汽车原理与结构自动档与万向连接

1、,上次内容回顾,一、汽车底盘的组成 传动系统 行驶系统 转向与制动系统 二、传动系统的作用和组成 1、作用 减速增矩 变速 倒车 离合 差动 2、基本组成 离合器 变速箱 主轴及支撑联接 驱动桥 三、离合器 摩擦片式离合器工作原理 扭转减振器 离合器控制装置（机械、液压、气动）,共26页 第1页,5.3 变速器（含分动器）,发动机（内燃机）正常工作时转矩和转速的变化范 围都很小，而复杂的使用条件则要求汽车的速度、牵引 力能在较大的范围内变化。 在传动系统中 设置变速器可以解 决这一矛盾。 变速器由变速 传动机构、操纵机 构两大部分组成。,共26页 第2页,前置前驱传动系统,一、变速器的作用与类

2、型,1、作用 扩大驱动轮上扭矩、 速度的变化范围； 发动机旋转不变的前 提下，实现倒退行驶； 空档状态完成起动、 怠速、换档等。,共26页 第3页,2、变速器分类,有级式变速器 采用齿轮传动， 能输出有限个定值 的传动比。 普通车辆一般 有36个前进档， 一个倒车档，一个 空档。这是目前应 用的最主要的形式。,共26页 第4页,操纵系统,齿轮系,主减速器与差动装置,输入轴,输出轴,无级式变速器,采用链式传动装置，传动比在一定数值范围内可按 无限多级变化。 现行常用的无极变速结构有电力式、液压式，便于 实现车辆变档自动化。 无级变速便于实现自动化、智能化，可以降低对驾 驶人操作技能的要求，特别适

3、合快节奏都市环境。 缺点： 反映时间较熟练驾驶员慢； 相对能耗大。,共26页 第5页,综合式变速器,综合式变速器具有上述两种变速器的特点，是两种 结构优点的有效结合。 特点： 一般由液力变矩器和齿轮式有级变速器两部分组 成，传动比可在一定范围内，间断的几个区间作无级 变化。该类型集前两者的优点于一体，已得到广泛应用。 按变速器操作方式不同，变速器还可以分成： 强制式（驾驶员直接操纵） 自动式 半自动式三类,共26页 第6页,左图：切诺基越野汽车231型 分动器原理图 1输入轴 2太阳轮 3行星轮 4齿圈 5行星架 6行星轮接合套 7同步器接合套 8输出轴 9、10、12传动链 11壳体 13输

4、出轴,3、分动器 在多轴驱动的汽车上，接变速器输出端，把运动和 动力分解并分别输送到各个驱动轴上的装置。,输入轴,输出轴1,输出轴2,共26页 第7页,二、普通齿轮式变速器原理,汽车变速器中的变速机构实际上就是一个结构紧凑 的齿轮变速箱，通过档位控制杠杆系统实现多组齿轮的交 替啮合。目前普通商用汽车输出轴有五种正转速度、一个 反转速度、一个空档共七种状态。 按变速器的传动齿轮轴数量，可分为两轴式和三轴 式两种，下面以两轴式变速器为例，了解一般变速器 原理和结构。,共26页 第8页,1、结构特点,两轴变速器分输入轴、输出轴，无中间过渡 轴，输入轴（第一轴）与输出轴（第二轴）相互平 行，动力和运动

5、从输入轴一端经过一对齿轮传递到 输出轴。 当人为通过操纵杆控制不同齿轮进行啮合时， 输出轴就获得不同的转速。 如图为奥迪100型采用的012两轴变速器装配图 和传动原理示意图。,共26页 第9页,奥迪100型变速器装配图 轿车结构比较紧凑，其主减速器直接与变速器相连。（差动器前的这对传动比约38的圆锥齿轮称为主减速器）,倒档惰轮,输入轴,离合轴承,主动齿轮(五级),主减速器,半轴与差动器,同步器与拨叉座,共26页 第10页,1输入轴 2、3、4、6、7输入轴齿轮 5、12、17接合套 8壳体 9输入倒档轮 10输出倒档轮 11倒档中间轮 13、14、15、16、18输出齿轮 19输出轴 20、

6、21、22、23主减速器、差动器,奥迪100轿车变速器 传动原理图,实现变速功能的关键问题:拨叉按要求联 动同步器有效,摩擦式同步器,三个拨叉联动,共26页 第11页,主轴输入,变速输出,半轴,半轴,将奥迪100型变速箱齿轮机构中的各个齿轮齿数代入，即可得输出轴与输入轴得传动比。,五档得传动比分别为： 一档降速比：i1=z18/z2=39/11=3.545 二档降速比：i2=z16/z3=40/19=2.105 三档降速比：i3=z15/z4=40/28=1.429 四档降速比：i4=z14/z6=35/34=1.029 五档降速比：i5=z13/z7=31/37=0.838 倒车档传动比：

7、iR=z10/z9=35/10=3.5,共26页 第12页,三、同步器,保证换档过程平顺、可靠的辅助部件。 1、换档的一般方式 移动齿轮 移动接合套 不论哪种方式，都必须保证一对齿轮脱离后，另一对 齿轮正确啮合。 目前大部分同步器采用移动接合套的方式。 2、正确啮合条件 齿圈上圆周速度相等 摩擦片式常压同步器是实现这一功能的典型结构。,共26页 第13页,上图：环锁式惯性同步器,左图：摩擦式常压同步器,花键套,摩擦片,共26页 第14页,驱动件,档齿轮,档齿轮,四、汽车自动变速器简介,人们对现代汽车性能、操作提出更高的要求： 良好的动力 耗油经济 低排放 安全舒适性好 操纵轻便可靠 自动化 合

8、理操纵变速系统是实现上述功能的一个重要 因素，对驾驶员素质要求较高。,共26页 第15页,1、自动变速器类型,目前应用的自动调速装置有液控液压式、电 控液压式两种控制方法，执行机构多数采用金属 链传动。 控制策略： 通过对发动机负荷状况、行驶速度状况的参 数监测和反馈，控制单元运算后发出控制指令驱 动执行元件来适时调整传动系统的传动比，从而 获得最佳的综合效果。 自动变速器同样分为：有级式、无级式、综 合式三类。,共26页 第16页,液控液压自动变速器控制原理图,发动机状况信号、行驶速度信号转换成液压控制信号，通过液压控制系统，分别控制变速器和液力变矩器。一般变速器有24档，其输出与变矩器泵轮

9、相连，再由变矩器涡轮输出。根据车辆实际行驶状态，涡轮上可获在一定范围内变化的转速。（输出转速、扭矩将按一定规律变化）,该部分功能与前述 变速器相同,共26页 第17页,电控液压自动变速器控制原理图,发动机状况信号、行驶速度信号转换成电信号，通过电子控制单元处理，再经液压控制系统，实现对变速器和液力变矩器的控制。其他情况与液控液压自动变速器相同。,综合式自动 无级变速器集电 机液压为一体,共26页 第18页,5.3 万向传动装置,实现汽车上任何一对轴线相交，且相对位置经常变 化的传动轴之间的动力传递。 使用场合如变速器与驱动轴之间、变速器与分动器 之间等的连接。,变速器与后驱动桥之间的轴连接,共

10、26页 第19页,行驶中悬架 受冲击荷载浮动,高度差变化,万向传动节,长度可伸缩 的主轴,左图：万向节、传动轴、支承座及驱动桥之间的连接 a）两节一轴 b）三节两轴一支承 c）分动器两轴驱动 d）贯通式三轴驱动 e）非贯通式三轴驱动,共26页 第20页,1、组成,万向传动装置由 万向节、传动轴、中 间支承组成，同功能 的车辆其使用数量、 安装形式各有不同。 2、万向节 十字轴式刚性万向节（上图所示） 这是万向节最基本的一类，具有结构简单、工作可 靠、传动效率高的特点，相邻传动轴交角1520。,十字轴式刚性万向节结构示意图,共26页 第21页,当被连接两轴呈夹角时，若主动轴匀速转动，则从动轴输出

11、角速度的变化如左图曲线。 纵坐标为主、从动轴转动角度差，横坐标为主动轴转角。,十字轴式刚性万向节传动的非匀速特性,共26页 第22页,固定型球笼式万向节,（左图所示） AOC BOC AOC BOC 即C点位于两轴交角的 角平分线上（六个均布的 钢球相同） 因此总有ab，表示 传力中心到主、从动轴中 心线的距离相同，因此该类万向节的传动具有等角速 度的特性。两轴交角可高达50。 目前国内外轿车大部分前转向驱动桥在转向节处都 采用这种万向节。,O万向节中心 A外滚道中心 B内滚道中心 C钢球中心 两轴交角,共26页 第23页,解放CA1091型货车传动轴与中间支承,2、传动轴：传动轴部件由传动轴、两端花键轴、万向节叉组成。,共26页 第24页,花键套 伸缩功能,防尘部件,万向节,万向节 支撑点,3、中间支承,中间支承装置用于传 动轴分段时的支撑，通常 安装在车架横梁上，并能 有一定的浮动范围，用以 补偿传动轴轴向、角度的 安装误差及汽车运动过程 由于受力变形引起的相对 位移。 大型车辆、多轴驱动 车一般要采用多处中间 支承。,共26页 第25页,1、变速器与分动器在作用和结构上有何异同？ 2、变速器是如何换档的？为什么需要同步器？ 试用简图、文字等方式说明摩擦片式常压同 步器的同步原理。 3