11汽车传动系(1概述)教程.ppt

第十一章第十一章 汽汽车传动车传动系系第一第一节节 概述概述一、传动系的基本功用与组成一、传动系的基本功用与组成汽汽车传动车传动系的基本功用是系的基本功用是将将发动发动机的机的动动力力传给驱动车轮传给驱动车轮。传动传动系系组组成成:离合器、离合器、变变速器、分速器、分动动器（如器（如4 44 4越野越野车车）、）、传动轴传动轴、主减速器、差速器等。主减速器、差速器等。传动传动系的系的组组成（成（FRFR）发动机发动机变变速器速器 离合器离合器传动轴传动轴主减速器主减速器差速器差速器汽车传动系汽车传动系（FRFR）原理示意图原理示意图 发动机、前轴发动机、前轴后轴、主减速器后轴、主减速器 差速器差速器离合器离合器变速器变速器传动轴传动轴 万向节万向节汽车传动系实物图汽车传动系实物图 汽汽车传动系按照系按照结构和构和传动介介质分，其型式有分，其型式有机械式、液力机械式、液力式式（包括（包括液力机械式、静液式（容液力机械式、静液式（容积液液压式）式）、电力式等力式等。它。它们的的基本功能就是将基本功能就是将发动机机发出的出的动力力传给驱动车轮。它的首要任。它的首要任务就就是与汽是与汽车发动机机协同工作，以保同工作，以保证汽汽车能在不同使用条件下正常行能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的，并具有良好的动力性和燃油力性和燃油经济性，性，为此，汽此，汽车传动系都具系都具备以下的功能：以下的功能：1 1、减速和、减速和变速速我我们知道，只有当作用在知道，只有当作用在驱动轮上的上的牵引力足以克服外界引力足以克服外界对汽汽车的的阻力阻力时，汽，汽车才能起步和正常行才能起步和正常行驶。由。由实验得知，即使汽得知，即使汽车在平直在平直得得沥青路面上以低速匀速行青路面上以低速匀速行驶，也需要克服数，也需要克服数值约相当于相当于1.51.5汽汽车总重力得重力得滚动阻力。以阻力。以东风EQ1090EEQ1090E型汽型汽车为例，例，该车满载总质量量为92909290kgkg（总重力重力为9113591135N N），），其最小其最小滚动阻力阻力约为13671367N N。若要若要求求满载汽汽车能在坡度能在坡度为3030的道路上匀速上坡行的道路上匀速上坡行驶，则所要克服的所要克服的上坡阻力即达上坡阻力即达27342734N N。东风EQ1090EEQ1090E型汽型汽车的的61006100Q-1Q-1发动机所能机所能产生的最大扭距生的最大扭距为353353NmNm（1200-1400rpm1200-1400rpm）。）。假假设将将这以扭距直接如数以扭距直接如数传给驱动轮，则驱动轮可能得到的可能得到的牵引力引力仅为784784N N。显然，在此情然，在此情况下，汽况下，汽车不不仅不能爬坡，即使在平直的良好路面上也不可能匀速不能爬坡，即使在平直的良好路面上也不可能匀速行行驶。另一方面另一方面，61006100Q Q1 1发动机在机在发出最大功率出最大功率99.399.3kWkW时的曲的曲轴转速速为30003000rpmrpm。假如将假如将发动机与机与驱动轮直接直接连接，接，则对应这一曲一曲轴转速的汽速的汽车速度将达速度将达510510km/hkm/h。这样高的高的车速既不速既不实用，也不可能用，也不可能实现（因（因为相相应的的牵引力太小，引力太小，汽汽车根本无法启根本无法启动）。为解决解决这些矛盾，些矛盾，必必须使使传动系具有减速增距作用系具有减速增距作用（简称称减速减速作用），亦即使作用），亦即使驱动轮的的转速降低速降低为发动机机转速的若干分之一，相速的若干分之一，相应地地驱动轮所得到的扭距所得到的扭距则增大到增大到发动机扭距的若干倍机扭距的若干倍。由主减速器、变速器（非超速档）实现的。由主减速器、变速器（非超速档）实现的。汽汽车的使用条件的使用条件，诸如如汽汽车的的实际装装载量、道路坡度、量、道路坡度、路面状况，以及道路路面状况，以及道路宽度和曲率、交通情况所允度和曲率、交通情况所允许的的车速速等等，都在很大范等等，都在很大范围内不断内不断变化化。这就要求汽就要求汽车牵引力和引力和速度也有相当大的速度也有相当大的变化范化范围。对活塞式内燃机来活塞式内燃机来说，在其，在其整个整个转速范速范围内，扭距的内，扭距的变化范化范围不大，而功率的及燃油不大，而功率的及燃油消耗率的消耗率的变化却很大，因而保化却很大，因而保证发动机功率机功率较大而燃油消大而燃油消耗率耗率较低的曲低的曲轴转速范速范围，即有利，即有利转速范速范围很窄。很窄。为了使了使发动机能保持在有利机能保持在有利转速范速范围内工作，而汽内工作，而汽车牵引力和速引力和速度有能在足度有能在足够大的范大的范围内内变化，化，应当使当使传动系系传动比（所比（所谓传动比就是比就是驱动轮扭距与扭距与发动机扭距之比以及机扭距之比以及发动机机转速与速与驱动轮转速之比）能在最大速之比）能在最大值与最小与最小值之之间变化，即化，即传动系系应起起变速作用速作用。由变速器的不同前进档位实现的。由变速器的不同前进档位实现的。2 2、实现汽汽车倒倒驶 汽汽车在某些情况下，需要倒向行在某些情况下，需要倒向行驶。然而，内燃机是。然而，内燃机是不能反向旋不能反向旋转的，故与内燃机共同工作的的，故与内燃机共同工作的传动系必系必须保保证在在发动机机选择方向不方向不变的情况下，能的情况下，能够使使驱动轮反向旋反向旋转。一般一般结构措施是在构措施是在变速器内加速器内加设倒档倒档（具有中（具有中间齿轮的减的减速速齿轮副副。3 3、必要、必要时中断中断传动 内燃机只能在无内燃机只能在无负荷情况下起荷情况下起动，而且启，而且启动后的后的转速速必必须保持在最低保持在最低稳定定转速上，否速上，否则即可能熄火，所以在汽即可能熄火，所以在汽车起步之前，必起步之前，必须将将发动机与机与驱动轮之之间的的传动路路线切断，切断，以便起以便起动发动机。机。发动机机进入正常怠速运入正常怠速运转后，再逐后，再逐渐地地恢复恢复传动系的系的传动能力，即从零开始逐能力，即从零开始逐渐对发动机曲机曲轴加加载，同，同时加大加大节气气门开度，以保开度，以保证发动机不致熄机不致熄灭，且汽，且汽车能平能平稳起步。起步。刚学学驾驶车的朋友的朋友应该有比有比较深的深的认识吧，吧，起起动时忘忘踩离合或者离合放得太快就会离合或者离合放得太快就会“死火死火”。此外，。此外，在在变换传动系系传动比档位（比档位（换档）以及档）以及对汽汽车进行制行制动之前，之前，都有必要都有必要暂时中断中断动力力传递。为此，在此，在发动机与机与变速器之速器之间，可装，可装设一个依靠摩擦来一个依靠摩擦来传动，且其主，且其主动和从和从动部分可部分可在在驾驶员操操纵下下彻底分离，随后再柔和接合的机构底分离，随后再柔和接合的机构离离合器合器。同同时，在在汽汽车长时间停停驻时，以及在，以及在发动机不停止运机不停止运转情情况下，使汽况下，使汽车暂时停停驻，传动系系应能能较长时间中断中断传动状状态。为此，此，变速器速器应设有空有空挡，即所有各档，即所有各档齿轮都能自都能自动保持在脱离保持在脱离传动位置的档位位置的档位。中断中断传动可由离合器、变速器空挡实现。可由离合器、变速器空挡实现。4 4、差速作用、差速作用 当汽当汽车转弯行弯行驶时，左右，左右车轮在同一在同一时间内内滚过的距的距离不同，如果两离不同，如果两侧驱动轮仅用以根用以根刚性性轴驱动，则二者角二者角速度必然相同，因而在汽速度必然相同，因而在汽车转弯弯时必然必然产生生车轮相相对于地于地面滑面滑动的的现象。象。这将使将使转向困向困难，汽，汽车的的动力消耗增加，力消耗增加，传动系内某些零件和系内某些零件和轮胎加速磨胎加速磨损。所以，我。所以，我们需要在需要在驱动桥内装置具有差速作用的部件内装置具有差速作用的部件差速器，使左右两差速器，使左右两驱动轮可以以不同的角速度旋可以以不同的角速度旋转。二、机械式传动系的布置方案二、机械式传动系的布置方案1.1.对于前置后驱（对于前置后驱（FRFR）的的4 4 2 2汽车来说，发动机发出的转汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。驱动差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。驱动轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱动力。汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接车的驱动力。汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。联系，因此称为从动轮。这是一种传统的布置型式。国内外的大多数货车、部分轿这是一种传统的布置型式。国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种型式。（车和部分客车都采用这种型式。（p224,fig11-2p224,fig11-2）2.2.发动机前置前轮驱动发动机前置前轮驱动（FFFF）的布置方案（的布置方案（p225,p225,图图1 11 13 3）这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽这种型式操纵机构简单、发动机散热条件好。但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小，驱动轮易打滑；车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小，驱动轮易打滑；下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时下坡制动时则由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置型式。易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置型式。3.3.发动机后置后轮驱动发动机后置后轮驱动（RRRR）的布置的布置在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车在大型客车上多采用这种布置型式，少量微型、轻型轿车也采用这种型式。发动机后置，使前轴不易过载，并能更也采用这种型式。发动机后置，使前轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，也有利于减轻充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是发动机散热发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。缺点是发动机散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉。远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于优点较纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于优点较为突出，在大型客车上应用越来越多。为突出，在大型客车上应用越来越多。4.4.四轮驱动四轮驱动（4WD4WD）的布置的布置越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普分动器将动力传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普遍采用遍采用4 44 4驱动型式，中型越野汽车采用驱动型式，中型越野汽车采用4 44 4或或6 66 6驱动驱动型式；重型式；重型越野汽型越野汽车一般采车一般采用用6 66 6或或8 88 8驱动驱动型式。型式。5 5、中置后驱、中置后驱(MR)MR)发动机放置在前、后轴之间，同时采用后轮驱动，类发动机放置在前、后轴之间，同时采用后轮驱动，类似似F1F1赛车的布置形式。还有一种赛车的布置形式。还有一种“前中置发动机前中置发动机”，即发，即发动机置于前轴之后、乘员之前，类似于动机置于前轴之后、乘员之前，类似于FRFR，但能达到与但能达到与MRMR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。MRMR的优点是：轴的优点是：轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性荷分配均匀，具有很中性的操控特性。缺点是：发动机占。缺点是：发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MRMR大大都是追求操控表现的跑车。都是追求操控表现的跑车。三、液力式传动系三、液力式传动系1 1、液力传动也叫动液传动，它靠液体介质在主动元件和、液力传动也叫动液传动，它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。从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。动动液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种液传动装置有液力偶合器和液力变矩器两种。液力偶合器。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，这样的传动称为动称为液力机械传动液力机械传动。(p226,fig11-4)(p226,fig11-4)2 2、容积式液压传动系也叫静液式传动系（、容积式液压传动系也叫静液式传动系（图图1 11 15 5），它），它靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量，主要由油泵、靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量，主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机输出的机械能通过油液压马达和控制装置等组成。发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能，然后再由液压马达将液压能转换成机械泵转换成液压能，然后再由液压马达将液压能转换成机械能。液压传动有布置灵活等优点，但其传动效率较低、造能。液压传动有布置灵活等优点，但其传动效率较低、造价高、寿命与可靠性不理想，目前只用于少数特种车辆。价高、寿命与可靠性不理想，目前只用于少数特种车辆。四、电力式传动系四、电力式传动系 电传动是由发动机带动发电机发电，再由电动机驱动电传动是由发动机带动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。电力式传动系的布置电力式传动系的布置(p226,(p226,图图1 11 16 6)。