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来源:好词好句 发布时间:2019-09-24 21:16:44 点击:
第3章 传动系 3.1 离合器 离合器是位于发动机和变速器之间的一个旋转装置,它包括飞轮、离合器从动盘、压盘、压紧弹簧、离合器盖及操作离合器所需的连接杆件等。它通过各部件之间产生的摩擦力来作用。这就是为什么离合器叫做摩擦机械的原因。在啮合之后,离合器必须依靠无滑动的摩擦力将所有的发动机扭矩传送到变速器。离合器也被用于在变速器中的齿轮改变传动比时使发动机和传动系脱离。

为了起动发动机或者换档,司机必须踩下离合器踏板以便实现变速器和发动机的分离。此时,与变速器输入轴相连的离合器从动件可能处于静止状态,也可能以一定的速度旋转,这一速度可能高于或低于与发动机曲轴相连的主动件速度。离合器组件上没有弹簧压力,因此离合器主动件和从动件之间没有摩擦力作用。随着司机松开离合器踏板,离合器组件上的弹簧压力增加,部件间的摩擦力随之增加。司机通过离合器踏板和连杆机构来控制施于离合器从动件上的弹簧压力。离合器主、从动件之间的啮合是由它们表面之间的摩擦力控制的。当施加了全部弹力时,主、从动件的速度应当相同。这时,离合器必须像一个可靠的连接装置一样,无滑动地将所有的发动机动力传送给变速器。

图. 3-1 离合器结构 3.2 手动变速器 3.2.1变速器速比 现代手动变速器能够为驾驶员提供多达6个前进速比。减速齿轮为1档提供大约3.5:1的速比,为最高档提供大约1.5:1的速比。直接档的速比为1:1。超速档的速比约为0.7:1。

通过在若干速比中进行选择,就可能使汽车在所有的正常情况下工作。另外,通过这些不同的档,转矩又得到放大。不同的汽车,根据发动机功率和车辆重量情况,速比也是变化的。还要用到倒档,倒档的速比通常约为3:1。5速变速器设有超速档。超速档速比加入新型变速器,提高了燃油经济性,降低了排放。

3.2.2变速器构造 一台典型的手动变速器是由变速器箱体、四根轴、轴承、齿轮、同步器和换档机构组成。

1)变速器箱体 变速器箱体用于保持变速器齿轮、轴、轴承和垫圈的位置。变速器箱体固定到发动机的后部,或者固定到离合器壳上。许多变速器箱体和离合器壳制成一体。大多数变速器箱体用铸铁或铝制成,并采用一个单独的后壳,来支承输出轴。后壳内还装有车速表传感器齿轮。发动机后支撑通常也装到后壳上。

2)变速器齿轮 变速器齿轮是由高质量钢制成,经过精心的热处理,从而使轮齿表面平滑、坚硬,而轮齿内部较软、韧性很好。齿轮在赤热状态时下,经过锤锻加工(机械锻造成形)。轮齿以及其他重要区域在精密机床上进行切削加工。

变速器齿轮被加工成直齿型或者斜齿型。斜齿轮比较优越,原因在于它同时有多个轮齿接触,不仅运转噪声小,而且坚固耐用。由于斜齿齿形的原因,相啮合的齿轮存在相互分开的趋势,因此,斜齿轮必须安装牢固。塔齿轮、其他齿轮和轴的端隙通过采用黄铜和钢推力垫圈加以控制。这些垫圈安装在齿轮轴的端部,位于转动的齿轮与固定的变速器壳之间。

考虑到润滑、膨胀以及可能的尺寸误差,轮齿之间必须留有间隙。这个间隙非常小(千分之几英寸) 3)同步器 汽车行驶之后,传动系统就会连续不停的带动变速器输出轴转动。结果,滑动齿轮也跟着转动。当企图使滑动齿轮与任何一个塔齿轮(踏下离合器踏板时,就会停止转动)啮合时,轮齿就会受到破坏性的冲击作用。换档时的齿轮撞击声就是来自于滑动齿轮轮齿与塔齿轮轮齿之间的猛烈撞击。

显然,要让一个齿轮与另一个齿轮平稳安静地啮合并且没有损坏,这两个齿轮必须以几乎相同的转速转动。现代手动变速器和变速驱动桥均采用同步器,用内离合装置来防止换档时的齿轮冲击。同步器的作用就是先将一个齿轮移到另一个待啮合齿轮的跟前,然后保持该齿轮不动,并使两个齿轮的转速逐步接近。

图. 3-2 手动变速器 3.2.3 手动变速驱动桥 手动变速驱动桥(见图3-3到图3-6)用于前轮驱动汽车,它将变速器、主减速器、差速器和桥壳组合成一个总成。

图3-3 手动变速驱动桥 图3-4 输入轴、输出轴和换挡机构零件 图3-5 输入轴组件 图3-6 输出轴组件 3.3 传动轴和万向节 图.3-3 传动轴传递动力到驱动轮 3.3.1传动轴 后轮驱动的传动轴采用空心结构,以便减轻重量,但是轴的直径很大,以便具有足够的强度。传动轴结构中采用通了钢、铝和石墨。有些传动轴采用了橡胶扭转减振器。

图3-8 传动轴的结构 在空心轴的两端分别焊接有一个万向节叉和花键短轴(有的不用)。传动轴必须经过严格的试验和精心的平衡,以免发生振动。传动轴经常高速转动,因此,如果弯曲,不平衡,或者柔性万向节有磨损,都会引起严重破坏。

3.3.2万向节 十字轴式万向节由位于中间的一个十字轴和两个万向节叉所组成。万向节叉通过通常叫作轴承盖的滚针轴承组件连接到十字轴上。通过卡环、U形螺栓或者用螺钉固定的压板,将轴承盖固定在万向节叉内。轴承盖内的滚子包围着十字轴轴端(这些轴端也叫做耳轴)。这样就使万向节叉能够在十字轴上以最小的摩擦摆动。

图3-9 十字轴万向节 3.4主减速器,差速器和半轴 大多数汽车都有一个标准的,或者说是不防滑的差速器。(防滑差速器价格昂贵,且在大多数正常驾驶条件下不是必需。)如我们提到的,当汽车转弯时,差速器必须不均等地分离动力。和变速器一样,差速器也有很多齿轮和部件。

图.3-6 差速器 主减速器总成具有减速作用,这样驱动轮可以比传动轴转得慢。齿轮减速比范围取决于发动机的型号和动力、发动机的扭矩以及汽车的大小和重量。通常大多数主减速器产生的齿轮减速比约为2.50:1到3.50:1。

正常直线行驶情况下,传动轴带动行星齿轮,行星齿轮带动环形齿轮。由于环形齿轮牢固地栓在差速器箱上,环形齿轮就带动了整个差速器箱转动。由于差速齿轮固定在差速器壳上,它也随着差速器壳一同旋转。差速齿轮也随着差速齿轮轴不停地转动。行星齿轮压迫着半轴齿轮,半轴齿轮也跟着旋转。由于半轴用花键连接于半轴齿轮上,半轴也跟着旋转。

3.5 自动变速器 自动变速器有不同的类型:半自动变速器和自动变速器。

半自动变速器。通过自动操作的离合器的分离可中断动力传递,通过离合器的啮合,接通动力传递,这就是自动离合器系统(ACS)。齿轮的移动、改变传动比和旋转方向是通过人工操纵变速杆来实现的。

全自动变速器。按照需要自动中断或接通动力传递。齿轮的移动、改变传动比是通过电控液压或电控起动控制装置来实现的。机械式自动变速器、传统式自动变速器和机械式无级变速器都是全自动变速器。这些变速器的特点列入表3-1中。

表3-1 全自动变速器的特点 传统自动变速器(AT) 无级变速器(CVT) 机械式自动变速器(AMT) 直接换挡离合器(DSG) ·液力变矩器 ·行星齿轮机构 ·传动比变化呈阶梯式 ·主、副V型带轮 ·钢带或链条 ·传动比连续变化 ·干式膜片弹簧离合器 ·圆柱齿轮系统 ·传动比变化呈阶梯式 ·多片湿式双离合器 ·圆柱齿轮系统 ·传动比变化呈阶梯式 3.5.1 采用液力变矩器的有级式自动变速器(AT)——传统式自动变速器 液力变矩器(见图3-11)的作用是作为一个起步离合器,实现平稳舒适地起步;
传递和放大发动机转矩;
衰减发动机扭转振动。

齿轮系统用于放大转矩,降低转速和反向转动,实现倒挡。大多数自动变速器使用行星齿轮机构(见图3-12)。常用的行星齿轮机构有拉维纳和辛普森齿轮机构。对于每个行星齿轮机构而言,或者将外面的齿圈或者将太阳轮固定不转,从而可提供一个以上的转矩放大系数。另外,如果全部三个齿轮都以相同的转速旋转,那么,该齿轮系实际上形成了一根连成一体的轴。

离合器和带式制动器(见图3-13)用于将将行星齿轮系的不同部分固定到变速器壳或变速驱动桥壳上,或者固定到安装它们的轴上。通过改变每个行星齿轮系上的被固定到壳上或轴上的部分,即可实现挡位变换。

液压控制系统由油泵、各种液压调节阀、换挡阀(见图3-14)和伺服机构(液压活塞和液压缸,用于操纵像离合器和制动器这样的换挡元件)组成。操纵伺服机构所用的油压由油泵产生。这种油液通过换挡阀被送往各个伺服机构,见图3-14。

蓄能器用于对伺服机构的动作起到缓冲作用。油液在到达伺服的途中要经过蓄能器,油压克服弹簧的弹力,推动蓄能器活塞运动,从而使伺服机构的动作变平缓。

在自动变速器或自动变速驱动桥上,电子控制系统(见图3-15)用来控制主油路压力、液力变矩器锁止、换挡点和换挡质量。

图3-11 液力变矩器 图3-12 行星齿轮机构 图3-13 带式制动器 图3-14 液压系统 图3-15 电子控制系统部件位置 3.5.2 无级变速器 借助于主、副V型带轮,这种变速器的传动比在整个工作范围上连续变化。当前进挡离合器和倒挡离合器接合后,行星齿轮机构将动力传给主V型带轮。主V型带轮再通过钢带或链条将动力传给副V型带轮。通过每个带轮的斜向相对的两个带轮半件的轴向移动,来实现传动比的变化。这样,两个带轮的有效半径(rwl 和 rw2)沿着相反的方向(即一个变大,一个变小)连续变化(见图3-6)。带轮半件的位移受到两个压力控制的主、副液压缸的控制。

CVT的主要部件和工作过程如图3-17和3-18所示。

图3-16 移动带轮半件,以便连续改变带轮有效半径(rwl 和 rw2) 图3-17 CVT的结构 图3-18 机械式自动变速器 3.5.3 机械式自动变速器 机械式自动变速器是将采用离合器的传统式手动变速器实现自动换挡的全自动变速器。

在图3-19所示的机械式自动变速器中,离合器的操纵和挡位的变换全部靠电控液压的方式来实现。还可以实现手动换挡,例如通过操纵转向盘上的换挡拨片来换挡。

实现自动换挡的主控参数有:行车速度、选档杆位置、所选的驾驶程序和加速踏板位置。ECU对来自传感器的输入信号进行整理,并利用存储的程序图来确定操纵离合器工作缸、选挡工作缸和换挡工作缸的输出信号。

图3-19 AMT示意图 3.5.4 直接换挡变速器(DSG) 直接换挡变速器(DSG)是一种采用双离合器的6挡或7挡手动变速器通过使用电控执行器实现自动换挡的自动变速器。DSG也叫做双离合变速器(DCT)。一种6挡DSG的基本结构如图3-20和图3-21所示。

双离合器。双离合器由湿式离合器C1和C2构成。C1用于汽车起步,并与安装在空心轴上的用于奇数挡位(1、3、5挡)和倒挡的齿轮相连,而C2负责偶数挡位(2、4、6挡)。

换挡过程(以1挡换2挡为例)。在车辆以1挡行驶期间,离合器C1接合,而离合器C2分离,并且2挡已经预先选择。一旦变速器控制单元检测到已经达到理想换挡点的输入信号,便将负责1挡的离合器C1分离,同时将负责2挡的离合器C2接合。这便导致两个离合器的分离和接合动作的重叠。整个换挡过程在0.03~0.04秒内即可完成,因而实际上并不存在动力中断的问题。

图3-20 DSG结构示意图 图3-21 一种6挡DSG的基本结构 17

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