第九章发动机起动系统新能源汽车传动系统

1、第九章发动机起动系统第一节概述第二节起动机第一节概述一、发动机的起动二、汽、柴油机冷起动辅助装置一、发动机的起动图9-1电动机起动系的组成1蓄电池2点火开关3熔丝4空挡起动开关5起动机继电器6吸引线圈7保持线圈8铁芯9回位弹簧10拨叉11单向离合器12电动机二、汽、柴油机冷起动辅助装置汽车冬季使用时，由于气温较低，活塞压缩行程后，空气(或可燃混合气)的温度较低，加之低温时润滑油粘度大，起动阻力大，因此发动机着火困难。为保证发动机在低温条件下能迅速起动，多数柴油机和少数汽油机上设有低温起动预热装置，以提高进入气缸的空气(或可燃混合气)的温度。第二节起动机一、直流电动机二、操纵机构三、离合机构一、

2、直流电动机(1)电枢电枢是直流电动机的旋转部分，用来在起动机通电时，与磁场相互作用产生电磁转矩。(2)磁极磁极用来产生电动机运转所必需的磁场。(3)电刷用铜与石墨粉压制而成。(4)轴承因起动机工作时间短暂，每次接入时间仅几秒钟，故一般都是采用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。二、操纵机构图9-3起动机操纵机构电路图1起动开关2起动继电器触点3起动继电器4起动继电器接线柱5蓄电池接线柱6接触片7吸引线圈8保持线圈9铁芯10驱动杠杆11驱动小齿轮12电动机接线柱三、离合机构1.滚柱式离合机构2.摩擦片式离合机构3.弹簧式离合机构1.滚柱式离合机构图9-4滚柱式离合机构a)开始啮合b)脱离啮合c)剖视图1

3、起动机驱动齿轮2外座圈3内座圈4滚柱5柱塞6花键套筒7飞轮齿圈2.摩擦片式离合机构图9-5摩擦片式离合机构a)剖视图b)零件组合1起动机驱动齿轮2螺母3弹性垫圈4压环5调整垫圈6从动片7、12卡环8主动片9内花键毂10花键套11滑套13弹簧14限位套3.弹簧式离合机构图9-6弹簧式离合机构1衬套2起动机驱动齿轮3限位套4扇形块5离合弹簧6护套7花键滑套8缓冲弹簧9拨叉滑环10卡环11挡板第十章新能源汽车简介第一节纯电动汽车第二节燃料电池电动汽车第三节混合动力电动汽车第四节太阳能汽车第五节燃 气 汽 车第一节纯电动汽车图10-1纯电动汽车1柴油机-发电机组2电动机-发电机3蓄电池组4驱动电动机5

4、控制装置第二节燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)是利用氢气与氧气在燃料电池中的反应发电作为驱动力的电动汽车。氢气作为汽车燃料具有很多特点。1)若燃料电池将来能作为汽车的主要动力，其二氧化碳气体排放量将大大减少。2)燃料电池汽车有利于人类居住的环境。3)燃料电池汽车可减少人类对石油资源的依赖。4)氢气制造、储存、运输和灌装较困难，且氢气价格过高。图10-2燃料电池电动汽车1气体压缩机2氢气储存罐3燃料电池组4蓄电池组5驱动电动机6控制装置第二节燃料电池电动汽车第三节混合动力电动汽车一、分类二、组成三、典型结构一、分类1.串联式SHEV

5、(Series Hybrid Electric Vehicle)2.并联式PHEV(Parallel Hybrid Electric Vehicle)3.混联式(串、并联)PSHEV(Parallel Series Hybrid Electric Vehicle)1.串联式SHEV(Series Hybrid Electric Vehicle)图10-3串联式SHEV布置形式1发动机2蓄电池组3变流器4驱动车轮5电动机6发电机2.并联式PHEV(Parallel Hybrid Electric Vehicle)图10-4并联式PHEV布置形式1发动机2动力分配器3蓄电池4变流器5电动机/发电机

6、6驱动车轮3.混联式(串、并联)PSHEV(Parallel Series Hybrid Electric Vehicle)图10-5混联式PSHEV布置形式1发动机2发电机3动力分配器4减速器5变流器6蓄电池7电动机8驱动车轮二、组成1.发动机2.动力混合器3.电动机/发电机(ISG)4.蓄电池5.变流器1.发动机目前混合动力汽车主要追求高效率而不是高功率。常采用低排量、结构较先进的发动机，如稀薄燃烧汽油机、可变正时气门汽油机(日本丰田汽车公司的Prius混合动力汽车装用的INZFXE型汽油机)、可变气缸数汽油机(日本本田汽车公司在ACCORD牌混合动力电动汽车装用的V6缸VCM可变气缸系统

7、汽油机)或涡轮增压共轨式的柴油机(日本本田汽车公司的2.2LiCdi柴油机)等。低排量发动机，可降低摩擦损失，减少发动机功率损失；加速时需要的动力由电动机补给。2.动力混合器发动机动力和电动机动力可以在动力混合器中混合(转矩混合)。动力混合器有“行星齿轮”和“分动器”等形式。动力混合器可装在发动机的后面或前面，还可以装在变速器的前面或后面。3.电动机/发电机(ISG)电动机发电机在发动机起动时作为电动机，快速起动发动机，避开发动机怠速运转，达到节能和环保的要求；在发动机正常运转时作为发电机，为蓄电池充电并为电动机提供动力；在车辆滑行和制动时作为发电机，回收滑行和制动时的部分能量。电动机多采用效

8、率更高，结构更紧凑的永磁式同步交流电动机；发电机采用高效永磁同步交流发电动机。4.蓄电池蓄电池是混合动力汽车的辅助电源。储存电动机/发电机发出的电能和汽车减速、制动时部分能量反馈的电能；发动机起动时为电动机/发电机输出电能带动发动机起动；汽车加速时给电动/发电机提供电能，帮助汽车加速。5.变流器它既能把蓄电池的直流电转换成交流电，也可将电动机/发电机产生的交流电转换成直流电储存于其中。三、典型结构1.日本丰田普瑞斯Prius型混合动力电动轿车2.一汽红旗混合动力电动轿车3.日本本田思域混合动力电动轿车混合动力装置1.日本丰田普瑞斯Prius型混合动力电动轿车图10-6日本丰田普瑞斯Prius型

9、混合动力电动轿车1整车及发动机电控单元2逆变器3变速驱动桥4发动机5侧滑控制电控单元6蓄电池组7蓄电池组电控单元2.一汽红旗混合动力电动轿车图10-7红旗混合动力电动轿车3.日本本田思域混合动力电动轿车混合动力装置图10-8本田思域混合动力装置第四节太阳能汽车图10-9太阳能汽车第五节燃 气 汽 车一、概述二、燃气汽车基本结构与原理一、概述1.分类2.天然气和液化石油气的优、缺点1.分类目前，燃气汽车分为天然气汽车和液化石油气汽车，它们的燃料分别是天然气和液化石油气(LPG)。天然气汽车又分为液化天然气汽车(LNGV)、压缩天然气汽车(CNGV)和吸附天然气汽车(ANGV)三种。2.天然气和液

10、化石油气的优、缺点天然气和液化石油气主要优点：1)有害气体排放低。天然气和液化石油气在常温下为气态，与空气易均匀混合，燃烧完全，CO、HC和微粒的排放量大幅度减少。另外，天然气和液化石油气火焰温度低，使NOx的排放量也相应减少。2)热效率高。天然气辛烷值最高可达130，液化石油气的辛烷值也在100左右。因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机压缩比，提高了发动机的热效率。3)冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无需加浓可燃混合气。4)天然气和液化石油气燃烧界限宽，稀燃特性优越，燃烧稀混合气，除对NOx的控制产生显著效果外，对燃料经济性更有明显好处。5)不稀释润滑油，润滑油更换周期得以延长。天

11、然气和液化石油的缺点是：1)因为天然气在常温、常压下是气体，所以其储运性能差。目前广泛采用将压缩天然气充入车用气瓶内储运的方法，这些气瓶既增加了汽车自重，又减少了载货空间。2)一次充气的续驶里程短。3)天然气或液化石油气均呈气态进入气缸，使发动机充量系数降低。另外，与汽油或柴油相比，天然气或液化石油气的理论混合气热值小，因此，燃用天然气或液化石油气将使发动机功率下降。2.天然气和液化石油气的优、缺点二、燃气汽车基本结构与原理1.总体布置2.燃气供给装置3.专用装置1.总体布置图10-10压缩天然气汽车总体布置示意图1高压截止阀2低压截止阀3电控单元4加气口5空气过滤阀6低压调节器7空气质量传感

12、器8混合器9冷却水管10储气瓶11储气瓶手动截止阀12溢流阀13高压管线14天然气/汽油转换开关15手动截止阀2.燃气供给装置图10-11电喷发动机汽车改装为压缩天然气汽车专用装置系统工作原理图1油/气转换开关2点火线圈3空气流量计4充气阀5压缩天然气输出口6天然气电磁阀7减压器8压力表9压缩天然气进气口10模拟器11喷油器12进气总管13混合器14供气三通阀15点火提前调节器图10-12电喷发动机汽车改装为液化石油气汽车的专用装置系统原理图1电控燃料选择开关2点火线圈3空气流量传感器4储气瓶5液化石油气输出口6热水加入口7减压器8怠速调节螺钉9减压器电磁阀10热水出口11模拟器12喷油器13

13、混合器14进气歧管15功率调节阀2.燃气供给装置3.专用装置(1)储气装置(2)减压器 (3)混合器(1)储气装置1)压缩天然气汽车储气瓶。2)液化石油气汽车的储气瓶。1)压缩天然气汽车储气瓶。图10-13车用压缩天然气钢瓶的瓶体结构2)液化石油气汽车的储气瓶。图10-14汽车用液化石油气储气瓶1液化石油气输出阀2三通输出阀3蒸气输出阀4溢流阀5液面指示器6最大充量液面监视器7充气阀(2)减压器图10-15二级减压器结构示意图1溢流阀2一级减压球阀3、9、15弹簧4、7杠杆5、10、14膜片6二级减压阀门8加浓阀11真空管12量孔13膜片夹16传动杆17锥形弹簧18辅助膜片(3)混合器图10-

14、16典型文丘里式混合器结构图a)装配图b)壳体c)芯子第十一章汽车传动系统第一节概述第二节离合器第三节机械变速器第四节自动变速器第五节万向传动装置第六节驱动桥第一节概述一、传动系统的组成与功用二、传动系统的分类三、传动系统布置形式一、传动系统的组成与功用1.组成2.传动系统功能图11-1桑塔纳轿车机械传动系统组成示意图1发动机2离合器3主减速器和差速器4等角速万向节5传动轴6变速器7前轮制动器(盘式)8前轮(驱动轮)1.组成1.组成图11-2前置后驱动机械式传动系布置示意图1离合器2变速器3万向节4传动轴5驱动桥6差速器7半轴8主减速器2.传动系统功能(1)降速增矩(2)实现汽车倒驶(3)中断

15、动力传递(4)差速作用(1)降速增矩汽车正常起步，要求作用在驱动轮上的驱动力足以克服各种外界的阻力。发动机发出的转矩若直接传给驱动轮，驱动轮所得到的驱动力很小，不足以驱动汽车运动；另一方面，发动机的转速较高，一般在每分钟数千转，这一转速直接传到驱动轮上，汽车将达到几百公里的时速，这样高的车速既不实用，也不可能。因此，要求传动系统应具有降速增矩的作用，使驱动轮的转速降低到发动机转速的若干分之一，相应地使驱动轮的转矩增大到发动机转矩的若干倍。 (2)实现汽车倒驶汽车除了向前行驶外，有时还需要倒向行驶，但发动机不能反向旋转，这就要求传动系统能够改变驱动轮的转动方向，以实现汽车的倒向行驶。变速器中设置

16、的倒挡即可完成这一任务。 (3)中断动力传递在发动机起动后，汽车行驶中换挡及汽车制动时，都要暂时切断动力传递。为此，在发动机与变速器之间设置一个可由驾驶员控制的离开或结合的机构(离合器1)；另外，在变速器中设置空挡，可以满足发动机转动时能较长时间中断动力的传递。 (4)差速作用汽车在转弯行驶时，左、右驱动车轮在同一时间内滚过的距离不同，如果两侧的驱动轮用一根刚性轴驱动，则两轮转动的角速度相同，此时必然产生车轮相对地面滑动的现象，并将使转向困难，汽车的动力消耗增加，传动系统内部某些零件和轮胎磨损加剧。为避免这些情况的出现，驱动桥内安装了差速器6，可使左、右驱动车轮以不同的角速度旋转，即起差速作用

17、。 二、传动系统的分类1.机械式传动系统2.液力机械式传动系统3.静液式传动系统4.电力式传动系统图11-3前置前轮驱动的机械式传动系统布置示意图1发动机2离合器3变速器输入轴4变速器5变速器输出轴6差速器7等角速万向节8主减速器从动齿轮9半轴10前轮(驱动轮)1.机械式传动系统2.液力机械式传动系统图11-4液力机械式传动系统1发动机2液力变矩器3行星齿轮变速器3.静液式传动系统图11-5静液式传动系统1驱动桥2液压马达3制动踏板4加速踏板5变速器操纵杆6液压自动控制装置7液压泵4.电力式传动系统图11-6电力式传动系统1电动机控制器2发动机3发电机4蓄电池5电动机三、传动系统布置形式图11

18、-7传动系统布置形式第二节离合器一、离合器的基本功用二、摩擦式离合器的工作原理三、离合器的构造四、几种典型的离合器一、离合器的基本功用(1)平稳起步(2)换挡平顺(3)防止传动系统过载(1)平稳起步汽车起步前，发动机应在无载荷的情况起动。若没有离合器，发动机与传动系统刚性连接，一旦变速器挂上挡，正常运转的曲轴将与传动系统在极短的时间内发生接触，曲轴将受到很大的反向冲击，发动机转速会急剧下降到最低稳定转速以下，直至熄火。设置离合器以后，驾驶员就可以柔和地结合离合器，逐渐加大对传动系统的作用力矩，避免了对曲轴造成的反向冲击。(2)换挡平顺汽车在行驶中，为了适应不断变化的行驶条件，经常换用不同的挡位

19、。换挡时，先踩下离合器踏板，切断发动机与变速器的动力传递，使变速器内相啮合的齿轮间或其他啮合副(如齿形花键与接合套)间不再传递动力，并使原挡位啮合副退出传动；待变速器挂入新挡位后，再逐渐抬起离合器踏板，踩下加速踏板，使新挡位啮合副的啮合部位的速度趋于相等(同步)，这样可减轻进入啮合的齿轮冲击，保证了换挡平顺。 (3)防止传动系统过载当车速急剧变化时，传动系统内各转动件将产生很大的惯性力矩，该力矩有可能大大超出发动机正常工作时所输出的转矩，这将对传动系统造成超过其承受能力的载荷，易使机件损坏。有了离合器后，由于离合器所能传递的转矩有限，当出现过大转矩时，其主动部分与从动部分之间将相互打滑，从而避

20、免了传动系统出现过大载荷的可能。 二、摩擦式离合器的工作原理图11-8摩擦式离合器的工作原理1飞轮2从动盘3、7踏板4压紧弹簧5从动轴6从动盘毂二、摩擦式离合器的工作原理离合器应满足下列要求：1)保证离合器能传递发动机的最大转矩。2)分离彻底，接合柔和，散热良好，工作稳定。3)从动部分转动惯量应尽可能小，以便在换挡时，减轻齿轮间的冲击。4)操纵省力、轻便，维修保养容易。三、离合器的构造1.主动部分2.从动部分3.压紧机构4.操纵机构1.主动部分图11-9一汽奥迪100型轿车离合器盖及压盘总成分解图1离合器盖2、4钢丝支承圈3膜片弹簧5压盘6传动片1.主动部分图11-10一汽奥迪100型轿车离合

21、器盖及压盘总成构造图1、3铆钉2传动片4钢丝支承圈5膜片弹簧6支撑铆钉7离合器压盘8离合器盖2.从动部分图11-11离合器从动盘1阻尼弹簧铆钉2减振器阻尼弹簧3从动盘铆钉4摩擦片5从动盘本体6从动盘铆钉隔套7减振器阻尼片8阻尼片铆钉9减振器弹簧10减振器盘11从动盘毂12摩擦片铆钉压紧机构主要是螺旋弹簧或膜片弹簧，以离合器盖为依托，将压盘压向飞轮，从而将从动盘压紧。螺旋弹簧分为周向布置和中央布置两种。3.压紧机构3.压紧机构图11-12膜片弹簧的工作原理1离合器盖2压盘3膜片弹簧4前钢丝支撑圈5后钢丝支撑圈6分离轴承7分离钩8飞轮3.压紧机构图11-13离合器压紧弹簧的弹性特性曲线4.操纵机构

22、(1)机械式离合器操纵机构(2)液压助力式离合器操纵机构(3)气压助力式操纵机构(1)机械式离合器操纵机构图11-14杠杆式传动装置1分离叉2分离套筒3分离轴承4离合器盖5分离杠杆6压紧弹簧7压盘8从动盘9离合器踏板10拉杆图11-15挠性拉索式传动装置1拉索2离合器踏板3踏板回位弹簧4分离叉5分离套筒6离合器盖(1)机械式离合器操纵机构液压助力式离合器操纵机构具有摩擦阻力小，传递效率高，接合平顺，结构比较简单，便于布置，不受车身和车架变形的影响等优点，是比较普遍采用的一种操作形式。(2)液压助力式离合器操纵机构(2)液压助力式离合器操纵机构图11-16一汽奥迪100型轿车液压式离合器操纵机构

23、1离合器2分离套筒3离合器工作缸4离合器踏板回位助力装置5离合器主缸进油管6离合器主缸7离合器踏板8高压油管(2)液压助力式离合器操纵机构图11-17一汽奥迪100型轿车离合器主缸1离合器主缸推杆2密封圈3活塞垫片4皮碗5活塞6活塞回位弹簧7主缸体A补偿孔B进油孔C出油口(2)液压助力式离合器操纵机构图11-18一汽奥迪100型轿车离合器踏板回位助力装置1内导管2助力弹簧3外导套(2)液压助力式离合器操纵机构图11-19离合器踏板回位助力装置工作原理图1固定销轴中心2助力臂销轴中心3离合器踏板轴中心(2)液压助力式离合器操纵机构图11-20离合器工作缸1工作缸体2活塞限位块3皮碗4活塞5挡环6

24、护罩7分离叉推杆8放气螺钉9进油管接头(3)气压助力式操纵机构图11-21离合器气压助力式液压操纵机构液压主缸气压助力液压工作缸储气罐离合器1液压油管2气阀门弹簧3进气阀4气压控制活塞5气压助力活塞6气压助力活塞回位弹簧7液压工作缸推杆8液压工作缸活塞9弹簧座10液压控制活塞11气压控制活塞回位弹簧12进气阀座A液压工作缸压力腔B助力气缸压力腔C气缸D控制阀反作用腔E排气口四、几种典型的离合器1.膜片弹簧离合器2.周布弹簧离合器3.中央弹簧离合器1.膜片弹簧离合器图11-22推式膜片弹簧离合器1离合器盖2飞轮3离合器从动盘4离合器压盘5前钢丝支撑圈6后钢丝支撑圈7铆钉8膜片弹簧9离合器分离叉1

25、0离合器分离套筒(前端装有分离轴承)11离合器从动轴(变速器输入轴)图11-23拉式膜片弹簧离合器1飞轮2从动盘3离合器盖4膜片弹簧5分离轴承6压盘1.膜片弹簧离合器2.周布弹簧离合器图11-24周布弹簧离合器1飞轮2从动盘本体3从动盘摩擦衬片4从动盘毂5压盘6离合器盖定位销7飞轮壳8离合器盖9分离杠杆支撑柱10分离杠杆调整螺母11分离杠杆12分离轴承13分离套筒回位弹簧14分离套筒15分离叉16压紧弹簧3.中央弹簧离合器图11-25中央弹簧离合器1飞轮2从动盘3中央压盘4传动块5压盘6离合器盖7调整垫片8压板9支承盘10压紧杠杆11压紧弹簧12弹簧座13钢球及座圈14压盘分离弹簧15中间压盘

26、限位螺钉第三节机械变速器一、变速器的功用与分类二、普通齿轮变速器三、组合式变速器四、同步器五、变速器操纵机构六、分动器七、双离合变速器DSG(Direct Shift Gearbox)一、变速器的功用与分类1.变速器的功用2.变速器的分类1.变速器的功用1)在较大的范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值。2)在汽车发动机旋转方向不变的前提下，利用倒挡实现汽车倒向行驶。3)在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递，便于发动机起动、怠速和变速器换挡或动力输出。2.变速器的分类(1)按传动比变化(2)按操纵方式(1)按传动比变化1)有级式变速器。2)无级式变速器。3)综合式变速器。1)

27、有级式变速器。具有若干个数值一定的传动比，传动比的变化呈阶梯式或跳跃式。有级式变速器应用最为广泛，传动方式采用齿轮传动(包括轴线固定的普通齿轮传动和部分齿轮轴线旋转的行星齿轮传动)。目前，有级式变速器多为36个前进挡和一个倒挡。2)无级式变速器。无级式变速器的传动比可以在一定数值范围内连续变化。按照变速的实现方式，可以分为液力变矩式无级变速器、机械式无级变速器和电力式无级变速器三种。传动部件分别为液力变矩器、可变直径的带传动和直流串励电动机。3)综合式变速器。综合变速器是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可以在最大值和最小值之间的几个间断的范围内作无级变化。(2)按

28、操纵方式1)强制操纵式变速器。2)自动操纵式变速器。3)半自动操纵式变速器。1)强制操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。2)自动操纵式变速器。传动比的选择和换挡是自动进行的，驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现挡位的变换。3)半自动操纵式变速器。可以分为两类，一类是部分挡位自动换挡，部分挡位手动换挡；另一类是预先用按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自动换挡。在多轴驱动的汽车上，还配有分动器，通过分动器可以将动力分别传到不同的驱动轴上。二、普通齿轮变速器1.两轴式变速器2.三轴式变速器1.两轴式变速器图11-26两轴

29、五挡变速器结构简图1主减速器从动齿轮2主减速器主动齿轮3变速器输入轴(一轴)4一挡从动齿轮5一挡主动齿轮6倒挡主动齿轮7二挡主动齿轮8三挡主动齿轮9三、四挡同步器10五挡同步器11五挡主动齿轮12四挡主动齿轮13五挡从动齿轮14四挡从动齿轮15三挡从动齿轮16二挡从动齿轮17一、二挡同步器1.两轴式变速器图11-28012型两轴式变速器传动示意图1输入轴2、3、4、9、10一、二、三、四、五挡主动齿轮5、8、16、19、24、27同步器锁环6、17、25同步器接合套7、18、26同步器花键毂11、13倒挡主、从动齿轮12输出轴14倒挡齿轮轴15倒挡中间齿轮20、21、22、23、28一、二、三

30、、四、五挡从动齿轮29主减速器主动锥齿轮(1)空挡图11-28中所示的是空挡位置。当输入轴1旋转时，一、二、五挡及倒挡的主动齿轮(2、3、10、11)与之同步旋转。三、四挡主动齿轮(4、9)处于自由状态，可空转(汽车行驶时随输出轴的旋转而转动)，也可不动(汽车静止时) (2)一挡欲挂一挡，在空挡位置的基础上，操纵变速杆，通过一、二挡换挡拨叉使一、二挡同步器接合套25左移，经一挡同步器锁环27作用，使一挡从动齿轮28与一、二挡同步器花键毂26在一、二挡同步器接合套的作用下同步旋转。 一挡传动比为(3)二挡通过一、二挡换挡拨叉使一、二挡同步器接合套25右移，退出一挡进入空挡，继续向右推动该挡换挡拨

31、叉，使一、二挡同步器接合套25借同步器锁环24作用，使二挡从动齿轮23与该挡同步器花键毂26同步旋转。二挡传动比为(4)三挡操纵三、四挡换挡拨叉，推动三、四挡同步器接合套6左移，经三挡同步器锁环5的作用，使三挡主动齿轮4与三、四挡同步器花键毂7同步旋转。三挡传动比为(5)四挡通过换挡拨叉使三、四挡同步器接合套6右移，退出三挡进入空挡，继续向右移动该拨叉，使三、四挡同步器接合套经四挡同步器锁环8的作用，使四挡主动齿轮9与该挡同步器花键毂7同步旋转。四挡传动比为(6)五挡用五挡、倒挡拨叉将五挡、倒挡同步器接合套17左移，经五挡同步器锁环19作用，使五挡从动齿轮20与该挡同步器花键毂18同步旋转。五

32、挡传动比为(7)倒挡要使汽车能倒退行驶，就变速器而言，只要使输出轴12反向旋转即可。为此，在前进传动路线中，加入一套中间齿轮副即可。本变速器在输入轴1与输出轴12之间增设一个倒挡齿轮轴14和一个倒挡中间齿轮(惰轮)15，介于倒挡主动齿轮11和倒挡从动齿轮13之间，并与其处于常啮合状态。 倒挡传动比为2.三轴式变速器图11-29三轴五挡变速器结构简图1输入轴2输入轴常啮合齿轮3三、四挡同步器4三挡从动齿轮5二挡从动齿轮6一、二挡从动齿轮7一挡从动齿轮8五挡从动齿轮9五挡同步器10输出轴11中间轴12五挡主动齿轮13一挡主动齿轮14倒挡主动齿轮15二挡主动齿轮16三挡主动齿轮17中间轴常啮合齿轮2

33、.三轴式变速器图11-31三轴六挡变速器传动示意图(图注同图11-30)2.三轴式变速器图11-32齿端倒斜面结构示意图1、4接合齿圈2接合套3花键毂F圆周力倒斜齿面正压力防止跳挡的轴向力2.三轴式变速器图11-33减薄齿结构示意图1、4接合齿圈2接合套3花键毂F圆周力(F=F)凸台对接合套的总阻力防止跳挡的轴向力三、组合式变速器图11-34组合式变速器变速传动机构示意图主变速器副变速器1输入轴齿轮2输入轴3第一中间轴4第一中间轴驱动齿轮5第一中间轴一挡齿轮6倒挡轴7倒挡传动齿轮8倒挡空套齿轮9、17接合套10第二中间轴驱动齿轮11第二中间轴低速挡齿轮12动力输出接合套13动力输出轴14第二中

34、间轴15输出轴16输出轴齿轮18副变速器输入轴齿轮19副变速器输入轴四、同步器1.无同步器时的换挡过程2.同步器1.无同步器时的换挡过程图11-35五挡变速器的四、五挡齿轮示意图1第一轴2第一轴常啮合齿轮3接合套4第二轴五挡齿轮5第二轴6中间轴五挡齿轮7中间轴常啮合齿轮1.无同步器时的换挡过程(1)低挡换高挡(四挡换五挡)变速器在四挡工作时，接合套3与第一轴常啮合齿轮2上的接合套齿圈接合，二者花键齿转速n3和n2相等。(2)高挡换低挡(五挡换四挡)变速器在五挡工作时或由五挡换入空挡的瞬间，接合套3的转速与第二轴五挡齿轮4的转速相等，即n3=n4，因为n4n2，所以n3n2(图)。图11-36无

35、同步器换挡示意图a)接合套圆周速度五挡齿轮圆周速度圆周速度开始下降时间同步时间A同步时机b)第一轴齿轮圆周速度接合套圆周速度圆周速度开始下降时间空踩加速踏板时间第一轴速度达最大时间同步时间B同步时机2.同步器(1)锁环式惯性同步器(2)锁销式惯性同步器(1)锁环式惯性同步器图11-37锁环式惯性式同步器a)在变速器轴上的安装位置b)组成零件1第一轴2、13滚针轴承3六挡接合齿圈4、8锁环(同步环)5滑块6定位销7接合套9五挡接合齿圈10第二轴五挡齿轮11衬套12、18、19卡环14第二轴15花键毂16弹簧17中间轴五挡齿轮20挡圈图11-38锁环式惯性同步器工作过程示意图3六挡接合齿圈4锁环5

36、滑块6定位销7接合套15花键毂16弹簧(图注同图11-37)(2)锁销式惯性同步器图11-39锁销式惯性同步器1第一轴齿轮2摩擦锥盘3摩擦锥环4定位销5接合套6第二轴四挡齿轮7第二轴8锁销9花键毂10钢球11弹簧五、变速器操纵机构1.功用与要求2.结构3.锁止装置1.功用与要求1)设自锁装置，防止变速器自动脱挡，并保证轮齿以全齿宽啮合。2)设互锁装置，防止变速器同时挂入两个挡位，以免造成发动机熄火或损坏零部件。3)设倒挡锁，防止误挂倒挡，否则会发生安全事故。2.结构(1)远距离操纵式当驾驶员座位离变速器较远或变速杆布置在转向盘下方(某些轿车)的转向管柱上时，通常在变速杆与换挡拨叉之间增加若干个

37、传动件，组成远距离操纵机构，如图11-40和图11-41所示。(2)直接操纵式大多数汽车的变速器均布置在驾驶员座位附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵。(1)远距离操纵式图11-40变速器远距离操纵示意图(1)远距离操纵式图11-41轿车变速器远距离操纵示意图(1)远距离操纵式图11-43016型两轴式变速器内部操纵机构1三、四挡换挡拨叉2一、二挡导块3选挡换挡轴总成4倒挡导块5倒挡换挡拨叉6五、倒挡换挡轴7五挡换挡拨叉8三、四挡换挡轴9一、二挡换挡轴10一、二挡换挡拨叉图11-44六挡变速器操纵机构示意图1五、六挡拨叉2三、四挡拨叉3一、二挡拨块4倒挡拨块5一、二挡拨叉6倒挡拨叉7

38、倒挡拨叉轴8一、二挡拨叉轴9三、四挡拨叉轴10五、六挡拨叉轴11换挡轴12变速杆13叉形拨杆14五、六挡拨块15自锁弹簧16自锁钢球17互锁销(2)直接操纵式(2)直接操纵式这种操纵机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成，多集装于变速器上盖或侧盖内。图11-44为六挡变速器操纵机构示意图。3.锁止装置(1)自锁装置多数变速器的自锁装置由自锁钢球1(图11-45)和自锁弹簧2组成。(2)互锁装置图11-45所示的为锁球式自锁和互锁装置。(3)倒挡锁倒挡锁的作用是驾驶员挂倒挡时，必须对变速杆施加较大的力，才可换上倒挡，起到提醒作用，以防误挂倒挡。(1)自锁装置图11-45变速器的自

39、锁和互锁装置1自锁钢球2自锁弹簧3变速器盖(前端)4互锁钢球5互锁销6拨叉轴(2)互锁装置图11-46互锁装置工作示意图1、5、6拨叉轴2、4互锁钢球3互锁销(2)互锁装置图11-47起自锁与互锁双作用的锁止装置1锁销2自锁弹簧(2)互锁装置图11-48016型变速器自锁与互锁装置a)互锁装置b)自锁装置(3)倒挡锁图11-49弹簧锁销式倒挡锁1倒挡锁销2倒挡锁弹簧3倒挡拨块4变速杆六、分动器1.功用2.结构1.功用多轴驱动的越野汽车装用分动器。其功用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥。目前，多数越野汽车装用两挡分动器。分动器兼起副变速器的作用。2.结构(1)齿轮传动机构图11-50所示为三输

40、出轴式分动器，其结构示意图见图11-51。(2)操纵机构分动器的操纵机构由操纵杆、传动杆、摇臂及轴等组成。(1)齿轮传动机构图11-51三输出轴式分动器结构示意图1输入轴2分动器壳3、5、6、9、11、12、13齿轮4换挡接合套7后桥输出轴8中间轴10中桥输出轴14前桥接合套15前桥输出轴(1)齿轮传动机构图11-52两输出轴行星齿轮式分动器1输入轴2分动器壳3行星齿轮4齿圈5行星架6太阳轮7换挡花键毂8接合套9、14齿轮10后桥输出轴11转子式油泵12里程表驱动齿轮13油封15前桥输出轴16传动链条17后桥花键毂(2)操纵机构图11-53分动器操纵机构1变速杆2前桥操纵杆3螺钉4、5传动杆6

41、摇臂7轴8支承臂七、双离合变速器DSG(Direct Shift Gearbox)1.双离合变速器的优点2.双离合变速器结构和工作原理1.双离合变速器的优点1)动力传递过程中的能量损失较少，大大提高了汽车的燃油经济性。2)车辆反应非常灵敏，提高了汽车的操纵稳定性，使驾驶员有很好的驾驶乐趣。3)汽车在加速过程中不会有动力中断的感觉，使汽车的加速性能得以提高。机械手动变速器配用一台离合器，换挡时经过：离合器分离变速拨叉拨动同步器换挡(前挡齿轮分离/新挡齿轮接合)离合器结合。换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，变速器经过空挡时，动力传递出现间断。2.双离合变速器结构和工作原理2.双离合变速器结构和工作原

42、理图11-54双离合变速器a)装配图b)动力传递路线1一挡常啮合齿轮2三挡齿轮3四挡齿轮4二挡常啮合齿轮5差速器6输入轴17输入轴28离合器29离合器110倒挡齿轮11六挡齿轮12五挡齿轮2.双离合变速器结构和工作原理图11-54双离合变速器a)装配图b)动力传递路线1一挡常啮合齿轮2三挡齿轮3四挡齿轮4二挡常啮合齿轮5差速器6输入轴17输入轴28离合器29离合器110倒挡齿轮11六挡齿轮12五挡齿轮第四节自动变速器一、自动变速器的特点二、自动变速器的分类三、自动变速器的组成四、典型自动变速器五、机械式无级变速器一、自动变速器的特点1)汽车起步更加平稳，能吸收和衰减振动与冲击，提高乘坐的舒适性

43、。2)使汽车能以很低的速度稳定行驶，提高车辆的通过性。3)可自动适应道路阻力的变化，提高汽车的平均速度及动力性。4)便于实现自动换挡，减轻驾驶员体力消耗，提高汽车行驶安全性。5)由于采用自动换挡，可把发动机转速限制在污染较小的转速范围内，从而减少发动机废气有害成分排出的数量，减轻了空气污染。6)采用液力元件，消除了动力传动的动载荷；另外，自动换挡，避免了换挡中产生的冲击，可延长机件的使用寿命。7)结构复杂，制造精度和成本高，试制费用较高。8)传动效率较机械变速器低(一般低8%12%)。9)由于结构复杂，在使用、修理及故障排除等方面，要求技术水平较高。二、自动变速器的分类1.按操纵方式分2.按变

44、速控制方式分1.按操纵方式分1)半自动变速器。仅在汽车起动和部分挡位自动换挡，不能在全部挡位范围内自动换挡。2)全自动变速器。在变速器全部挡位范围内均能实现自动改变变速器的速比。2.按变速控制方式分1)液控液压自动变速器。在手控制阀选定位置后，换挡时靠液压信号直接控制换挡阀进行换挡。2)电控液压自动变速器。在手控制阀选定位置后，由电子控制单元控制液压阀和液压执行机构进行换挡。图11-55自动变速器组成框图1发动机电控单元2发动机3液力变矩器4行星齿轮变速器5阀板6电磁阀7节气门位置传感器8车速传感器9水温传感器10液压温度传感器11发动机转速传感器12挡位开关13模式开关14制动灯开关15自动

45、变速器开关三、自动变速器的组成三、自动变速器的组成1.液力变矩器2.行星齿轮变速器3.液压操纵系统4.电子控制系统1.液力变矩器(1)液力变矩器的组成(2)液力变矩器的工作原理(3)液力变矩器特性(1)液力变矩器的组成图11-56液力变矩器组成示意图1发动机曲轴2变矩器壳体3涡轮4泵轮5导轮6导轮固定套管7从动轴8起动齿圈(2)液力变矩器的工作原理图11-57液力变矩器工作轮展开示意图B泵轮W涡轮D导轮(2)液力变矩器的工作原理图11-58液力变矩器工作原理图(2)液力变矩器的工作原理图11-59液力变矩器特性(3)液力变矩器特性涡轮的输出转矩与泵轮的输入转矩之比称为液力变矩器的变矩系数，用表

46、示，即Mw/Mb。涡轮转速与泵轮转速之比称为液力变矩器的传动比，通常用i表示，即液力变矩器的传动效率等于涡轮轴的输出功率Pw与泵轮轴的输入功率Pb之比，即等于变矩系数与传动比i的乘积2.行星齿轮变速器(1)行星齿轮机构(2)行星齿轮变速器换挡执行元件(1)行星齿轮机构1)组成。2)分类。1)组成。图11-60行星齿轮机构示意图1齿圈2行星齿轮3行星架4太阳轮2)分类。 按齿轮排数分类。 按行星齿轮组数分类。 按齿轮排数分类。a)单排行星齿轮机构(图11-61)。b)双排行星齿轮机构(图11-62)。a)单排行星齿轮机构。图11-61单排行星齿轮机构1行星齿轮2行星架3齿圈4太阳轮b)双排行星齿

47、轮机构图11-62双排行星齿轮机构1前齿圈2前行星齿轮3前后太阳轮4前行星齿轮架后齿圈组件5后行星齿轮6后齿圈 按行星齿轮组数分类。a)单行星齿轮式(图11-61)。b)双行星齿轮式(图11-63)。b)双行星齿轮式图11-63双行星齿轮式行星齿轮机构1太阳轮2内行星齿轮3外行星齿轮4齿圈5行星齿轮架3)行星齿轮机构变速原理。图11-64单排行星齿轮机构1太阳轮2齿圈3行星齿轮架4行星齿轮5行星齿轮轴 当齿圈2被固定时，若太阳轮1为主动件，行星齿轮架3为从动件，则传动比为 当太阳轮1被固定时，若齿圈2为主动件，行星齿轮架3为从动件，则传动比为 当行星齿轮架3被固定时，若太阳轮1为主动件，齿圈2

48、为从动件，则传动比为3)行星齿轮机构变速原理。 当太阳轮1被固定，若行星齿轮架3为主动件，齿圈2为从动件，则传动比为 当n1=n2时，则 如果所有元件都不被固定，即都可以自由转动，则行星齿轮机构完全失去传动作用，相当于变速器在空挡位置。3)行星齿轮机构变速原理。(2)行星齿轮变速器换挡执行元件1)离合器。2)制动器。3)单向离合器。图11-65湿式多片离合器1回位弹簧2溢流阀3活塞4离合器摩擦片5离合器钢片6离合器鼓7连接太阳轮8花键毂9卡环10回位弹簧座1)离合器。1)离合器。图11-66离合器零件1离合器摩擦片2离合器钢片3挡圈4回位弹簧5活塞6O形密封圈7离合器鼓1)离合器。图11-67

49、离合器工作原理1活塞2离合器鼓3制动带4太阳轮5花键毂 带式制动器。图11-68所示为外束带式制动器，它由制动带1、液压缸2和活塞4等组成。 片式制动器。片式制动器与片式离合器结构相似，不同之处是片式制动器用于连接转动件和变速器壳体，使转动件停止转动。2)制动器。 带式制动器。图11-68外束带式制动器1制动带2液压缸3油液4活塞5回位弹簧6调整螺钉片式制动器与片式离合器结构相似，不同之处是片式制动器用于连接转动件和变速器壳体，使转动件停止转动。图11-69楔块式单向离合器 片式制动器。图11-69楔块式单向离合器3)单向离合器。3.液压操纵系统(1)液控液压式操纵系统的组成(2)液压操纵系统

50、元件的结构与原理(3)自动变速器的换挡过程图11-70自动变速器液压控制操纵系统1加速踏板2直接挡离合器3低挡制动器4节气门阀5强制低挡阀6调速阀7节气门8换挡阀9换挡手柄10单向阀11空挡起动开关12手控制阀13液压泵14主油路调压阀15倒挡制动器16滤网(1)液控液压式操纵系统的组成(1)液控液压式操纵系统的组成1)动力源。2)执行机构。3)控制机构。1)动力源。动力源是由液力变矩器泵轮驱动的内啮合的齿轮式液压泵13。液压泵除了向控制机构、执行机构供应加压的油液以实现换挡外，还向液力变矩器供应工作油液、向行星齿轮变速器供应润滑油。2)执行机构。执行机构包括直接挡离合器2、低挡制动器3和倒挡

51、制动器15。这些装置受控制机构的控制产生不同的动作，从而使变速器得到不同的工作挡位。3)控制机构。控制机构由主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统、缓冲安全系统和滤清冷却系统组成，用于按驾驶员和各传感器发出的控制信号，将液压泵输出的压力油加以精确调节，并输入执行机构。(2)液压操纵系统元件的结构与原理1)液压泵。2)主油路调压阀。3)换挡阀。4)手控制阀。5)节气门阀。6)调速阀。7)控制阀体。1)液压泵。图11-71内啮合齿轮式液压泵1液压泵盖2主动齿轮3从动齿轮4液压泵泵体5进油腔6出油腔7月牙形隔板2)主油路调压阀。图11-72主油路调压阀和液压泵1滤网2液压泵3柱塞套筒4阀芯5调压弹簧3

52、)换挡阀。图11-73换挡阀的工作原理a)低速挡位置b)直接挡位置4)手控制阀。图11-74手控制阀1钢球2拨板3换挡手柄4阀杆5阀体图11-75机械式节气门阀1凸轮2弹簧座3回位弹簧4节气门阀体5阀芯5)节气门阀。5)节气门阀。图11-76真空式节气门阀1膜片2阀芯3阀体4波纹筒5弹簧6调压螺钉6)调速阀。图11-77双级式调速器工作原理1回位弹簧2调速器滑阀3调速器轴4重块5调速器壳体6动力输出轴7)控制阀体。图11-78控制阀体总成11-2挡换挡阀22-3挡换挡阀3量孔节流控制阀4缓冲阀5变矩器阀6主油路调压阀7节气门阀8强制低挡阀9手控制阀(3)自动变速器的换挡过程1)自动变速器手柄位

53、置。2)自动换挡过程。1)自动变速器手柄位置。各种自动变速器的挡位数是不同的，手柄位置可以是：P、R、N、D、L；P、R、N、D、2、L；P、R、N、D、S、L。2)自动换挡过程。 N、P挡。换挡手柄在N、P挡位时，液压泵将液压油压入主油路调压阀，主油路油压受手控制阀的作用，无法进入控制油路。此时，离合器和制动器伺服液压缸中的油液与排油孔相通，控制油路中无油液。 R挡。换挡手柄在R挡位时，液压泵将主油路油压pH经手控制阀直接送入倒挡制动器伺服液压缸，使倒挡制动器起作用，自动变速器挂上倒挡。 D挡。换挡手柄在D挡位时，液压泵将主油路油压pH经手控制阀送入换挡阀后，换挡阀阀芯左侧油压pZ与回位弹簧

54、预紧力F之和大于阀芯右侧油压pV，即pZ+FpV，所以阀芯右移，换挡阀输出油液使直接挡离合器分离，低速挡制动器结合，自动变速器挂入低速挡。 L挡。换挡手柄在L挡时，相当于自动变速器1挡的锁止挡，液压泵的油液通过手控制阀经单向阀送入换挡阀阀芯的左侧，此时换挡阀8阀芯左右两端的油压关系式为：pZ+F+pLpV，换挡阀阀芯右移，换挡阀处在1挡位置，且上述关系式是不能改变的(其中pL表示经单向阀进入换挡阀阀芯左端的附加油压)。2)自动换挡过程。4.电子控制系统图11-79电子控制系统组成框图4.电子控制系统(1)电控单元(2)传感器(3)执行元件(1)电控单元电子控制系统的核心件是电控单元。电控单元的

55、作用是根据微机中存储的程序，对各种传感器及控制开关输入的各种信号进行运算、分析和判断，发出相应的控制指令，使执行器产生相应的动作，实现自动换挡；另外，电控单元还对整个电子控制系统实行监测，一旦出现故障，即发出警告，便于维修该系统。 (2)传感器1)节气门位置传感器。2)车速传感器。3)空挡开关。4)制动灯开关。5)模式选择开关。6)超速挡(O/D)开关。7)强制降挡开关。8)水温传感器。1)节气门位置传感器。自动变速器采用线性节气门位置传感器，它用于检测节气门的开启角度。节气门位置传感器的结构与工作原理已在第四章第二节叙述过。2)车速传感器。图11-80电磁感应式车速传感器1信号转子2信号线圈

56、3永久磁铁4电控单元3)空挡开关。空挡开关可保证只有换挡手柄在“N”或“P”位置时，发动机才能起动。4)制动灯开关。在踩下制动踏板时，制动灯开关接通制动灯电路，同时使液力变矩器锁止离合器处于分离状态。5)模式选择开关。模式选择开关亦称为程序开关，用来选择变速器的换挡规律。通过模式选择开关可选择手动模式、普通模式、动力模式及经济模式。模式选择开关通常安装在换挡手柄杆旁。6)超速挡(O/D)开关。驾驶员根据道路条件选择此开关，用来切断和接合超速挡。选用超速挡可使汽车在高速行驶时降低传动系统传动比，提高汽车行驶的经济性能。在电子控制系统中，此开关提供一个电信号，电控单元收到此信号后，再参考其他信息，

57、适时发出指令，通过换挡电磁阀完成超速挡的转换。7)强制降挡开关。强制降挡开关可检测加速踏板的位置变化。当电控单元收到节气门开度超过全开位置信号时，按照已设定的程序，将变速器自动地换入低速挡，提高发动机的输出转矩，改善汽车的动力性。8)水温传感器。水温传感器用来检测发动机冷却液温度。电控单元感知冷却液温度较低时，发出指令防止液力变矩器锁止离合器进入锁止状态，同时延长升挡时间；当冷却液温度较高时，电控单元发出指令提前锁止液力变矩器。(3)执行元件图11-81电磁阀1控制油道2主油道3单向阀4泄油孔5电磁线圈6衔铁与铁芯四、典型自动变速器1.拉威娜式行星齿轮变速器2.辛普森(Simpson)式行星齿

58、轮变速器3.定轴轮系自动变速器1.拉威娜式行星齿轮变速器图11-83拉威娜式行星齿轮机构1小(前)太阳轮2行星齿轮架3短行星齿轮4长行星齿轮5齿圈6大(后)太阳轮1.拉威娜式行星齿轮变速器图11-8401M型自动变速器1差速器总成2中间传动齿轮轴3中间传动主动齿轮4行星齿轮传动系统1.拉威娜式行星齿轮变速器(1)液力变矩器(2)行星齿轮变速机构(3)液压操纵系统(4)电子控制系统(1)液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮和机械锁止离合器组成，可实现机械传动和液力传动之间的自由转换，既具有液力传动平稳的特性，又具有机械传动效率高的特性。机械锁止离合器在所有挡位均可实现发动机与变速器刚性连接，此时液力

59、变矩器不起作用，消除了液力变矩器打滑现象。 (2)行星齿轮变速机构图11-85行星齿轮变速机构1大太阳轮2小太阳轮3行星架(2)行星齿轮变速机构图11-86拉威娜式四挡行星齿轮变速器布置简图1输入轴2前(小)太阳轮3后(大)太阳轮4齿圈5长行星齿轮6短行星齿轮7输出轴前进挡离合器倒挡离合器前进挡强制离合器高挡离合器二挡和四挡制动器低挡和倒挡制动器低挡单向离合器前进挡超越离合器(2)行星齿轮变速机构图11-8701M型自动变速器结构原理简图1主减速器2差速器(2)行星齿轮变速机构表11-101M型自动变速器的挡位与执行件的关系挡位B1B2C1C2C3C0F1R1H1M2H2M3H3M4H4M(3

60、)液压操纵系统由液压泵、液压阀及机油滤清器等组成。 (4)电子控制系统图11-8801M型自动变速器电子控制系统图11-89辛普森式行星齿轮机构1前齿圈2前、后太阳轮构件3前行星齿轮4后行星齿轮5后行星齿轮架6前行星齿轮架和后齿圈构件2.辛普森(Simpson)式行星齿轮变速器该行星齿轮机构一般具有4个独立元件：前齿圈1(一般作为变速器输入端)，前、后太阳轮构件2，后行星齿轮架5，前行星齿轮架和后齿圈构件6(一般作为变速器的输出端)。雷克萨斯LS400装用的A341E型自动变速器就是辛普森式行星齿轮变速器，见图11-90和图11-91。2.辛普森(Simpson)式行星齿轮变速器2.辛普森(S