汽車差速器的發(fā)展史-中文翻譯

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汽車差速器的發(fā)展史在火車和汽車出現(xiàn)之前，馬車一直都是人們出行十分重要交通工具。人們喜歡乘坐馬車從容地穿過鄉(xiāng)村的大道或古舊的城區(qū)街巷去拜訪朋友。追溯以往，我們已經(jīng)沒有辦法知道是誰第一個(gè)發(fā)明了車輪子，誰又造出了第一輛帶輪子的車輛。雖然車輪技術(shù)在初期并不太理想，但是它的出現(xiàn)還是提高了人類搬運(yùn)物品的速度，促進(jìn)了人類的發(fā)展。公元前 2000 年，有的部落開始用馬來拉有輪子的車，這種車輪已經(jīng)開始像圓形，而不是早期車輪那樣以整個(gè)木頭塊做成的。約公元前 1 世紀(jì)，羅馬制車匠發(fā)明了四輪馬車并逐漸加以改進(jìn)，使得四輪馬車可以以前輪為導(dǎo)向前進(jìn)。為了讓四輪馬車的性能更高，他們?cè)谲囕喩翔偳督疬呌脕頊p少車輪與車體的摩擦。此后這種用作長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)鸟R拉車成為各國主要的運(yùn)輸車輛。它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)輸量大和運(yùn)行平穩(wěn)，缺點(diǎn)是需要較為平坦的路面才能行駛。隨著用于四輪馬車行駛的道路年久失修，人們又改用實(shí)用的兩輪車，因?yàn)樗梢栽谄閸绲牡匦螚l件能夠行駛。后來經(jīng)過再次改進(jìn)，但人們對(duì)四輪馬車的速度始終不能滿意，希望發(fā)明一種比馬更有耐力和更強(qiáng)壯的動(dòng)力機(jī)器，以使車輪能夠轉(zhuǎn)得更快。幾千年后，在英國和美國的一些地方，少數(shù)人開始試驗(yàn)用蒸汽做動(dòng)力，以鋼鐵做道路。蒸汽火車便這樣出現(xiàn)了，它的使用大大縮短了人們遠(yuǎn)程旅行的時(shí)間。不過由于鐵軌鋪設(shè)的限制，人們?nèi)ゴ蠖鄶?shù)地方還只有依靠馬車。為了解決這個(gè)問題，尋找一種能夠完全替代馬車的物品，發(fā)明家們又開始忙碌了起來。后來經(jīng)過不懈努力，卡爾·本茨研發(fā)出了一種能夠代替馬車的，就是由鋼鐵制成的三輪汽車。本茨發(fā)明的三輪汽車裝載量只相當(dāng)于兩輪馬車，并沒有舒適的車箱可供乘客遮風(fēng)擋雨，不能獲得大家認(rèn)可?？山鹱釉缤矶紩?huì)發(fā)光的，不久有人對(duì)三輪汽車進(jìn)行了改造，將它變?yōu)榱怂膫€(gè)輪子，并且具有像馬車一樣的帶窗箱子，還讓它有了一個(gè)好聽的名字“無馬馬車” 。在這種四輪汽車出現(xiàn)后，它與四輪馬車最大不同的地方在于轉(zhuǎn)彎的時(shí)候。四輪馬車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候是控制馬拖動(dòng)改變前面兩個(gè)輪子的前進(jìn)方向，再由與兩個(gè)前輪相連接的車箱拖動(dòng)后輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。由于馬是動(dòng)力的來源，前輪只是被馬拖著完成轉(zhuǎn)向的，后輪通過車體帶動(dòng)完成的，所以不存在轉(zhuǎn)向困難的問題。而汽車的結(jié)構(gòu)則完全不同，它將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車身上，但是驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的力卻必須直接傳送到輪子上。動(dòng)力傳遞要經(jīng)過離合器、變速器、萬向節(jié)、傳動(dòng)軸等裝置。這樣汽車的前輪與后輪之間就多出來了一根杠桿，而杠桿只能以一種速度傳給后面的兩個(gè)輪，這樣的直接后果就是后輪不能以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)造成轉(zhuǎn)彎困難。若汽車順利轉(zhuǎn)彎，兩個(gè)后輪就不能以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，車輪的行駛軌跡是一個(gè)圓弧，如果向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)就在左側(cè)，同一時(shí)間，右側(cè)輪子走的弧線就比左側(cè)輪子長(zhǎng)。汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要平衡左右輪的差異，右側(cè)的輪子轉(zhuǎn)的快一點(diǎn)，左側(cè)的輪子轉(zhuǎn)的慢一點(diǎn)，用轉(zhuǎn)速的不同來彌補(bǔ)距離上的差異。汽車工程師為了解決這個(gè)問題。他們先是試著讓兩個(gè)后輪不再使用一根杠桿進(jìn)行連接而是斷開，讓兩個(gè)后輪獨(dú)自擁有一根杠桿，也就是兩個(gè)獨(dú)立的軸，就是半軸。只要對(duì)兩個(gè)半軸上的杠桿分別施以不同的力量，就能使得左右兩個(gè)車輪具有不同的轉(zhuǎn)速。斷開后麻煩就來了，汽車只有一根傳動(dòng)軸，怎么能分別給兩個(gè)半軸合理傳輸動(dòng)力呢?這就需要一個(gè)裝置來做中間“人” 。先用兩根杠桿在垂直角度與兩個(gè)連接后輪的杠桿相連，然后再通過一個(gè)杠桿在水平的位置與垂直的位置兩個(gè)杠桿相交，從而帶動(dòng)兩個(gè)后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的連接方式雖然可以使得兩個(gè)后輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)車輪以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樗鼈儗?shí)際的意義上還是一個(gè)整體。經(jīng)過不斷的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在連接兩個(gè)后輪的杠桿上各安裝一個(gè)十字杠桿，并且與它們的垂直角度也安裝一個(gè)相同的十字杠桿，并用這個(gè)十字杠桿來帶動(dòng)兩個(gè)輪上的十字杠桿。隨著垂直角度的十字杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，中間的這個(gè)十字杠桿并不會(huì)在同一時(shí)間內(nèi)帶動(dòng)連接兩個(gè)后輪的十字杠桿，從而實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)車輪處于有不同的轉(zhuǎn)速。這樣雖然能解決了兩后輪不同轉(zhuǎn)速的問題，但是十字杠桿的空間過大，三個(gè)十字杠桿就容易出現(xiàn)帶動(dòng)困難的情況。后又在十字杠桿的基礎(chǔ)上增加更多的杠桿，總共增加到了十二根，就形成了三個(gè)有十二根杠桿的風(fēng)車輪，這樣三個(gè)風(fēng)車輪都能夠很好的轉(zhuǎn)動(dòng)。解決方案的模型已經(jīng)造出，總不可能在汽車上直接就安裝吧。在機(jī)械上與風(fēng)車輪具有相同功能的就是齒輪，而且齒輪可以根據(jù)需要打造更多的齒進(jìn)行咬合，使用壽命還比較長(zhǎng)，出現(xiàn)脫落的機(jī)率微乎其微，完全是實(shí)現(xiàn)這個(gè)模型的最佳選擇。當(dāng)時(shí)這樣的設(shè)計(jì)只是簡(jiǎn)單的完成了原始的方案，并沒有實(shí)際上應(yīng)用到汽車上。就像任何一幅大作都需要畫龍點(diǎn)睛的一筆，完成這一筆的人就是法國雷諾汽車的創(chuàng)始人路易斯·雷諾。雷諾在看到了這個(gè)原始的設(shè)計(jì)后，要想若將它應(yīng)用到汽車上還需要改進(jìn)才行。不光需要齒輪緊緊咬合，還需要使齒輪可以隨著其他齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但齒輪還不能太多，六個(gè)就足夠。東西是有了，還是應(yīng)該給它取個(gè)好聽的名字， “差速器”就不錯(cuò)，形象而且生動(dòng)。就這樣，解決汽車轉(zhuǎn)彎問題的差速器誕生了。在此后的一百多年里，汽車外觀和其他部件換了一代又一代，但這個(gè)關(guān)鍵部件還是沒有多大的改變，因?yàn)樗慕M成原理注定了它就是那個(gè)樣子。什么樣子呢?簡(jiǎn)單一點(diǎn)的說就是由六個(gè)齒輪所組成。復(fù)雜一點(diǎn)，就是由一組行星齒輪組成，核心是兩個(gè)行星齒輪和兩個(gè)與左右后輪傳動(dòng)軸相連接的半軸齒輪。什么是行星齒輪?在浩瀚的宇宙中，有這樣一種星球，它不僅圍繞著自己的軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還圍繞著其他的星球進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。如地球，地球就是一個(gè)行星。不僅要自轉(zhuǎn)，還要圍繞著太陽進(jìn)行不停地公轉(zhuǎn)。明白了什么是行星后，就容易理解行星齒輪了。行星齒輪是指那些不僅自身要轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還要圍繞著其他齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪。差速器是由六個(gè)齒輪組成的，兩個(gè)行星齒輪+兩個(gè)半軸齒輪=四個(gè)齒輪，還有兩個(gè)。剩下的這兩個(gè)齒輪就是負(fù)責(zé)與傳動(dòng)桿連接的，將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，在經(jīng)過了變速箱和傳動(dòng)軸順利的交接給差速器，再由差速器根據(jù)實(shí)際的情況將動(dòng)力分配到左右兩個(gè)后輪。只有將差速器安裝在傳動(dòng)桿與兩個(gè)后輪半軸之間才可以實(shí)現(xiàn)合理的控制車輪的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)車輪具有不同速度的目的。在將這六個(gè)齒輪安裝到相應(yīng)位置后，總不能讓它們裸露在外吧，還需要安一個(gè)遮風(fēng)擋雨的保護(hù)殼，以保護(hù)齒輪不受到其他位置零部件的干擾。為了節(jié)省空間，現(xiàn)代的差速器很少再使用經(jīng)典的平面齒輪了，更多的是使用曲齒圓錐齒輪、交錯(cuò)軸斜齒輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪甚至蝸桿，但基本的六個(gè)齒輪的結(jié)構(gòu)一直延續(xù)了下來。