汽車概論-傳動系統(tǒng)

L o g o,第五章 汽車傳動系,汽車總體構(gòu)造,發(fā)動機 汽車的動力來源，汽車的心臟 車身 電氣與電子設(shè)備 底盤 汽車的主要部分,汽車底盤構(gòu)造及工作原理,傳動系 行駛系 轉(zhuǎn)向系 制動系,汽車傳動系統(tǒng)的組成與功能,實現(xiàn)汽車減速增矩； 實現(xiàn)汽車變速； 實現(xiàn)汽車倒車； 必要時中斷動力傳遞； 應使車輪具有差速功能； 能夠消除變速器與驅(qū)動橋之間因相對運動而產(chǎn)生的不利影響；,主減速器,變速器,離合器、空檔,差速器,萬向節(jié)、傳動軸,倒檔,傳動系的主要形式,機械式：全部傳動部件均由機械部件組成的傳動系。 液力式：分為液力機械式和靜液式。液力機械式指由部分液壓傳動部件和機械部件組成的傳動系。靜液式又稱容積式，傳動系統(tǒng)的主要部件均由液壓部分組成。 電力式：由電力部件和機械部件組成的傳動系。,機械式傳動系的基本組成,（發(fā)動機）離合器變速器萬向傳動裝置主減速器差速器,液力式傳動系統(tǒng),1.驅(qū)動橋 2.液壓馬達 3.制動踏板 4.加速踏板 5.變速操縱桿 6.液壓控制器 7.油泵,發(fā)動機,電力式傳動系統(tǒng),電力傳動系統(tǒng)方案也由過去的發(fā)動機發(fā)電機電動機驅(qū)動橋模式向燃料電池、混合驅(qū)動、車載蓄電池、電動輪等技術(shù)發(fā)展。 目的在于：降低排放、甚至做到零排放，緩解環(huán)境污染； 避免石油危機，解決能源的安全問題；,離合器Clutch,離合器在整車中處于的位置,發(fā)動機離合器變速箱,離合器起到的作用：在必要時切斷發(fā)動機傳來的動力。,離合器經(jīng)常處于結(jié)合狀態(tài)，只有在使用時脫開。,離合器,主要作用： 傳遞或切斷動力；保證汽車平穩(wěn)起步； 使汽車換檔平順、柔和； 防止傳動系過載。,離合器的功用,a. 起步工況,離合器處于結(jié)合狀態(tài),處于最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,離合器處于脫開狀態(tài),離合器逐漸進入結(jié)合狀態(tài),離合器處于結(jié)合狀態(tài),如果沒有離合器,離合器的功用：1.保證汽車起步平穩(wěn),離合器的功用,b. 換檔工況,離合器處于結(jié)合狀態(tài),可以達到同步,離合器處于脫開狀態(tài),離合器逐漸進入結(jié)合狀態(tài),離合器處于結(jié)合狀態(tài),X檔行駛,踩離合器 換檔,逐漸放開離合器踏板,換檔完成,直接掛檔,產(chǎn)生很大的沖擊,損壞傳動元件,如果沒有離合器,離合器的功用：2.保證換檔工作平順,離合器的功用,c. 緊急制動工況,離合器處于結(jié)合狀態(tài),離合器打滑,X檔行駛,緊急制動,主動盤與從動盤之間的力達到極限,防止系統(tǒng)過載,發(fā)動機轉(zhuǎn)速急劇降低,產(chǎn)生很大慣性力矩,過大的載荷，影響傳動元件壽命或損壞傳動元件,如果沒有離合器,離合器的功用：3.防止傳動系統(tǒng)過載,離合器分主動部分和從動部分 可以暫時分離，又可逐漸接合； 在傳動過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動； 為此，必須在主動部分和從動部分間采用非剛性的傳動方式， 或是借兩部分接觸面間的摩擦作用來傳動（摩擦式離合器），或是用液體作為傳動介質(zhì)（液力偶合器），或是利用磁力進行傳動（電磁式離合器）。目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦式離合器。,1摩擦片 2從動盤本體 3動盤轂 4減振彈簧 5減振器盤,摩擦片,摩擦離合器的工作原理,基本知識： 摩擦力：F=u*P 其中 u摩擦系數(shù)； P壓力。 摩擦力與壓力成正比； 摩擦系數(shù)取決于材料本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等。 靜摩擦系數(shù) 滑動摩擦系數(shù)；,離合器的組成： 主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)、操縱機構(gòu)組成； 主動部分、從動部分、壓緊機構(gòu)作用是保證離合器處于壓緊狀態(tài)并傳遞動力； 操縱機構(gòu)保證離合器分離。,1膜片彈簧 2壓盤 3從動盤 4飛輪 5離合器蓋 6分離鉤 7操縱臂 8分離臂 9拉索 10踏板 11變速器輸入軸 12分離軸承,摩擦離合器的工作原理,靠主動盤與從動盤之間的摩擦力矩傳遞扭矩； 在經(jīng)常狀態(tài)下，通過壓緊彈簧將主動盤與從動盤壓在一起；只有在需要脫離時，通過操縱系統(tǒng)壓縮壓緊彈簧，同時帶動從動盤離開主動盤； 在離合器由脫離狀態(tài)向結(jié)合狀態(tài)恢復過程中，適當控制離合器踏板的恢復速度，以避免沖擊，并使傳動系統(tǒng)工作平穩(wěn)。 在傳遞的力矩大于主動盤和從動盤之間的最大靜摩擦力時，離合器打滑，起到避免過載、保護系統(tǒng)的作用；,離合器操縱機構(gòu),變速器,1.變速器的功用 （1）改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作； （2）在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛； （3）利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換擋或進行動力輸出。,思考題,變速器變速比定義為輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速。 那么是1擋傳動比大還是5擋傳動比大？ 一般采用1擋起步，是否可以2擋起步？3擋？4擋？5擋？倒擋？ 某車輛掛4擋在公路上穩(wěn)速行駛，當司機想快速超車時，他應該是降擋還是升擋？,2.變速器分類,（1）有級式變速器 有幾個可選擇的固定傳動比，采用齒輪傳動。這種變速器又可分為齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪軸線旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。 （2）無級式變速器 傳動比可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的變速器。按變速的實現(xiàn)方式，又可分為液力變矩式無級變速器、機械式無級變速器和電力式無級變速器。,按操縱方式劃分，變速器又可以分為： （1）強制操縱式變速器 靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。 （2）自動操縱式變速器 傳動比的選擇和換擋是自動進行的，駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據(jù)發(fā)動機的負荷信號和車速信號來控制執(zhí)行元件，實現(xiàn)擋位的變換。 （3）半自動操縱式變速器 預先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板時，由執(zhí)行機構(gòu)自行換擋。,變速器構(gòu)造,中間軸上各相應擋齒輪都為常嚙合,a.傳動鏈：輸入軸動力輸入軸齒輪/中間軸齒輪中間軸齒輪/輸出軸齒輪輸出軸動力。并通過改變不同齒輪嚙合，實現(xiàn)不同的檔位。 b.支撐方式：采用圓柱滾子軸承、滾針軸承、向心球軸承作為支撐。滾針軸承具有可承受較大的徑向剛度大；徑向尺寸小，可以不安裝內(nèi)圈和外圈，因此便于安裝在狹小空間內(nèi)。,小結(jié),c.操縱方式：通過各檔撥叉，推動同步器（或者結(jié)合套）實現(xiàn)換檔操作。 d.潤滑方式與密封：變速箱殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤滑齒輪副、軸、軸承等，同時也通過在齒輪上鉆徑向孔，或者在齒輪輪轂上開徑向油槽的方式，來潤滑所在部位的軸承；,變速器傳動部件齒輪，軸，結(jié)合套,通過接合套的前后移動，可以使花鍵轂與相鄰齒輪上的接合齒圈連接在一起，將齒輪上的動力傳給第二軸。,直接檔：當最左面的花鍵轂通過接合套與第一軸常嚙合齒輪的接合齒圈接合時，來自輸入軸的動力直接傳到輸出軸上，這時變速器的傳動效率最高，這一擋位稱為直接擋。 超速檔：變速器處于超速擋工況時傳動比小于1，輸出軸比輸入軸轉(zhuǎn)得要快。在路況良好，汽車不需要頻繁加減速的情況下，使用超速擋能讓發(fā)動機工作在最經(jīng)濟工況附近。,三軸式變速器,兩檔式變速器,無同步器時變速器的換檔過程,傳統(tǒng)齒輪式變速器在換擋掛齒過程中，必須在待嚙合的主、從動齒輪的線速度相等時進行，否則會出現(xiàn)打齒現(xiàn)象甚至掛不上擋。 兩腳離合：當高擋換低擋時，司機需踩下踏板掛空擋，空擋加油至發(fā)動機響聲低沉后，即掛入低擋。 同步器的基本工作原理就是換擋時，在接合套與接合齒圈的角速度不一致（不同步）時，二者不能進入嚙合，只有三者角速度達到相等（同步）時才能進入嚙合。也就是說接合套與接合齒圈不同步就掛不上擋，只有達到同步時才能掛上擋，因而掛擋時就不會產(chǎn)生沖擊。,1、7鎖環(huán) 2彈簧圈 3調(diào)整墊片 4花鍵轂 5滑塊 6接合套 8花鍵轂墊圈 9第一軸齒輪 10撥叉 11五擋齒輪 12第二軸,變速器操縱機構(gòu),為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機構(gòu)應滿足如下要求： （1）掛擋后應保證結(jié)合套位于與結(jié)合齒圈的全部套合位置，或滑動齒輪換擋時，全齒長都進入嚙合。在振動等條件影響下，操縱機構(gòu)應保證變速器不自行掛擋或自行脫擋。為此在操縱機構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 （2）為了防止同時掛上兩個擋位而使變速器卡死或損壞，在操縱機構(gòu)中設(shè)有互鎖裝置。 （3）為了防止在汽車前進時誤掛倒擋，導致零件損壞，在操縱機構(gòu)中設(shè)有倒擋鎖裝置。,思考題,如果車輛在行駛過程中，變速器誤動作，同時掛上兩個擋位，會出現(xiàn)什么情況？ 如果離合器損壞，無法分離。此時還能換擋嗎？應該怎樣操作？,其他變速器,自動機械式變速器（AMT） 自動變速器（AT） 無極變速器（CVT） 思考題： 你能提出一種無級變速的方案嗎？,自動變速器,根據(jù)發(fā)動機負荷和汽車車速等工況自動變換傳動系統(tǒng)的傳動比，以使汽車獲得良好的動力性和燃油經(jīng)濟性，并減少發(fā)動機的排放以及提高車輛行駛的安全性、乘坐舒適性和操縱輕便性。,液力耦合器,主動元件：泵輪,從動元件：渦輪,泵輪剛性連接在外殼上，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。,渦輪連接在從動軸上。,泵輪與渦輪構(gòu)成工作輪。,原理： 流動的液體在動能變化過程中吸收或者放出能量。,行星齒輪變速器 的工作原理,n1+a*n2(1+a)n3=0,從式中可以看出： 太陽輪、齒圈與行星齒輪架中任意一對可作為傳動件； 如果有兩個被固定在一起，則第三個的速度與前兩個相同，傳動比為1； 如果三個均為自由轉(zhuǎn)動，則行星齒輪不能傳動(空檔)。 行星架被固定時，太陽輪、齒圈轉(zhuǎn)速相反(倒檔)。,n1+a*n2(1+a)n3=0,液力機械自動變速器,供油系統(tǒng),執(zhí)行裝置,控制裝置,換檔品質(zhì)控制裝置,自動變速器的操縱機構(gòu)的組成,金屬帶式無級自動變速器,組成:金屬帶、 主動工作輪、 從動工作輪、 液壓泵、 起步離合器 控制系統(tǒng)等,萬向傳動裝置,萬向傳動裝置在汽車上的應用場合,消除變速器與驅(qū)動橋之間的相對運動帶來的不利影響。在變速器和驅(qū)動橋的距離較遠時，將傳動軸分成兩段，并加中間支承，并免系統(tǒng)的共振、提高傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速和工作可靠性。,在變速器與分動器分開安裝的場合，二者之間存在制造和安裝誤差和車架變型引起的不利影響，因此采用萬向傳動裝置。多軸汽車如果采用非貫通式布置方案，其后橋傳動軸需要加中間支承。,在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的主減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間：,在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中需要該橋即能滿足車輪轉(zhuǎn)向又能不間斷驅(qū)動力傳遞，因此在板軸靠近車輪處需要采用萬向傳動。在采用獨立懸架時，還需要在靠近主減速器處也要加萬向節(jié)，滿足左右半軸的跳動條件。,在動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中：,在變速箱與分動器之間,在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的轉(zhuǎn)減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間,變速器和驅(qū)動橋之間,萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還加裝中間支承。汽車上任何一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞，均須通過萬向傳動裝置。,驅(qū)動橋,驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等組成。其功用是： 將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速、增大轉(zhuǎn)矩； 通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向； 通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)、外側(cè)車輪（作純滾動運動）以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向。,主減速器的功用,1）降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩； 2）改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向；,差速器差速原理如圖所示。當汽車直線行駛時，行星齒輪5與差速器殼2一起公轉(zhuǎn)，不繞本身軸3自轉(zhuǎn)，兩半軸齒輪1、4的轉(zhuǎn)速相等，即兩側(cè)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速相等。 當汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其他行駛情況下，行星齒輪5除公轉(zhuǎn)外，還繞本身軸3自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上.滾動。,防滑差速器,因?qū)ΨQ錐齒輪差速器無論左右驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速是否相等，其轉(zhuǎn)矩基本上是平均分配的，使汽車通過壞路的行駛能力受到限制。當遇到左、右驅(qū)動輪與路面之間的附著條件相差較大的情況時，將不能保證汽車得到足夠的牽引力，（壞路一側(cè)的驅(qū)動輪高速滑轉(zhuǎn)，好路一側(cè)的車輪靜止不動，汽車不能前進。） 防滑差速器在一個驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，設(shè)法使大部分轉(zhuǎn)矩甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的（附著性能）附著力，而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼續(xù)行駛。,強制鎖止式差速器 粘性聯(lián)軸差速器 自鎖式差速器,