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1、第二篇 汽车传动系统,13 汽车传动系统概述 14 离合器 15 机械变速器17 万向传动装置18 驱动桥,13汽车传动系统概述,一、功用,将发动机发出的动力传递给驱动车轮使车在各种不同的工况下均能正常行驶，并具有良好的经济性和动力性。,1、减速增矩,通过传动系的作用，使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一，相应驱动轮所得到的转矩增大到发动机转矩的若干倍。,保持发动机在有利的转速范围内工作，汽车牵引力又在足够大的范围内变化。,在传动系的变速器中加设倒档，使汽车能在某些情况下倒车。,2、变速,3、倒车,4、中断传动,发动机只能在无负荷情况下起动，而且起动后转速必须保持在最低稳定转速以上，所以
2、在汽车起步以前，必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断，即传动系的中断传动作用。,汽车转弯时，左右车轮滚过的距离不同，传动系的差速作用可以使左右两驱动轮以不同的角速度旋转。,5、差速作用,二、传动系统的分类,1、机械传动系统,组成：离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速 器和半轴,发动机,离合器,变速器,万向节,驱动桥,主减速器,差速器,传动轴,半 轴,2、液力机械式传动系统,液力机械传动系是将液力传动与机械传动有机地组合起来。以液体为传动介质，利用其在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。,3、静液式传动系统,原理：通过液体介质的静压力能的变化来传动的。组成：由发动
3、机驱动的油泵、液压马达和控制装置。,静液式传动系统示意图,驱动桥,液压马达,油 泵,发动机,液压自动控制装置,变速操纵杆,4、电力式传动系统,电 池,电动机控制器,电动机,发电机,发动机,三、传动系统的布置型式,传动系统的布置方式,发动机前置后轮驱动,发动机前置前轮驱动,四轮驱动,越野车的传动系统,发动机,离合器,变速器,分动器,前驱动桥,桑塔纳轿车传动系统,液力变矩器,液力机械式传动,液力变矩器的输出转矩和输入转矩比值的变化范围不能满足汽车各种行驶工况要求，一般在后面串联一个有级式机械变速器。,发动机,液力变矩器,行星齿轮变速系统,不但可以传递转矩，还可以改变转矩的大小，实现无级变速，应用更
4、为广泛。,一、离合器功用：1、使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。2、换挡平顺。3、限制所传递的扭矩，防止传动系过载。二、离合器的分类1、液力式偶合器2、电磁式离合器3、磨擦式离合器,14 离合器,三、离合器的工作原理,飞 轮,从动盘,膜片弹簧,离合器盖,压 盘,离合器踏板,1、膜片式离合器工作原理,四、离合器的构造,由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。,1、主动部分,组成：离合器盖、压 盘要求:分离彻底,接合 柔 和,离合器盖,压 盘,飞 轮,离合器分离过程,离合器的工作过程,离合器接合过程,2、从动部分,、从动盘,摩 擦 片,从 动 盘 本 体,从 动 盘 毂,减
5、振 器 盘,摩 擦 片,从动盘的总体结构,、扭转减振器,1.动力传递 摩擦片-从动片-减振盘-减振弹簧-从动 盘毂。,2.减振弹簧和阻尼片衰减振动。,3.扭转减振器工作原理,不工作时,工作时,摩擦片转动，从动盘毂没有转动时，弹簧被压缩.,3、压紧机构,压 盘,膜片弹簧,飞 轮,分离轴承,4、操纵机构,分类：人力式;气压式人力式:机械式操纵机构和液压式操纵机构气压式:气压助力式操纵机构,驾驶员借以使离合器分离，而后又使之柔和接合的一套机构。,包括离合器踏板到离合器壳内的分离轴承及中间的传动部件。,作用：,组成：,（1）机械式离合器操纵机构,有杆系传动装置和 钢丝绳索传动装置两种。,（2）液压式离
6、合器操纵机构,结构原理图：,踏 板,储 液 室,主 缸,工 作 缸,分离轴承,分离杠杆,分离叉,推 杆,推 杆,五、几种典型的离合器,按从动盘数目分:单盘式,多盘式按压紧弹簧安装位置分:周布弹簧离合器,中央弹簧离合器,周布斜置弹簧离合器按压紧弹簧形式分:螺旋弹簧离合器,膜片弹簧离合器按操纵机构形式分:人力式,气压助力式,1、单片磨擦式离合器,从动盘,压紧弹簧,压 盘,离合器盖,2、双片式离合器,双片式离合器工作原理,3、膜片弹簧式离合器,、特点：,用弹簧钢板制成的带有锥度的膜片弹簧作为压紧弹簧。,膜片弹簧,、材料：优质弹簧钢板、形状：碟状,外端圆孔，可防止应力集中。,、膜片弹簧离合器工作原理,
7、膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面有一距离。,接合状态，膜片弹簧锥度变小。,分离状态，膜片弹簧呈反形。,、膜片弹簧离合器与螺旋弹簧离合器相比,摩擦片磨损变薄，膜片弹簧弹力几乎不变；,膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆作用；,膜片弹簧的压力分布均匀；,平衡性能好，高速性能优良；,制造工艺复杂、尺寸精度要求高。,15 机械变速器,一、变速器的功用与分类,（1）在较大范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩数值；（2）在汽车发动机旋转方向不变的前提下，利用倒挡实现汽车倒向行驶；（3）在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置，且便于汽车起动、怠速、换挡
8、和动力输出。,1、变速器的功用：,2、变速器的分类,（1）有级式变速器,采用齿轮传动，一般汽车采用35个前进档和一个倒档。,（2）无级式变速器,采用液力变矩器传动，传动比可在一定的数值范围内连续变化。,（3）综合式变速器,由液力变矩器和行星齿轮式变速器组成，传动比可在几个范围内连续变化。,二、普通齿轮变速器,1、组成：传动机构、操纵机构 2、分类：三轴式变速器、二轴式变速器,3、两轴式变速器,应用：发动机前置前轮驱动，发动机后置后轮驱动的汽车。,特点：输入轴与输出轴平行，无中间轴。,二轴式变速器组成：,输入轴、输出轴、倒档轴、轴承、变速齿轮。,输入轴,输出轴,二轴式变速器动力传递示意图,动力输
9、入,动力输出,主动齿轮,从动齿轮,接合套齿圈,各挡位的传递路线,结构分析：,一轴：一、二档齿轮与轴一体；三、四档齿轮与轴通过轴承连接。二轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；三、四档齿轮与轴一体。,2、三轴式变速器,应用：发动机前置后轮驱动，多用于轿车以外的各 种车型。结构：第一轴为输入轴，第二轴输出轴，第三轴中 间轴。,基本原理,i12=n1/n2=z2/z1=M2/M1,主动轮1,z1，n1，M1为主动齿轮的参数。z2，n2，M2为从动齿轮的参数。,从动轮2,三轴五挡位变速器结构,三轴式五挡位变速器实物图,（5）各档换档过程,一挡,二挡,三挡,四挡,五挡,倒挡,防止自动脱挡机构,挂档方向,跳档方
10、向,传动方向,结合齿圈,结合套齿,花键毂,1）切薄齿式,2）斜面齿式,结合齿圈,结合套齿,花键毂,结合齿圈,传动方向,三、组合式变速器,用于重型汽车，使其具有良好的动力和经济性。常采用两个变速器串联的方式构成组合式变速器。,组合式变速器,四、同步器,（一）、无同步器时变速器的换挡过程,1.从低速挡换入高速挡,（4）当V3=V2时 接合套 左移挂入五档,（1）在四档时 V3=V4,（2）退入空档 V3=V4 V4V2 故V3V2,（3）空档停留片刻 V2下降快 V3下降慢,3,2.从高速挡换入低速挡,（1）在五档时 V3=V2,（2）退入空档 V3=V2 V4V4,（3）由于V4下降快 V3下降
11、慢,（4）重新接合离合器，同时加空油，使V4V3,（5）再分离离合器，等 到V4=V3，即可挂入 四挡。,3,2,4,（二）同步器,分类：锁环式惯性同步器 锁销式惯性同步器,使结合套与待啮合齿圈迅速同步，缩短换挡时间，同时防止啮合时齿间冲击。,功用：,结构：同步装置、锁止装置、结合装置,1、锁环式惯性同步器,（1）组成：,细牙螺旋槽,滑 块,滑 块,锁 环,结合齿圈,（2）结构：,锁 环,齿厚A,结合齿圈,定位销、滑块,结合套,（3）原理,(b),(c),锁环,锁环,接合套,定位销,花键毂,滑块,2、锁销式惯性同步器,特点：以锁销代替锁环，锁销中部和接合套上相应的销孔两个端面的倒角产生锁止。,
12、五、变速器操纵机构,1、功用与要求（1）功用：保证驾驶员能准确可靠地使变速器换入某个挡位。（2）要求：自锁功能：防止自动换挡、脱挡。互锁功能：保证变速器不会同时换入两个挡位。倒挡锁：防止误换倒挡。2、构造分类 直接操纵机构 远距离操纵机构 预选气动式操纵机构 电控操纵机构,多用于轿车上,直接操纵式变速器操纵机构的构造,五、六档拨叉,三、四档拨叉,一、二档拨叉,倒档拨叉,变速杆,换档轴,叉形拨杆,倒档拨叉轴,一、二档拨叉轴,五、六档拨叉轴,自锁钢球,互锁销,五、六档拨块,变速器操纵机构演示,3、锁止机构,(1)自锁装置,(2)互锁装置,拨叉轴,互锁钢球,互锁销,(3)倒挡锁,驾驶员在换倒挡时要克
13、服倒挡锁弹簧弹力，变大的换挡阻力，可提醒驾 驶员.,六、分动器,输入轴,中间轴,中桥输出轴,前桥输出轴,后桥输出轴,1、作用：,2、结构特点：,结构、原理与变速器大致相同，主要区别是，汽车有几个驱动桥，分动器就有几个输出轴。,将动力分配给各个驱动桥、变速变扭。,3、操纵机构,分动器操纵原则：未先接上前桥，不得换入低挡。未先退出低挡，不得摘下前桥。,接前桥,摘后桥,低速档,高速档,本 章 小 结,变速器的功用：改变传动比、使汽车能倒退行驶、利用空挡，中断动力传递。分类:有级式、无级式、综合式二轴式变速器三轴式变速器的工作原理和速比计算组合式变速器的组成锁环式同步器和锁销式同步器的工作原理和适用范
14、围。操纵机构的组成和自锁、互锁、倒档锁的工作原理。分动器的挂档方式：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。,1、功用：,在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间持续传递动力。,一、概述,17 万向传动装置,2、组成：万向节 传动轴 中间支承,万向节,传动轴,1）变速器与驱动桥之间 2）变速器与分动器之间 3）转向驱动桥的主减速器与转向驱动轮之间,3、万向传动装置在汽车上的应用场合,分类：1）不等速万向节 准等速万向节 等速万向节 2）刚性万向节 柔性万向节,二、万向节,（1）结构：,1、十字轴式刚性万向节,（2）润滑与密封：,（2）单个刚性十字轴万向节的速度特性,当
15、主动叉在垂直平面内时：,VA=1r=2 rcos,1=2 cos,2 1 从动轴转速大于主动轴转速。,当主动叉在水平平面内时：,VB=2r=1 rcos,2=1 cos,2 1 从动轴转速小于主动轴转速。,（3）实现两轴间等角速度传动措施,同时必须满足两个条件：（1）第一个万向的两轴间的夹角与 第二个万向的两轴间的夹角相 等，即1=2（2）传动轴两端的万向节叉处于同 一平面内。,不等速特性曲线,2、准等速万向节,双联式万向节,原理：是一套传动轴 长度缩短至最 小的双万向节 等速传动装置。,特点：双联叉相当于两个在同一平面上的万向节叉;装有分度机构。,三销式万向节,是双联万向节演变而来的。,结构
16、特点：,主、从动偏心轴叉分别与转向驱动桥的内、外半轴制成一体；叉孔中心与叉轴中心线互相垂直但不相交；两叉由两个三销轴连接；三销轴大端中心线与小端轴颈中心线重合；靠近大端两侧有两轴颈，其中心线与小端轴颈中心线垂直关相交。,等速万向节,原理:使传力点始终位于两轴夹角的平分面上。,形式：,球叉式、球笼式。,两齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角的平分面上，P点两齿轮的圆周速度始终相等。,结构：,钢球,主动轴,星形套（内滚道）,球笼（保持架）,球形壳（外滚道）,外罩,1）球笼式等速万向节(RF节VL节),主动轴,球形壳,星形套,钢球,保持架,球笼式万向节的等速性(RF节),伸缩型球笼式万向节(VL节),2
17、）球叉式等角速万向节,主、从动叉分别与内外半轴制成一体；主、从动叉上各有四个曲面凹槽；四个传力钢球，一个定心钢球。,结构特点：,主动叉,从动叉,定位销,锁止销,中心钢球,传动钢球,球叉式万向节等速传动原理,3）挠性万向节,弹性连接件,弹性连接件,上海SH380A自卸车的挠性万向节,1、作用：把变速器的动力传给驱动桥。2、结构：空心、壁厚均匀的钢管。（1.53.0mm）3、安装：注意安装标记，满足动平衡要求。,三、传动轴与中间支承,中间支承,传动轴,油封,U型支架,蜂窝形橡胶垫,注油嘴,轴承,轴承座,EQ1090E型汽车传动轴中间支承,摆动式中间支承,本章小结,1.分类：不等速万向节准等速万向节
18、等速万向节 2.十字轴式刚性万向节结构与工作原理十字轴万向节的速度特性实现两轴间等角速度传动的措施3.等速万向节等速工作原理球叉式、球笼式万向节的结构4.传动轴和中间支承的组成和结构特点,18 驱动桥,组成与功用,（1）组成：主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等 组成。（2）功用：1.降速增矩;2.改变转矩方向;3.实现差 速作用;4.通过桥壳和车轮承载和传力（3）分类：断开式驱动桥、非断开式驱动桥。,非断开式驱动桥,驱动桥壳,主减速器,差速器,半轴,轮毂,断开式驱动桥,主减速器,摆臂轴,摆臂,车轮,半轴,弹性元件,减振器,第一节 主减速器,（1）结构：只有一对锥齿轮；（2）优点：结构简单、体积
19、小，重量轻和传动 效率高等优点。,按参加减速传动的齿轮副数目分:单级式主减速器和双级式主减速器按主减速器的传动档数分:单速式和双速式按齿轮副结构形式分:圆柱齿轮式圆锥齿轮式准双曲面齿轮式,一、单级主减速器,准双曲面齿轮传动的特点:1.工作平稳性更好;2.轮齿弯曲强度和接触强度更高;3.主动锥齿轮轴线可下偏移主动锥齿轮轴线下偏移时,在保证一定离地间隙条件下降低主动锥齿轮和传动轴的位置,使车身和整车质心降低,从而提高汽车行驶稳定性,东风EQ1091E型汽车主减速器及差速器,（3）组成,二、双级主减速器,（1）结构：一对 螺旋锥齿轮，一对圆柱斜齿轮。（2）优点：可以得到较大的传动比。（3）组成：（见
20、右图）,三.轮边减速器重型货车越野汽车和大型客车要求较大主传动比和较大的离地间隙时,双级主减速器由第一级主减速器和第二级轮边减速器组成.,四.双速主减速器为充分提高汽车的动力性和经济性,有些汽车装用具有两档传动比的主减速器,五、贯通式主减速器,多轴(桥)驱动汽车的驱动桥布置方式有非贯通式和贯通式两种.贯通式驱动桥的传动轴是串联的，传动轴从离分动器较近的驱动桥中穿过，通往另一驱动桥。,第二节 普通圆锥齿轮差速器,汽车行驶过程中车轮对路面的相对运动状态:纯滚动:U=rr纯滑转:U=0;0纯滑移:U0;=0驱动桥两侧:轮间差速器多轴驱动:轴间差速器,一.齿轮式差速器,1、功用：汽车差速器是一个差速传
21、动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。,2、差速器分类（1）按用途分：轮间差速器和轴间差速器。（2）按工作特性分：普通锥齿轮差速器;强制锁止式差速器和限滑差速器。限滑差速器:高摩擦自锁式差速器,牙嵌式自由轮式差速器,托森差速器,粘性联轴(差速)器.,3、普通圆锥齿轮差速器,组成,差速器的差速原理,圆锥齿轮差速器的运动特性方程式：n1+n2=2n0,结论：,（1）当差速器壳转速为零时，若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即以相同转速反向转动。（2）当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍。,转矩特性,这种差速器在
22、传力过程中行星齿轮相当于一个等臂杠杆，两半轴齿轮半径相等，行星齿轮没有自转时，转矩均分给两半轴齿轮，即M1=M2=0.5M0,行星齿轮自转时，行星齿轮受到摩擦力矩Mr作用且与自转方向相反。Mr使行星齿轮分别对左右半轴齿轮附加作用了两个圆周力F1、F2 故 M1=0.5（M0-Mr），M2=0.5（M0+Mr）于是，M2-M1=Mr。,圆锥齿轮差速器的锁紧系数 K=0.05 0.15，转矩比S=1.11.4,故可认为无论差不差速，转矩总是平均分配的。这样的分配比例对于汽车在好路面和转弯行驶时,效果都是满意的.,锁紧系数K：衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性。表征限滑差速器限滑能力的参数,轿
23、车和微型轻型货车取0.30.5,大型货车和越野车取0.40.6.,转矩比S:S=Mb/Ms。表征限滑能力的参数,轿车和微型轻型货车取1.83.0.,二.强制锁止式差速器,当一侧驱动轮滑转时,利用差速锁使差速器锁死而不起差速作用注意：一般要在停车时进行操纵；接上差速锁时，只允许直线行驶；通过坏路后应立即脱开差速锁。,第三节 限滑差速器,限滑差速器可以克服上述对称锥齿轮式差速器的弊端，它可以在一侧驱动轮打滑空转的同时，将大部分或全部转矩传给不打滑的驱动轮，以利用这一驱动轮的附着力产生较大的驱动力矩使汽车行驶。,一.分类：转矩敏感式限滑差速器、转速敏感式限滑差速器、主动控制式二、转矩式限滑差速器：锥
24、盘式、轮齿式、摩擦片式,三.摩擦片自锁差速器的工作原理,四、转速敏感式限滑差速器利用液体的粘性摩擦特性，即硅油的粘性摩擦特性感知速度差，实现差速器限滑作用。,五、托森差速器利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件，使差速器根据其内部内摩擦力矩大小而自动锁死或松开。托森差速器常被用于全轮驱动轿车的中央轴间差速器，后驱动桥的轮间差速器，但通常不用于转向驱动桥的轮间差速器。,第四节 变速驱动桥,变速驱动桥:把变速器和驱动桥两个动力总成合成一体,布置在一个壳体内,变速器的输出轴就是主减速器的输入轴,第五节 驱动车轮的传动装置与桥壳,一.驱动车轮的传动装置1.半轴(1)、功用：轴用来将差速器半轴齿
25、轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。在非断开式驱动桥内，半轴一般是实心的；在断开式驱动桥处，往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力；在转向驱动桥内，半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段，中间用等角速万向节相连接。(2)、分类：全浮式半轴:只传递扭矩，不承受反力和弯矩。半浮式半轴:除传递扭矩外，半轴外端还要承受反力和 弯矩。,全浮式半轴,2驱动车轮传动装置的万向节 转向驱动桥和断开式驱动桥驱动车轮的传动装置中必须采用万向节传动，以便使转向车轮能够转向，断开式驱动桥的摆动半轴能够摆动。,二、桥壳,1、功用：驱动桥壳一般由主减速器壳和半轴套管组成。其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等；其外部通过悬架与车架相连，两端安装制动底板并连接车轮，承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。2、分类：分段式桥壳 整体式桥壳,整体式桥壳,分段式桥壳,小 结,传动系统的五大功用、分类和布置形式,摩擦式离合器,机械变速器,二轴式变速器三轴式变速器和组合式变速器的功用工作原理和速比计算,锁环式同步器和锁销式同步器的工作原理操纵机构中自锁、互锁、倒档锁的工作原理。,分动器的挂档方式,十字轴式万向节的结构及工作特性准等速、等速万向节的工作原理传动轴的结构特点及中间支承的作用,万向传动装置,主减速器,功用原理分析各种类的结构分析,结束,
