汽车构造 理论教案 第12-19章 传动系统-新能源汽车技术简介

理论课教案

学院：

授课课程：汽车构造2

授课教研室：车辆工程

授课教师：

课程负责人：

第十二章传动系统

授课题目授课类型理论课

第一节传动系统概述

首次授课时间学时1

1、知识目标

具备汽车传动系统组成、功用、各部分功能以及传动系统布置形式的相关知识

1）掌握汽车传动系统的基本功用；

2）掌握汽车传动系统的组成及各组成部分的功能：

3）掌握机械式汽车传动系统的布置方案及其应用；

4）了解汽车传动系统类型。

2、能力目标

教学目标培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

1）熟悉汽车传动系统各组成部分在汽车上的位置；

2）能分析各种布置形式的特点及其应用情况。

3,素质目标

1）养成科学严谨的治学态度，具有完整的知识框架和系统的学科思维体系，学

会用哲学中抓主要矛盾的方法论来解决汽车类型和汽车总体构造中遇到的问

题。

2）具有匠人心态，精益求精，一丝不苟；乐观、积极向上、热爱专业。

重点：汽车机械式传动系统的组成及各组成部分的功能。

重点与难点

难点：汽车机械式传动系统各组成部分的功能。

学习者分析本门课学生第一门专业课

教学资源自建在线课程（总论部分）；翻转教学平台学习资源里的文章等

教学方式一课堂

教学方法教学方法一问题式；自学自讲；讨论式；探究式；双语式；互动（包括签

至!k答题、头脑风暴、答疑、选择、判断、抢答、随机选人等）

教室多媒体演示+板书；

教学手段

实验室现场教学

教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）

1

一、线上学习任务安排（20分钟）

课前布置作业：自学，上课学生自讲。思考如下问题：

1）机械式传动系统的组成？

2）液力机械式传动系统的组成？

注意：（1）学习过程中在教材上做出标记；（2）记录出有疑问的地方。

二、课堂教学（50分钟）

按照“在线测试-导学-内容讲授-总结-答疑-作业”的线性顺序开展教学活动。

三、课后拓展

1.在智慧树提交作业；

2.完成下一节课在线学习；

3.完成拓展任务-电动汽车的布置形式。

课堂教学

・授课思路

（1）介绍这一学期的学习内容，鼓励大家好好学习。

（2）先测试自学内容。

（3）细讲传动系统的功能。

（4）介绍现代汽车布置形式。

・过程设计及时间分配

1.介绍学习内容。（5分钟）

2.测试自学内容。（5分钟）（翻转课堂测试）

3.细讲传动系统的功能。（20分钟）（课堂讲授+互动）

4.介绍现代汽车布置形式。（20分钟）（课堂讲授+互动）

5.实验室现场教学现代汽车布置形式。（自己观察+边看边讲）（50分钟）

•讲解要点及各部分具体内容

授课要点

一、汽车传动系统的组成和功用

二、汽车传动系统的类型

三、汽车传动系统的布置方案

授课内容

第一节汽车传动系统概述

汽车传动系统的基本功用：是将发动机或/和电动机的动力传给驱动车轮。

分类：根据汽车传动系统中传动元件的特征，可分为机械式（Mechanical）、液力机

械式、电

力式（EIectricType）、油电混合动力式（EIectricHybridType）和液力式（HydrauIic

Type）

五大类。

2

一、机械式/液力机械式传动系统

1.传动系统的组成

现代汽车普遍采用活塞式内燃机，与之相配用的是机械式或液力机械式传动系统。

前置后驱机械式传动系统：发动机的动力依次经离合器、变速器、万向传动装置(万

向节和传动轴)、驱动桥(主减速器、差速器、半轴)传到驱动车轮。

液力机械传动系统：发动机的动力依次经液力变矩器、自动变速器、万向传动装置(万

向节和传动轴)、驱动桥(主减速器、差速器、半轴)传到驱动车轮。

2.传动系统的功能

由离合器和变速器的空档来实现中断动力传递的功能。

由变速器实现变速变矩并通过挂倒档实现倒车。

由万向传动装置实现两相交轴之间角度和长度的变化。

由主减速器实现减速增矩，当发动机纵置时，改变动力传动方向(90°)。

由差速器实现两驱动轮、两驱动轴以不同的角速度旋转。

(1)实现汽车减速增矩

汽车减速增矩的目的是为了克服阻力。发动机转速很高，一般情况下，输出转矩很小，

即牵引力小(P=F*VorP=N*M)即使发动机在低速范围匀速行驶，发动机输出的转矩仍

不能满足需要。为此，需增矩减速。一般由主减速器来实现。传动比i0等于发动机转速

与驱动轮转速之比或驱动轮转矩与发动机转矩之比。

(2)实现汽车变速

为适应不同的路面情况，需要汽车有不同的转速，汽车变速由变速器实现，传动比为

igo汽车转速与转矩都有一个有利范围，在此范围内ig有一范围。Igmin为直接档1。当

ig=1时，整个传动系imin=io*ig=io当速度低时，ig大i=ig*io

(3)实现汽车倒车

汽车在特殊情况下，需要倒向行驶，为此在变速器中设置一组倒档齿轮来实现。

(4)必要时中断传动系统的动力传递

短时间中断动力用离合器，长时间中断动力用变速器的空挡。

(5)应使车轮具有差速功能

汽车转弯时，左右车轮在同一时间内滚过的距离不同，所以速度不同，为此驱动桥内

装有差速器。

3.现代汽车布置形式

汽车传动系统的布置方案与汽车总体布置方案应相适应，归纳如下：

(1)发动机前置后轮驱动(FR)nWD方案

主要用于大中型载货汽车上。优点是：前后轮的质量分配比较理想；缺点是：需要

一根较长的传

动轴。

(2)发动机前置前轮驱动(FF)方案

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整体紧凑，稳定性好。目前微型和中级轿车广泛应用。

(3)发动机后置后轮驱动(RR)方案

优点：质量合理分配。缺点：冷却条件差，操纵机构复杂。大中型客车盛行。

(4)发动机中置后轮驱动(MR)方案

它的优然点介于FF和RR之间。

(5)全轮驱动(nWD)方案

充分利用所有车轮与地面之间的附着条件。

图14-1机械式传研系统一股组成及帚窗示意用

1璃合器;2.变速器,3.万向节;4期动桥;5走速器;6-半轴;7-主减速器》传动轴

•

P;智慧树翻转课堂自拟作业

教学后记

教学反思：

形成性评价平日成绩：慕课(20)+章节测试(20)+资源学习(10)

自讲(加分10)；抢答(加分10)；讨论小组活动表现好(10)

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第十二章传动系统

授课题目授课类型理论课

第二节离合器

首次授课时间年9月18日学时1

1、知识目标

具备汽车离合器的功用、类型、组成、工作原理的相关知识

1）掌握离合器的功用、组成及摩擦离合器的工作原理；

2）掌握膜片弹簧离合器、周布弹簧离合器的结构和工作原理：

3）掌握从动盘和扭转减振器的结构和工作原理；

2、能力目标

培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

1）在汽车上找到离合器；

教学目标

2）分析离合器类型和工作原理；

3）设计不同类型的离合器；

4）会判断离合器的故障。

3、素质目标

1）养成科学严谨的治学态度，具有完整的知识框架和系统的学科思维体系，学

会用哲学中抓主要矛盾的方法论来解决汽车类型和汽车总体构造中遇到的问

题。

2）具有匠人心态，精益求精，一丝不苟；乐观、积极向上、热爱专业。

重点：1）摩擦离合器的工作原理；2）膜片弹簧离合器；3）离合器踏板自由行

重点与难点程。

难点：离合器踏板自由行程。

学习者分析本门课学生第一门专业课

教学资源自建在线课程（总论部分）；翻转教学平台学习资源里的文章等

教学方式一课堂

教学方法教学方法一问题式；自学自讲；讨论式；探究式；双语式；互动（包括签

至1］、答题、头脑风暴、答疑、选择、判断、抢答、随机选人等）

5

如小主由教室多媒体演示+板书；

数字于我

实验室现场教学

教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）

一、线上学习任务安排（20分钟）

课前布置作业：自学，上课学生自讲。思考如下问题：

1）离合器的位置？

2）离合器的形式及分类？

注意：（1）学习过程中在教材上做出标记；（2）记录出有疑问的地方。

四、课堂教学（50分钟）

按照“在线测试-导学-内容讲授-总结-答疑-作业”的线性顺序开展教学活动。

五、课后拓展

L在智慧树提交作业；

2.完成下一节课在线学习；

3.完成拓展任务-双离合器。

课堂教学

・授课思路

（1）先测试自学内容。

（2）引导学生说出离合器的功用，在此基础上，引导学生思考并说离合器的型式。

（3）用自己做的突出结构特点的彩图图片、实物照片、实物、视频等着重讲解：

1）离合器的结构、类型；

2）膜片弹簧离合器；

3）螺旋弹簧离合器；

4）离合器踏板自由行程；

5）离合器从动盘和扭转减振器；

（3）学生自学自讲摩擦离合器的工作原理。

（4）期间运用智慧树翻转教学，让学生做几道题。

・过程设计及时间分配

1、智慧平台测试线上学习的基础知识（5分钟）

2、离合器的功用（10分钟）（讲授+课堂讨论+举例）

3、对离合器的要求（3分钟）（讲授+互动）

4、离合器的类型（2分钟）（讲授+互动）

5、离合器的结构和工作原理（10分钟）（学生思考+小组讨论+学生回答+教师分

析）

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6、思政元素的导入（课程思政：生活，苦乐皆有，离合尽在）（5分钟）

7、螺旋弹簧离合器（20分钟）（讲授+互动+视频教学）

8、膜片弹簧离合器（20分钟）（课堂学生自学自讲+教师总结）

9、有关问题的分析（10分钟）（讲授+课堂讨论+举例）

10、从动盘和扭转减振器（10分钟）（讲授+互动）

11、总结、答疑并布置作业（5分钟）

•讲解要点及各部分具体内容

授课要点

一、离合器的功用及要求

二、摩擦离合器的类型、组成及工作原理

三、螺旋弹簧离合器

四、膜片弹簧离合器

五、有关问题的分析

授课内容

第二节离合器

一、概述

离合器（Clutch）位于发动机与变速器之间，是汽车传动系统中直接与发动机相联

系的部件。

汽车机械式传动系统中广泛采用弹簧压紧的摩擦离合器。

（-）离合器的功用及基本要求

1.离合器的功用

（1）保证汽车平稳起步

起步前，先挂空档，防止汽车因载荷加大而前冲熄火。发动机怠速运转平稳后，缓

慢挂档，然后缓慢抬起离合器，使离合器主从动部分逐渐进入接合，传递力矩逐渐增大。

同时逐渐加大油门，使发动机始终保持在最低稳定转速以上，待力矩增大，足以克服阻力

矩时，汽车平稳起步。

（2）保证传动系统换档时工作平顺

在换档前，必须踩下离合器踏板，中断动力。否则相啮合的齿轮因压力大而无法分

开，并且下一个待啮合齿轮无法平稳啮合。暂时中断动力，可平稳分开齿轮，减轻冲击力。

（3）防止传动系统过载

突然制动时，因所有部件将产生很大的惯性力矩，若没有离合器，惯性力矩会损坏

传动系部件，使发动机熄火。而有了离合器，其主动部分和从动部分打滑，会消除这一危

险。因此制动时，一般会踩离合器换抵挡或挂空挡而不致使发动机熄火。

2.对摩擦离合器的基本要求

1）具有合适的转矩储备。既能可靠地传递发动机的最大转矩，当传动系统过载时，

又能出现打滑，从而保护发动机和传动系统的有关机件。

2）分离迅速彻底，接合柔和平顺，便于汽车发动机起动、平稳起步和平顺换档。

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3）具有良好的散热能力和热稳定性。将离合器摩擦面间相对滑转产生的热量及时地

散发出去，保证离合器工作可靠。

4）离合器从动部分的转动惯量尽可能小，减轻换档时齿轮的冲击。

5）操纵轻便，减轻驾驶人的劳动强度。

（二）摩擦离合器的类型

1.按从动盘的数目分：单盘离合器和双盘离合器

2.按压紧弹簧的结构形式分：螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。螺旋弹簧离合器按

弹簧在压盘上的布置又分为周布离合器和中央离合器。

（三）摩擦离合器的组成和工作原理

1.离合器（图12-4）由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构五部分

组成。

加黄9离拉杆

图12-4离合器的基本组成

2.摩擦离合器的工作原理

摩擦离合器就是靠主、从动件接触面之间的摩擦作用传递转矩。它传递的最大转矩取

决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而最大静摩擦力矩与摩擦面间的压紧力、摩擦面尺寸、

数目和材料有关。所以，一定结构的离合器，其最大静摩擦力矩Me（N・mm）是一个定值,

这个值应适当地高于发动机的最大转矩Mmax（N•mm）,其间的关系为：Mc=ZPR

式中Z一摩擦面数目；

P—压盘对摩擦片的总压紧力（N）;

H—摩擦系数；

R—摩擦片的平均摩擦半径（mm）。

如果传动系统传递的转矩超过这一值，离合器将打滑，从而起到过载保护的作用。

1）接合状态（图12-5a）。踏板未被踩下，分离套筒被复位弹簧拉到后极限位置，分

离杠杆内端与分离轴承之间存在间隙a（离合器自由间隙），弹簧将压盘、飞轮和从动盘

互相压紧，发动机的转矩即经飞轮及压盘通过两个摩擦面传给从动盘，再经从动轴传给变

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速器。

2）分离过程（图12-5b）。踏下离合器踏板，拉杆拉动分离叉，分离叉内端推动分离

套筒和分离轴承首先消除离合器自由间隙△,然后推动分离杠杆内端向前移动，分离杠杆

外端便拉动压盘向后移动，解除对从动盘的压紧力，摩擦作用消失，中断动力传递。

3）接合过程。当需要恢复动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离

杠杆内端的压力；压盘在压紧弹簧的作用下向前移动，并逐渐压紧从动盘，接触面间的压

力逐渐增大，相应的摩擦力矩也逐渐增大。当飞轮、压盘和从动盘接合还不紧密时，主、

从动部分可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮、压盘和从动盘压紧程度的

逐步加大，离合器主、从动部分转速也渐趋相等，直至离合器完全接合而停止打滑，接合

过程结束。

二、摩擦离合器的构造

（一）螺旋弹簧离合器

1.单盘周布弹簧离合器

单盘周布弹簧离合器的构造与膜片弹簧离合器的构造主要区别在于压紧部分。以

EQ1090型为例，飞轮与离合器盖用螺栓连接，压盘与盖之间用四组传动片连接，传动片有

弹性，压盘移动时可产生弯曲变形。四组传动片相隔900分布。单盘周布弹簧离合器的压

紧部分是16个沿圆周分布的螺旋弹簧将压盘压向从动盘，从而使从动盘与飞轮紧紧贴在

一起。接合时，靠弹簧弹力压在一起，分离时，撤去弹簧弹力，从动盘自动脱离飞轮。接

合时，动力由飞轮传给从动盘，另一部分由压盘经摩擦片传给从动盘，通过从动盘毂的花

键传给从动轴。从动盘上装有扭转减振器。

2.分离杠杆

分离操纵机构主要有分离杠杆、带分离轴承的分离套筒和分离叉。

分离时，踩下踏板，分离叉转动，推动分离套筒，分离轴承内移，压迫杠杆内端，杠

杆外端靠在压盘内端，带动压盘后移，使从动盘与飞轮分离。分离杠杆一般有3〜6个。

分离杠杆有运动干涉现象，为消除这一现象，东风车采用了浮动销。四个分离杠杆的

内端必须位于平行于飞轮端面的同一平面内，其高度可通过调整螺母调整。

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3.离合器的通风散热

离合器在工作过程中会产生大量的热，散热效果不好会影响其性能，所以结构上采取

了一些措施。在从动盘上开有径向切口，压盘上安置弹簧处作成凸起的十字形肋条。

4、双盘周布离合器

为增大传递的转矩，采用双盘周布离合器（两个压盘，两个从动盘）。注意：安装时

从动盘毂短毂相对，否则离合器结合不紧密。

（二）膜片弹簧离合器

1.膜片弹簧离合器的结构

膜片弹簧离合器所用压紧弹簧是一个有许多径向槽的圆锥形弹簧片。

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2.工作原理

在离合器盖未固定到飞轮上时，离合器盖与飞轮安装面有一个距离L,此时膜片弹簧

不受力，处于自由状态，如图1270a所示。当离合器盖安装螺栓紧固后，如图12T0b所

示，离合器盖左移消除L,膜片弹簧以右钢丝支撑圈为支点发生弹性变形（锥角变小），膜

片弹簧的反弹力使其外端对压盘和从动盘产生压紧力，此时离合器处于接合状态。当分离

离合器时，分离轴承左移，如图12Toe所示，膜片弹簧分离指端左移，并以左钢丝支撑

圈为支点转动（膜片弹簧呈反锥形），于是膜片弹簧外端右移，并通过分离弹簧钩拉动压

盘使离合器分离。

3.膜片弹簧离合器的优缺点

1、自动调节压紧力

2、操纵轻便

3、结构简单且较紧凑

4、高速时平衡性好

5、摩擦片的使用寿命长

・根早/nunA<Tnm

图1271腹片建窗的特性曲线

2—

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三、有关问题的分析

1.压盘的传力方式

传动片式、凸台式、传动销式、键连接等。

2.离合器踏板自由行程

离合器间隙：当离合器处于正常接合状态，分离套筒被复位弹簧拉到后极限位置时，

在分离轴承和分离杠杆内端之间应留有一定量的间隙，以保证摩擦片在正常磨损范围内离

合器仍能完全接合。

离合器踏板自由行程：驾驶员在踩下离合器踏板后，先要消除离合器间隙，然后才

能开始分离。为消除离合器间隙所需的离合器踏板行程，称为离合器踏板自由行程。

3.压紧弹簧的三次压缩

第一次压缩一离合器盖压盘总成装配时。

第二次压缩一将离合器盖压盘总成和从动盘安装在飞轮上时（接合状态）。

第三次压缩一踩下离合器踏板时（分离状态）。

4.离合器分离时曲轴的窜动

在离合器分离过程中，分离轴承通过分离杠杆内端对离合器盖、飞轮和曲轴这一组

合件离合器间隙与离合器踏板自由行程整体向前施加一个轴向推力，使曲轴向前窜动。这

一轴向力经曲轴传至曲轴推力轴承。这就是曲轴需要轴向定位和曲轴推力轴承磨损严重的

原因。若曲轴轴向窜动量过大，会严重影响分离杠杆的有效行程。造成离合器分离不彻底。

5.分离杠杆的运动干涉与防止措施

若分离杠杆支点是固定较链，当杠杆转动时，其外端与压盘较接处的运动轨迹是一

个弧线，而压盘上该点只能作轴向直线运动，这就使分离杠杆产生运动干涉。为防止这种

干涉，在结构上使支点或杠杆与压盘连接点能沿径向移动（平移或摆动）。

图12-13分高杠杆IB干涉结构措施

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四、从动盘和扭转减振器

1.从动盘的组成和分类

组成：主要由从动盘毂（DrivenHub）、从动盘本体及摩擦片三个基本部分组成，有

的安装有扭转减振器。

分类：不带扭转减振器（多用于双盘离合器）、带扭转减振器（多用于单盘离合器）。

2.从动盘的性能要求及相应结构措施

1）具有轴向弹性。为了使离合器接合柔和，起步平稳，从动盘应具有轴向弹性。一

般措施是在从动盘本体与摩擦片之间加钾波浪形弹性钢片或将从动盘本体沿经向开槽。

2）能避免共振、缓和冲击。由发动机传到传动系统中的转矩是周期性变化的，使得

传动系统产生扭转振动。此外，在不分离离合器的情况下进行紧急制动或离合器接合过猛

时，瞬间内会对传动系统中的零件造成极大的冲击。采用带扭转减振器的从动盘。

3.带扭转减振器的从动盘

1）从动盘结构。从动盘本体通常用海弹簧钢板制成，与从动盘毂钏在一起，其上开

有径向窄切槽，则外缘部分被分割成扇形块，扇形块沿轴向翘曲呈波浪形，两摩擦片分别

与其波峰和波谷部分钾接，使从动盘在轴向有一定弹性。摩擦片应有较大的摩擦系数、良

好的耐磨性和耐热性，常用石棉合成物制成，也有用金属陶瓷。

从动盘本体与减振器盘用钾钉钾接在一起，并将从动盘毂及其两侧的阻尼片夹在中

间。从动盘毂上有与钏钉隔套相对的三个缺口，缺口的尺寸比钏钉隔套的直径大，允许从

动盘本离合器从动盘体和减振器盘钾成的整体与从动盘毂之间相互转动一个角度。从动盘

本体、从动盘毂、减振器盘上都开有相同的矩形孔，孔中装有减振器弹簧。从动盘本体与

减振器盘上的窗孔有翻边，使弹簧不致脱出。这样，从动盘毂与从动盘本体之间是通过减

振器弹簧弹性连接的。

2）扭转减振器工作原理。从动盘工作时，两侧摩擦片所受摩擦力矩首先传到从动盘

本体和减振器盘上，再经6个减振器弹簧传给从动盘毂。这时弹簧被压缩，缓和了传动系

统所受的冲击。传动系统中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘相对往

复摆动，借助夹在它们之间的阻尼片的摩擦来衰减扭转振动的能量。

13

flRI

3)变刚度扭转减振器及其特性。为了更有效地避免传动系统共振，降低传动系统噪

声，有些汽车离合器的从动盘采用两组或更多组刚度不同的减振器弹簧，并将装弹簧的窗

口长度做成尺寸不一，利用弹簧先后起作用的办法获得变刚度特性。

•

P;智慧树翻转课堂自拟作业

教学后记

教学反思：

形成性评价平日成绩：慕课(20)+章节测试(20)+资源学习(10)

自讲(加分10)；抢答(加分10)；讨论小组活动表现好(10)

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第十二章传动系统

授课题目授课类型理论课

第三节手动变速器与分动器（第一次课）

首次授课时间年9月18日学时4

1、知识目标

具备变速器结构及工作原理的相关知识

1）掌握变速器的功用、组成和类型。

2）理解普通齿轮变速器的工作原理和常用的换档方式

3）掌握两轴式、三轴式和组合式变速器变速传动机构的结构和工作原理。

2、能力目标

培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

教学目标1）在汽车上找到变速器；

2）分析变速器类型和动力传递路线；

3）设计不同类型的变速器。

3、素质目标

1）养成科学严谨的治学态度，具有完整的知识框架和系统的学科思维体系，学

会用哲学中抓主要矛盾的方法论来解决发动机工作原理及总体构造中遇到的

问题。

2）具有匠人心态，精益求精，一丝不苟；乐观、积极向上、热爱专业。

重点：普通齿轮变速器的工作原理、变速器的动力传递路线。

重点与难点

难点：变速器的动力传递路线。

学习者分析本门课学生第一门专业课

教学资源自建在线课程（总论部分）；翻转教学平台学习资源里的文章等

教学方式一课堂

教学方法教学方法一问题式；自学自讲；讨论式；探究式；双语式；互动（包括签

至！1、答题、头脑风暴、答疑、选择、判断、抢答、随机选人等）

教室多媒体演示+板书；

教学手段

实验室现场教学

教学过程：（包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等）

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一、线上学习任务安排（20分钟）

课前布置作业：自学，上课学生自讲。思考如下问题：

1）变速器的功用？

2）变速器的类型？

注意：（1）学习过程中在教材上做出标记；（2）记录出有疑问的地方。

六、课堂教学（100分钟）

按照“在线测试-导学-内容讲授-总结-答疑-作业”的线性顺序开展教学活动。

七、课后拓展

1.在智慧树提交作业；

2.完成下一节课在线学习；

3.完成拓展任务-行星齿轮副变速器。

课堂教学

・授课思路

（1）先测试自学内容。

（2）用自己做的突出结构特点的彩图图片、视频等着重讲解：

1）普通齿轮变速器的工作原理

2）常用的换档方式

3）两轴式变速器（单级齿轮传动）的结构

4）三轴式变速器（两级齿轮传动）的结构

5）组合式变速器的结构

（3）播放变速器工作原理视频。

（4）期间运用智慧树翻转教学，让学生做几道题。

・过程设计及时间分配

1、智慧平台测试线上学习的基础知识（10分钟）

2、变速原理、换挡原理、变向原理（10分钟）（讲授+课堂讨论+举例）

3、两轴式变速器（20分钟）（讲授+互动）

4、三轴式变速器（20分钟）（讲授+互动）

5、组合式变速器（10分钟）（学生思考+小组讨论+学生回答+教师分析）

6、思政元素的导入（变速器的发明和发展的启示）（5分钟）

7无同步器的换挡过程（20分钟）

8、总结、答疑并布置作业（5分钟）

•讲解要点及各部分具体内容

授课要点

一、变速器的功用与类型

二、普通齿轮变速器的工作原理

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三、两轴式变速器

四、三轴式变速器

五、组合式变速器

六、无同步器的换挡过程

授课内容

第三节手动变速器与分动器

一、概述

(-)变速器的功用和类型

1.变速器的功用和组成

(1)功用

改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时

使发动机在有利的工况下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利

用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。

组成包括传动机构和操纵机构。

(2)组成

变速传动机构和变速操纵机构

2.变速器的类型

1)按传动比变化方式

汽车变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

有级式采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。

无级式的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化。

综合式是指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

在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化。

2)按操纵方式不同

可分为强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵式三种。

(-)普通齿轮变速器的工作原理

1.变速原理

当动力由I轴经过齿轮机构传递给II轴时，由于Z1<Z2,则n2〈n1,M2>M1,且II轴为

顺时针方向转动。即当主动齿轮齿数小于被动齿轮齿数时，则减速、增矩、变向。反之，

则增速、降矩、变向。

17

b）竹动粉用

®12-17齿轮传动机构的变速原理

2.换档原理

动力由轴I传递给齿轮1,再由齿轮1传递给齿轮2；

由于齿轮2、3同在轴川上，它们以相同转速转动，然后由齿轮3传递给齿轮4,最

后由轴II输出。此时，传动比为i=Z2/Z1XZ4/Z3。如果用换档装置将齿轮4与齿轮3脱

开，并将其向右拉动，使与齿轮4一体的齿轮6与齿轮5啮合，传动比变为i=Z2/Z1X

Z6/Z5,输出轴II的转速、转矩将发生变化，即改变档位。

当齿轮4和齿轮6不与中间轴上的齿轮3和5中的任何一个啮合时，动力不能传

到输出轴，此时就是变速器的空档。

3.倒挡原理

由齿轮传动原理可知，一对相啮合的外齿轮旋向相反，每经过一个传动副，轴改变一

次旋向。汽车的倒档就是再加上一根倒档轴和一个倒档齿轮，

图12-18齿帖传动的换档原理（三轴两级）图12-19齿轮传动的变向原理

I一主动*U-从静*M—中同*I-主动物从动触m-中网*

1、2、3、4、5、6—ft动育能1、2、3、4、5—传动♦轮

二、变速器的变速传动机构

（-）两轴式变速器

1.两轴式齿轮传动（一级齿轮传动）的特点

两轴式变速器（图1277）的特点是有两根轴：输入轴I和输出轴II,且两轴相互平

行。动力从输入轴输入，经一对齿轮传动后，直接由输出轴输出。每一个档位采用一对齿

轮传动，输出轴（变速器输出轴）的转动方向与输入轴（发动机曲轴）的转动方向相反。

两轴式变速器主要应用于发动机前置前轮驱动（FF）的汽车上。

2.与前置发动机横向布置形式相配用的两轴式变速器

18

图12-20所示为雪铁龙毕加索轿车采用的BE4两轴式五档变速器。

图12-21雪铁龙毕加索轿车BE4两轴式五档变速器传动示意图（图注同12-20）

3.与前置发动机纵向布置型式相配用的两轴式变速器

图12-22所示是一汽奥迪100型轿车采用的两轴式012五档变速器。

表12-1动力传递路埃及传动比分析

・板变速杆动力作通毫线住幼比

一」使各n同步线接合套处于中间位置.此时.动力不传蛤■出*

将同步器22左移27f22—23—19产狗me

二n将同步豺22右移2-•7r22-»21-»]9j产马/Z产40Hg2.1Q5

H将同步第9左移2-»9-*8T20T]94=^/Z,=&y23=1.429

四rt将同步卷9右移2r9r10Tl8T19i产44aH82J05

五n将同步器15左移2-*11-•16-»IS-*19i^ZjZx,«31/37«0.83®

倒”将同步器15右移2-•13T26-IS-•19%(ZM/ZU)x(Z]&)=35/10®3s

19

（二）三轴式变速器

1.三轴式齿轮传动（两级齿轮传动）的特点

三轴式变速器的特点是有三根轴：输入轴I（InputShaft）、输出轴II

（OutputShaft）和中间轴III（IntermediateShaft）□输入轴I与输出轴II的轴线

在同一条直线上，中间轴川的轴线与输入轴轴线平行。输入轴主动齿轮1与中间轴从动

齿轮2是常啮合传动齿轮，中间轴主动齿轮3与输出轴从动齿轮4啮合。每一个档位采

用两对齿轮传动，变速器输出轴的转动方向与输入轴（发动机曲轴）的转动方向相同。三

轴式齿轮传动主要应用于发动机前置后轮驱动的汽车变速器上。

在中、轻型货车上广泛采用三轴式变速器，这样可以通过两级齿轮传动得到较大的传

动比。例如：解放CA1091型货车六档变速器、EQ1141G型货车五档变速器等均采用。

2.三轴式五档变速器

东风EQ1141G型汽车的TMH421型五档变速器。它有三根传动齿轮轴：第一轴（输入

轴）1、中间轴16、和第二轴（输出轴）26。

1一第一转（输入祐）2—第一轴*啃♦传动齿轮3—第一轴唐轮按&**4-四、五档同步M接6*

5—IS榜％轮接6—辛二粒因将小轮7一第二转三构*管8—三档生轮接台也超

9—二、三档同步林接6*10—二档"轮接件*!S11—第二*二3也轮12一第二砧5（档吻轮

13一第二16-榜货轮14一一、例忖接合*15—第二轴出柏）16—中,能一样出轮17—中同轴

18一例持#19—中月桓*样道,20—留移大吉轮21—黄梅小*轮22一中网轴二怨"轮

C,C,4aLCC4M亡er——a

表12-2动力传递路线及传动比分析

档位摄纵变速杆动力传递路线传动比

5H使各代同步器接合塞处于中同位it.此时.动力不传蛤,出轴

I•2•25•17->•；^•：.；•J4,

n将接合套14右移七，五小，4。

26-15

1-»2-25—17-22-»11—心孕x争307

二梢将楼合套9右移

m26Tl5J4

I—2—23—17—23-7-«-*.Zn,▲一

将同步B9左移"产£x7-v」68

9r26•15

1—2f2S—7r24-*6T，T.z»A

sn轿同步着4右移“ZX^-1.442

4-*27-*15

五n桥同步豢4左移l-»2-»3-»4-*27-*15ij-l

1r2T25f17-*19T20Tb乡X?XM=253

倒K轿同步H14左移

21t12T14-26-*IS

20

（三）组合式变速器

为保证重型车具有良好的动力性、经济性，须有更多的档位和更大的传动比，常采用

主副式变速器串联的方式构成组合式（CombinedType）变速器。

它在主变速器I（五速变速器）后面串联安装了一个两档副变速器II,可得到10个

前进档。2~5档采用同步器换档，1档和倒档采用接合套换档。副变速器II采用行星齿轮

减速机构，其高速档（直接档）和低速档采用同步器换档。主变速器的输出轴6是副变速

器的输入轴，动力由副变速器输出轴19输出。组合式变速器的传动比为i=i主Xi副。

1—♦入轴2—Sits»3—输入轴*哈令吉轮4~4、5档同罗界接令*5—输出相4样富咕♦曲轮

6一*B*7-输出43樽*哈令舟轮8-2、3同步*接6*9-输出知2档*咕令我轮

10—输出转I档*咕令如轮11—1.,样接上*”一*出轴例样*轮13—副交我导行孝3轮

14-行¥%轮*15-行3曲轮内**16一境定外**17-Mfitat®.但迷档同岁界按♦金

18-好支速再高速3"轮1-副交遮毒/出*20-M支速草★阳骨21一例档*英22-倒档"

23—中同**珞出轮24—中间"1档"轮25—中同*2样蕾松2&-中同相3样*轮

27—中博轴4”由轮28—中间轴常咕令*轮29—中E*I-主支M界0—Kfit5

三、同步器

（-）无同步器的换档过程

变速器的换档装置分为直齿滑动齿轮换档、接合套（HubSIeeve）换档和同

步器（Synchronizer）换档。

采用直齿滑动齿轮和接合套换档时，必须等到待要啮合的一对齿轮的轮齿（或接合套

与接合齿圈上相应的内、外花键齿）的圆周速度相等（同步）时，才能平顺地进入啮合而

挂上档。否则，如果没有达到同步就强制换档，将使两齿轮发出冲击和噪声，影响齿轮的

使用寿命，严重时甚至会折断轮齿。

1.低档换高档（四档换五档）

变速器在四档工作时，接合套与第一轴四档（直接档）齿轮接合齿圈啮合，两者圆周

速度相等丫接=丫4。欲从四档换入五档，驾驶人应踩下离合器，断开发动机与变速器的联

系，再通过变速操纵机构将接合套右移，先使变速器处于空档位置。

当接合套刚与四档齿轮脱离接合的瞬间，仍然是丫接=丫4,而四档齿轮的转速低于第

二轴五档齿轮的转速，圆周速度V4〈V5,所以，此时有V接〈V5。为避免齿轮冲击，不应

立即换入五档，要在空档停留片刻，等待V接=丫5的时刻到来。

21

空档时，五档齿轮只与中间轴及其齿轮、第一轴和离合器从动盘相联系，惯性质量小，

再加上中间轴齿轮有搅油阻力，所以V5下降较快；接合套因与整个汽车联系在一起，惯

性质量很大，所以V接下降较慢。这样，在变速器推入空档后的某个时刻，必然会有V接

=V5（同步点）的情况出现。此时将接合套左移与五档齿轮上的接合齿圈啮合就可以挂入

五档，不会产生冲击。

第一轮第一轴

2.高档换低档（五档换四档）

变速器在五档工作以及由五档换入空档的瞬间，接合套与五档齿轮接合齿圈圆周速度

相等，即V接二丫5。因V5>V4,因而有V接>V4,所以此时不能挂入四档。但在空档时

V4下降得比V接快，不会出现V接74（同步点）的情况。为此，应将V4增速，使V4

能与V接相等。

其做法是，驾驶人在变速器由高速档退入空档时随即抬起离合器踏板，使离合器重新

接合，同时踩一下加速踏板，使发动机连同离合器从动盘、第一轴以及四档齿轮等加速到

V4>V接，然后再踏下离合器踏板稍等片刻，等V4=V接（同步点）时即可挂入低速档。

由此可见，欲使无同步器变速器换档时不产生齿轮冲击，需采取较复杂的操作，既增

加了驾驶人的劳动强度，又容易加速齿轮的损坏。因此，同步器换档装置得到广泛应用。

•

P;智慧树翻转课堂自拟作业

教学后记

教学反思：

形成性评价平日成绩：慕课（20）+章节测试（20）+资源学习（10）

自讲（加分10）；抢答（加分10）；讨论小组活动表现好（10）

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第十二章传动系统

授课题目授课类型理论课

第三节手动变速器与分动器（第二次课）

首次授课时间年9月18日学时4

1、知识目标

具备变速器操纵机构及分动器的相关知识

1）理解没有同步器的换挡过程；

2）掌握同步器的结构、类型和工作原理。

3）掌握变速器操纵机构的功用和类型；

4）掌握变速器操纵机构的安全装置；

5）了解分动器的功用和应用；

6）掌握分动器的构造及工作原理；

2、能力目标

培养观察能力、综合分析能力、理论联系实际的能力

教学目标1）在变速器上找到同步器；

2）分析同步器的类型和工作原理。

3）在汽车上找到变速器操纵机构；