《汽车底盘构造》教案

汽车工程系教案课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第一周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注引言：传动系内容概述3分钟授课内容：一、传动系的基本功用与组成1基本功用：将发动机发出的动力传给驱动车轮。2组成：传动系的组成及布置型式，取决于发动机的型式和性能、汽车总体结构型式、汽车行驶系及传动系本身的结构型式。用于双轴货车（并与活塞式内燃机配用的）机械传动系，其组成为：离合器、变速器、万向传动装置（万向节、传动轴）、主减速器、差速器、半轴。3功能：（1） 减速增矩。发动机输出的转矩不足以克服汽车的行驶阻力。汽车在平直沥青路面上低速匀速行驶，须克服1.5%自重的滚动阻力。如EQ1090E满载总质量9290kg（91135N），最小滚动阻力为1367N。发动机最大转矩353Nm，牵引力784N。所以必须减速增矩。P=T* P 不变，下降，T上升。（2） 变速。汽车的使用条件，如装载质量，道路坡度，路面状况等都在很大范围内变化，就要求牵引力和速度有相当大的变化范围；另一方面，发动机在整个转速范围内转矩的变化不大，而功率及燃油消耗率的变化却很大，因而保证发动机功率较大而燃料消耗率较低的曲轴转速范围，即有利转速范围很窄。为使发动机在有利转速范围内工作，而汽车牵引力和速度又能在足够大的范围内变化，传动系应有变速作用。传动系的传动比的最小值应能保证汽车能在平直良好路面上克服滚动阻力和空气阻力，并以相应的最高速度行驶，轿车和轻货的。重货。最小传动比一般由主减速器实现。当要求牵引力足以克服最大行驶阻力，或要求汽车具有某一最低稳定速度时，传动系传动比应取最大值。轿车，轻中货。传动比在最大值与最小值间变化由变速器完成。机械式传动系多为有级变速，轿、轻中货为35档，重货越野810档。总传动比 主减速器传动比，变速器传动比。2分钟10分钟45分钟教学内容提要时间分配及备注（3） 实现汽车倒驶。汽车在某些情况下需倒驶。因为内燃机不能反向旋转，所以传动系须保证发动机旋转方向不变的情况下，使驱动轮反转，一般是在变速器内加倒档。（4） 必要时中断传动。内燃机只能在无负荷情况下起动，且起动后须保持在最低稳定转速以上，否则即可能熄灭，所以在起步前，须中断传动，以起动发动机，发动机在进入怠速后，逐渐恢复传动系的传动能力，即从零开始逐渐对发动机加载，同时加大节气门开度，以保证发电机不致熄灭，且汽车能平稳起步。此外，在变换档位和制动之前也都应暂时中断动力传递。为此，在发动机和变速器之间，可设一个靠摩擦来传动，可彻底分离，再柔和接合的机构离合器。在汽车长时间停驻时，及在发动机不停止运转汽车暂时停驻，或汽车欲靠惯性滑行时，传动系应能长时间保持中断状态。为此，变速器应设有空档。（5） 差速作用。汽车转弯时，左右轮在同一时间滚过的距离不同，如果刚性连接，角速度相同。所以车轮必然相对于地面滑动，这将使转向困难，动力消耗增加，传动系内某些零件和轮胎磨损加速。所以驱动桥内装有差速器，使左右轮可以不同的角速度旋转。（6） 变角度传递动力。发动机、离合器、变速器固定在车架上，驱动桥通过悬架与车架相联。所以在行驶过程中，变速器与驱动轮经常有相对运动。二者不可刚性联接，应使用万向传动装置。4分类：机械式、液力机械式、静液式、电力式。二、机械式传动系的布置方案FR 汽车的总体布置方案，除此以外，还有FF、RR、MR和nWD。1发动机前置前轮驱动的FF方案FF的轿车传动系是将发动机、变速器、主减速器等都布置在汽车的前面前轮为驱动轮的方案。发动机、离合器、变速器与主减速器、差速器装配成一个紧凑的整体，固定在车架或车身底架上，这样在变速器和驱动桥之间就没有必要设置万向节和传动轴。发动机可以纵置也可横置。由于取消了纵贯前后的传动轴，(1) 车身底板高度可以降低，有助于提高高速行驶时的稳定性。(2) 整个传动系集中在汽车前部，因而其操纵机构比较简单。这种发动机和传动系的布置型式目前已在微型和普及型轿车上广泛应用，在中高级轿车上的应用也日见增多。(3) 货车没有采用这种方案是因为上坡时作为驱动轮的前轮附着力太小，不能获得足够的牵引力。30分钟教学内容提要时间分配及备注2发动机后置后轮驱动的RR方案RR的大型客车是将发动机装于车身的后部，后轮驱动。多用于大客车。发动机1，离合器2和变速器3都横置于驱动桥之后，主减速器与变速器之间距离较大，相对位置经常变化。由于这些原因，有必要设置万向传动装置5和角传动装置4。(1) 大型客车采用这种布置型式更容易做到汽车总质量在前后车轴之间的合理分配，但在此情况下，(2) 发动机冷却条件较差，(3) 发动机和变速器、离合器的操纵机构都较复杂，RR亦用于某些微轻轿车。3发动机中置后轮驱动的MR方案发动机装在汽车中部，后轮驱动，为赛车和部分客车采用。4四轮驱动对于要求能在坏路或无路区域行驶的越野汽车，为了充分利用所有车轮与路面的附着条件，以获得尽可能大的牵引力，总是将全部车轮都作为驱动轮。为了将变速器输出的动力分配给前后两驱动桥，在变速器与两驱动桥之间设置有分动器3，并且相应增设了自分动器通向前驱动桥的万向传动装置。教学目的及要求 1.掌握传动系的功用与组成；2.了解机械式传动系的布置方案。教学重点与难点重点：传动系的功能。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第二周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注第一节 离合器的功用及摩擦离合器的工作原理一、离合器的功用 1保证汽车平稳起步。 发动机只能在空载情况下起动，所以应先挂空档，或踩下离合器踏板，再起动发动机。发动机进入怠速后，分离离合器，挂低档，逐渐松开离合器踏板，使离合器逐渐接合，发动机所受阻力矩也逐渐增加，故应同时逐渐踩下加速踏板，逐步增加发动机的燃料供给量，使发动机的转速保持在最低稳定转速以上，不致熄火，由于离合器的接合程度逐渐增大，发动机经传动系传给驱动桥车轮的转矩便逐渐增加，到牵引力可以克服起步阻力时，汽车即起步。如果没有离合器，则挂档后，整车惯性产生的巨大阻力矩将使发动机瞬间下降到最低稳定转速以下，造成汽车前冲一下以后发动机即熄火。 2保证传动系换档时工作平顺。 换档时用离合器暂时中断动力传递，有利于原传动副脱离啮合，新档位啮合副趋于同步，减少冲击。 3防止传动系过载。 汽车紧急制动时，若无离合器，则发动机将因与传动系刚挂连接而急剧降低转速，产生巨大惯性力矩，对传动系造成超载，使其机件损坏，有了离合器，便可依靠离合器主、从动部分之间的滑转消除这一危险，因此，离合器的又一功用是限制传动系所承受的最大转矩。二、离合器的分类。 1摩擦离合器。压紧力可以是弹簧力、液压作用力、电磁吸力。 2液力偶合器液体为介质。3电磁离合器磁力传动。三、摩擦式离合器的组成及工作原理 1组成：四部分。 （1）主动部分飞轮 （2）从动部分从动盘，毂，从动轴。 （3）压紧机构弹簧 （4）操纵机构踏板，分离叉等。15分钟3分钟20分钟教学内容提要时间分配及备注2工作原理。 （1）通常弹簧的压紧力使主从动部分接合，利用摩擦作用传递动力。 （2）分离时，踩下踏板，通过一系列杆件使分离叉带动从动盘毂右移，克服弹簧压紧力，使主从动部分分离，中断动力传递。 （3）接合时，逐渐松开踏板，从动部分在压紧弹簧作用下与主动部分逐渐接触且压力逐渐增加，这时二者转速不同，处于打滑状态，随着接合程度逐步增大，二者转速逐渐相等，直至相等。 （4）离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，后者又由摩擦面间最大压紧力，摩擦面尺寸性质，对于一定结构的离合器，静摩擦力矩是一定值，输入转矩达到此值时，离合器即打滑，防止超载。（摩擦离合器所能传递最大转矩的数值取决于：摩擦面间的压紧力；摩擦系数；摩擦面数目；摩擦面尺寸。） 3要求： （1）分离彻底。 （2）接合柔和 （3）从动部分的转动惯量尽可能小，因为从动部分与变速器主动轴相连，若转动惯量过大，就会有较大的惯性力矩输入变速器，效果相当于分离不彻底，不能很好的起到减轻轮齿间冲击的作用。 （4）散热良好。离合器接合时会产生大量热，接合愈柔和，产生热量愈大。 第二节 摩擦离合器一、分类1按从动盘数目分：单片、双片、多片。2按弹簧分类：周布弹簧离合器、中央弹簧离合器、膜片弹簧离合器。二、（单片）周布弹簧离合器（一）单片周布弹簧离合器 1构造。以EQ1090型汽车的单片离合器为例。 （1）主动部分有飞轮和压盘，分在从动盘的两侧。 离合器盖用螺钉固连在飞轮上，随飞轮一起转动。压盘与离合器盖通过传动片相连，传动片是弹性刚片，有足够的柔性，可沿轴向变形。所以，它不但可传递扭矩，还可以保证压盘的轴向移动，这样飞轮转动就可通过离合器盖带动压盘转动了。 （2）从动部分中的从动盘本体是一个薄钢片，为补偿工作时的热变形，并有一些径向切口，两个摩擦片铆接在本体两侧，盘毂与本体用铆钉连接，并有内花键与从动轴相连，从动盘可在花键上轴向移动。2分钟40分钟教学内容提要时间分配及备注 （3）压紧机构是沿圆周均布的16个螺旋弹簧，左端顶在压盘上，右端靠在离合器盖上，由于离合器盖在轴向上不动，故压盘在弹簧压力下将从动盘压向飞轮，以产生足够的摩擦力带动从动部分旋转。 （4）传力路线： （5）操纵机构。分离离合器时，踩下踏板，拉杆带动分离叉摆动，推动分离套角和分离轴承前移，再推动分离杠杆的内端，杠杆的外端即将压盘向后推一小段距离，使之不与从动盘接触，主从动部分之间的摩擦力消失，动力即被切断。 2离合器的调整 (1) 离合器的间隙 ：当离合器处于正常接合状态，分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置，在分离轴承和分离杠杆内端间应留有一定量的间隙 。 (2) 离合器踏板的自由行程。 由于自由间隙的存在，踩下踏板后，分离轴承左移，先要消除自由间隙，然后才能分离主从动部分，这里为消除 所需要的踏板行程，称为离合器踏板的自由行程。也就是说踩下踏板后，先是自由行程，然后才是有效行程，自由行程不可过大，否则不灵敏。 (3) 间隙的调整。 离合器工作一段时间后，衬片磨损， 和自由行程变小，脱离正常范围，即需要调整，调整是通过拧动分离拉杆39上的调整螺母41。改变拉杆39有效长度实现的。（二）双片周布弹簧离合器。 为增大离合器所能传递的转矩，并考虑到飞轮的径向尺寸有限，在重型货车上广泛采用了双片离合器，因增加了摩擦数目（单片：2，双片：4）与单片的相比，它有两个从动盘，主动部分多了一个中间压盘，中间压盘与飞轮间通过四个定位块传力，同时保证中间压盘的正确位置，这种传力方法的特点是传动可靠，但接触部分的尺寸位置精度要求高，工作时磨损大。 分离时，分离杠杆把压盘向后拉，中间压盘则被它和飞轮间的分离弹簧向后推，为使其不与后从动盘接触，离合器上有限位螺钉，限制中间压盘的行程，限位螺钉的位置可调。10分钟教学目的及要求 1.了解离合器的功用与分类；2.掌握离合器的结构与原理。教学重点与难点重点：离合器的结构。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第三周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注三、膜片弹簧离合器1结构。膜片弹簧由薄弹簧钢板制成，带有锥度，并开有很多径向切口，形成弹性杠杆，相当于分离杠杆，两侧有钢丝支承圈借助铆钉安装在离合器盖上，相当于分离杠杆的支点，膜片弹簧的外端用分离钩与压盘相连。2工作原理。(1) 当离合器盖未固定到飞轮上时，膜片弹簧不受力，处于自由状态。(2) 离合器盖固定到飞轮上后，膜片弹簧产生变形，锥度变小，产生压紧力使压盘把从动片压在飞轮上，这时离合器处于完全接合状态。(3) 分离时分离轴承推动弹簧分离指的内端，使它产生更大的变形成反锥形，这样膜片弹簧的外端通过分离钩把压盘向后拉，使之与从动盘分离。3膜片弹簧离合器结构特点(1) 膜片弹簧的轴向尺寸较小而径向尺寸很大，这有利于在提高离合器转矩容量的情况下减小离合器的轴向尺寸。(2) 膜片弹簧离合器不需要专门的分离杠杆，使结构简化，零件数目减少，重量减轻。(3) 由于膜片弹簧轴向尺寸小，所以可以适当增加压盘的厚度，提高热容量；还可以在压盘上增加散热筋及在离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。(4) 膜片弹簧离合器的主要部件形状简单，可以采用冲压加工，大批量生产时可以降低成本。4膜片弹簧的弹性特性。若假设两弹簧压紧力相同，即都为 ，变形量为 。当摩擦片磨损量达到容许的极限值 时，弹簧压缩变形量减小到 。此时螺旋弹簧压紧力降低到 ，下降较多，将使压紧力不足产生滑磨；而膜片弹簧压紧力 较 几乎无下降，离合器仍可靠工作。因此，膜片弹簧的转矩容量比螺旋弹簧要大15%左右。离合器分离时，如两弹簧进一步压缩量均为 ，膜片弹簧所需作用力 比螺旋弹簧的 低20%。而且，膜片弹簧离合器取消了分离杠杆，减少了这部分摩擦损失。可见，膜片弹簧离合器操纵轻便。5分钟5分钟10分钟15分钟教学内容提要时间分配及备注5优缺点。优点：(1) 膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，压力分布均匀，与摩擦片接触良好，磨损均匀，摩擦片的使用寿命长。(2) 高速性能好，冲击噪声小。缺点：制造工艺和尺寸精度等要求严格。膜片弹簧离合器广泛应用在轿车，轻中型货车，甚至重型货车。6结构型式A推式膜片弹簧离合器 (1) 双支承环式1) MF型 膜片弹簧、两个支承环与离合器盖之间用一个台肩式铆钉铆合在一起，结构较简单。桑塔纳和NJ1061采用此种型式。2) DS 型 在标准铆钉杆上套一硬衬套，并在铆钉头处加一挡环，使前支承环不与铆钉头直接接触，从而提高了耐磨性和使用寿命，但结构较复杂。CA1092采用此种型式。3) DST型 通过离合器盖内边缘上伸出的许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，结构紧凑简单，寿命长，应用日益广泛。TJ7100采用此种型式。(2) 单支承环式1) DBV型 MF型的改进，省去了后支承环，在冲压成型的离合器盖上冲出一个环形凸台来替代MF型的后支承环，简化了结构。2) GMF 型与DBV型相似，是在铸铁离合器盖上铸出一个环形凸台来替代后支承环。用在中重型货车上。3) DB/DBP型 在铆钉前端以弹性挡环代替前支承环，这样可以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。用在中重型货车上。(3) 无支承环式1) DBR型 利用斜头铆钉的头部与离合器盖上冲出来的环形凸台，将膜片弹簧铆合在中间而取消前后支承环。用在轻中型货车上。2) D/DR 型与DB/DBP型相似，但以离合器盖上冲出的环形凸台来替代后支承环，使结构更简单。用在中型货车上。3) CP型 将D/DR 型中的铆钉取消，通过离合器盖内边缘上伸出的许多舌片，将膜片弹簧、弹性挡环与离合器盖上冲出的环形凸台弯合在一起，结构最简单。广泛用于轿车上。5分钟20分钟教学内容提要时间分配及备注B拉式膜片弹簧离合器(1) 无支承环式 MFZ型直接在离合器盖上冲出一个环形凸台以支承膜片弹簧，不用支承环。用在轿车和轻型货车上。(2) 单支承环式1) DT/DTP型 将膜片弹簧的大端支承在冲压离合器盖中的支承环上，用于轿车和货车。2) GMFZ 型 将膜片弹簧的大端支承在铸造离合器盖凹槽中的支承环上，用在中重型货车上。五、从动盘和扭转减振器。 发动机输出的转矩是周期变化的，就会在传动系中产生扭转振动。若其频率与传动系的固有频率相重合，将发生共振，影响传动系零件寿命，另，在不分离离合器情况下，紧急制动或猛烈接合离合器时，将对传动系造成冲击载荷，为避免共振，缓和冲击，很多汽车传动系装设扭转减振器，有些汽车扭转减振器制成单独部件，更多的是附装在从动盘中。 从动盘本体5、从动盘毂11和减振器盘12都开有六个矩形孔，每个窗孔装有一个减振器弹簧6，减振器与从动盘本体铆成一个整体，并将从动盘毂与阻尼片10夹在中间，两侧摩擦片4所受摩擦力矩首先传到从动盘本体和减振器盘上，再经六个弹簧传给从动盘毂，此时弹簧被压缩，以吸收冲击，传动系中的扭转振动导致本体5及盘12同毂11之间的相对往复摆动，从而依靠两阻尼片10与上述三者间的摩擦来消耗振动能量。六、离合器操纵机构1人力机械式2人力液压式3气压助力式20分钟10分钟教学目的及要求 1.掌握膜片弹簧离合器；2.了解从动盘和扭转减振器。教学重点与难点重点：膜片弹簧离合器。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第四周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注第一节 概述功用： （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，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，使汽车倒退行驶。 （3）利用空档中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。变速器的组成：变速器由变速传动机构和操纵机构组成，需要时还可加装动力输出器分类： 按传动比变化方式分： （1）有级式变速器：应用最广，用齿轮传动，有若干个定值传动比。一般轿，轻中货有35个前进档和一个倒档。重型货车的组合式变速器档位更多。所谓变速器档数即指前进档数。 （2）无级式变速器：传动比在一定范围内无级变化，有电力式和液力式两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串励电动机，应用于无轨电车、超重型自卸车。动液式无级变速器的传动部件是液力变矩器。 （3）综合式变速器：指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械变速器，传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内无级变化，按操纵方式分： （1）强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档，被大多数汽车采用。 （2）自动操纵式变速器：换档自动进行。所谓“自动”是指档位的变换是借助发动机的负荷和车速信号来控制换档系统的执行元件实现的。驾驶员只需操纵加速踏板。 （3）半自动操纵式变速器：有两种。一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员先用按钮选定档位，再踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通电磁装置或液压装置换档。10分钟15分钟教学内容提要时间分配及备注第二节 变速器的变速传动机构一、三轴式变速器以CA1040采用的CAS5-20A型五档变速器为例。1结构：第一轴1的前端支承在发动机曲轴凸缘的滑套中，后端用球轴承支承在变速器壳体上；中间轴两端用圆锥滚子轴承支承在壳体上；第二轴的前端用滚针轴承支承在第一轴齿轮2内圆孔中，后端用圆柱滚子轴承支承在壳体上。2换档方式、动力传递路线和传动比齿轮2与第一轴制成一体，中间轴上的齿轮是固连的，第二轴上的齿轮是空套的，所有齿轮对为常啮合斜齿轮。空档位置。第一轴旋转，通过齿轮2带动中间轴及其上齿轮旋转，进而带动第二轴上齿轮旋转。但由于是空套，第二轴不能被驱动。除倒档外，均采用同步器换档。同步器的作用是使换档不产生冲击，其构造、工作原理将在下节讲。欲挂一档，可操纵变速杆通过拨叉使接合套20右移，与一档同步器锁环19的接合齿圈和一档齿轮接合齿圈18接合后，动力便从一轴经齿轮2、33、中间轴26、齿轮29、17、接合齿圈18、接合套20、花键毂24，传给第二轴23输出。欲脱开一档，可通过拨叉使接合套20右移，与接合齿圈18脱离啮合，即退入空档。欲挂二档，可通过拨叉使接合套12右移，与二档同步器锁环14的接合齿圈和二档齿轮接合齿圈15接合后，动力便从一轴经齿轮2、33、中间轴26、齿轮30、16、接合齿圈15、接合套12、花键毂13，传给第二轴23输出。同理，使接合套12 左移与接合齿圈10 接合，可得到三档。使接合套5 左移与接合齿圈3 接合，可得到四档，此时动力从一轴经齿轮2、接合齿圈3、接合套5、花键毂35直接传给第二轴23。而不再经过中间轴，称为直接档。使接合套5 右移与接合齿圈7 接合，可得到五档。 ，称为超速档。超速档主要用于在良好路面上轻载或空车驾驶的场合，借此提高汽车的燃油经济性。超速档的传动比一般为0.70.85。在中间轴一侧为倒挡轴27，图中采用了展开画法。倒档轴的两端支承在变速器壳体上，用锁片锁止，防止其转动和轴向移动。上面空套着倒挡中间齿轮28，28与第二轴倒挡齿轮22及中间轴倒挡齿轮25均为常啮合齿轮。欲挂倒档，使接合套20右移与齿圈21接合，即得倒档。动力从一轴经齿轮2、33、中间轴、齿轮25、28、22、接合齿圈21、接合套20、花键毂24传到第二轴。因为增加了一个中间齿轮，所以第二轴旋转方向与第一轴相反，汽车倒行。 与 相近，这是考虑到安全，希望倒车速度尽可能低些。55分钟教学内容提要时间分配及备注3润滑采用齿轮油，以飞溅方式润滑各齿轮副、轴与轴承的工作表面。因此，壳体一侧有加油口，底部有放油塞。4防止自动跳挡的措施 汽车行驶中，变速器在结构上应保证不出现自动跳挡的现象。这里介绍两种防止自动跳挡的结构。(1) 齿端倒斜面结构，正压力的轴向分力 即为防止跳挡的力。(2) 减薄齿，花键毂齿圈3的两端，齿厚各减薄0.30.4mm，使中部形成凸台，凸台的作用力 的轴向力 即为防止跳挡的力。二、两轴式变速器三轴式变速器适用于FR汽车，对于FF、RR中轻型轿车，多采用两轴式变速器。特点是输入、输出轴平行，无中间轴，驱动桥的主减速器的主动齿轮直接装在输出轴的伸出端。10分钟教学目的及要求 1.了解变速器的功用和分类；2.掌握变速器的结构和工作原理。教学重点与难点重点：变速器的结构和工作原理。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第五周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注第三节 同步器一、无同步器时变速器的换档过程。采用移动齿轮或接合套换档时，待啮合的一对齿轮的轮齿圆周速度必须相等（即同步），才能平顺地进入啮合挂上档，若在两齿不同步时，强制挂档，将使发生冲击噪声，影响齿的寿命，甚至折断，为使换档平顺，驾驶员应采取合理的换档步骤。1从低速档（四档）换入高速档（五档）（四档：直接档；五档：超速档）欲从四档换入五档，应先分离离合器，再通过变速器杆使接合套3右移，进入空档，接合套3刚与齿轮2脱离的瞬间，v v ，由z ，z ，z ，z 齿数决定，永远有v v ，故v v 。若此时将接合套3推向齿轮4而挂五档将产生冲击。由于离合器已分离，动力传递已中断，v ，v 都在下降，但由于接合套3与整车联系在一起，惯性大，故v 下降慢一些，而齿轮4只与中间轴、一轴和离合器从动盘相联系，惯性很小，v 下降较快。所以，在某一时刻会有v v （同步），恰在此时换档无冲击，过后v v （理由如前）。所以，v v 。但v 下降得比v 快，不可能有v v 。相反，停留在空档时间愈长，二者差值愈大。所以驾驶员在分离离合器使接合套3左移到空档后，随即重新接合离合器，并踩一下加速踏板，用发动机带动第一轴至齿轮2转速高于接合套3转速，即v v 。再分离离合器，等待片刻，到v v 时，即可挂入四档（两脚离合器）。由上可见，欲使一般变速器换档时不产生冲击，需进行较复杂的操作，并应在短时间内迅速准确完成，即使是熟练驾驶员，也易造成疲劳，因此要求在变速器结构上采取措施，既挂档平顺，又简化操作，减轻驾驶员劳动强度，同步器即是在这样要求下产生的。30分钟教学内容提要时间分配及备注二、同步器构造及工作原理。1锁环式惯性同步器。（1）结构。在接合套与齿圈之间多了一个零件锁环，由青铜制成，锁环上有断续的短花键齿圈，内锥面有细牙的螺旋槽，以破坏两锥面间的油膜，增加摩擦，三个滑块5分别嵌合在花键毂的三个轴向槽b内，并可沿槽滑动。三个定位销6分别插入三个滑块的通孔中。在弹簧16的作用下，定位销端部的球面正好嵌入接合套中部的凹槽a中起空档定位作用。滑块5的两端伸入锁环4和8的三个缺口c中，锁环的三个凸起d分别伸入到花键毂的三个通槽e中。（2）工作过程。设变速器由五档换入六档。此时继续拨动接合套7向左，接合套7通过定位销6带动滑块5一起向左，当滑块左端面与锁环4的缺口c的端面接触时，便推动锁环移向齿圈3，使具有转速差的两锥面接触并产生摩擦。齿圈3即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环的凸起部d与花键毂通槽e的另一端面接触时，锁环便与接合套同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角与锁环相应的齿端倒角正好互相抵触而不能进入啮合。此时若要接合套的齿圈与锁环的齿圈接合上，必须使锁环相对于接合套后退一个角度。作用在锁环锁止角斜面上的法向压力 可分解为轴向力 和切向力 。 形成的力矩力图使锁环相对于接合套向后退转，称为拨环力矩。 则使锁环与齿圈间的锥面压紧，从而产生摩擦力矩，使二者转速迅速接近，由于前面讲到的原因，可以认为 不变， 趋近于 。因为齿圈3减速旋转，所以产生惯性力矩，方向与旋转方向相同。该惯性力矩通过摩擦锥面作用于锁环，阻止锁环相对于接合套退转。即在锁环上作用有两个方向相反的力矩：一为 形成的拨环力矩 ，力图使锁环退转；二是摩擦锥面阻止锁环向后退转的惯性力矩 。在 未等于 之前，两锥面间摩擦力矩的数值与齿圈3惯性力矩相等。摩擦力矩 与轴向力 的垂直于摩擦锥面的分力成正比；而 与切向力 成正比。 和 的比值取决于花键齿锁止角的大小。故在设计同步器时，适当选择锁止角和摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步之前，始终有 大于 ，即不论驾驶员用多大的力都不能换档。由于锁止作用是由惯性力矩造成的，故名“惯性式”。30分钟教学内容提要时间分配及备注2锁销式惯性同步器。在中大型货车上普遍采用锁销式同步器。因为在齿轮及齿圈直径较大时，锁销式同步器可使结构合理，还可产生较大的摩擦力矩，缩短同步时间。如EQ1090E即用锁销式同步器。两个有内锥面的摩擦锥盘2分别固定在齿轮1和6上，随齿轮一同旋转，与之相配合的两个有外锥面的摩擦锥环3通过三个锁销8和三个定位销4与接合套5连接，锁销8与定位销4在同一圆周上相互间隔地均匀分布，锁销8的两顶端固定在摩擦锥环3的孔中，其两端直径与接合套销孔内径相等，中部直径小于孔径，只有锁销与接合套孔对中时，接合套方能沿锁销轴向移动。锁销中部和接合套相应的销孔两端有角度相同的倒角锁止角。在接合套上定位销孔中部钻有斜孔，内装弹簧11，把钢球10顶向定位销中部的环槽，以确定空档位置。锁销式惯性同步器的工作原理与锁环式惯性同步器基本相同。由四档换入五档时，接合套5受到拨叉的轴向推力，通过钢球10和定位销4带动摩擦锥环3向左移动，使之与对应的摩擦锥盘接触。锥环即在摩擦力矩作用下连同锁销一起相对接合套转过一个角度，锁销8的轴线相对接合套上销孔的轴线偏移，于是锁销中部倒角与销孔端的倒角相抵，接合套不能继续前移，作用在锁止面上的法向压力 的轴向分力 作用在锥环上使之压紧锥盘，使接合套与待接合的花键齿圈迅速达到同步。达到同步后，起锁止作用的齿轮1的惯性力矩消失，作用在锁销上的切向分力 才能通过锁销使锥环3、锥盘2和齿轮一同相对接合套转过一个角度，使锁销与销孔对中，接合套即克服钢球10的阻力，作锁销移动，直至与齿轮1的花键齿圈接合，实现挂档。30分钟教学目的及要求 1.掌握锁环式惯性同步器的结构和工作原理。教学重点与难点重点：锁环式惯性同步器的结构和工作原理。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第六周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注第四节 变速器的操纵机构一、功用保证驾驶员能准确可靠地使变速器挂入所需要的任一档位工作，并可随时退入空档。二、组成组成：变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴及安全装置。拨叉分别卡在对应接合套的环槽中。拨叉轴支承在变速器盖上，可以轴向滑动，并和相应的拨叉固定在一起，这样拨叉轴的移动就可以带动拨叉，拨叉再推动接合套。每根拨叉轴的中间都固定着一个拨块，拨块上有凹槽。空档时，各凹槽横向对齐。驾驶员操纵变速杆的上端，下端就在凹槽中横向移动。换档包括两步：一、选档（横），二、挂档（纵）。如横向扳动变速杆使其下端伸入拨块3顶部凹槽中（选档），再纵向拨动变速杆，拨块3连同拨叉轴9和拨叉5即沿纵向向前移动一定距离，挂入二档。三、安全装置对变速器操纵机构的要求：(1) 保证变速器不自行脱档或挂档，在操纵机构中应设有自锁装置。(2) 保证变速器不同时挂入两个档位，在操纵机构中设互锁装置。(3) 防止误挂倒档，在操纵机构中应设有倒档锁。1自锁装置。功用：防止自动脱档，保证换档到位轮齿以全齿宽啮合。自锁装置包括自锁弹簧和自锁钢球。拨叉轴上表面有三个凹坑，分别对应两个档位和一个空档，自锁弹簧压迫自锁钢球卡在其中一个凹坑中。换档时，拨叉轴克服弹簧的压力把钢球挤出凹坑，移动到相应档位后必有另一凹坑对准钢球，弹簧压钢球嵌入凹坑，即限定了拨叉轴的轴向位置，使遇到振动等干扰时不会自动脱档。2分钟8分钟20分钟教学内容提要时间分配及备注 2互锁装置。 功用：若变速杆下端处于两拨块中间，挂档时将同时推动两个拨叉，挂入两个档位，由于两个档位传动比不同必使齿轮干涉，损坏零件。为防止同时挂入两个档位，设置互锁装置。在变速器上盖的横向孔中有互锁钢球和互锁销，每个拨叉轴朝向互锁钢球一侧有深度相等的凹坑。当空档时，凹坑、互锁销、钢球在同一直线上且只有一个凹坑的空隙，也即只允许一根拨叉轴移出空档位置填满空隙，销和钢球即把其余的拨叉轴锁死，即防止了同时挂入两个档位。3倒档锁当我们要挂倒档时，汽车应该停在原地而不能处于行驶状态，所以为了防止在行驶中误挂倒档，设置了倒档锁。倒档锁由倒档锁销和弹簧组成，当驾驶员要选挂倒档时，必须付出较大的力使变速杆下端克服弹簧压力将锁销推向右方，变速杆下端才能进入倒档拨块凹槽，实现换档。可见，倒档锁的作用是驾驶员施加较大的力，起到提醒注意的作用。第五节 分动器一、概述在多轴驱动的汽车上，为了将变速器输出的动力分配到各驱动桥，均装有分动器。 分动器的基本结构也是一个齿轮传动系统，其输出轴直接或通过万向传动装置与变速器第二轴相连，输出轴有若干个，分别经万向传动装置与各驱动桥连接。 为增加传动系的最大传动比及档数，目前绝大多数越野汽车都装有两档分动器，使之兼起副变速器的作用。二、EQ2080三轴越野汽车的两档分动器分动器单独安装在车架上，其输入轴1通过万向传动装置与变速器第二轴连接，输出轴共三根，即通往后驱动桥的输出轴8，通往中驱动桥的输出轴12和通往前驱动桥的输出轴17。越野汽车在坏路或无路情况下行驶时，为使汽车有足够的牵引力，需要前桥参加驱动；而在好路上行驶时，前桥应作为从动桥，以免增加功率消耗和轮胎及传动系零件的磨损。故分动器中通往前桥的输出轴17与通往中桥的输出轴12之间装有接合套16，只有将接合套16右移，使轴17、12刚性连接使，前桥方参加驱动。10分钟20分钟教学内容提要时间分配及备注分动器空档位置。将接合套4左移与齿轮15的接合齿圈接合后，从输出轴1传来的动力，经齿轮3，15和中间轴11传到齿轮10，由此再分别经齿轮6和13传到输出轴8和12。若接合套16已与轴12接合，则动力还可以从轴12传给通往前桥的输出轴17，分动器的这一档称为高速档，其传动比为1.08。将接合套4右移，与齿轮9的接合齿圈接合时，动力从输入轴经齿轮5和9传到中间轴11和齿轮10，然后再分别传到输出轴8、12和17。这一档为低速档，传动比为2.05。三、操纵机构当分动器挂入低速档工作时，其输出转矩较大，为避免中后桥超载，此时前桥必须参加驱动，分担一部分载荷。因此，分动器的操纵机构必须保证：非先接上前桥，不得挂入低速档；非先退出低速档，不得摘下前桥。10分钟教学目的及要求 1.了解锁销式惯性同步器和分动器的结构和工作原理；2.掌握变速器操纵机构安全装置的结构和工作原理。教学重点与难点重点：变速器操纵机构安全装置的结构和工作原理。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第七周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注概述一、组成万向传动装置是由万向节和传动轴组成的，有时还加装中间支承。在变速器与驱动桥距离较远时，应将传动轴分成两段，并加装中间支承，这样可避免传动轴过长使自振频率降低，高转速下共振。二、作用变夹角传递动力。汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的轴之间的动力传递均需万向传动装置。三、应用1主要应用于传动系。(a) 普通FR式布置型式，其万向传动装置包括两个万向节和一个传动轴。(b) 也是FR布置型式，但变速器、驱动桥距离较远，故把传动轴分成两段，采用中间支承。(c) 四轮驱动。虽然变速器和分动器都固定在车架上且设计轴线重合，但为了避免制造装配上的误差并考虑到车架变形等影响因素，在二者之间还是采用了万向传动装置。(d) (e) 为三轴越野汽车的两种布置型式。（d）的动力由分动器经中桥传递给后桥，称为贯通式结构。（e）由分动器把动力分别传给中桥和后桥，称为非贯通式。(f) (g) 是采用独立悬架和非独立悬架的两种转向驱动桥。由于转向驱动桥既要传递动力又要转向，所以半轴做成分段式的，并用万向节连接。2应用于转向系。3用于动力输出装置。15分钟教学内容提要时间分配及备注第一节 万向节一、分类二、十字轴刚性万向节1构造与润滑2单个十字轴万向节的不等速性下面通过两个特殊位置的运动分析来说明单个万向节传动的不等速性。（1）主动叉在垂直位置，且十字轴平面与主动轴垂直。主动叉与十字轴连接点a的线速度v在十字轴平面内；从动叉与十字轴连接点b 的线速度v在与主动叉平行的平面内，且垂直于从动轴。v可分解为十字轴平面内的速度和垂直于十字轴平面的速度。数值上vv。十字轴上a、b两点在十字轴平面内的线速度在数值上相等，即v=v。所以v.v。可见，该位置时，从动轴的转速大于主动轴的转速。（2）主动叉在水平位置，且十字轴平面与从动轴垂直。v在平行于从动叉的平面内，并垂直于主动轴。可分解为十字轴平面内的速度v和垂直于十字轴平面的速度。数值上。而v =v。所以，vv。此时从动轴转速小于主动轴转速。由上述两特殊情况知，十字轴万向节在传动过程中，主、从动轴的转速不等。表示两轴转角差随主从动轴转角的变化关系，为两轴夹角，从中可得以下结论：a当，从动轴转角超前；当，从动轴转角滞后。因此，若主动轴匀速转动，则从动轴为非匀速。这就是所谓单十字轴万向节传动的不等速性。b两轴夹角愈大，转角差愈大。即不等速性愈严重。所以，一般小于。3如何克服不等速性（1）不等速性的危害，产生扭转振动，附加交变载荷，影响部件寿命。（2）克服措施：采用双万向节。条件：a. 两万向节夹角相等。 b. 第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面。3分钟7分钟17分钟5分钟教学内容提要时间分配及备注三、准等速万向节（双联式）双联式万向节实际上是一套传动轴长度缩至最小的双万向节等速传动装置。的双联叉3相当于在同一平面上的万向节叉，欲使轴1和轴2的角速度相等，应保证=。为此，装有分度机构，以期双联叉的对称线平分轴1、2的夹角。双联式万向节允许有较大的轴间夹角，且结构简单，制造方便，工作可靠，故在转向驱动桥中的应用逐渐增多。切诺基的前传动轴与分动器前输出轴之间，即采用了双联式万向节。四、等速万向节1基本原理：从结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交角的平分面上。2球叉式万向节：（1）结构：主动叉5 与从动叉1分别与内外半轴制成一体。在主从动叉上，各有四个曲面凹槽，装合后，形成两个相交的环形槽，作为钢球滚道。四个传动钢球4放在槽中，钢球6放在两叉中心的凹槽内，以定中心。（2）等速原理；主动叉和从动叉凹槽的中心线是以O、O为圆心的两个半径相等的圆，而圆心O、O与万向节中心O的距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球的中心都位于两圆的交点上，亦即所有传动钢球都位于角平分面上，因而 保证了等角速传动。3球笼式万向节（1）结构：星型套7以内花键与主动轴相连，其外表买内有六条凹槽，形成内滚道。球形壳8内表面有相应六条凹槽，形成外滚道。六个钢球6分别装在各条凹槽中，并由保持架4使之保持在一个平面内。动力由主动轴1经钢球6、球形壳8输出。（2）等速原理：外滚道的中心A与内滚道的中心B分别位于万向节中心O的两边，且与O等距离。钢球中心C到A、B两点距离相等。保持架的内外球面，星形套的外球面和球形壳的内球面均以万向节中心O为球心。故当两轴交角变化时，保持架可沿内外球面滑动，以保持钢球在一定位置。由于OA=OB，CA=CB，COA 与COB 全等，所以COA=COB。即两轴相交任意交角时，传力的钢球C都位于交角平分面上。此时钢球到主动轴和从动轴的距离a、b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。3分钟20分钟教学内容提要时间分配及备注第二节 传动轴和中间支承1传动轴部件由传动轴及两端焊接的花键轴和万向节叉组成。2汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化，为避免运动干涉，传动轴设有滑动花键，以实现长度的变化。为减少磨损，还装有用以加注润滑脂的油嘴、油封、堵盖和防尘套。3传动轴高速旋转，所以须做动平衡，可贴平衡片。平衡后，在滑动叉13与传动轴16上刻记号21，以保证拆卸后重装时二者角位置不变。传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，应将其分为两段并加中间支承。4为得到较高的强度和刚度，传动轴多做成空心的，一般用1.53.0mm的薄钢板卷焊，超重型货车采用无缝钢管。5分钟教学目的及要求 1.了解万向传动装置的结构和工作原理；2.掌握克服十字轴万向节不等速性的方法和等速万向节传动的基本原理。教学重点与难点重点：克服十字轴万向节不等速性的方法和等速万向节传动的基本原理。教学手段板书、投影仪结合参考资料参看其它有关教材课后小结课后根据课堂教学效果总结 课程名称：汽车底盘构造授课教师闫慧敏所在系部汽车工程系课程类别一体化教学授课时间第八周 1到6节授课内容 汽车传动系授课对象12高汽1、2班教学内容提要时间分配及备注 驱动桥一、组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳组成。二、功用1将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传给驱动车轮，并进一步减速增矩；2通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；3通过差速器实现两侧车轮的差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。三、分类1非断开式驱动桥。半轴套管与主减速器壳刚性连成一体。整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接，两侧半轴与驱动轮不能在横向平面内相对运动。2断开式驱动桥。没有整体式桥壳，主减速器固定在车架上，两侧驱动轮分别通过悬架与车架相联，两轮可彼此独立跳动，半轴两端用万向节。第一节 主减速器一、功用 降速增扭，发动机纵置时改变转矩旋转方向。二、分类三、单级主减速器1结构：主动、从动齿轮间有正确的相对位置，方能降低啮合噪声，使轮齿沿长度方向磨损均匀。为此一方面应该保证主、从动齿轮有足够的支承刚度，使其在传动过程中不至于大变形而影响正常啮合；另一方面应有必要的啮合调整装置。主动齿轮18与轴做成一体，前端支承在一对反向安装的圆锥滚子轴承13、17上。后端支承在圆柱滚子轴承19上，形成跨置支承，以提高主动齿轮的支承刚度。2分钟3分钟5分钟2分钟3分钟教学内容提要时间分配及备注从动锥齿轮7用螺钉连接在差速器壳5上，差速器壳则用两个圆锥滚子轴承3支承在主减速器壳4中。在从动齿轮背面装有支承螺栓6，以限制从动锥齿轮过度变形而影响正常工作，支承螺栓与从动齿轮间隙为0.30.5mm。2圆锥滚子轴承的装配预紧度给予圆锥滚子轴承一定的装配预紧度，是为了减小轴向力引起的轴向位移，提高支承刚度，保证正常啮合；但也不能过紧，过紧则传动效率低，且加速轴承磨损。调整主动齿轮轴承13、17的预紧度，可通过改变两轴承内座圈间隔套一端的调整垫片14的总厚度来实现。过紧则增加厚度，反之则减少厚度。支承差速器壳的轴承3的预紧度，通过拧动两端调整螺母2来调整。3锥齿轮啮合关系的调整(1) 啮合印迹的调整。先在主动锥齿轮轮齿上涂以红色颜料，然后用手往复转动主动锥齿轮，于是从动锥齿轮轮齿上便出现红色印迹，检查印迹可知是否正确啮合。正确捏合印迹可通过增减主减速器壳与主动锥齿轮轴承座之间的调整垫片9的总厚度而获得。(2) 啮合间隙的调整方法是拧动调整螺母2以改变从动锥齿轮的位置，为保持已调整好的差速器圆锥滚子轴承预紧度不变，一端调整螺母拧入多少，另一端即应拧出多少。有时，也可以通过同时调整垫片9的厚度和调整螺母2的位置来保证齿轮副正确的啮合区和啮合间隙。4传动齿轮的齿形特点驱动桥高度尺寸H对上影响车身底版高度，对下影响最小离地间隙h，所以应尽量小。而H主要取决于从动锥齿轮直径大小，在同样传动比下，主动锥齿轮齿数愈多，从动锥齿轮齿数也愈多，直径也愈大。所以，应尽量减少主动齿轮齿数，但齿数过少会产生根切。螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮最小齿数少。显然，采用螺旋锥齿轮结构比较紧凑。并且，它还有运转平稳，噪声小等优点。直齿锥齿轮已基本不用。目前应用较广的是准双曲面齿轮。它与螺旋锥齿轮相比，工作平稳性更好，轮齿弯曲强度、接触强度更高，还具有主动齿轮轴线可向下偏移的特点。主动齿轮轴线向下偏移，可使汽车重心下降，有利于提高汽车行驶稳定性。20分钟教学内容提要时间分配及备注但准双曲