时会产生比较大的震动和噪音，并且会排放尾气，产生环境污染。而电动汽车的电机可以在很宽的转速范围内高效工作。电动汽车有一个逆变器，它可以直接控制电池的输出功率，进而控制电机的转速，所以电动汽车并不需要变速箱来控制速度，可以直接输出最大扭矩，起步速度非常快，加速性能更好。另外，电动汽车使用的是电机原理，主要是通过转子切割定子产生的旋转磁场来进行转动，所以噪音非常小，并且电机转动不会产生尾气排放，因此电动汽车能提供更舒适和安静的驾驶体验，尤其是在城市拥堵时表现出色。其次是续。航能力。续航里程是决定车辆实用性的关键因素之一，那电动汽车和燃油车谁续航能力更强呢？毫无疑问，燃油车拥有更强的续航能力，他使用的汽油和电动车使用的电池能量密度相差巨大，燃油车一箱油可以跑500km甚至更多，并且加油站到处都是，几分钟就能加满油。而电动车虽然近些年来电池技术发展进步很大，但相较于燃油车的续航里程仍存在差距，并且充电时间过长，一般至少需要1小时。另外，随着电池使用时间的增长，电池的能量密度会逐渐降低，充电速度也会变慢，导致车辆的性能下降，从而影响车辆的保值率。但是烧油比用电要贵很多，所以燃油车的运行成本要高于电动车。最后是安全性，电动车的核心部件是电池，而电池在使用过程中可能会出现过冲过放、短路、撞击等异常情况。导致电池温度过高发生热失控，甚至引发火灾或爆炸。当然，电动车也配备了一些保护措施，例如温度监测，隔离开关、防火材料等，但是仍然不能完全消除安全隐患。不过，燃油车也会因为油路渗漏，线路老化，火花引燃等原因导致事故，但是事故率要比电动车低很多。燃油车和电动汽车都有各自的优缺点，因此在选择购买汽车时，根据自己的需求和喜好，选择适合自己的就可以了。

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