汽车概论-传动系统

L o g o,第五章 汽车传动系,汽车总体构造,发动机 汽车的动力来源，汽车的心脏 车身 电气与电子设备 底盘 汽车的主要部分,汽车底盘构造及工作原理,传动系 行驶系 转向系 制动系,汽车传动系统的组成与功能,实现汽车减速增矩； 实现汽车变速； 实现汽车倒车； 必要时中断动力传递； 应使车轮具有差速功能； 能够消除变速器与驱动桥之间因相对运动而产生的不利影响；,主减速器,变速器,离合器、空档,差速器,万向节、传动轴,倒档,传动系的主要形式,机械式：全部传动部件均由机械部件组成的传动系。 液力式：分为液力机械式和静液式。液力机械式指由部分液压传动部件和机械部件组成的传动系。静液式又称容积式，传动系统的主要部件均由液压部分组成。 电力式：由电力部件和机械部件组成的传动系。,机械式传动系的基本组成,（发动机）离合器变速器万向传动装置主减速器差速器,液力式传动系统,1.驱动桥 2.液压马达 3.制动踏板 4.加速踏板 5.变速操纵杆 6.液压控制器 7.油泵,发动机,电力式传动系统,电力传动系统方案也由过去的发动机发电机电动机驱动桥模式向燃料电池、混合驱动、车载蓄电池、电动轮等技术发展。 目的在于：降低排放、甚至做到零排放，缓解环境污染； 避免石油危机，解决能源的安全问题；,离合器Clutch,离合器在整车中处于的位置,发动机离合器变速箱,离合器起到的作用：在必要时切断发动机传来的动力。,离合器经常处于结合状态，只有在使用时脱开。,离合器,主要作用： 传递或切断动力；保证汽车平稳起步； 使汽车换档平顺、柔和； 防止传动系过载。,离合器的功用,a. 起步工况,离合器处于结合状态,处于最小稳定转速,离合器处于脱开状态,离合器逐渐进入结合状态,离合器处于结合状态,如果没有离合器,离合器的功用：1.保证汽车起步平稳,离合器的功用,b. 换档工况,离合器处于结合状态,可以达到同步,离合器处于脱开状态,离合器逐渐进入结合状态,离合器处于结合状态,X档行驶,踩离合器 换档,逐渐放开离合器踏板,换档完成,直接挂档,产生很大的冲击,损坏传动元件,如果没有离合器,离合器的功用：2.保证换档工作平顺,离合器的功用,c. 紧急制动工况,离合器处于结合状态,离合器打滑,X档行驶,紧急制动,主动盘与从动盘之间的力达到极限,防止系统过载,发动机转速急剧降低,产生很大惯性力矩,过大的载荷，影响传动元件寿命或损坏传动元件,如果没有离合器,离合器的功用：3.防止传动系统过载,离合器分主动部分和从动部分 可以暂时分离，又可逐渐接合； 在传动过程中又允许两部分相互转动； 为此，必须在主动部分和从动部分间采用非刚性的传动方式， 或是借两部分接触面间的摩擦作用来传动（摩擦式离合器），或是用液体作为传动介质（液力偶合器），或是利用磁力进行传动（电磁式离合器）。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦式离合器。,1摩擦片 2从动盘本体 3动盘毂 4减振弹簧 5减振器盘,摩擦片,摩擦离合器的工作原理,基本知识： 摩擦力：F=u*P 其中 u摩擦系数； P压力。 摩擦力与压力成正比； 摩擦系数取决于材料本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等。 静摩擦系数 滑动摩擦系数；,离合器的组成： 主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构组成； 主动部分、从动部分、压紧机构作用是保证离合器处于压紧状态并传递动力； 操纵机构保证离合器分离。,1膜片弹簧 2压盘 3从动盘 4飞轮 5离合器盖 6分离钩 7操纵臂 8分离臂 9拉索 10踏板 11变速器输入轴 12分离轴承,摩擦离合器的工作原理,靠主动盘与从动盘之间的摩擦力矩传递扭矩； 在经常状态下，通过压紧弹簧将主动盘与从动盘压在一起；只有在需要脱离时，通过操纵系统压缩压紧弹簧，同时带动从动盘离开主动盘； 在离合器由脱离状态向结合状态恢复过程中，适当控制离合器踏板的恢复速度，以避免冲击，并使传动系统工作平稳。 在传递的力矩大于主动盘和从动盘之间的最大静摩擦力时，离合器打滑，起到避免过载、保护系统的作用；,离合器操纵机构,变速器,1.变速器的功用 （1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作； （2）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶； （3）利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。,思考题,变速器变速比定义为输入轴转速/输出轴转速。 那么是1挡传动比大还是5挡传动比大？ 一般采用1挡起步，是否可以2挡起步？3挡？4挡？5挡？倒挡？ 某车辆挂4挡在公路上稳速行驶，当司机想快速超车时，他应该是降挡还是升挡？,2.变速器分类,（1）有级式变速器 有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。这种变速器又可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮轴线旋转的行星齿轮变速器两种。 （2）无级式变速器 传动比可以在一定范围内连续变化的变速器。按变速的实现方式，又可分为液力变矩式无级变速器、机械式无级变速器和电力式无级变速器。,按操纵方式划分，变速器又可以分为： （1）强制操纵式变速器 靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。 （2）自动操纵式变速器 传动比的选择和换挡是自动进行的，驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现挡位的变换。 （3）半自动操纵式变速器 预先用按钮选定挡位，在踩下离合器踏板时，由执行机构自行换挡。,变速器构造,中间轴上各相应挡齿轮都为常啮合,a.传动链：输入轴动力输入轴齿轮/中间轴齿轮中间轴齿轮/输出轴齿轮输出轴动力。并通过改变不同齿轮啮合，实现不同的档位。 b.支撑方式：采用圆柱滚子轴承、滚针轴承、向心球轴承作为支撑。滚针轴承具有可承受较大的径向刚度大；径向尺寸小，可以不安装内圈和外圈，因此便于安装在狭小空间内。,小结,c.操纵方式：通过各档拨叉，推动同步器（或者结合套）实现换档操作。 d.润滑方式与密封：变速箱壳体内注入齿轮油，采用飞溅方式润滑齿轮副、轴、轴承等，同时也通过在齿轮上钻径向孔，或者在齿轮轮毂上开径向油槽的方式，来润滑所在部位的轴承；,变速器传动部件齿轮，轴，结合套,通过接合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给第二轴。,直接档：当最左面的花键毂通过接合套与第一轴常啮合齿轮的接合齿圈接合时，来自输入轴的动力直接传到输出轴上，这时变速器的传动效率最高，这一挡位称为直接挡。 超速档：变速器处于超速挡工况时传动比小于1，输出轴比输入轴转得要快。在路况良好，汽车不需要频繁加减速的情况下，使用超速挡能让发动机工作在最经济工况附近。,三轴式变速器,两档式变速器,无同步器时变速器的换档过程,传统齿轮式变速器在换挡挂齿过程中，必须在待啮合的主、从动齿轮的线速度相等时进行，否则会出现打齿现象甚至挂不上挡。 两脚离合：当高挡换低挡时，司机需踩下踏板挂空挡，空挡加油至发动机响声低沉后，即挂入低挡。 同步器的基本工作原理就是换挡时，在接合套与接合齿圈的角速度不一致（不同步）时，二者不能进入啮合，只有三者角速度达到相等（同步）时才能进入啮合。也就是说接合套与接合齿圈不同步就挂不上挡，只有达到同步时才能挂上挡，因而挂挡时就不会产生冲击。,1、7锁环 2弹簧圈 3调整垫片 4花键毂 5滑块 6接合套 8花键毂垫圈 9第一轴齿轮 10拨叉 11五挡齿轮 12第二轴,变速器操纵机构,为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应满足如下要求： （1）挂挡后应保证结合套位于与结合齿圈的全部套合位置，或滑动齿轮换挡时，全齿长都进入啮合。在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不自行挂挡或自行脱挡。为此在操纵机构中设有自锁装置。 （2）为了防止同时挂上两个挡位而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。 （3）为了防止在汽车前进时误挂倒挡，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒挡锁装置。,思考题,如果车辆在行驶过程中，变速器误动作，同时挂上两个挡位，会出现什么情况？ 如果离合器损坏，无法分离。此时还能换挡吗？应该怎样操作？,其他变速器,自动机械式变速器（AMT） 自动变速器（AT） 无极变速器（CVT） 思考题： 你能提出一种无级变速的方案吗？,自动变速器,根据发动机负荷和汽车车速等工况自动变换传动系统的传动比，以使汽车获得良好的动力性和燃油经济性，并减少发动机的排放以及提高车辆行驶的安全性、乘坐舒适性和操纵轻便性。,液力耦合器,主动元件：泵轮,从动元件：涡轮,泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。,涡轮连接在从动轴上。,泵轮与涡轮构成工作轮。,原理： 流动的液体在动能变化过程中吸收或者放出能量。,行星齿轮变速器 的工作原理,n1+a*n2(1+a)n3=0,从式中可以看出： 太阳轮、齿圈与行星齿轮架中任意一对可作为传动件； 如果有两个被固定在一起，则第三个的速度与前两个相同，传动比为1； 如果三个均为自由转动，则行星齿轮不能传动(空档)。 行星架被固定时，太阳轮、齿圈转速相反(倒档)。,n1+a*n2(1+a)n3=0,液力机械自动变速器,供油系统,执行装置,控制装置,换档品质控制装置,自动变速器的操纵机构的组成,金属带式无级自动变速器,组成:金属带、 主动工作轮、 从动工作轮、 液压泵、 起步离合器 控制系统等,万向传动装置,万向传动装置在汽车上的应用场合,消除变速器与驱动桥之间的相对运动带来的不利影响。在变速器和驱动桥的距离较远时，将传动轴分成两段，并加中间支承，并免系统的共振、提高传动轴的临界转速和工作可靠性。,在变速器与分动器分开安装的场合，二者之间存在制造和安装误差和车架变型引起的不利影响，因此采用万向传动装置。多轴汽车如果采用非贯通式布置方案，其后桥传动轴需要加中间支承。,在转向驱动桥中的主减速器与转向车轮之间：,在转向驱动桥中需要该桥即能满足车轮转向又能不间断驱动力传递，因此在板轴靠近车轮处需要采用万向传动。在采用独立悬架时，还需要在靠近主减速器处也要加万向节，满足左右半轴的跳动条件。,在动力输出装置和转向系统中：,在变速箱与分动器之间,在转向系统中,转向驱动桥中的转减速器与转向车轮之间,变速器和驱动桥之间,万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，均须通过万向传动装置。,驱动桥,驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其功用是： 将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速、增大转矩； 通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向； 通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮（作纯滚动运动）以不同转速转向。,主减速器的功用,1）降低转速，增大转矩； 2）改变转矩旋转方向；,差速器差速原理如图所示。当汽车直线行驶时，行星齿轮5与差速器壳2一起公转，不绕本身轴3自转，两半轴齿轮1、4的转速相等，即两侧驱动车轮转速相等。 当汽车转弯行驶或其他行驶情况下，行星齿轮5除公转外，还绕本身轴3自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上.滚动。,防滑差速器,因对称锥齿轮差速器无论左右驱动轮转速是否相等，其转矩基本上是平均分配的，使汽车通过坏路的行驶能力受到限制。当遇到左、右驱动轮与路面之间的附着条件相差较大的情况时，将不能保证汽车得到足够的牵引力，（坏路一侧的驱动轮高速滑转，好路一侧的车轮静止不动，汽车不能前进。） 防滑差速器在一个驱动轮滑转时，设法使大部分转矩甚至全部转矩传给不滑转的驱动轮，以充分利用这一驱动轮的（附着性能）附着力，而产生足够的牵引力，使汽车能继续行驶。,强制锁止式差速器 粘性联轴差速器 自锁式差速器,