汽车传动系统的组成与布置形式

1.传动系统的作用与组成

汽车传动系统是位于发动机和驱动轮之间的动力传动装置。其基本作用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。

根据汽车传动系统中传动元件的特征,传动系统可分为机械式、液力式和电力式等类型。任何形式的传动系统都必须具有以下功能:实现减速增扭；实现汽车变速；实现汽车倒驶；必要时中断传动系统的动力传递；应使两侧驱动车轮具有差速作用。

汽车传动系统的组成及其在汽车上的布置形式,取决于发动机的形式与性能、汽车总体结构、汽车行驶系统及传动系统本身的结构等许多因素。机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥(减速器、差速器、半轴)等部件组成。发动机前置后轮驱动(FR)机械式传动系统的布置如图1-57所示。

图1-57 发动机前置后轮驱动(FR)机械式传动系统的布置

2.传动系统的零件

(1)离合器 离合器安装在发动机与变速器之间,用来分离或接合前后两者之间的动力联系。其作用为:传递转矩；保证汽车平稳起步；中断给传动系的动力,保证换挡平顺；防止传动系统过载。

当前,汽车上使用比较广泛的是用弹簧压紧的摩擦离合器。根据压紧弹簧的形式及布置形式的不同,摩擦离合器又分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器、膜片弹簧离合器等几种。摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构、分离机构和操纵机构组成。膜片弹簧离合器的结构如图1-58所示。

图1-58 膜片弹簧离合器的结构

主动部分由飞轮、离合器盖、压盘等机件组成(见图1-59),与发动机曲轴飞轮连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓联接,压盘与离合器盖之间靠3个或4个传动片传递转矩。

从动部分由从动盘组成,如图1-60所示。它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体、摩擦片和从动盘毂三个基本部分组成。为了避免转动方向的共振,缓和传动系统受到的冲击载荷,大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减振器。

图1-59 离合器盖及压盘

图1-60 从动盘

压紧机构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中间的从动盘压紧。图1-61所示为螺旋弹簧沿周向布置的周布弹簧离合器的压紧机构。

分离机构由位于离合器壳内的分离杠杆(在膜片弹簧离合器中,膜片弹簧兼起分离杠杆的作用)、分离轴承、分离套筒、分离叉、回位弹簧等机件组成。

操纵机构是驾驶人可以使离合器分离,而后又使之柔和接合的一套机构。它起始于离合器踏板,终止于离合器壳内的分离轴承。

操纵机构分为机械式(杆系和绳索)、液压式、气压式3种,目前广泛应用的是机械式和液压式操纵机构。图1-62所示为液压式离合器操纵机构。

图1-61 压紧机构

图1-62 液压式离合器操纵机构

(2)变速器 变速器的作用为:改变传动比,实现变速变矩；实现倒车；利用空挡中断动力的传递。另外,变速器还可以作为动力输出装置,驱动某些附属装置,如举升、起吊装置等。

变速器按操纵方式的不同可以分为手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、手动自动一体化变速器3种。本部分介绍的变速器是手动、有级、普通齿轮变速器。其基本组成包括变速传动机构和变速操纵机构。

变速传动机构主要由壳体、第一轴(输入轴)、第二轴(输出轴)、中间轴、倒挡轴、各挡齿轮和轴承等组成。其作用是改变转矩的大小和方向。变速操纵机构主要由盖、操纵装置、自锁装置、互锁装置和倒挡保险装置等组成。其作用是控制传动机构实现换挡。三轴式五挡位手动变速器的结构如图1-63所示。

图1-63 三轴式五挡位手动变速器的结构

①变速传动机构。普通有级式变速器的传动机构有二轴式和三轴式两种。三轴式变速器广泛用于发动机前置后轮驱动的汽车上。其特点是传动比的范围大,具有直接挡,可以使传动效率提高。在发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的重、轻型轿车上,常常采用两轴式变速器。其特点是输入轴和输出轴平行,且无中间轴。桑塔纳轿车两轴式变速器的结构如图1-64所示。

②变速操纵机构。其作用是进行挡位变换,保证驾驶人能准确可靠地使变速器换入某个挡位。根据变速杆与变速器相对位置的不同,变速操纵机构可以分为直接操纵式(见图1-65)和远距离操纵式两种。直接操纵式变速操纵机构的变速杆及所有换挡操纵装置都设置在变速器盖上；远距离操纵式变速操纵机构由于变速器的安装位置离驾驶人座位较远,为此在变速器与驾驶人座位之间加装了一套传动杆件,构成远距离操纵的形式。

变速器操纵机构通常由换挡拨叉机构和定位锁止装置两部分组成。换挡拨叉机构与变速器的挡数、操纵机构的结构和布置有关。六挡变速器的变速操纵机构如图1-66所示。

图1-64 桑塔纳轿车两轴式变速器的结构

图1-65 直接操纵式变速操纵机构

自锁装置能够防止自动挂挡及自动脱挡,并保证各挡传动齿轮以全齿长啮合。互锁装置的作用是当驾驶人用变速杆推动某一拨叉轴时,自动将其他所有拨叉轴锁止在空挡。倒挡锁装置能够防止误挂倒挡,防止汽车在前进中因误挂倒挡而造成极大的冲击,损坏零件,并防止在汽车起步时误挂倒挡而造成安全事故。(www.xing528.com)

③同步器。同步器作为一种换挡装置,是在接合套换挡装置的基础上发展起来的。其作用是使接合套与待接合的齿圈二者之间迅速达到同步,并阻止二者在同步前进入啮合,从而可消除换挡时的冲击,缩短换挡时间,简化换挡过程,使换挡操作简捷而轻便。

图1-66 六挡变速器的变速操纵机构

图1-67 锁环式同步器

同步器有多种结构,目前广泛采用的是惯性式同步器,它可分为锁环式(见图1-67)和锁销式(见图1-68)两种。考虑结构布置上的合理性、紧凑性及产生的摩擦力矩等因素,锁环式同步器多用于轿车和轻型货车上,但近年来中型货车的中、高速挡也开始逐渐采用。锁销式同步器多用于中型和大型货车上,可以产生较大的摩擦力矩,缩短同步时间。

(3)万向传动装置 万向传动装置一般由万向节和传动轴等组成,如图1-69所示。由于发动机与驱动装置之间的位置关系,有时需要将传动轴分成两段,在中部加装中间支承。汽车任何一对轴线相交,并且相对位置经常发生变化的转轴之间进行动力传递,均需要用万向传动装置。

图1-68 锁销式同步器

图1-69 万向传动装置的组成

①不等速万向节——十字轴式刚性万向节(见图1-70)

②等速万向节——球笼式万向节(见图1-71)

图1-70 十字轴式刚性万向节

图1-71 球笼式万向节

③传动轴(见图1-72)

图1-72 传动轴的结构

(4)驱动桥 驱动桥位于汽车传动系统的末端,主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其作用是:将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现减速增扭；通过主减速器锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮的差速作用,保证内外侧车轮以不同转速转动。

驱动桥分为整体式驱动桥(见图1-73)和断开式驱动桥(见图1-74)两种。整体式驱动桥采用非独立悬架。其驱动桥壳为刚性的整体,驱动桥两端通过悬架与车架连接,左右半轴始终在一条直线上,即左右驱动桥不能相互独立地跳动。

图1-73 整体式驱动桥

图1-74 断开式驱动桥

断开式驱动桥采用独立悬架。其主减速器固定在车架上,驱动桥壳分段制成并用铰链连接,半轴也分段并用万向节连接。驱动桥两端分别用悬架与车架连接,左右驱动桥可以相互独立地跳动。

①主减速器。其作用是将输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。按照参加传动齿轮副的数目不同,主减速器分为单级主减速器(见图1-75)和双级主减速器(包括轮边减速器)两种。

单级主减速器结构简单、体积小、重量轻、传动效率高,一般用于轿车和轻中型货车上。一些要求大传动比的中、重型车采用双级式主减速器。

图1-75 单级主减速器

②差速器。其作用是将主减速器的动力传给左、右两半轴,并在必要时允许两半轴以不同的转速旋转,以满足两车轮差速的要求。

目前汽车上应用最广泛的是行星锥齿轮式差速器,如图1-76所示。其由2个或4个圆锥行星齿轮、十字轴、2个圆锥半轴齿轮和差速器壳等组成。

图1-76 行星锥齿轮式差速器

③半轴和驱动桥壳。半轴的作用是将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮上。在非断开式驱动桥内,半轴一般是实心的；在断开式驱动桥处,往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力；在转向驱动桥内,半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段,中间用等角速万向节相连接。

驱动桥壳的作用:支承并保护主减速器、差速器和半轴等,使左右驱动车轮的轴向相对位置固定；同从动桥一起支承车架及其上面的各种总成；汽车行驶时,承受由车轮传递的路面反力和力矩,并经悬架传给车架。