汽车传动系统论文.docx

2012/1/14相沟通 10汽车检测与维修 |郭杰灵汽车底盘汽车传动系统概述浅论汽车传动系统姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导老师： 目录摘要3引言3一、汽车传动系统概述4（一）、汽车传动系统的功用4（二）、汽车传动系统的组成4二、汽车传动系统的布置方案5三、汽车传动系统的类型6四、离合器7（一）、离合器的功用及类型7（二）、离合器的组成及工作原理7五、变速器8（一）变速器的功用及安装位置8（二）、变速器的分类及工作原理9六、万向传动装置11七、驱动桥11（一）、驱动桥的功用12（二）、驱动桥的种类及组成12八、汽车传动系统的常见故障13参考文献15结束语15 摘要本文论述了汽车传动系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了传动系统的智能控制，并举例做出简单的介绍。 引言汽车在1898年之前，发动机动力输出后直接通过齿轮传给驱动轮，因而限制了发动机的安装位置，只能紧靠驱动轮轴，使汽车的造型设计产生了困难。法国雷诺汽车公司的创始人路易斯雷诺，通过多年的钻研和实验，终于试制出了万向节和差动轴齿轮，从而解决了发动机动力必须紧靠驱动轮轴安放的限制。1898年，雷诺将公司的雷诺dion汽车由三轮改装成四轮微型汽车，并将万向节和差动轴齿轮第一次装上汽车。正因为万向节的发明，才有今天的前置后驱动，后置前驱动的汽车，它标志着汽车传动技术走向成熟。传动系统将发动机发出的动力传递给驱动车轮，使汽车在各种不同的工况下均能正常行驶，并具有良好的经济性和动力性。一、汽车传动系统概述（一）、汽车传动系统的功用与发动机协同工作，将发动机发出的动力传给驱动车轮，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃料经济性。（二）、汽车传动系统的组成 组成及布置形式与发动机的形式和性能、汽车总体结构形式和汽车行驶系传动系本身结构形式有关。发动机前置后轮驱动的机械式传动系如图所示，主要由离合器、变速器、传动轴、万向传动装置、主减速器和半轴等组成。汽车传动系统图示动力的传递路线：发动机离合器变速器万向传动装置传动轴万向传动装置主减速器差速器半轴驱动轮。各部分功能：（1）离合器：使发动机与传动系统平顺结合，把发动机的动力传给传动系统，或者使两者分开，切断传动。（2）变速器：实现变速、变扭和变向功能。（3）万向传动装置： 将变速器传出的动力传给主减速器。（4）主减速器：降低转速，增加扭矩。（5）差速器：将主减速器传来的动力根据行驶状态和附着系数分配给左、右半轴（6）半轴：将动力由差速器传给驱动轮。二、汽车传动系统的布置方案 按发动机相对于各总成的位置，汽车传动系有下列几种布置形式（1） 发动机前置后轮驱动 fr：发动机的动力经离合器、变速器、万向节、传动轴、驱动桥、半轴，最后传给后驱动车轮，使汽车行驶。特点：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。fr的优点是附着力大易获得足够的驱动力，整车的前后重量比较均衡，操控稳定性较好。缺点是传动部件多、传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间（2） 发动机前置前轮驱动 ff：发动机动力经离合器、变速器、主减速器、差速器、万向节、半轴，最后传给前驱动轮，使汽车行驶。特点: 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；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（3）发动机中置后轮驱动 mr:传动系统的这种布置方案有利于实现前后轮较为理想的质量分配，是赛车普遍采用的方案。部分大、中型客车也有采用这种布置方案。特点：它的优缺点介于ff和fr方案之间。是目前大多数运动型轿车和方程式赛车所采用的布置形式。(4 )发动机后置后轮驱动 rr：发动机的动力经离合器、变速器、角传动装置、万向传动装置、驱动桥，驱动车轮使汽车行驶。特点：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。（5）全轮驱动 nwd：发动机的动力经离合器、变速器之后的分动器分别传给前后驱动轮，使汽车行驶。这是越野车特有的布置形式，具有适于在不良路况行驶等优点。特点:有多个驱动轮，在变速器后加了一个分动器，其作用是把变速器输出的动力经几套万向传动装置分别传给所有的驱动桥，并可以进一步降速赠扭。三、汽车传动系统的类型（1）、机械式传动系统机械式传动系结构简单、工作可靠，在各类汽车上得到广泛的应用。其基本组成情况和工作原理：发动机的动力经离合器1、变速器2、万向节3、传动轴8、主减速器7、差速器5、半轴6传给后面的驱动轮。并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能政党行驶。为了适应汽车行驶的不同要求，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。（2）、液力式传动系统液力传动系组合运用液力和机械来传递动力。在汽车上，液力传动一般指液传动，即以液体为传动介质，利用液体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。液力偶合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，可以代替离合器的部分功能，即保证汽车平稳起步和加速，但不能保证在换档时变速器中的齿轮不受冲击。液力变矩器则除了具有液力偶合器的全部功能外，还能实现无级变速，故目前应用得比液力偶合器广泛得多。但是，液力变矩器的输出扭矩与输入扭矩的比值范围还不足以满足使用要求，故一般在其后再串联一个有级式机械变速器而组成液力机械变速器以取代机械式传动系中的离合器和变速器。液力机械式传动系能根据道路阻力的变化自动地在若干个车速范围内分别实现无级变速，而且其中的有级式机械变速器还可以实现自动或半自动操纵，因而可使驾驶员的操作大为简化。但是由于其结构较复杂，造价较高，机械效率较低等缺点，目前除了高级轿车和部分重型汽车以外，一般轿车和货车很少采用。（3）、静液式传动系统静液式传动系又称容积式液压传动系。主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机的机械能通过油泵转换成液压能，然后由液压马达再又转换为机械能。在图示方案中，只用一个水磨石马达将动力传给驱动桥主减速器，再经差速器、半轴传给驱动轮。另一方案是每一个驱动轮上都装一个水磨石马达。采用后一方案时，主减速器、差速器、和半轴等机械传动件都可取消静压式传动系由于机械效率低、造价高、使用寿命和可靠性不够理想，故目前只在某些军用车辆上开始采用。（4）、电力式传动系统电力式传动系主要由发动机驱动的发电机2、整流器3、逆变装置（将直流电再转变为频率可变的交流电的装置）、和电动轮（内部装有牵引电动机和轮达减速器的驱动轮）等组成。电力式传动系的性能与静液式传动系相近，但电机质量比油泵和液压马达大得多，故目前只限于在超重型汽车上应用。四、离合器 （一）、离合器的功用及类型1、功用离合器相当于一个动力开关，当它接合时接通发动机到变速器的动力，当其断开时；切断发动机到变速器的动力。其具体功用如下：（1）使发动机与传动系统逐渐接合，保证汽车平稳起步。（2）暂时切断发动机与传动系统的联系，便于发动机的起动和变速器的换挡，保证传动系换挡时工作平顺。(3)限制所传递转矩，防止传动系过载。2、类型目前汽车上广泛采用的是摩擦离合器，即利用摩擦作用来传递转矩的离合器。其分类如下：（1）按压紧弹簧的型式与布置分：周布弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式。目前轿车、轻型货车、微型客车多采用膜片弹簧式离合器。（2）按从动盘数目分为：单片式、双片式、多片式、轿车和轻中型货车一般采用单片式。（二）、离合器的组成及工作原理1、组成摩擦片是离合器一般由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。（1）主动部分离合器的主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。（2）从动部分装在压盘和飞轮之间的两面带摩擦衬片的从动盘和从动轴组成离合器的从动部分。（3）压紧装置离合器压紧装置主要由螺旋弹簧或膜片弹簧组成，与主动部分一起旋转，它以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将处于飞轮和压盘间的从动盘压紧。压紧装置由若干根沿圆周均匀布置的螺旋弹簧组成，它们装于压盘与离合器盖之间，用来对压盘产生轴向压紧力，将压盘压向飞轮，并将从动盘夹紧在压盘和飞轮中间。（4）操作机构离合器操纵机构由离合器踏板，拉杆及拉杆调节叉，分离拨叉、分离套筒和分离轴承、分离杠杆、回位弹簧等组成。2、离合器的工作原理离合器的工作原理具体如下：（1）离合器处于结合状态时，踏板处于最高位置，分离套筒在回位弹簧作用下与分离拨叉内端接触，此时分离杠杆内端与分离轴承之间存在间隙，压盘在压紧弹簧作用下压紧从动盘，发动机的转矩即经飞轮及压盘通过两个摩擦面的摩擦作用传给从动盘，再由从动轴输入变速器。（2）需要离合器分离时，只要踏下离合器踏板，待消除间隙后，分离杠杆外端即可拉动压盘克服压紧弹簧的压力而向后移动从而解除作用于从动盘的压紧力，摩擦作用消失，离合器主、从动部分分离，中断动力传递。（3）当需要恢复动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧力作用下，压盘向前移动并逐渐压紧从动盘，使接触面之间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮、压盘和从动盘接合还不紧密，产生的摩擦力矩比较小时，主、从动部分可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随飞轮、压盘和从动盘压紧程度的逐步加大，离合器主、从动部分转速也逐趋相等，直至离合器完全接合而停止打滑时，接合过程即告结束。 五、变速器（一）变速器的功用及安装位置1、变速器功用变速器是汽车传动系统的一个重要的部件，其功用如下：（1）实现变速变矩改变传动比，扩大驱动轮矩和转速的变化范围，以适应汽车在各种行驶条件下所需的牵引力和合适的行驶速度，并使发动机能够经常在功率较高而油耗较低的有利工况下工作。因此，变速器中应具有合理的挡数和合适的传动比。（2）实现倒车现在的内燃活塞式发动机。其旋转方向都是不变的（面对曲轴前端看，为顺时针旋转），为了使汽车能够倒向行驶，变速器中设有倒档。（3）实现中断动力传递在发动机起动、怠速运转、变速器换挡和进行动力输出时，都要中断发动机至传动系的动力传递，故变速器中设有空挡。2、安装位置变速器安装在离合器之后，通过万向传动装置与驱动桥和驱动轮连接。（二）、变速器的分类及工作原理一、变速器的分类变速器可以按照传动比或操纵方式来分类。1按传动比变化方式分 (1)有级变速器：采用齿轮传动，具有若干个数值一定的传动比，从传动比等于1（或小于1的超速挡）直到传动比最大地最低挡(一挡)，速比成阶梯式的变化。变速器的挡数是指前进挡的数目，不包括倒挡。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有4-6个前进挡和一个倒挡。 (2)无级式变速器：传动比可在一定范围内连续变化。常见的有电、液力式和机械式等。 (3)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在几个分段的范围内作无级变化。这种结构既可得到较大的传动比，由可实现无级变速，目前应用较多。2、按操纵方式不同分 (1)手动换挡式变速器，靠驾驶员直接操纵变速杆进行换挡。 (2)自动操纵式变速器传动比的选择和换挡是自动进行的。它是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换挡系统的执行元件来实现机械变速器的换挡，驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。 (3)半自动式变速器，此种变速器有两种形式：一种是几个常用挡位可自动换挡，其余几个挡位要由驾驶员手动操作；另一种是预选式的，即驾驶员先用按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通自动控制和执行机构进行自动换挡。变速器的类型较多，本文着重介绍普通齿轮变速器。变速器的基本构造包括：变速传动机构和操纵机构两部分。变速传动机构的主要作用是改变转矩的数值和方向；操纵机构的作用是实现传动比的交换换挡。二、普通齿轮变速器的工作原理 由齿轮传动的原理可知，一对齿轮不同的齿轮啮合传动时可以变速，而且两齿轮的转速与其齿数成反比。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。主动轮（即输入轴）转速与从动轮（即输出轴）转速之比值称为传动比，用字母i12表示。即：i12=n1/n2=z2/z1 因而 n2=n1z1/z2当以小齿轮为主动轮（即z1z2），其转速经大齿轮传出是就降低了，即n21。当以大齿轮为主动轮（z1z2）,其转速经小齿轮传出时就升高了，即n2n1，称为增速传动，此时传动比i1。这就是齿轮传动的变速原理。一对齿轮传动只能得到一个固定的传动比，从而得到一种输出转速，并构成一个挡位。为了扩大变速器输出转速的变化范围，普通齿轮变速器通常都采用多组大小不同的齿轮啮合传动，这样就构成了多个不同的挡位，对应于不同的挡位，均有不同的传动比值，从而可得到多种不同的输出转速。1、三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。 a、第一轴第一轴和第一轴常啮合齿轮为一个整体，是变速器的动力输入轴。第一轴前部花键插于离合器从动盘毂中。 b、中间轴在中间轴上制有（或固装）有六个齿轮，作为一个整体而转动。最前面的齿轮与一轴常啮合齿轮相啮合，称为中间轴常啮合齿轮，从离合器输入一轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。向后依次称各齿轮为中间轴三档、二档、倒档、一档和五档齿轮。 c、第二轴在第二轴上，通过花键固装有三个花键毂，通过轴承安装有二轴各档齿轮。其中从前向后，在第一和第二花键毂之间装有三档和二档齿轮，在第二和第三花键毂之间装有一档和五档齿轮，它们分别与中间轴上各相应档齿轮相啮合。在三个花键毂上分别套有带有内花键的接合套，并设有同步机构。通过接合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给二轴。其中在第二个接合套上还制有倒档齿轮。第二轴前端插入一轴齿轮的中心孔内，两者之间设有滚针轴承。第二轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。 d、倒档轴倒档轴采用过盈配合压装在壳体相应的轴孔中。倒档齿轮通过轴承活套在倒档轴上。 2、各档动力动力传递情况 a、一档输入轴第一轴常啮齿轮中间轴中间轴第一档齿轮第二轴一档齿轮一档同步器接合齿圈接合套第二轴输出 b、二档输入轴第一轴常啮齿轮中间轴中间轴第二档齿轮第二轴二档齿轮二档同步器接合齿圈接合套第二轴输出 c、三档输入轴第一轴常啮齿轮中间轴中间轴第三档齿轮第二轴三档齿轮三档同步器接合齿圈接合套第二轴输出 d、四档输入轴一档常啮齿轮第一轴上四档齿轮接合齿圈三、四档同步器接合套第二轴输出（直接档） e、五档输入轴第一轴常啮齿轮中间轴中间轴第五档齿轮第二轴五档齿轮五档同步器接合齿圈接合套第二轴输出（超速档） f、倒档输入轴第一轴常啮齿轮中间轴中间轴倒档齿轮倒档轴上的倒档齿轮第二轴上倒档齿轮第二轴倒档齿轮接合齿圈倒档同步器接合套第二轴输出3、两轴变速器 两轴变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。六、万向传动装置万向传动装置的工作条件是极其恶劣的，它不仅在高转速下承受着较大力矩和冲击负荷，而且要适应车辆在行驶中随着悬架的变形、车架与车桥之间相对位置不断变化引起传动轴之间的夹角变化和传动轴随着悬架的变形，不断地伸长和缩短，所以传动轴要有夹角的传递动力的机件，并且要有改变传动轴轴线之间方向的万向传动装置。1功用万向传动装置的功用是实现轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间动力传递。2组成万向传动装置由万向节，传动轴，（有时还加装中间支承）组成。3安装位置安装在变速器与驱动桥之间，如图所示： 1-变速器 2-万向传动装置 3-驱动桥 4-后悬架 5-车架4分类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（常用的十字轴式）、准等速万向节(如双联式。三梢式万向节)和等速万向节（如球笼式、球叉式万向节）三种。七、驱动桥驱动桥是汽车传动系中的最后一个组成部分，对于前轮驱动的车辆来说前桥即是转向桥又是驱动桥（称为转向驱动桥）。它由主减速器、差速器、半轴和驱动壳等组成。（一）、驱动桥的功用驱动桥的主要功用如下：1、将万向传动装置传来的发动机转矩传给驱动车轮。2、实现降低转速、增大转矩。3、改变动力传递方向。4、允许左右驱动轮以下不同的转速旋转，实现车辆转弯。（二）、驱动桥的种类及组成1.种类： (1)按照驱动桥的位置分：有前驱动桥和后驱动桥。 (2)按照驱动桥的结构形式分：有断开式驱动桥和整体式驱动桥两种。下面按照驱动桥的结构形式来介绍它们的组成。2.整体式后驱动桥的组成如图所示，它由驱动桥壳1，主减速器（图中包括6、7），差速器（图中包括2、3、4）和半轴7组成。驱动桥壳1由中间的主减速器壳和两边与之刚性连接的半轴套筒组成，通过悬架与车身或车架相连。两侧车轮安装在刚性的桥壳上。半轴与车轮不可能在横向平面内作相对运动。输入驱动桥的动力首先传到主减速器小齿轮7，经主减速器减速后转矩增大，再经差速器分配给左右两半轴5，最后传至驱动车轮。1-后桥壳 2-差速器壳 3-差速器行星齿轮 4-差速器半轴齿轮 5-半轴 6-主减速器从动齿轮齿圈 7-主减速器主动小齿轮3断开式驱动桥的组成为了与独立悬架相适应，驱动桥壳需要分为用铰链链接的几段，更多的是只保留主减速器壳（或带有部分半轴套管）部分，主减速器壳固定在车架或车身上，这种驱动桥称为断开式驱动桥。断开式驱动桥由主减速器、两半轴、弹性元件、减震器、车轮、摆臂轴等主减速器壳固定在车架上。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴也要分段，各段之间用万向节连接。驱动桥壳应制成分段并通过铰链链接，两侧的驱动桥用弹性独立悬架与车架相联系，两轮可彼此独立地相对于车架上下跳动。如图所示：1-主减速器 2-半轴 3-弹性元件 4-减震器 5-车轮 6-摆臂 7-摆臂轴八、汽车传动系统的常见故障1、离合器打滑离合器打滑表现为：汽车起步困难，行驶无力，加速不良，严重时会散发出焦味或冒黑烟。其原因是：离合器踏板的自由行程太小，使压板处于半结合状态；从动盘有油污；磨擦衬片磨损严重、硬化、变形或铆钉露头；离合器压板弹簧过软或折断、调整不当；离合器盖与飞轮固定螺钉松动；离合器踏板拉簧脱落或不起作用。 2、离合器发响离合器发响表现为：每当汽车起步或踩下离合器时，离合器发出响声，而在结合状态下，一般不发出响声。其原因是：分离轴磨损或弹簧过软、折断、脱落；分离杠杆或支架销磨损变松；离合器磨擦片铆钉松动，或铆钉头露出；离合器片的花键槽与变速器输入轴的花键齿磨损过大；离合器踏板的回位弹簧折断、过软或脱落。 3、变速器跳档变速器跳档表现为：在汽车挂档行驶中，变速器自动跳回空档。其原因是：齿轮的内外结合齿磨损过大而成锥形；输出轴的花键齿和滑动齿轮的花键槽，因磨损过大而变松；轴承磨损过大，使两个相啮合的齿轮在运动时上下摆动；输出轴五档常啮合齿轮衬套及垫圈磨损过大而松旷，在运动时上下摆动；输出轴、输入轴上止动卡环或锁紧螺帽脱落或松动，引起轴或齿轮前后移动；变速叉轴上的自锁定位球磨损；凹槽太浅或凹槽位置不当；弹簧过软或弹簧折断；变速叉轴和变速叉磨损或弯曲。 4、变速器乱档变速器乱档表现为：在汽车行驶时换档，换不到所需的档位，或挂上后就退档。其原因是：互锁装置使用时间过长，叉轴、钢球横销等磨损过大，失去了互锁作用；变速杆定位销磨损变松或折断，失去控制作用或变速杆不能按正确方向转动；变速杆下端的工作面磨损过大，使其不能正确拨动换档导杆块而窜档；输出轴上的止动环未装或退出，齿轮在轴上任意移动而造成窜档。 5、传动系统异响 万向节和花键松动发出异响表现为：在汽车起步时，车身发抖，并听到有“格啦，格啦”的撞击声，在改变车速，尤其是在缓慢行驶时，响声更加明显。其原因是：万向节轴及滚针磨损变松，或滚针断碎；传动轴的花键齿与叉管的花键槽磨损量过大；变速器输出轴上的花键齿与凸缘的花键槽磨损过大；各处连接部分的固定螺丝松动。 6、中间轴承装置异响中间轴承的异响表现为：汽车在行驶中发出一种“呜，呜”的响声，车速越快，响声越大。其原因是：中间轴承磨损过大或缺少润滑油；中间轴承偏位或螺丝松动；中间轴承损坏，滚珠脱落；中间轴承支架螺丝松动，位置偏斜。 7、离合器分离不彻底离合器分离不彻底表现为：经常出现换档困难，牙齿发响。挂上档后，不抬离合器踏板，车辆就行驶或发动机熄火。其原因是：离合器踏板的自由行程过大；从动盘变形翘曲；磨擦片破坏或铆钉松动；更换磨擦片后，新磨擦片过厚或磨擦片的正反装错，使其不能分离；分离杠杆的内端不在同一平面内；分离杠杆的螺钉松动；离合器片的花键槽与变速器输入轴的花键齿配合过紧或有锈蚀、有脏物，使其移动发涩而不能分离；离合器浮动销脱出；双片离合器中间压板限位螺钉调整不当，个别支撑弹簧折断或过软，中间压板磨损变薄；液压操纵离合器漏油或液压系统中存在空气。 8、汽车起步震动汽车起步震动表现为：汽车起步时，离合器结合不平稳，而