汽车构造项目三认识传动系.pptx

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1、任务导入 王先生在研究发动机数据表时对于应当选择何种变速器不是很清楚，请你进行解释第1页/共60页任务分析 上述几款车型配备的变速器涉及多种变速器，要完成任务需要对各 种变速器的主要结构和工作原理比较了解。第2页/共60页相关知识汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四大系统组成（图 3-1-1），其功能为接受发动机的动力，使汽车运动并保证汽车能够按照驾驶人的操纵而正常行驶。汽车要行驶在道路上必须先使车轮转动，传动系统的作用就是将引擎的动力传送到车轮并使车轮转动。基本的传动系统包含了负责动力接续的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的差速器，和联结各个机构的传动轴。汽车传动系统

2、的布置形式主要有发动机前置后轮驱动、发动机前置前轮驱动、发动机中置后轮驱动、发动机后置后轮驱动和四轮驱动。现在，家用普通轿车一般采用发动机前置前轮驱动的布置形式。第3页/共60页任务3.1 识别传动系统汽车底盘的组成 第4页/共60页（一）动力连续装置1、离合器 离合器是汽车传动系统的重要组成部分，安装在发动机与手动变速器之间，其功用是使发动机与传动系统逐渐接合，保证汽车平稳起步，暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换挡平顺，限制所传递的转矩，防止传动系统过载。1.1离合器的作用 第5页/共60页 离合器根据各元件的动力传递和作用不同，离合器可分为主动部分、从动部分、压紧装置和操纵机构。压紧装

3、置（膜片弹簧）将从动盘压紧在飞轮端面上，发动机转矩靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦而传递到从动盘上，再经过从动轴等传给驱动轮。普通轿车普遍使用膜片弹簧摩擦离合器。膜片弹簧离合器盖通过螺栓固定在飞轮上，为了保持正确的安装位置离合器盖通过定位销进行定位。压盘与离合器盖之间通过周向均布的三组或四组传动片来传递转矩。传动片用弹簧钢片制成，每组两片，一端用铆钉铆在离合器盖上，另一端用螺钉连接在压盘上。1.2离合器的组成第6页/共60页 从动盘主要由从动盘本体、摩擦片和从动盘毂等组成。为消除传动系的扭转振动，从动盘一般都带有扭转减振器。第7页/共60页 膜片弹簧的径向开有若干切槽，形成弹性杠杆。切槽末端有圆

4、孔，固定铆钉穿过圆孔，并固定在离合器盖上。膜片弹簧两侧装有钢丝支承环，这两个钢丝支承环是膜片弹簧工作时的支点。膜片弹簧的外缘通过分离钩与压盘联系起来第8页/共60页 当离合器盖未安装到飞轮上时，膜片弹簧不受力而处于自由状态，此时离合器盖与飞轮之间有一距离。当离合器盖通过螺栓固定在飞轮上时，离合器盖靠向飞轮，消除距离，后钢丝支承环压紧膜片，使之发生弹性变形（锥角变小），此时膜片弹簧外端对压盘产生压紧力，使离合器处于接合状态。当踩下离合器踏板时，分离轴承左移推动膜片弹簧，使膜片弹簧被压在前支承环上，其径向截面以支承环为支点转动（膜片膜簧呈反锥形），外圆周向后翘起，通过分离钩拉动压盘后移，使离合器分

5、离。1.3离合器的工作原理第9页/共60页 离合器的操纵机构起始于离合器踏板，终止于分离杠杆，可分为机械式和液压式。（1）机械式 机械式操纵机构可分为杠杆传动和钢索传动。杠杆传动操纵机构杠杆传动操纵机构结构简单，工作可靠，广泛应用于各型汽车上。但杠杆传动中杆件间铰接多，摩擦损失大，车架或车身变形以及发动机位移时都会影响其正常工作。钢索传动操纵机构。由于钢索是挠性件，因此对其他装置的布置没有大的影响，安装方便，成本使用较多。1.4离合器的操纵机构第10页/共60页 液压式操纵机构如图 所示，由离合器踏板、离合器主缸、离合器工作缸（或称为离合器分泵）、分离叉等组成。（2）液压式第11页/共60页

6、离合器主缸结构所示。主缸壳体上的回油孔、补偿孔通过进油软管与储液罐相通。主缸内装有活塞，活塞两端装有皮碗，左端中部装有止回阀，经小孔与活塞右方主缸内腔的油室相通。当离合器踏板处于完全放松位置时，活塞左端皮碗位于回油孔与补偿孔之间，两孔均与储液罐相通。第12页/共60页 离合器工作缸结构如图 所示。工作缸内装有活塞、皮碗、推杆等，壳体上还设有放气螺塞。当管路内有空气存在而导致离合器不能分离时，需要拧出放气螺塞进行放气。工作缸活塞直径略大于主缸活塞直径，故液压系统具有增力作用，以使操纵轻便。第13页/共60页 分离过程。当离合器踏板踩下时，离合器主缸推杆推动主缸活塞，离合器主缸产生油压，压力油经油

7、管使工作缸的活塞推出，经推杆推动分离叉，推动分离轴承左移使离合器分离。接合过程。离合器踏板放松时，踏板复位弹簧将踏板拉回，离合器主缸油压消失，各机件复原，离合器接合。补偿过程。当管路系统渗入空气时，可利用补偿孔来排除渗入的空气。补偿过程如下，当踩下离合器踏板难以使离合器分离时，可迅速放松踏板，在踏板复位弹簧的作用下，主缸活塞快速右移。储液罐中的油液从补偿孔经主缸活塞上的止回阀流入活塞左面。再迅速踩下踏板，工作缸活塞前移，以弥补因从动盘磨损或系统渗入少量空气后引起的在相同踏板位置工作缸活塞移动量的不足，从而保证离合器正常工作。1.5液压操纵机构的工作过程第14页/共60页 离合器膜片弹簧（或分离

8、杠杆）内端与分离轴承之间预留一定的间隙，一般为几毫米，这个间隙称为离合器的自由间隙。1.6液压操纵机构的自由行程 离合器分离过程中，为消除离合器自由间隙和分离机构、操纵机构零件的弹性变形所需要踩下的踏板行程称为离合器踏板自由行程。第15页/共60页2、双离合器 双离合器介于飞轮和机械变速器之间，实际上就是将两个单片离合器 K1 和 K2 拼在一起，使用两个140启动杆进行控制，同时具有两根驱动轴，如图 所示。有湿式双离合器和干式双离合器两种，干式双离合器结构简单，成本较低，使用比较普遍。其操纵机构有液压式和电机驱动式。第16页/共60页双离合器的工作原理 当电控单元激活 K1 启动杆的电磁阀，

9、离合器驱动动活塞移动并推动离合器接合杆右行，盘形弹簧一端受压，另一端受拉，压板在拉力的作用下紧压在主动轮上，离合器 K1 接合，动力从驱动轴 1 输出；当电控单元激活 K2 启动杆的电磁阀，离合器驱动动活塞移动并推动离合器接合杆右行，盘形弹簧受压，压板在压力的作用下紧压在主动轮上，离合器 K2 接合，动力从驱动轴 2 输出。第17页/共60页3.液力变矩器 液力变矩器位于发动机和机械变速器之间，以自动变速器油（ATF）为工作介质，完成转矩的传递，实现一定范围内的无级变速、自动离合和油泵的驱动，其动力传递柔和，并能防止传动系统过载。（1）液力变矩器的结构如图 3-1-15 所示，液力变矩器通常由

10、泵轮、涡轮和导轮组成。第18页/共60页 液力变矩器工作时，发动机带动壳体旋转，壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将 ATF 带动起来，并冲击到涡轮的叶片。如果作用在涡轮叶片上冲击力大于作用在涡轮上阻力，涡轮将开始转动，并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的 ATF 经过导轮后再流回到泵轮，依据液流方向将工作轮按泵轮涡轮导轮依次展开如图 所示。第19页/共60页锁止离合器 锁止离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来，即将发动机与机械变速器直接连接起来，这样减少液力变矩器在高速比时的能量损耗，提高了传动效率，提高汽车在正常行驶时的燃油经济性，并防止 ATF 油过热。锁止离合器的结构及工作原理如图

11、 3-1-18 所示第20页/共60页（二）变速装置1、变速机构的作用（1）实现变速、变矩。（2）实现倒车。（3）实现中断动力传动。2、变速机构的作用 变速器按传动比的级数可分为有级式、无级式和综合式。按操纵方式可分为手动变速器、自动变速器和手动自动一体变速器第21页/共60页3.手动变速器 普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动来实现转矩和转速的改变的，两齿轮的转速比与其齿数成反比。3.1 齿轮传动的原理 设主动齿轮转速为n1、齿数为z1；从动齿轮转速为n2、齿数为z2；主动齿轮（即输入轴）转速与从动齿轮（即输出轴）转速之比值为传动比（i12）则由 1 传到 2 的传动比为：i12=n

12、1/n2=z2/z1当小齿轮为主动齿轮，带动大齿轮转动时，输出转速降低，即n2n1，为增速传动，此时传动比小于 1。第22页/共60页 手动变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的作用是实现变速器传动比的变换换挡。普通轿车一般采用横向布置二轴式手动变速器。3.2 手动变速器的结构第23页/共60页 该变速器的变速传动机构有输入轴和输出轴，两轴平行布置，输入轴同时是离合器的从动轴，输出轴是主减速器的主动锥齿轮轴。该变速器具有 5 个前进挡（一至三挡为降速挡，四挡为直接挡，五挡为超速挡）和 1 个倒挡，全部采用锁环式惯性同步器换挡。变

13、速器的输入轴前端通过轴承支承在发动机曲轴后端的中心孔内。输入轴上有一至五挡主动齿轮和倒挡齿轮。输出轴有一至五挡从动齿轮，一、二挡同步器（接合套上有倒挡从动齿轮），三、四挡同步器和五挡同步器。（1）传动机构第24页/共60页 同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换挡时间；且防止在同步前啮合而产生换挡冲击。现在，采用的同步器几乎都是摩擦式惯性同步器，按锁止装置不同，可分为锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器。锁环式同步器尺寸小、结构紧凑、摩擦力矩也小。锁环式同步器（如图）的花键毂用内花键套装在轴的外花键上，用垫圈、卡环轴向定位。三个滑块分别装在花键毂上三个均布的轴向槽内，沿槽可以轴向移

14、动。花键毂两端与齿轮之间各有一个青铜制成的锁环（即同步环）。锁环有内锥面，与接合齿圈外锥面相配合，组成锥面摩擦副。通过这对锥面摩擦副的摩擦，可使转速不等的两齿轮在接合之前迅速达到同步。第25页/共60页 在换挡的时候，同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换挡过程。如图 所示。第26页/共60页 变速器操纵机构按照变速操纵杆（变速杆）位置的不同，可分为直接操纵式和远

15、距离操纵式。发动机前置后轮驱动的车辆多采用直接操纵；发动机前置前轮驱动的汽车上多采用远距离操纵式，其结构如图 所示。（2）操纵机构第27页/共60页 为了保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，变速器操纵机构一般都具有换挡锁装置，包括自锁装置、互锁装置和倒挡锁装置。自锁装置用于防止变速器自动脱挡或换挡，并保证轮齿以全齿宽啮合；互锁装置用于防止同时换上两个挡位；倒挡锁装置用于防止误挂倒挡。第28页/共60页 二轴五挡变速器动力传递路线（3）传动路线第29页/共60页3.自动变速器 自动变速器是一种可以在车辆行驶过程中驾驶员不必手动换挡，能自动改变齿轮传动比的变速器。汽车自动变速器常见的

16、有三种型式：分别是液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）、双离合器变速器（PCT）第30页/共60页 液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行元件、液压控制系统、电子控制系统等组成。4.1 液力自动变速器（1）行星齿轮变速机构 如图 所示单排行星齿轮机构主要由一个太阳轮（或称为中心轮）、一个带有若干个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成。太阳轮与行星轮外啮合，两者的旋转方向相反；行星轮与齿圈内啮合，两者的旋转方向相同。第31页/共60页 通过对不同的元件进行约束和限制，可以得到不同的动力传递方式。第32页/共60页辛普森式 辛普森式是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组成的

17、复合式行星齿轮机构，可以获得 3 个前进挡和 1 个倒挡。自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用 23 排行星齿轮机构传动，其各挡传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动特点进行合理组合得到的，这种复合式行星齿轮机构有两类：辛普森式和拉威娜式。第33页/共60页工作原理第34页/共60页拉威挪式 两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星架。3 个前进挡和 1 个倒挡的行星齿轮变速器。第35页/共60页（2）换挡执行元件 行星齿轮变速器的换挡执行元件包括离合器、制动器和单向离合器。离合器主要由离合器鼓、花键毂、活塞、主动摩擦片、从动钢片、复位弹簧等组成。第36页/共60页 制动器的功用是固定行星齿轮

18、机构中的元件，防止其转动。制动器的形式有片式和带式。第37页/共60页带式制动器工作原理如下图：第38页/共60页 单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种结构形式。第39页/共60页（3）液压控制系统 液压控制系统的动力源是油泵（或称为液压泵），可提供满足需求的 ATF 油量和油压，用来完成各种阀体的动作、换挡执行元件的工作，进而实现离合器的接合和分离、制动器的制动和松开动作，以得到相应的挡位。（4）电子控制系统自动变速器的电子控制系统包括传感器、ECU 和执行器，如图 所示。第40页/共60页 无级变速器（CVT）是传动比可以在

19、一定范围内连续变化的变速器。它采用传动带和工作直径可变从动轮相配合来传递动力，以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，最大限度地利用发动机的特性，提高汽车的动力性和燃油经济性。目前，无级变速器在汽车上的应用越来越多，最常见的是金属带式无级变速器（VDT-CVT）。4.1机械无级自动变速器 金属带式无级变速器一般由减振缓冲装置、动力连接装置、速比调节变换器、液压控制单元和电子控制单元组成，如图 所示。第41页/共60页 金属带式无级变速器行星齿轮机构由齿圈、行星轮（2 个）、行星架、太阳轮组成。当太阳轮顺时针转动时，驱动行星轮逆时针转动，再驱动行星轮顺时针转动，最后驱动齿圈

20、也顺时针转动。第42页/共60页 由速比变换器实现无级变速传动，由两组滑动锥面链轮和作用在其中间的 V 形传动链组成。第43页/共60页 双离合器变速器（DCT）也称为直接换挡变速器，是基于手动变速器发展而来的，其工作原理是通过将变速器挡位按奇偶数分开布置，分别与两个离合器连接，通过切换两个离合器的工作状态完成换挡动作。4.5双离合器自动变速器第44页/共60页 主减速器一般位于变速器和差速器之间，可将发动机转矩传给差速器，并能起到减速增扭的作用，对于纵置发动机，还可将动力传递方向改变 90。5、主减速器（1）主减速器的类型 按参加传动的齿轮副数目，可分为单级式主减速器和双级式主减速器。按主减

21、速器传动比个数，可分为单速式和双速式主减速器。按齿轮副结构形式，可分为圆柱齿轮式（又可分为定轴轮系和行星轮系）主减速器和圆锥齿轮式（又可分为螺旋锥齿轮式和准双曲面锥齿轮式）主减速器。第45页/共60页 差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左、右半轴以不同转速旋转，使左、右驱动轮相对地面纯滚动而不是滑动。（三）差速器 当汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮中心在同一时间内移过的曲线距离显然不同，即外侧车轮移过的距离大于内侧车轮，如没有安装差速器就会产生转向制动现象，如图 所示。第46页/共60页差速器按其工作特性可分为普通齿轮式差速器和防滑差速器两大类。1、普通齿轮差速器

22、 普通齿轮差速器的结构由差速器壳、行星齿轮轴、2 个行星齿轮、2 个半轴齿轮、球面垫片和垫圈等组成。行星齿轮轴装入差速器壳体后用弹簧销定位，如图 所示。第47页/共60页 差速器的工作原理如图 所示。两齿条 a、b 和行星齿轮啮合，且两齿条质量相等，当向上拉起行星齿轮时，两齿条一起被拉起；当 a 齿条受到阻力时，向上拉起行星齿轮必导致齿条b 向上移动。齿条 a、b 相当于差速器中的半轴齿轮。第48页/共60页 当车辆直线行驶时，左右两个轮受到的阻力一样，行星齿轮不自转，把动力传递到两个半轴上，这时左右车轮转速一样（相当于刚性连接），如图 所示。当车辆转弯时，左右车轮受到的阻力不一样，行星齿轮绕

23、着半轴转动并同时自转，从而吸收阻力差，使车轮能够与不同速度旋转，保证汽车顺利过弯。第49页/共60页普通齿轮差速器使汽车通过坏路面的行驶能力受到限制，例如，某一侧车轮打滑，根据差速器的特性，另一侧的车轮只能停在远处，导致汽车不能前进。为了提高汽车通过坏路面的能力，可采用防滑差速器。2、防滑差速器 自锁式差速器有摩擦片式、滑块凸轮式等多种结构形式。摩擦片式自锁式差速器在两半轴齿轮背面与差速器壳之间各安装了一套摩擦式离合器，该离合器由推力压盘，主、从动摩擦片组成。推力压盘以内花键与半轴连接，外花键与从动摩擦片的内花键联接。主动摩擦片的外花键与差速器壳的内花键连接。主、从动摩擦片及推力压盘均可作微小

24、的轴向移动。十字轴由两根互相垂直的行星齿轮轴组成，其轴颈端部均切有凸 V 形斜面，差速器壳上的配合孔较大，相应地也加工有凹 V 形斜面。两面行星齿轮轴的 V 形面是反向安装的。（1）自锁式差速器第50页/共60页 托森差速器是一种轴间自锁差速器，装在变速器后端。转矩由变速器输出轴传给托森差速器，再由差速器直接分配给前驱动桥和后驱动桥。托森差速器由差速器壳、涡轮（6 个）、涡轮轴（6 根）、直齿圆柱齿轮（12 个）及前后轴涡杆组成。（2）托森差速器第51页/共60页（四）传动轴及万向传动装置 传动轴是万向传动系统中的主要传力部件。对于前置前驱的汽车，传动轴用来连接差速器和驱动车轮；对于前置后驱的

25、汽车，传动轴通常用来连接变速器（或分动器）和驱动桥。1.传动轴 传动轴有实心轴和空心轴之分。汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置会发生变化，随着传动轴角度的改变，其长度也会改变，因此采用滑动叉和花键组成的滑套连接，以实现传动轴长度的变化，如图 所示。第52页/共60页 在汽车上使用的万向节按其刚度大小，可分为刚性万向节和柔性万向节。刚性万向节按其速度特性分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（双联式和三销轴式）和等速万向节（包括球叉式和球笼式等）。目前在轿车上常用的等角速万向节为球笼式万向节。2 万向传动装置（1）球笼式等速万向节 等速万向节的工作原理是保证万向节在工作过程中，

26、其传力点永远位于两轴交角的平分面上。固定型球笼式万向节由 6 个钢球、星形套、球形壳和保持架等组成，如图 3-1-54 所示。万向节星形套与主动轴用花键固接在一起，星形套外表面有六条弧形凹槽滚道，球形壳的内表面有相应的 6 条凹槽，6 个钢球分别装在各条凹槽中，由球笼使其保持在同一平面内。动力由主动轴、钢球、球形壳输出。第53页/共60页 在汽车上使用的万向节按其刚度大小，可分为刚性万向节和柔性万向节。刚性万向节按其速度特性分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（双联式和三销轴式）和等速万向节（包括球叉式和球笼式等）。目前在轿车上常用的等角速万向节为球笼式万向节。2 万向传动装置（

27、1）球笼式等速万向节 等速万向节的工作原理是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。固定型球笼式万向节由 6 个钢球、星形套、球形壳和保持架等组成，如图 3-1-54 所示。万向节星形套与主动轴用花键固接在一起，星形套外表面有六条弧形凹槽滚道，球形壳的内表面有相应的 6 条凹槽，6 个钢球分别装在各条凹槽中，由球笼使其保持在同一平面内。动力由主动轴、钢球、球形壳输出。第54页/共60页 三枢轴球面滚轮式等速万向节又称为自由三枢轴万向节，其结构如图所示。由 3 个位于同一平面内互成 120的枢轴构成，它们的轴线交于输入轴上一点，并且垂直于驱动轴。3 个外表面为球面，滚子轴承分别活套在各枢轴上，一个漏斗形轴，在其筒形部分加工出 3 个槽形轨道。3 个槽形轨道在筒形圆周上是均匀分布的，轨道配合面为部分同柱面，3 个滚子轴承分别装入各槽形轨道，可沿轨道滑动。（2）三枢轴球面滚轮式等速万向节第55页/共60页任务评价第56页/共60页思考与联系第57页/共60页思考与联系第58页/共60页思考与联系第59页/共60页感谢您的观看。第60页/共60页