汽車原理與結(jié)構(gòu)-自動檔與萬向連接

1、上次內(nèi)容回顧上次內(nèi)容回顧一、汽車底盤的組成一、汽車底盤的組成 傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) 行駛系統(tǒng)行駛系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向與制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向與制動系統(tǒng)二、傳動系統(tǒng)的作用和組成二、傳動系統(tǒng)的作用和組成1 1、作用、作用 減速增矩減速增矩 變速變速 倒車倒車 離合離合 差動差動2 2、基本組成、基本組成 離合器離合器 變速箱變速箱 主軸及支撐聯(lián)接主軸及支撐聯(lián)接 驅(qū)動橋驅(qū)動橋三、離合器三、離合器 摩擦片式離合器工作原理摩擦片式離合器工作原理 扭轉(zhuǎn)減振器扭轉(zhuǎn)減振器 離合器控制裝置離合器控制裝置（機械、液壓、氣動）（機械、液壓、氣動） 共共2626頁頁 第第1 1頁頁5.3 5.3 變速器（含分動器）變速器（含分動器） 發(fā)動機

2、（內(nèi)燃機）正常工作時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范發(fā)動機（內(nèi)燃機）正常工作時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍都很小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的圍都很小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的速度、牽引速度、牽引力能力能在較大的范圍內(nèi)變化。在較大的范圍內(nèi)變化。 在傳動系統(tǒng)中在傳動系統(tǒng)中設(shè)置變速器可以解設(shè)置變速器可以解決這一矛盾。決這一矛盾。 變速器由變速變速器由變速傳動機構(gòu)、操縱機傳動機構(gòu)、操縱機構(gòu)兩大部分組成。構(gòu)兩大部分組成。 共共2626頁頁 第第2 2頁頁前前置置前前驅(qū)驅(qū)傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)一、變速器的作用與類型一、變速器的作用與類型1 1、作用、作用 擴大驅(qū)動輪上扭矩、擴大驅(qū)動輪上扭矩、 速度的變化范圍；速度的變化范圍；

3、發(fā)動機旋轉(zhuǎn)不變的前發(fā)動機旋轉(zhuǎn)不變的前 提下，實現(xiàn)倒退行駛；提下，實現(xiàn)倒退行駛； 空檔狀態(tài)完成起動、空檔狀態(tài)完成起動、 怠速、換檔等。怠速、換檔等。 共共2626頁頁 第第3 3頁頁2 2、變速器分類、變速器分類 有級式變速器有級式變速器 采用齒輪傳動，采用齒輪傳動，能輸出有限個定值能輸出有限個定值的傳動比。的傳動比。 普通車輛一般普通車輛一般有有3 36 6個前進檔，個前進檔，一個倒車檔，一個一個倒車檔，一個空檔。這是目前應(yīng)空檔。這是目前應(yīng)用的最主要的形式。用的最主要的形式。 共共2626頁頁 第第4 4頁頁操縱系統(tǒng)操縱系統(tǒng)齒輪系齒輪系主減速器與主減速器與差動裝置差動裝置輸入軸輸入軸輸出軸輸出

4、軸無級式變速器無級式變速器 采用鏈式傳動裝置，傳動比在一定數(shù)值范圍內(nèi)可按采用鏈式傳動裝置，傳動比在一定數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級變化。無限多級變化。 現(xiàn)行常用的無極變速結(jié)構(gòu)有電力式、液壓式，便于現(xiàn)行常用的無極變速結(jié)構(gòu)有電力式、液壓式，便于實現(xiàn)車輛變檔自動化。實現(xiàn)車輛變檔自動化。 無級變速便于實現(xiàn)自動化、智能化，可以降低對駕無級變速便于實現(xiàn)自動化、智能化，可以降低對駕駛?cè)瞬僮骷寄艿囊?，特別適合快節(jié)奏都市環(huán)境。駛?cè)瞬僮骷寄艿囊?，特別適合快節(jié)奏都市環(huán)境。缺點：缺點： 反映時間較熟練駕駛員慢；反映時間較熟練駕駛員慢； 相對能耗大。相對能耗大。 共共2626頁頁 第第5 5頁頁綜合式變速器綜合式變速器

5、綜合式變速器具有上述兩種變速器的特點，是兩種綜合式變速器具有上述兩種變速器的特點，是兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)點的有效結(jié)合。結(jié)構(gòu)優(yōu)點的有效結(jié)合。 特點：特點： 一般由液力變矩器和齒輪式有級變速器兩部分組一般由液力變矩器和齒輪式有級變速器兩部分組成，傳動比可在一定范圍內(nèi)，間斷的幾個區(qū)間作無級成，傳動比可在一定范圍內(nèi)，間斷的幾個區(qū)間作無級變化。該類型集前兩者的優(yōu)點于一體，已得到廣泛應(yīng)用。變化。該類型集前兩者的優(yōu)點于一體，已得到廣泛應(yīng)用。 按變速器操作方式不同，變速器還可以分成：按變速器操作方式不同，變速器還可以分成： 強制式強制式（駕駛員直接操縱）（駕駛員直接操縱） 自動式自動式 半自動式三類半自動式三類 共共2

6、626頁頁 第第6 6頁頁左圖：切諾基越野汽車左圖：切諾基越野汽車231231型型分動器原理圖分動器原理圖1 1輸入軸輸入軸 2 2太陽輪太陽輪 3 3行星輪行星輪 4 4齒圈齒圈 5 5行星架行星架 6 6行星輪接合套行星輪接合套 7 7同步器接合套同步器接合套 8 8輸出軸輸出軸 9 9、1010、1212傳動鏈傳動鏈 1111殼體殼體 1313輸出軸輸出軸3 3、分動器、分動器 在多軸驅(qū)動的汽車上，接在多軸驅(qū)動的汽車上，接變速器變速器輸出端，把運動和輸出端，把運動和動力分解并分別輸送到各個驅(qū)動軸上的裝置。動力分解并分別輸送到各個驅(qū)動軸上的裝置。輸入軸輸入軸輸出軸輸出軸1 1輸出軸輸出軸2

7、 2 共共2626頁頁 第第7 7頁頁二、普通齒輪式變速器原理二、普通齒輪式變速器原理 汽車變速器中的變速機構(gòu)實際上就是一個結(jié)構(gòu)緊湊汽車變速器中的變速機構(gòu)實際上就是一個結(jié)構(gòu)緊湊的齒輪變速箱，通過檔位控制杠桿系統(tǒng)實現(xiàn)多組齒輪的交的齒輪變速箱，通過檔位控制杠桿系統(tǒng)實現(xiàn)多組齒輪的交替嚙合。目前普通商用汽車輸出軸有替嚙合。目前普通商用汽車輸出軸有五種正轉(zhuǎn)速度、一個五種正轉(zhuǎn)速度、一個反轉(zhuǎn)速度、一個空檔反轉(zhuǎn)速度、一個空檔共七種狀態(tài)。共七種狀態(tài)。 按變速器的傳動齒輪軸數(shù)量，可分為按變速器的傳動齒輪軸數(shù)量，可分為兩軸式和三軸兩軸式和三軸式式兩種，下面以兩軸式變速器為例，了解一般變速器兩種，下面以兩軸式變速器為

8、例，了解一般變速器原理和結(jié)構(gòu)。原理和結(jié)構(gòu)。 共共2626頁頁 第第8 8頁頁1 1、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)特點 兩軸變速器分兩軸變速器分輸入軸、輸出軸輸入軸、輸出軸，無中間過渡，無中間過渡軸，輸入軸（第一軸）與輸出軸（第二軸）相互平軸，輸入軸（第一軸）與輸出軸（第二軸）相互平行，動力和運動從輸入軸一端經(jīng)過一對齒輪傳遞到行，動力和運動從輸入軸一端經(jīng)過一對齒輪傳遞到輸出軸。輸出軸。 當人為通過操縱桿控制不同齒輪進行嚙合時，當人為通過操縱桿控制不同齒輪進行嚙合時，輸出軸就獲得不同的轉(zhuǎn)速。輸出軸就獲得不同的轉(zhuǎn)速。 如圖為奧迪如圖為奧迪100100型采用的型采用的012012兩軸變速器裝配圖兩軸變速器裝配圖和傳

9、動原理示意圖。和傳動原理示意圖。 共共2626頁頁 第第9 9頁頁奧迪100型變速器裝配圖 轎車結(jié)構(gòu)比較緊湊，其轎車結(jié)構(gòu)比較緊湊，其主減速器主減速器直接與變速器相連。直接與變速器相連。（差動器前的這對傳動比約（差動器前的這對傳動比約3 38 8的圓錐齒輪稱為主減速器）的圓錐齒輪稱為主減速器）倒檔惰輪倒檔惰輪輸入軸輸入軸離合軸承離合軸承主動齒輪主動齒輪(五級五級)主減速器主減速器半軸與差動器半軸與差動器同步器與撥叉座同步器與撥叉座 共共2626頁頁 第第1010頁頁1 1輸入軸輸入軸 2 2、3 3、4 4、6 6、7 7輸入軸齒輪輸入軸齒輪 5 5、1212、1717接合套接合套 8 8殼體殼

10、體 9 9輸入倒檔輪輸入倒檔輪 1010輸出倒檔輪輸出倒檔輪 1111倒檔中間輪倒檔中間輪 1313、1414、1515、1616、1818輸出齒輪輸出齒輪 1919輸出軸輸出軸 2020、2121、2222、2323主減速器、差動器主減速器、差動器奧迪奧迪100100轎車變速器轎車變速器傳動原理圖傳動原理圖實現(xiàn)變速功能的關(guān)鍵問題實現(xiàn)變速功能的關(guān)鍵問題: :撥叉按要求聯(lián)撥叉按要求聯(lián) 動同步器有效動同步器有效摩擦式同步器三個撥叉聯(lián)動 共共2626頁頁 第第1111頁頁主軸輸入主軸輸入變速輸出變速輸出半軸半軸半軸半軸 將奧迪將奧迪100100型變速箱齒輪機構(gòu)中的各個齒輪齒數(shù)代入，型變速箱齒輪機構(gòu)中

11、的各個齒輪齒數(shù)代入，即可得輸出軸與輸入軸得傳動比。即可得輸出軸與輸入軸得傳動比。五檔得傳動比分別為：五檔得傳動比分別為： 一檔降速比：一檔降速比：i i1 1=z=z1818/z/z2 2=39/11=3.545=39/11=3.545 二檔降速比：二檔降速比：i i2 2=z=z1616/z/z3 3=40/19=2.105=40/19=2.105 三檔降速比：三檔降速比：i i3 3=z=z1515/z/z4 4=40/28=1.429=40/28=1.429 四檔降速比：四檔降速比：i i4 4=z=z1414/z/z6 6=35/34=1.029=35/34=1.029 五檔降速比：五

12、檔降速比：i i5 5=z=z1313/z/z7 7=31/37=0.838=31/37=0.838倒車檔傳動比：倒車檔傳動比： i iR R=z=z1010/z/z9 9=35/10=3.5=35/10=3.5 共共2626頁頁 第第1212頁頁三、同步器三、同步器 保證換檔過程平順、可靠的輔助部件。保證換檔過程平順、可靠的輔助部件。1 1、換檔的一般方式、換檔的一般方式 移動齒輪移動齒輪 移動接合套移動接合套 不論哪種方式，都必須保證一對齒輪脫離后，另一對不論哪種方式，都必須保證一對齒輪脫離后，另一對齒輪正確嚙合。齒輪正確嚙合。 目前大部分同步器采用移動接合套的方式。目前大部分同步器采用移

13、動接合套的方式。2 2、正確嚙合條件、正確嚙合條件 齒圈上圓周速度相等齒圈上圓周速度相等 摩擦片式常壓同步器是實現(xiàn)這一功能的典型結(jié)構(gòu)。摩擦片式常壓同步器是實現(xiàn)這一功能的典型結(jié)構(gòu)。 共共2626頁頁 第第1313頁頁上圖：環(huán)鎖式慣性同步器左圖：摩擦式常壓同步器花鍵套摩擦片 共共2626頁頁 第第1414頁頁驅(qū)動件檔齒輪檔齒輪四、汽車自動變速器簡介四、汽車自動變速器簡介人們對現(xiàn)代汽車性能、操作提出更高的要求：人們對現(xiàn)代汽車性能、操作提出更高的要求： 良好的動力良好的動力 耗油經(jīng)濟耗油經(jīng)濟 低排放低排放 安全舒適性好安全舒適性好 操縱輕便可靠操縱輕便可靠 自動化自動化 合理操縱變速系統(tǒng)是實現(xiàn)上述功能

14、的一個重要合理操縱變速系統(tǒng)是實現(xiàn)上述功能的一個重要因素，對駕駛員素質(zhì)要求較高。因素，對駕駛員素質(zhì)要求較高。 共共2626頁頁 第第1515頁頁1 1、自動變速器類型、自動變速器類型 目前應(yīng)用的自動調(diào)速裝置有目前應(yīng)用的自動調(diào)速裝置有液控液壓式、電液控液壓式、電控液壓式控液壓式兩種控制方法，執(zhí)行機構(gòu)多數(shù)采用金屬兩種控制方法，執(zhí)行機構(gòu)多數(shù)采用金屬鏈傳動。鏈傳動。控制策略：控制策略： 通過對發(fā)動機負荷狀況、行駛速度狀況的參通過對發(fā)動機負荷狀況、行駛速度狀況的參數(shù)監(jiān)測和反饋，控制單元運算后發(fā)出控制指令驅(qū)數(shù)監(jiān)測和反饋，控制單元運算后發(fā)出控制指令驅(qū)動執(zhí)行元件來適時調(diào)整傳動系統(tǒng)的傳動比，從而動執(zhí)行元件來適時調(diào)

15、整傳動系統(tǒng)的傳動比，從而獲得最佳的綜合效果。獲得最佳的綜合效果。 自動變速器同樣分為：自動變速器同樣分為：有級式、無級式、綜有級式、無級式、綜合式合式三類。三類。 共共2626頁頁 第第1616頁頁液控液壓自動變速器控制原理圖 發(fā)動機狀況信號、行駛速度信號發(fā)動機狀況信號、行駛速度信號轉(zhuǎn)換成液壓控制信號，通轉(zhuǎn)換成液壓控制信號，通過液壓控制系統(tǒng)，分別控制過液壓控制系統(tǒng)，分別控制變速器變速器和和液力變矩器液力變矩器。一般變速器。一般變速器有有2 24 4檔，其輸出與變矩器檔，其輸出與變矩器泵輪泵輪相連，再由變矩器相連，再由變矩器渦輪渦輪輸出。輸出。根據(jù)車輛實際行駛狀態(tài)，渦輪上可獲在一定范圍內(nèi)根據(jù)車輛

16、實際行駛狀態(tài)，渦輪上可獲在一定范圍內(nèi)變化的轉(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)速。（輸出轉(zhuǎn)速、扭矩將按一定規(guī)律變化）（輸出轉(zhuǎn)速、扭矩將按一定規(guī)律變化）該部分功能與前述變速器相同 共共2626頁頁 第第1717頁頁電控液壓自動變速器控制原理圖 發(fā)動機狀況發(fā)動機狀況信號、行駛速度信號、行駛速度信號信號轉(zhuǎn)換成電信轉(zhuǎn)換成電信號，通過電子控號，通過電子控制單元處理，再制單元處理，再經(jīng)液壓控制系統(tǒng)，經(jīng)液壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對實現(xiàn)對變速器變速器和和液力變矩器的控液力變矩器的控制制。其他情況與。其他情況與液控液壓自動變液控液壓自動變速器相同。速器相同。 綜合式自動無級變速器集電機液壓為一體 共共2626頁頁 第第1818頁頁5.3 5.

17、3 萬向傳動裝置萬向傳動裝置 實現(xiàn)汽車上任何一對軸線相交，且相對位置經(jīng)常變實現(xiàn)汽車上任何一對軸線相交，且相對位置經(jīng)常變化的傳動軸之間的動力傳遞?；膫鲃虞S之間的動力傳遞。 使用場合如變速器與驅(qū)動軸之間、變速器與分動器使用場合如變速器與驅(qū)動軸之間、變速器與分動器之間等的連接。之間等的連接。變速器與后驅(qū)動橋之間的軸連接變速器與后驅(qū)動橋之間的軸連接 共共2626頁頁 第第1919頁頁行駛中懸架行駛中懸架受沖擊荷載浮動受沖擊荷載浮動高度差變化高度差變化萬向傳動節(jié)萬向傳動節(jié)長度可伸縮長度可伸縮的主軸的主軸 左圖：萬向節(jié)、傳左圖：萬向節(jié)、傳動軸、支承座及驅(qū)動動軸、支承座及驅(qū)動橋之間的連接橋之間的連接a a

18、）兩節(jié)一軸）兩節(jié)一軸b b）三節(jié)兩軸一支承）三節(jié)兩軸一支承c c）分動器兩軸驅(qū)動）分動器兩軸驅(qū)動d d）貫通式三軸驅(qū)動）貫通式三軸驅(qū)動e e）非貫通式三軸驅(qū)動）非貫通式三軸驅(qū)動 共共2626頁頁 第第2020頁頁1 1、組成、組成 萬向傳動裝置由萬向傳動裝置由萬向節(jié)、傳動軸、中萬向節(jié)、傳動軸、中間支承間支承組成，同功能組成，同功能的車輛其使用數(shù)量、的車輛其使用數(shù)量、安裝形式各有不同。安裝形式各有不同。2 2、萬向節(jié)、萬向節(jié)十字軸式剛性萬向節(jié)（上圖所示）十字軸式剛性萬向節(jié)（上圖所示） 這是萬向節(jié)最基本的一類，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可這是萬向節(jié)最基本的一類，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、傳動效率高的特點，相

19、鄰傳動軸交角靠、傳動效率高的特點，相鄰傳動軸交角15152020。十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖十字軸式剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖 共共2626頁頁 第第2121頁頁 當被連接兩軸呈夾角當被連接兩軸呈夾角時，若主動軸勻速轉(zhuǎn)動，則從動時，若主動軸勻速轉(zhuǎn)動，則從動軸輸出角速度的變化如左圖曲線。軸輸出角速度的變化如左圖曲線。 縱坐標為主、從動軸轉(zhuǎn)動角度差，橫坐標為主動軸轉(zhuǎn)角?？v坐標為主、從動軸轉(zhuǎn)動角度差，橫坐標為主動軸轉(zhuǎn)角。十字軸式剛性萬向節(jié)傳動的非勻速特性 共共2626頁頁 第第2222頁頁固定型球籠式萬向節(jié)固定型球籠式萬向節(jié) （左圖所示）（左圖所示） AOCAOC BOC BOC AOC AOC BOC

20、 BOC 即即C C點位于兩軸交角的點位于兩軸交角的角平分線上（六個均布的角平分線上（六個均布的鋼球相同）鋼球相同） 因此總有因此總有a ab b，表示，表示傳力中心到主、從動軸中傳力中心到主、從動軸中心線的距離相同，因此該類萬向節(jié)的傳動具有等角速心線的距離相同，因此該類萬向節(jié)的傳動具有等角速度的特性。兩軸交角度的特性。兩軸交角可高達可高達5050。 目前國內(nèi)外轎車大部分前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋在轉(zhuǎn)向節(jié)處都目前國內(nèi)外轎車大部分前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋在轉(zhuǎn)向節(jié)處都采用這種萬向節(jié)。采用這種萬向節(jié)。O O萬向節(jié)中心萬向節(jié)中心 A A外滾道中心外滾道中心 B B內(nèi)滾道內(nèi)滾道中心中心 C C鋼球中心鋼球中心 兩軸交角兩軸交角 共共2626頁頁 第第2323頁頁解放解放CA1091CA1091型貨車傳動軸與中間支承型貨車傳動軸與中間支承2 2、傳動軸、傳動軸：傳動軸部件由傳動軸部件由傳動軸、兩端花鍵軸、萬向節(jié)叉?zhèn)鲃虞S、兩端花鍵軸、萬向節(jié)叉組成。組成。 共共2626頁頁 第第2424頁頁花鍵套花鍵套伸縮功能伸縮功能防塵部件防塵部件萬向節(jié)萬向節(jié)萬向節(jié)萬向節(jié)支撐點支撐點3