汽车底盘变速箱及驱动桥PPT课件.ppt

14 2同步器 问题 如何做到平顺无冲击的换档 答 变速器中准备进入啮合的一对齿轮圆周速度必须相等或接近相等的条件下 即所谓 同步 才能实现平顺无冲击的啮合 结论 驾驶员只有采取合理的换档操作步骤 才能做到无同步器的变速器换档平顺 14 2同步器 一 用图示说明无同步器时变速器的换档过程 两脚离合换档的工作原理 1 从低速档换入高速档 V3 V2 V4 V2 V3 V4 V3 故有V4 V3情况出现 一 用图示说明无同步器时变速器的换档过程 2 从高速档换入低速档 V3 V4 V3 V4 V2 V2 V3 需在空挡加速使V2上升至与V3速度同 方可挂入低速档 2 从高速档换入低速档 二 同步器构造及工作原理 同步器由来 两脚离合操作 虽可达到同步目的 但操作麻烦且增加驾驶员的劳动强度 而同步器则可在结构上解决变速器换档齿轮同步问题 类型 常压式 惯性式 自行增力式 锁销式 锁环式 运用较为广泛 同步器构造及工作原理 同步器工作过程示意图 同步器工作过程示意图 同步器工作原理图 同步器工作原理 1常压式同步器 利用弹簧压力的强制作用造成 缺点 工作不很可靠 可能在未同步前而冲击齿轮 惯性式同步器 依靠摩擦作用实现同步 但它可从结构上保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触 以避免齿圈冲击和发出噪声 常压式同步器2惯性式同步器 锁环式同步器示意图 锁环式同步器示意图 锁环式同步器结构 锁环上的花键齿 在对着接合套的一端 都有倒角 且与接合套齿端的倒角相同 其它部分还有三个滑块5嵌合在三个轴向槽b内 并可沿槽轴向滑动 三个定位销6插入三个滑块的通孔中 定位销压向接合套 使定位销端部球面正好嵌在接合套中部凹槽a中 起到空挡定位作用 工作过程 接合套的齿与锁环的齿较锁环的凸起部d位于花键毂的通槽中央时错开了约半个齿厚A 2 锁环式同步器结构 惯性式同步器工作过程示意图 惯性式同步器工作过程示意图 锁环锁止角斜面上作用有法向压力N F1 轴向力 惯性力矩M1 阻止锁环向后退转 F2 切向力 拨环力矩M2 力图使锁环相对于接合套向后退转 若M2 M1 则锁环可相对于接合套向后退转一个角度 进入接合 若M2 M1 二者不可能接合 F1与F2的前 比值取决于花键齿锁止角的大小 设计时必须保证同步M1 M2 锁环锁止角斜面上作用有法向压力N 锁销式同步器示意图 锁销式同步器示意图 锁销式同步器结构 两个有内锥面的摩擦锥盘2 随齿轮一同旋转 与之配合的两个有外锥面的摩擦锥环3 三个锁销8 三个定位销4 接合套5 锁销与定位销在同一圆周上相互间隔均匀分布 锁销式同步器结构 作用力到接合套 通过刚球10和定位销4带动摩擦锥环3向左移动 与摩擦锥盘接触 锥环连同锁销一起相对接合套转过一个角度 锁销中部倒角与销孔端的倒角相互抵触 以阻止接合套继续前移 法向压紧力N增加 促使接合套与待接合的花键齿圈迅速达到同步 同步后 切向分力F2通过锁销使摩擦锥环3 摩擦锥盘2和齿轮一同相对于接合套转过一个角度 锁销与销孔对中 接合套克服刚球10的阻力 沿锁销移动 直到与齿轮1花键齿圈接合 实现挂档 工作原理 工作原理 三 自行增力式同步器 利用摩擦原理来实现同步 其增力主要是借助于弹簧片对同步环的增力作用而进行工作的 这种增力迫使接合齿圈转速迅速上升直达到同步 三自行增力式同步器 波尔舍同步器 波尔舍同步器 自行增力式同步器的换档过程 14 3变速器操纵机构 一 变速器操纵机构组成及档位排列 14 3变速器操纵机构 1 组成 1 组成 主要由变速杆 拨块 拨叉 拨叉轴以及安全装置等 变速器处于空挡时 各拨块凹槽在横向平面内对齐 变速杆可绕其中部球形支点横向摆动 2 变速器档位排序 2 变速器档位排序 奥迪变速器操纵机构 奥迪变速器操纵机构 变速器操纵机构动画图 二 自锁装置 互锁装置及倒档 选档锁 1自锁装置 防止自动脱档 并保证齿轮以全齿宽啮合 2互锁装置 防止同时挂入两个档位 二自锁装置 互锁装置及倒档 选档锁 自锁装置 互锁装置及倒档 选档锁示意图 自锁装置 互锁装置及倒档 选档锁示意图 解放CA1091型汽车变速器倒档锁及选档锁装置 解放CA1091型汽车变速器倒档锁及选档锁装置 三 副变速器的预选气动换档 主要包括机械 气动和电控 气动两种 三副变速器的预选气动换档 14 4分动器 一 分动器的主要作用 分动器主要用于越野汽车上 其作用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥 二 分动器的基本结构 基本结构主要是一个齿轮传动系统 输入轴直接或通过万向传动装置与变速器第二轴相连 而输出轴则有若干 其数目与所设计的驱动桥相同 连接方式也同样经万向传动装置 14 4分动器 BJ2020分动器 BJ2020分动器示意图 分动器操纵机构 三 分动器操纵注意事项 非先接上前桥 不许挂入低速档 非先退出低速档 不许摘下前桥 主要原因 低速档工作时 输出转矩较大 为避免中 后桥载荷过大 前桥必须参加驱动 思考题 1汽车变速器发响的一般原因有哪些 2分动器换档时 为什么要踩下离合器 3BJ212型汽车变速器中使用的是哪一种同步器 它的工作原理是怎么样的 三分动器操纵注意事项 第十五章液力机械传动 液力机械变速器 自动变速器 可以从一种扭矩 或转速 平稳的转变为另一种扭矩 或转速 在变化过程中不是一级一级 或一档一档 的越变 而是稳定 缓和的渐变 液力机械变速器的优点 1汽车起动更加平稳 提高乘坐舒适性 2能以很低的车速稳定行驶 以提高车辆的通过性 能自动适应行驶时地面阻力的变化 有利于提高汽车的动力性 4传动系承受的动载荷减轻 提高使用寿命 5操作简单省力 有利于提高行车安全性 第十五章液力机械传动 15 1液力偶合器 一液力偶合器的组成 1液力偶合器 泵轮 叶轮3与外壳2 主动元件 涡轮 叶轮4 从动元件 2泵轮与涡轮端面相对 二者间隙约3 4mm 二液力偶合器的工作原理 1Vb Vw Pb缘 Pw缘 工作液一方面随工作轮绕轴1 5轴线作圆周运动 另一方面在压力差作用下 沿循环圆依箭头所示方向作循环流动 15 1液力偶合器 液力偶合器的工作原理 液力偶合器的工作原理 传动过程 泵轮接受发动机传来的机械能 传给工作液 使其动能增加 然后再由工作液将动能传给涡轮 液力偶合器实现传动的必要条件 工作液在泵轮和涡轮之间有循环流动 4正常工作时 V泵 V涡 若Vb Vw 则不起传动作用 2传动过程3液力偶合器实现传动的必要条件4正常工作时 V泵 V涡 若Vb Vw 则不起传动作用 三液力偶合器的使用 由于工作液在循环流动过程中 没有受到任何其它附加外力 所以发动机作用于泵轮上的转矩与涡轮所接受并传给从动轴的转矩相等 而不能改变转矩大小 故仍必须要有变速机构与之配合使用方能满足行驶需要 同时由于偶合器又不能使发动机与传动系彻底分离 为使换档平顺 在其与变速器之间仍必须加装离合器 这样就未能完全免除操纵离合器的动作 传动系效率下降 故其应用已日遂减少 三液力偶合器的使用 15 2液力变矩器 一液力变矩器的组成 液力变矩器 泵轮 主动件 与变矩器壳2连成一体 用螺栓固定在发动机曲轴1后端凸缘上 涡轮 从动件 通过从动轴7与传动系其它部件相连 导轮 固定不动在套管6上 15 2液力变矩器 液力变矩器示意图 液力变矩器示意图 液力变矩器的主要零件 液力变矩器的主要零件 二液力变矩器工作原理 与液力偶合器有所不同 变矩器不仅能传递转矩 且能在泵轮转矩不变的情况下 随着涡轮转速不同而改变输出的转矩数值 其原因在于固定不动的导轮给涡轮一反作用力矩 工作原理 首先制取工作轮展开图 即将循环图上的中间流线 该流线将液流通道断面分割成面积相等的内外两部分 展开成一直线 各循环圈中间流线均在同一平面上展开 二液力变矩器工作原理 液力变矩器工作原理图 液力变矩器工作原理图 液力变扭器的构造与液力变动力传递路径 液力变矩器的构造与动力传递路径 液力变扭器液压油的流动图 液力变矩器液压油的流动图 假使发动机转速及负荷不变 即nb mb 常数 汽车起步 开始nw 0 设泵轮 涡轮 导轮对流液的作用转矩分别为Mb mw 和md 则由液流平衡mw mb mb 液流对涡轮的作用转矩Mw M w Mb Md 方向相反 Mw Mb 增大转矩 克服起步阻力 nw由0增大 汽车起步 液力变矩器工作轮展开示意图 液力变矩器工作轮展开示意图 液力变矩器工作原理图 液力变矩器工作原理图 起步后 绝对速度V 相对速度w 牵连速度u 绝对速度V随牵连速度u的增大 即nw增大 而逐渐向左倾斜 使导轮上所受转矩值逐渐下降 则 当nw上升到某一数值 从涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮时 Md 0 则Mw Mb 若nw继续上升 V继续向左倾 导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反 则 Mw Mb Md Mw Mb 当nw nb时 工作液在循环图中的循环流动停止 将不能传递动力 起步后 三液力变矩器的特性 特性 在nb和Mb不变的条件下 Mw随nw变化的规律 2传动比i nw nb 1 变矩系数k Mw Mb 三液力变矩器的特性 15 3液力机械变速器 由于存在变矩能力与效率之间的矛盾 且目前应用的液力变矩器一般变矩系数都不够大 广泛使用的是液力变矩器与齿轮式变速器联合组成液力机械式无级变速器 齿轮式变速器类型 行星齿轮变速器 多数采用 如红旗CA770 轴线式齿轮变速器 少采用 如上海SH380 15 3液力机械变速器 液力变速器组成 液力变速器组成 单排行星齿轮机构及作用力 单排行星齿轮机构及作用力 M1 F1r1M2 F2r2M3 F3r3Z2r2A Z1r1F1 F2F3 2F1 r1 r21 ar3 r122 M1 F1r1M2 aF1r3M3 a 1 F1r1 M1W1 M2W2 M3W3 V W1 aw2 1 a W3 0 n1 an2 1 a n3 0 当n2 o 即1为主动件 3为从动件时n1z2i13 1 a 1 n3z1 当n1 0 即2为主动件 3为从动件时n21 az1i23 1 n3az2 当n3 0 即1为主动件 2为从动件时n1z2i12 a 为倒挡情况n2z1 n1 an1 当n1 n2 则n3 n1 n2 当直接档传动 表明三元1 a件中的任何之间连成一体转动 则第三元件的转速必然与前二者转速相等 若所有元件都不受约束 则都可以自由转动 行星齿轮机构将完全失去转动作用 若所有元件都不受约束 则都可以自由转动 行星齿轮机构将完全失去转动作用 二 液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器以红旗CA7560轿车液力机械传动为例 二 液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器以红旗CA7560轿车液力机械传动为例 该液力机械变速器由一个四元件混合式液力变矩器和可自由换档的两档行星齿轮变速器组成 通过使用离合器和制动器可改变行星齿轮机构中各元件的相对运动关系 实现不同档位的传动 如图15 18所示 液力机械变速器 红旗CA7560型轿车各档传动路线示意图 红旗CA7560型轿车各档传动路线示意图 空挡 直接档离合器14分离 制动带6 7松开 低速档 离合器14分离 制动带7松开 6扎紧使前排中心轮13固定不动 前排齿圈12行星架动力后排行星轮后排齿圈9后排中心轮11低速档传动的为后排中心轮11与齿圈9转速之比 即齿数比 空挡 低速档 直接档 倒档 直接档 离合器14接合 制动带6 7放松 此时n13 n12 n8 n9 n11 n8 传动比为1 倒档 制动带7收紧 离合器14分离 此时 前排行星齿轮机构不起传动作用 动力第一轴16后排中心轮11后排齿圈9 液力机械变速器的总传动比 即行星齿轮变速器第二轴输出转矩与泵轮转矩之比为液力变矩器的变矩系数K与齿轮变速器传动比I的乘积 因K为无级 I为有级 故液力机械传动在几个范围为无级变速 称为部分无级变速器 自动变速器的工作原理 自动变速器的工作原理 第十六章万向传动装置 万向传动装置主要有万向节和传动轴组成 有的还加装有中间支承 其上为什么要使用万向传动装置 由于变速器与驱动桥二者轴线难以布置重合 且汽车在行驶过程中 由于路面冲击 弹性悬架系统振动等原因使二者相对布置经常变化 故二者与传动布置之间不能用简单的刚性连接 而必须采用一般有两个万向节和一根传动轴组成的万向传动装置 第十六章万向传动装置 万向传动装置在汽车传动系中的应用 万向传动装置在汽车传动系中的应用 万向传动装置动画 刚性万向节 主要靠零件的锁链式连接传递动力万向节挠性万向节 零件传递动力 不等速万向节 十字轴式 刚性万向节 主要采用 准等速万向节 双联式 三销轴式 等速万向节 球叉式 球笼式 万向节 一 十字轴式刚性万向节 十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈和滚针轴承的磨损为标志的 因此润滑油和密封直接影响万向节的使用寿命 密封 采用橡胶油封来提高其密封性能 润滑 十字轴作成中空 并有油路通向轴颈 一 十字轴式刚性万向节 十字轴式刚性万向节可以保证在轴向交角变化时可靠的传动 它允许两轴为15O 20O 但其主要缺点是单个万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下 其两轴的角速度不相等 转速相等 十字轴式刚性万向节 十字轴式刚性万向节的组成 十字轴式刚性万向节的组成 十字轴润滑油道及密封装置 十字轴润滑油道及密封装置 简要分析单个万向节传动的不等速性 简要分析单个万向节传动的不等速性 1 当处于 a 位置时Va W1rVb W2rVb W2rcosaVb Vb Vb W1r W2rcosaVa Vb W2 W1cosa此时Vb Va 2 当处于 b 位置时Va W1rVa W1rcosaVa Va Va Vb W2rW2r W1rcosaW2 w1cosa此时Va Vb 1 当处于 a 位置时2 当处于 b 位置时 由上述 即可得出图16 7轴1轴20 90 W1W1cosaW1cosa90 180 W1W1cosaW1cosa180 270 W1W1cosaW1cosa270 360 W1W1cosaW1cosa 由上述 即可得出图16 7 抵消不等速效应的最佳方法 采用双万向节 抵消不等速效应的最佳方法 采用双万向节 双万向节实现等角速传动的原理 W1 W2cosaW2 W3cosaW1 W3a1 a2 同理当传动轴转过90 后W1 W2cosa1W2 W3cosa2W1 W2a1 a2 双万向节实现等角速传动的原理 采用双万向节传动必须满足的两个条件 第一万向节两轴间夹角a1与第二万向节两轴间夹角a2相等 第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内 其中条件 可由传动轴和万向节叉的正确装配条件来保证的 但条件 因与驱动轮的悬架振动有关 难以完全保证a1 a2 故在汽车总体布置上应尽量减少a1和a2 采用双万向节传动必须满足的两个条件 二 准等速万向节 特点 结构简单 工作可靠 且允许有较大的轴间夹角 所以在驱动桥中应用越来越广泛 1 双联式万向节 二 准等速万向节 2 三销轴式万向节 2 三销轴式万向节 特点 可以做到相邻两轴有较大的交角 45 在转向驱动桥中采用该种万向节可提高汽车的机动性 可获较小的转弯半径 但其所以占空间较大 所以应用只限制在部分车型上 特点 三 等速万向节 球叉式和球笼式 等速万向节的基本原理就是从结构上保证万向节在工作过程中 其传力点永远位于两轴交点的平分面上 3 等速万向节 球叉式和球笼式 球叉式万向节 球叉式万向节 球叉式万向节等角速传动原理 球叉式万向节等角速传动原理 特点 结构简单 允许最大交角为32 33 一般用于转向驱动桥中 但其钢球与曲面凹槽之间的单位压力较大 磨损较快 从而影响使用寿命 球叉式万向节在转向驱动桥中的布置 球叉式万向节在转向驱动桥中的布置 球笼式万向节 球笼式万向节 特点 承载能力强 结构紧凑 且在工作时 无论传力方向如何 六个钢球全部传力 伸缩型球笼式万向节 伸缩型球笼式万向节 桑塔纳等速万向节及传动轴 桑塔纳等速万向节及传动轴 挠性万向 挠性万向节 16 2传动轴与中间支承 16 2传动轴与中间支承 第十一章驱动桥 1 组成驱动桥主要有主减速器 差速器 半轴以及桥壳组成 2 功用将万向传动装置传来的发动机转矩传给驱动轮 实现降速以增大转矩 3 类型主要有断开式与非断开式两种 第十一章驱动桥 非断开式驱动桥示意图 非断开式驱动桥示意图 断开式驱动桥示意图 断开式驱动桥示意图 17 1主减速器 功用 将输入的转矩增大并相应降低转速 改变输出转矩方向 分类 齿轮副数目 单级双级 传动比档数 单速双速 齿轮副结构形式 圆柱齿轮式圆锥齿轮式双曲面齿轮式 17 1主减速 主减速器 主减速器 一 单级主减速器 一 单级主减速器 单级主减速器动画 主动和从动齿轮之间必须有正确的相对位置 因此在结构上必须满足两方面的要求才能作到两齿轮啮合传动的冲击噪声轻 磨损均匀 一方面就是主动和从动齿轮必须有足够的支承刚度 另一方面就是应有必要的啮合调节装置 为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度 采用跨置式的支承方式 从动锥齿轮则在背面装有支承螺栓 支承螺栓与从动锥齿轮端面之间间隙为0 3 0 5mm 同时 装配主减速器时 圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度 而在消除轴承间隙的基础上 再给予一定的压紧力 主动和从动齿轮之间必须洋剖正确的相对位置 2 另一方面对于必要的啮合调整装置主要是指齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整 标准印痕 位于齿高的中间略偏小端 占齿宽60 以上 齿高40 以上 印痕顶端离齿顶须大于0 8mm 轮齿啮合间隙 0 15 0 40mm 标准印痕 轮齿啮合间隙 从动锥齿轮正确的啮合印迹位置 从动锥齿轮正确的啮合印迹位置 为保证所要求的传动比及足够的轮齿强度条件 应尽可能减少主动齿轮的齿数 从而减小从动齿轮的直径 以保证足够的最小离地间隙 最小离地间隙 采用准双曲面齿轮传动 可使车身和整个重心降低 有利于提高汽车行驶稳定性 采用准双曲面齿轮传动 可使车身和整个重心降低 有利于提高汽车行驶稳定性 主动锥齿轮采用悬臂式支承 即主动锥齿轮轴支承在位于齿轮同一侧的两个相距较远的圆锥滚子轴承上 而主动锥齿轮悬伸在轴承之外 两级传动副 第一级传动为一对螺旋锥齿轮副 第二级传动为一对斜齿圆柱齿轮副 特点 二 双级主减速器 二 双级主减速器 解放驱动桥 双级主减速器动画 17 2差速器 滚动与滑动的区别 设车轮速度V wrr 则此时车轮运动为滚动 若W 0 V 0 则车轮为滑转均属于滑动若V 0 W 0 则车轮为滑移 若两侧车轮实际移过的曲线距离不相等 则一侧的车轮边滚动边滑移 而另一侧车轮则边滚动边滑转 17 2差速器 为使车轮尽可能不发生滑动 就要从结构上保证各个车轮有可能以不同角速度旋转 对从动车轮而言 两侧车轮可用任何角速度旋转 对驱动车轮而言 通过一个差速齿轮系统 差速器驱动两侧半轴和驱动轮 方可使两侧车轮进行纯滚动状态 为使车轮尽可能不发生滑动 就要从结构上保证各个车轮有可能以不同角速度旋转 汽车直行 转弯示意图 汽车直行 转弯时差速器工作示意图 车辆转弯动画 差速器 轮间差速器 同一驱动桥内 轴间差速器 前 中 后驱动桥之间 抗滑差速器 左右或前 后驱动轮与路面之间附着条件相差较大的情况 强制锁止式 高摩擦自锁式 自由轮式 差速器 齿轮式差速器 1 齿轮式差速器 圆锥齿轮式 圆柱齿轮式 或 对称式 等转矩式 不对称式 不等转矩式 齿轮式差速器 运动原理 主动件 从动齿轮6 差速器壳3 行星齿轮轴5 设其角速度为w0 从动件 半轴齿轮1 2 设其角速度为w1 w2 运动原理 差速器运动原理 差速器运动原理 当行星齿轮只随同行星架绕差速器旋转轴线公转 VA VB VC W0r W1 W2 W0 当行星齿轮除公转外 还绕本身的轴自转