嘉定智能低碳汽车科普生态建设项目冯雨琪
普通人对汽车的认知基本停留在发动机和四个轮子身上，当你询问一个人汽车是如何跑起来的时候，他们多半会回答：“发动机带动轮子转动让车跑起来的呗。”那么是什么结构默默无闻的帮助发动机将力传递给轮子，又是什么机构勤勤恳恳的将驾驶者的驾驶意愿落实的呢？这个常常被忽略的小可怜就是——汽车底盘。
图1汽车底盘图示
首先我们要知道汽车底盘并不是一个零件的名字，更不是那块包在汽车最底端的铁板的名字。汽车底盘是指汽车上由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成的组合，这个时候你就要问了，那为什么要叫做底盘呢？因为它同时会支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，以形成汽车的整体造型，最为汽车结构中最勤恳、忠厚的一环，汽车底盘承载着发动机的动力，并保证汽车可以稳定驾驶。
接下来你可以了解到组成汽车底盘的四兄弟是怎样各司其职、通力合作来帮助每一个驾驶者操控车辆的。
底盘的四兄弟的自我介绍
回到在最开始的那个小问题，汽车里面的什么结构，连接起发动机和车轮？是什么结构帮忙启动或刹停车辆、改变车速？是传动系！传统的燃油车（手动挡）的传动系主要是由离合器、变速器、主减速器、差速器、万向节、传动轴和驱动桥等组成。
最靠近发动机的传动系部件就是还算有些名气的离合器。
图2环形离合器结构
离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。分离时发动机空转，车轮则是通过惯性带着汽车继续运动，这个时候驾驶员就可以进行换挡操作。短短的两句话似乎把自动挡换挡说的很简单，但其实驾驶者需要凭借经验判断车速、发动机转速、变速箱齿轮啮合程度等因素，挑选最合适的时机进行换挡操作，错误的使用离合轻则导致零件磨损加剧、重则离合器损坏烧掉或者造成严重事故。可以说就是离合器凭借一己之力极大的拉高了学车的成本，使无数个科目二挂掉的学车人坐在驾校门口大哭。对于制造而言，离合器制造要求高，种类多又各有优缺点，同样是块不好啃的骨头。随着汽车电气化程度的逐步加深，对离合器有着颇大怨言的人们最先想办法抛弃了离合器发明了自动挡的车辆。
图3自动挡取消了离合踏板
这能说明离合器就是完全无用甚至活该被时代抛弃的老家伙吗？事实上至今有很大一批驾驶者是手动挡汽车的拥护者，自动挡的车相对耗油且缺少驾驶乐趣且价格还高，对于那些真正付出过心血和离合器磨合的老司机们，他们仍然认为离合器是他们驾车时最忠实的伙伴。
从离合器手里接过接力棒的就是变速箱，它是变更传动比和运动方向的齿轮箱。位于离合器与中央传动之间。主要功用是：在发动机转速和扭矩不变情况下，改变车辆的驱动力和行驶速度（换档）；使车辆可以倒退行驶（换向）；发动机可以不熄火停车（空档）。根据齿轮组的规格和数量，变速箱被广泛用于非常多的交通工具从小轿车到超级巨轮。驾驶者需要判断换挡时机，在不正确的时间换挡会导致齿轮间不必要的摩擦。当然以上说的都是和离合器一起搭档的老版变速器，自动挡汽车使用的是无级变速箱。其核心在于实现自动换挡，指汽车在行驶的过程中，驾驶员按行驶过程的需要操控加速踏板，自动变速器即可根据发动机负荷和汽车的运行工况，自动换入不同挡位工作。
图4变速器剖图
在变速箱之后是传递转动的万向节和传动轴，根据发动机的位置不同、驱动轮的数量不同，底盘的布置也会有所不同。最后接力棒接到主减速器手里，它负责减小转速、增大扭矩，有的时候还可以转换动力方向，这就是为什么发动机动辄几千转而车轮却没有转的飞起的原因。差速器可以在一定范围内改变车轮角速度防止汽车车轮滑移或者滑转。动力从差速器传入半轴通过半轴传入轮毂。
这就是传动系的大家族，我们能从中窥探到汽车底盘的复杂性，汽车底盘的更新换代很快，这些零件被一个个发明、迭代。目的是能让驾驶者更轻松的驾驶汽车，汽车可以成为更稳定、更高效的交通工具。
你是否在儿时经历过自己用心搭建的积木倒塌的那一刻？汽车由成千上万个零件组成，那它为什么不会轻易散架？为什么有些汽车可以承载数倍于自己的重量？这或许就要讲到行驶系，它由车架、车桥、悬架和车轮等部分组成。基本功用是支持全车质量并保证汽车的行驶。行驶系主要负责保证汽车的平顺性，并配合其他零件工作。虽然它像是这四兄弟中最没用的一个，但是没有了行驶系，汽车将会像是我们曾经建起的摇摇欲坠的积木塔。
毋庸置疑汽车是需要转弯的，你知道当我们转动方向盘时，是怎样一步步转动汽车这个庞然大物的吗？这就要提到作用就是转向的转向系，由方向盘、转向器、转向节、转向节臂、横拉杆、直拉杆等组成。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。转向系会对驾驶者对方向盘的力矩进行放大、传递以使转向轮按照驾驶者意愿偏转。很多车辆都有动力转向装置以帮助驾驶者转弯，毕竟像重型卡车和大型客车这种车辆我们不能指望每一个驾驶者都是大力士对吧！一般车辆的转向轮都是前轮，为了使汽车保持稳定直线行驶，转向轻便，减少汽车在行驶中轮胎和转向机件的磨损，各零件之间的安装具有一定的相对位置，这就叫“前轮定位”。它是决定转弯系的重要参数。
图5汽车转弯系
随着汽车电动化，转向系中很多机械零件被取缔了，我们现在是通过控制方向盘发出电信号以操控汽车，但是不变的是方向盘还会在接下来很长一段时间内陪伴我们，无论汽车发展到哪种程度，转向系始终是维持安全、稳定的重要机构。
最后一个兄弟也是保护驾驶者的标兵——制动系，他是汽车上用以使路面在汽车车轮施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。驾驶者可以行驶中的汽车强制减速甚至停车、使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车、使下坡行驶的汽车速度保持稳定都是制动系的功劳。当我们指望千奇百怪的道路给汽车制动力的时候，我们要做的预设和准备就会很复杂，这就是为什么制动系重要的原因。制动系统一般由制动操纵机构和制动器两个主要部分组成。前者产生制动动作、控制制动效果并将制动能量传输到制动器，后者产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力。
图6汽车刹车盘
以上我们讲述了汽车底盘的构成和功能，这样我们就了解为什么我们踩下踏板、转动方向盘、调节换挡器时汽车会乖乖的听我们的话了。也了解到底盘四兄弟是如何合作使汽车又快又平稳的在马路上飞驰。
从汽车底盘看看汽车发展
曾经“司机”是一个技术工种，因为当一个人学习驾驶车辆的时候要学习很多复杂的原理、繁复的养护和维修过程、驾驶汽车也不是一件能很快上手的工作。数个类似汽车底盘这样的复杂又重要的零件使汽车成为最复杂的民用工业产品。在很长的一段时间里，很多汽车工程师都为了使汽车更容易驾驶、更安全稳定付出了无数的心血和努力。所以今天我们看到学习使用离合器不再是每一个学车人必须经历的噩梦，我们看到制动性、转弯性都更好的轮毂电机车的初现。
汽车从来都只是也应该是帮助我们的交通工具，而不是驾驶者沉重的负担，也更不应该是压在环境这个可怜骆驼上的又一根稻草。所以今天我们在做新能源汽车，我们提出碳中和汽车理念、我们研发带有自动驾驶功能的汽车。汽车发展的道路上还有很多未达成的目标，还有很多美好在等着我们。
图7未来汽车底盘畅想
让喜欢驾驶汽车的爱好者和运动员们能最大程度上的体验到驾驶乐趣、让只是使用汽车代步的人们从繁重的驾驶操作中脱离，是每一个汽车人都在试图达到的目标。汽车底盘将会伴随着汽车一起革新，一步一步走向更好的未来。
嘉定智能低碳汽车科普生态建设方案，上海市科委科普项目资助（项目编号：20DZ）