汽车结构原理-传动系-详解

第一篇 传动系
传动系概述 离合器 变速器与分动器 万向传动装置 驱动桥

第1章 传动系统概述

传动系的功用和组成 传动系的布置形式
1.1汽车传动系的功用和组成
一、功用
汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给驱动轮。 按结构和传动介质分类,汽车传动系的形式有:机械式、液力机械式、静液式、 电力式等。 汽车传动系具有有以下几方面功能： 1、减速和变速 发动机转速高而相应的转矩小，汽车驱动轮无法直接与发动机相连接，而要 通过传动系统降低转速、增加转矩。传动比最小值应能保证汽车在良好路面上克 服滚动阻力与空气阻力以最高车速行驶。传动比最大值应能使汽车克服最大行驶 阻力(如上坡时)，而且仍具有某一最低稳定车速。 2、实现汽车倒驶 汽车在某些情况下需倒车，因发动机不能倒转，这需要通过变速器的倒档实 现。
2.3、离合器操纵机构
离合器操纵机构是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。 按照分离离合器时所需的操纵能源不同，离合器操纵机构分为人力式和助 力式两类。 人力式操纵机构按所用传动装置的形式不同，分为机械式和液压式两类。 对操纵机构的要求 1)踏板力要小，轿车一般在80～150N范围内，货车不大于150～200N。 2)踏板行程对轿车一般在80—150mm范围内，对货车最大不超过180mm。 3)踏板行程应能调整，以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可以复原。 4)应有对踏板行程进行限位的装置，以防止操纵机构因受力过大而损坏。 5)应具有足够的刚度。 6)传动效率要高。 7)发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作。
2、 液力机械传动系 靠液体介质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。动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。 液力偶合器能传递转矩，但不能改变转矩大小。液力变矩器除了 具有液力偶合器的全部功能以外，还能实现无级变速。一般液力 变矩器还不能满足各种汽车行驶工况的要求，往往需要串联一个 有级式机械变速器，以扩大变矩范围，这样的传动称为液力机械 传动。
2.3.1 机械式离合器操纵机构
机械式操纵机构有杆系和绳索两种形式。杆系传动机构结构简单、工 作可靠，广泛应用于各种汽车中。但其质量大，机械效率低，车架和驾 驶室的变形会影响其正常工作，在远距离操纵时布置较困难。绳索传动 机构可克服上述缺点，且可采用适宜驾驶员操纵的吊挂式踏板结构。但 其寿命较短，机械效率仍不高。此形式多用于轻型轿车中。
2.2.1周布弹簧离合器
采用机械操纵机构的单片周布弹簧离合器 1.主动部分 飞轮2、离合器盖19、压盘16、（四组共8片传动片33）
2.从动部分 从动盘（1个）
为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在 轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体园周部分，沿径向和周向切 槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片 分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲 的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。 离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了从动盘两侧的摩 擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。从 动盘本体和减振器盘又通过六个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因 为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传 动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于动盘本体和减振器盘来回转动， 夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下 来。
1.2.2 发动机前置、后轮驱动(FR方式) 这种布置形式易获得足够的驱动力。并且发动机散热条件好，操 纵机构简单，维修方便。
1.2.3、发动机中置、后轮驱动(MR方式) 便于对前后轮进行较为理想的重量分配。 1.2.4、发动机后置、后轮驱动(RR方式) 某些大型客车采用发动机后置、后轮驱动的布置形式。发动机后 置，可大缩短传动轴的长度，传动系结构紧凑，质心有所降低，前轴 不易过载，后轮附着力大，并能更充分地利用车箱面积。但由于发动 机后置，其散热条件差。远距离操纵使操纵机构变得复杂，维修调整 不便。除多用在大型客车上外，某些微型或轻型轿车也采用这种布置 形式。发动机也有横向布置和纵向布置之分。
二、组成
1、机械传动系 主要由离合器1、变速器2、万向节3和传动轴6组成的万向传动装置、 主减速器4、差速器5和半轴等组成
发动机前置后轮驱动汽车的传动系示意图
传动系各总成的功用
1、离合器 按照需要适时地切断或接合发动机与传动系之间的动力传递； 2、变速器 改变发动机输出转速的高低、转矩的大小及输出轴的旋转方向，也可以切 断发动机向驱动轮的动力传递； 3、万向传动装置 将变速器输出的动力传递给主减速器，并适应两者之间距离和轴线夹角的 变化； 4、主减速器 降低转速，增大扭矩，改娈动力的传递方向； 5、差速器 将主减速器传来的动力分配给左右两半轴，并允许左右两半轴以不同角速 度旋转，以满足左右两驱动轮在行驶过程中差速的需要； 6、半轴 将差速器传来的动力传给驱动轮，使驱动轮获得旋转的动力。 7、分动器 对于四轮驱动的汽车，在变速器与万向传动装置之间还装有分动器，其作 用是将发动机的动力分配给前后桥。
3、必要时中断传动 起动发动机或汽车换档、制动时都要暂时中断动力的传递，此功能 由离合器实现；在汽车长时间停车，或汽车虽停车但发动机还不 熄火的情况下，都要求传动系较长时间保持中断，这个功能由变 速器的空档实现。 4、差速作用 汽车转弯时，两侧车轮通过的距离不相等，外侧车轮应比内侧车轮 转得快，是由差速器来实现的。
2.1.2 摩擦离合器的结构和工作原理 1、摩擦式离合器的组成
A、主动部分：包括飞轮4、离合器盖6和压盘5。 B、从动部分：从动盘3 C、压紧装置：装在压盘与离合器之间的压紧弹簧16 D、操纵机构：踏板12、拉杆13、拉杆调节叉14、分离拨叉11、分 离套筒、分离轴承9、分离杠杆7及复位弹簧10和15等组成
1.2、传动系的布置形式
传动系的布置形式主要决定于发动机的安装位置及汽车的驱动形式。 汽车的驱动形式用汽车车轮总数×驱动车轮数来表示。驱动形式有 4×2、4×4、6×6、6×2、6×4等,其中4×4、6×6为越野汽车。此外，汽 车的驱动形式也可以用车桥总数×驱动桥数来表示。 布置形式分为: 1、发动机前置、前轮驱动(FF方式) 2、发动机前置、后轮驱动(FR方式) 3、发动机中置、后轮驱动(MR方式) 4、发动机后置、后轮驱动(RR方式) 5、越野汽车传动系布置形式(4WD方式)
2、膜片弹簧离合器的工作原理
分离钩
前后钢丝 支撑环
3、膜片弹簧的弹性特性及其特点 膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的双重作用，使得离合器的 结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。膜片弹簧与压盘 整个圆周方向接触，压紧力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。 膜片弹簧由制造保证其内端处于同一平面，不存在分离杠杆工作高度 的调整。在离合器分离的接合过程中，膜片弹簧与分离钩及支承环之 间为接触传力，不存在分离杠杆的运动干涉。膜片弹簧具有非线性的 弹性特征，能随摩擦片的磨损自动调节压紧力，传动可靠，不易打滑， 且离合器分离时操纵轻便。膜片弹簧中心位于旋转轴线上压紧力几乎 不受离心力的影响。 膜片弹簧的制造工艺复杂,对材质和尺寸精度要求高,近年来不仅 在轿车上被大量采用,在轻、中、重型货车及客车上广泛使用。
2、摩擦式离合器的工作原理
1.结合状态 1）分离轴承向后移，留出“自由间隙” 2）弹簧力使压盘将从动盘压紧在飞轮上，传递动力 在离合器接合时，分离轴承前端与分离杠杠内端之间有一定的轴向间隙， 这一间隙称为自由间隙。 当从动盘摩擦衬片因磨损而变薄时，离合器压盘前移，分离杠杠内端将后移。 如果没有上述自由间隙，则分离杠杠内端将不能后移，相应地也就限制了离 合器压盘前移，从而不能有效地压紧从动盘摩擦衬片，造成离合器打滑，传 递转矩下降。
2.分离过程 1）先消除自由间隙 2）克服弹簧力，将压盘后拉，从动盘逐渐离开飞轮，传递的动力逐 渐减小，最终切断。
离合器踏板的有效行程---由于从动盘有一 定 的弹性，飞轮、压盘和从动盘的接触面也会 有一定的翘曲变形，要使离合器彻底分离， 必须使压盘向后移动充分的距离（1-3mm） ，反映到踏板上就是离合器踏板的有效行 程。 离合器踏板的总行程---离合器踏板的有效 行程与自由行程之和。
3.结合过程 缓慢抬起离合器踏板，传递的转矩逐渐增大，离合器从打滑到部分 打滑到完全结合。
2.2、摩擦离合器
摩擦式离合器的类型

按从动盘的数目不同 单片、双片和多片离合器；

按弹簧的类型和布置形式不同 周向布置多个弹簧离合器、中央弹簧离合器，斜置弹簧离合器
以及膜片弹簧离合器；

按操纵机构的不同
机械式、液压式、气压式和空气助力式。
1.2.1 发动机前置、前轮驱动(FF方式) 轿车传动系普遍采用发动机前置、前轮驱动的布置形式，这种布 置形式，除具有发动机散热条件好，操纵方便等优点外，还省去了很 长的传动轴。传动系结构紧凑，整车质心降低，汽车高速行驶稳定性 好。但前轮驱动的汽车，上坡时附着力减小，易打滑；下坡制动时， 前轮载荷过重，高速行驶易发生翻车现象。这种布置形式在重心较低 的微型、普通型轿车上得到了广泛的运用
2.3.2 液压式离合器操纵机构 液压式操纵机构主要由主缸、工作缸和管路等部分组成，具有传动 效率高、质量小、布置方便Hale Waihona Puke Baidu便于采用吊挂踏板、驾驶室容易密封、 驾驶室和车架变形不会影响其正常工作、离合器接合较柔和等优点。 此形式广泛应用于各种形式的汽车中。
2、膜片弹簧离合器
1）结构
2.2.2膜片弹簧离合器
1、膜片弹簧离合器的构造 主要由离合器盖、分离弹簧（分离杠杆）和离合器压盘组
成。
压紧、分离机构 由膜片弹簧（压紧作用及分离杠杆作用）、枢轴环、压力板、金属 带、收缩弹簧等组成。 膜片弹簧为碟形，其上开有若干个径向开口，形成若干个弹性杠杠。 弹簧中部有钢丝支承圈，用铆钉将其安装在离合器盖上。在离合器盖 未固定到飞轮上时，膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面 间有一距离L。 用螺栓将离合器盖固定到飞轮上时，离合器盖通过后 钢丝支承圈把膜片弹簧中部向前移动了一段距离。由于膜片弹簧外端 位置没有变化，所以膜片弹簧被压缩变形。膜片弹簧外缘通过压盘把 从动盘压靠在飞轮后端面上，这时离合器为接合状态。在分离离合器 时，分离轴承前移，膜片弹簧将以前钢丝支承圈为支点，其外缘向后 移动，在分离钩的作用下，压盘离开从动盘后移，离合器就变为分离 状态了。
3.压紧机构 16个沿圆周分布的螺旋弹簧31 4.分离机构 4个分离杠杆25、分离轴承26、回位弹簧27、分离套筒28、分离叉30 （注意：自由间隙） 5.机械式操纵机构
分离杠杆：浮动销支承
离合器操纵机构运动干涉问题在周布弹簧离合器中的分离杠杆与压盘连接 处，压盘要前后作直线运动；分离杠杆外端要围绕支点作圆弧运动，这样就会 发生运动干涉。为解决这一问题，把分离杠杆支点作成浮动式的。分离杠杆的 孔做的比连接销轴大一些，在销轴一侧铣出平面，并在此平面与孔之间放一滚 柱，使分离杠杆可相对支点沿离合器径向作少量移动，从而避免了运动干涉。 膜片弹簧与压盘之间能相对滑动，自然就可以消除上面这种分离机构的干涉问 题。
1.2.5、越野汽车传动系布置形式(4WD方式) 为了充分利用所有车轮与地面之间的附着条件，以获得尽可能 大的牵引力，越野汽车采用全轮驱动。前桥既是转向桥，也是驱动 桥，所以前桥左右两根半轴均分为两段，并用万向节联接。
思考题 1、汽车传动系的基本功用？ 2、传动系一般由哪些总成组成？ 3、汽车传动系有哪几种布置形式？各有什么特点？
第2章 离合器




离合器的功用 摩擦离合器的结构和工作原理 摩擦式离合器的类型 离合器操纵机构
2.1、离合器的功用及摩擦离合器的工作原理
2.1.1 离合器的功用 1、使发动机与传动系逐渐接合,保证汽车平稳起步。 2、暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机的起动和变速器的 换档。 3、限制所传递的扭矩，防止传动系过载。