2.3传动系统（课件）-《汽车构造与拆装》同步教学（电子工业版）

汽车底盘构造与拆装 任务三 传动系统 任务目标 ●知识目标 1.掌握传动系统的功用与组成。 2.掌握传动系统的布置形式。 3.掌握离合器的结构与工作原理。 4.掌握变速器的结构与工作原理。 ●能力目标 1.能够独立完成变速器总成的拆装。 2.能够独立完成差速器的拆装。 任务引入 汽车发动机所发出的动力靠传动系统传递到驱动车轮。传动系统具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。 一、传动系统的组成与功用 相关知识 传动系统由离合器、变速器、万向节、传动轴、驱动桥（驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴及桥壳）组成，如图 2-146 所示。 汽车传动系统的基本作用是将发动机发出的动力按需要传给驱动车轮，使汽车前进或倒退。为此，任何形式的传动系统都具有以下功能。 实现汽车减速增距 实现汽车倒车 实现汽车变速 差速功能 中断传动系统的动力传递 二、传动系统的布置形式 发动机前置后轮驱动（FR） 1 这是发动机传统的布置形式，如图 2-147 所示。 发动机前置前轮驱动（FF） 2 这是发动机在轿车上普遍采用的布置形式，如图 2-148 所示。 发动机后置后轮驱动（RR） 3 这是发动机目前在大、中型客车中盛行的布置形式，如图 2-149 所示。 发动机中置后轮驱动（MR） 4 这是发动机目前在大多数运动型轿车和方程式赛车中所采用的布置形式。如图 2-150 所示。 全轮驱动（nWD） 5 这是发动机在越野汽车中特有的布置形式，通常发动机前置，在变速器后装有分动器以便将动力分别传递到全部车轮上，如图 2-151 所示。 三、离合器 离合器的功用 1 离合器位于发动机与变速器之间的飞轮壳内，被固定在飞轮的后平面上，另一端连接变速器的输入轴。离合器相当于一个动力开关，可以传递或切断发动机向变速器输入的动力，主要是为了使汽车平稳起步，适时中断传动系统的动力以配合换挡，还可以防止传动系过载，如图2-152 所示。 摩擦式离合器结构 2 汽车离合器按传递扭矩的方式分为摩擦式离合器、液力耦合器、电磁离合器等。与手动变速器相配合的离合器绝大部分为干式摩擦式离合器，液力式和电磁式离合器普遍用于自动变速器中。这里重点介绍摩擦式离合器，如图 2-153 所示。 摩擦式离合器结构 3 摩擦式离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成，如图 2-154所示。 主动部分由带有膜片弹簧的压盘、飞轮、中间盘等组成。主动部分与发动机曲轴相连。离合器盖用螺钉固定于飞轮的后端面上，压盘通过传动片与离合器盖相连，可做轴向移动，飞轮与曲轴固定在一起，只要曲轴旋转，发动机动力便可通过飞轮、离合器盖带动压盘一起转动。 （1） 主动部分 从动部分包括从动盘和从动轴。从动盘带有双面的摩擦片，离合器正常接合时分别与飞轮和压盘接通；通过花键套装在变速器第一轴上，通过轴承支承于曲轴后端中心孔内。 （2） 从动部分 压紧机构由若干压紧弹簧组成，安装于压盘与离合器盖之间，沿圆周均匀分布，将压盘和从动盘压向飞轮，使飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起。 （3） 压紧机构 压紧机构由若干压紧弹簧组成，安装于压盘与离合器盖之间，沿圆周均匀分布，将压盘和从动盘压向飞轮，使飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起。 （4） 操纵机构 在离合器的各个配件中，弹簧的强度、摩擦片的摩擦因数、离合器的直径、摩擦片的位置及离合器的数目是决定离合器性能的关键因素。弹簧的刚度越大，摩擦片的摩擦因数越高，离合器的直径越大，离合器性能也就越好，如图 2-155 和图 2-156 所示。 气门导管的功用是对气门的运动进行导向，保证气门做直线往复运动，使气门与气门座或气门座圈能正确贴合。 气门杆与气门导管孔需要润滑，但进入气门导管孔内的机油又不能太多，否则将使机油消耗量增加，为了控制和减少机油消耗量，在气门导管上面装有气门油封，如图 1-108 所示。 （2） 气门导管与气门油封 离合器的工作过程： 在没踩下离合器踏板前，摩擦片是紧压在飞轮端面上的，发动机的动力可以传递到变速器。当踩下离合器踏板后，通过操作机构，将力传递到分离叉和分离轴承，分离轴承前移将膜片弹簧往飞轮端压紧，膜片弹簧以支承环为支点向相反的方向移动，压盘离开摩擦片，这时发动机动力传输中断；当松开离合器踏板后，膜片弹簧重新回位，离合器重新接合，发动机动力继续传递，如图 2-157 所示。 四、手动变速器 变速器的构造与工作原理 1 手动变速器（Manual Transmission，MT），就是必须通过拨动变速器杆改变变速器内的齿轮啮合状态，改变传动比从而达到变速的目的。手动变速器主要由壳体、传动组件（输入输出轴、齿轮、同步器等）、操纵组件（换挡拉杆、换挡拨叉等）组成，如图 2-158 所示。 齿轮传动变速原理示意图如图 2-159 所示。 凸手动变速器的分类轮轴 2 按变速器的轴数分，有两轴式和三轴式变速器两种。 两轴式变速器只设有输入轴、输出轴和倒挡轴，而不设置中间轴，动力传递主要依靠输入轴和输出轴完成。倒挡轴用来实现汽车的倒退行驶。捷达轿车 02KA 型变速器采用的就是两轴五挡式变速器，具有 5 个前进挡和 1 个倒挡，图书所示。 （1） 两轴式变速器 捷达轿车采用齿轮常啮合同步器式手动变速器，通过拨叉机构使同步器接合，从而起到齿轮与输入或输出轴相连的作用。捷达轿车 02KA 型变速器传动示意图如图 2-161 所示。 一挡时发动机的动力通过离合器→输入轴→一挡主动轮→一挡被动轮→一、二挡同步器→输出轴的顺序送给减速输出机构。各挡动力传动路径如图 2-162 所示。 两个相互啮合的齿轮的传动方向是一定的，但在两个齿轮中间再加入一个中间轮，让三个齿轮相互啮合，则传动方向就发生了变化。手动变速器的倒挡就是利用这个原理来传动动力的，如图2-163 所示。 在传动系统中，客车或中重型载货汽车要求输出更大的扭矩和实现较大的速度变动范围，广泛采用三轴式变速器。三轴式变速器除了设有输入轴、输出轴、倒挡轴之外，还另设了中间轴，如图 2-164 所示。 （2） 三轴式变速器 其动力传递路线如图 2-165 所示。 （1）三轴五挡变速器工作原理。 一挡：第一轴→第一轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→中间轴→中间轴一挡齿轮→第二轴一挡齿轮→一、二挡同步器→第二轴。 二挡：第一轴→第一轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→中间轴→中间轴二挡齿轮→第二轴二挡齿轮→一、二挡同步器→第二轴。 三挡：第一轴→第一轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→中间轴→中间轴三挡齿轮→第二轴三挡齿轮→三、五挡同步器→第二轴。 四挡：第一轴→第一轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→中间轴→中间轴四挡齿轮→第二轴四挡齿轮→四挡同步器→第二轴。 五挡：第一轴→三、五挡同步器→第二轴。 倒挡：第一轴→第一轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→中间轴倒挡齿轮→倒挡轴倒挡惰轮→第二轴倒挡齿轮→第二轴。 （2）各挡位动力传递路径。 同步器 3 手动变速器的内部有一个非常重要的设备，那就是同步器。同步器的作用就是换挡时由于动力输出端齿轮转速快于马上要换入这个挡位的齿轮，如果没有同步器，把一个慢速旋转的齿轮强行塞入一个高速旋转的齿轮中，肯定会发生打齿的现象。同步器分解图如图 2-166 所示。 惯性式同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。锁环式同步器主要由同步器齿毂、接合套、滑块、同步环等零件组成，如图 2-167 所示。 桑塔纳三、四档锁环式惯性同步器工作原理示意图如图 2-168 所示。 变速器的操纵机构 4 按操纵杆与变速器的相互位置，变速器操纵机构分为远距离操纵式和直接操纵式。 变速器的位置在驾驶员附近，变速杆从驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵。这种操纵机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴及安全装置等组成，多集装于变速器上盖或侧盖内。具有换挡位置容易确定，换挡快、平稳等特点，主要应用于发动机前置后轮驱动的汽车。 （1） 直接操纵式 发动机前置前轮驱动及后置后轮驱动的汽车，由于变速器距离变速杆较远，通常在变速杆与拨叉之间增加若干传动杆件，组成远距离操纵机构，主要由支承杆、换挡杆接合器、外换挡杆、倒挡保险挡块、变速杆等组成。远距离操纵机构分为杆件式操纵机构（图 2-169）和、拉索式操机构（图 2-170）。 （2） 远距离操纵式 （3） 变速保护装置 变速器操纵机构要保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，设置了自锁装置、互锁装置、倒挡锁装置。 五、自动变速器的结构 车辆的驱动方式不同，自动变速器的差异较大，但基本组成结构是相同的。与手动变速器相比，自动变速器同样可以分为动力的输入部分、换挡执行部分和减速输出部分，不同的是手动变速器的动力输入部分是离合器，而自动变速器的动力输入部分为液力变矩器。 液力自动变速器由变矩器、机械式变速器（一般多采用行星齿轮）和电子 - 液压控制系统三部分组成，自动变速器实物图如图 2-171 所示。 行星齿轮自动变速器 1 液力变矩器主要由可旋转的泵轮、涡轮和导轮三个元件组成，如图 2-172 所示。 液力变矩器的结构和性能决定着自动变速器的传动效率，相当于手动变速器的离合器装置，因其重量较大、惯性大，所以又起到飞轮的作用。液力变矩器的变矩原理如图 2-173 所示。 （1） 液力变矩器 导轮对动力传动的作用和导轮起增扭的作用分别如图 2-174、图 2-175 所示，锁止离合器的用如图 2-176 所示。 （2） 变速机构 行星齿轮自动变速器的变速机构所采用的变速齿轮是行星齿轮。 行星齿轮变速器通常采用两个行星齿轮排来实现各挡变速比。行星齿轮排由齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮等元件组成，任一元件固定，其余两个用于输入或输出。多片离合器和制动器是分别对这些元件进行接合、制动，来实现换挡的装置。图 2-177 是自动变速器行星齿轮机构的配合示意图 行星齿轮机构的行星排的多少因挡位数的多少而异，一般情况下使用 2~3 个行星齿轮排。单排的行星齿轮机构主要由一个太阳轮（中心轮）、一个行星架、一个齿圈和几个行星齿轮组成，如图 2-178 所示。 （1）行星齿轮机构。 图 2-179 所示的为行星齿轮机构元件被固定后的动力传递方式。 行星齿轮机构各部件的工作状态表 2-1。 换挡执行元件是指行星齿轮机构中用于控制换挡的多片摩擦式离合器、制动器及换挡单向离合器。 ①离合器。 自动变速器中通常使用的是多片式离合器，包括离合器毂、摩擦片、钢片、回位弹簧、回位弹簧座、油封、压盘和挡圈等。离合器结构与工作状态如图 1-180 所示。 （2）换挡执行元件。 ②液压挺柱的工②制动器。 常见的制动器有带式制动器和片式制动器两种，其作用是：将行星排中太阳轮、行星轮、行星架三个基本元件之一加以固定，使之不能旋转，产生不同的传动方向或速比。 带式制动器，又称制动带，主要由制动带、制动毂、液压缸及活塞等组成，如图 2-181 所示。 带式制动器的制动带夹紧驱动装置常见的有三种类型：直杆式、杠杆式、钳形杆式。 片式制动器由制动器毂、制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片等组成，如图 2-182 所示。 （3） 液压控制系统 液压控制系统由各种阀体、滑阀、弹簧、钢球等组成，如图 2-183 所示。 油泵是为变速器液压系统提供压力油，从而为变速器中的元件提供传动压力，并且能够起到润滑和冷却的作用。 自动变速器上常见的油泵有三种形式：内啮合齿轮泵、转子泵、叶片泵。目前，内啮合齿轮泵应用最普遍，如图 2-184 所示。 （1）油泵的作用。 液压控制系统除了执行元件以外，大部分控制阀都集中安装在一块或几块组合在一起的阀板上，阀和阀板的总成称为阀体，如图 2-185 所示。 （2）阀体。 为了保证自动变速器的液压系统在适宜的温度范围内正常工作，防止因油温过高导致机械部分烧坏，一般情况下，汽车自动变速器均配置了油冷却系统。油冷却系统一般由散热器、进出加油管组成.。 （3）油冷却系统。 自动变速器油传递动力转矩、控制自动变速器的离合器和制动器工作及润滑、清洁和冷却自动变速器。由于自动变速器在高温、高速的环境下工作，工作状况比较恶劣，为了保证自动变速器正常工作，必须认真执行对应车辆的制造厂家的规定，完善对自动变速器油的选用、加油方法、用油量、检查方法和换油间隔等的操作。否则，自动变速器很容易发生故障，而且会影响自动变速器的使用寿命。 （4）自动变速器油的功能。 （4） 变速操纵机构 自动变速操纵机构由操纵杆、操纵拉索、防护装置及操纵面板等组成。自动变速操纵面板如图 2-186 所示。 平行轴式自动变速器 2 平行轴式自动变速器与行星齿轮式自动变速器一样，也由机械传动部分和电控液压部分组成。平行轴式自动变速器由三根相互平行的轴，即输入轴、输出轴、中间轴组成，轴上分别安装着几对常啮合的齿轮。图 2-187 所示是三平行轴式自动变速器的结构示意图。 （1） 输入轴 输入轴（主轴）通过轴上的花键与涡轮键配合，液力变矩器的涡轮旋转时，输入轴便旋转，它是自动变速器的动力输入元件，轴上键配合着主动轴惰轮，它与输出轴上的惰轮常啮合。 （2） 输出轴 输出轴（第二轴）是通过常啮合齿轮或通过主动轴驱动中间轴，再由中间轴通过常啮合啮轮把主动轴动力传递给输出轴，再由输出轴传递给驱动轮，该轴上套装着一个输入轴惰轮，它既与主动轴惰轮常啮合，又与中间轴上的惰轮常啮合主动轴惰轮旋转，输出轴上的惰轮也一同旋转，于是便带动中间轴上的惰轮一同旋转，因中间轴与中间轴惰轮配合，中间轴便顺时针旋转。由此可知，只要主动轴旋转，中间轴便旋转。 （3） 中间轴 中间轴（副轴）上花键配合一中间惰轮，只要发动机运转，该齿轮便通过与之常啮合的输出轴惰轮在主动惰轮的带动下作与主动轴旋转方向相同的旋转运动，于是带动中间轴旋转。 动力传递流程图 2-188 所示。 六、万向传动装置 万向传动装置的功用与组成 1 万向传动装置的功用是在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动力。如图 2-189 所示。 万向节 2 万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置。 （1） 中间轴 按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。等速、不等速万向节结构如图 2-190、图 2-191 所示。 （2） 不等速万向节 十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为 15°~20°，由一个十字轴、两个万向节叉和四个滚针轴承等组成 传动轴 3 传动轴将变速器的转矩传递到驱动桥。常见的传动轴有管式的，也有实心的，管式传动轴重量轻，应用较广，一般由无缝钢管或低碳钢板焊接而成。传动轴的运动状态如图 2-192 所示。 传动轴中间支承 4 图 2-193 所示为一种中间支承结构，它实际上是一个通过支承座和缓冲垫安装在车身（或车架）上的轴承，用来支承传动轴的一端。橡胶缓冲垫可以消除车身（或车架）变形和发动机振动对于传动轴位置的影响。 七、驱动桥 驱动桥的组成与分类 1 驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其主要功用是：将万向传动装置传来的发动机动力经过降速，将增大的转矩分配到驱动车轮。 驱动桥按结构形式一般可分为非断开式和断开式两种。 （1） 非断开式驱动桥 非断开式驱动桥（图 2-194）也称整体式驱动桥，它由驱动桥壳、主减速器、差速器和半轴组成。 （2） 断开式驱动桥 断开式驱动桥（图 2-195）由车轮、摆臂、主减速器、减振器、弹性元件和半轴组成。 主减速器 2 主减速器由一对大小啮合斜齿轮构成，小齿轮与输出轴制成一体，大齿轮由铆钉与差速器的外壳连在一起，如图 2-196 所示。 差速器 3 汽车差速器是一个差速传动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，能自动使两侧驱动轮以不同转速行驶，避免轮胎与地面间打滑。主传动及差速器结构与零件拆解如图 2-197 所示。 当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等。两轮不等距离运动如图 2-198 所示。 差速器可分为普通齿轮式和防滑式。普通齿轮式又分为圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种，其中以普通锥式齿轮差速器应用较广。目前，国产轿车及其他类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮推力垫片、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成，如图 2-199 所示。 半轴与桥壳 4 半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴，用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮间减速器上，实物与结构如图 2-200 所示。 $$