第13章 汽车传动系统概述 德国宝马4WD轿车的传动系统布置图 第13章 汽车传动系统概述 三、液力式传动系统的布置方案 液力式传动系统又分为动液式和静液式传动系统。 动液式是以液体为传动介质,利用液体在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。 静液式是以液体传动介质压能的变化来传递或变换能量。 第13章 汽车传动系统概述 1、动液式传动系统 动液式传动系统的特点是组合运用液力传动和机械传动。 液力耦合器和液力变矩器是动液传动的基本装置。 液力耦合器只能传递转矩,而不能改变转矩的大小,可以代替离合器的部分功能。 液力变矩器除了具有液力耦合器全部功能外,还可以实现无级变速,故目前应用得比液力耦合器广泛得多。 发动机 液力变矩器 行星齿轮变速系统 液力变矩器的输出转矩和输入转矩比值的变化范围不能满足汽车各种行驶工况要求,一般在后面串联一个有级式机械变速器,而组成液力机械变速器。 第13章 汽车传动系统概述 2、静液式传动系统 静液式传动系统又称为容积式液压传动系统,是通过液体传动介质的静压力能的变化来传动的,主要是由液压马达、液压自动控制装置和由发动机驱动的液压泵等组成。 发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能,然后再由液压马达重又转化成机械能。在图示的方案中,只用一个液压马达将动力传给驱动桥的主减速器,再经差速器和半轴传到驱动轮。 驱动桥 液压马达 油泵 发动机 液压自动控制装置 变速操纵杆 静液式传动系示意图 * 第13章 汽车传动系统概述 主讲教师:华文林 一、汽车传动系统的组成与功能 二、机械式传动系统的布置方案 三、液力式传动系统的布置方案 四、电力式传动系统的布置方案 本章主要讲授内容: 第13章 汽车传动系统概述 第13章 汽车传动系统概述 一、汽车传动系统的组成与功能 汽车传动系统是位于发动机和驱动车轮之间的动力传动装置,其基本功用是将发动机发出的动力传给驱动车轮。 第13章 汽车传动系统概述 1、汽车传动系统的组成 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和性能、汽车总体结构形式、汽车行驶系统及传动系统本身的结构形式等许多因素。 一般机械式传动系统主要组成有: 离合器 变速器 万向传动装置 主减速器 差速器 半轴 发动机 离合器 变速器 万向节 驱动桥 主减速器 差速器 传动轴 半轴 目前广泛应用于普通双轴货车上,并与活塞式内燃机配用的机械式传动系统的组成及布置形式一般如图所示。 第13章 汽车传动系统概述 2、汽车传动系统的功能 传动系统的首要任务是与发动机协同工作,以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶,并具有良好的动力性和燃油经济性。为此,任何形式的传动系统都必须具有以下的功能。 (1)实现减速增矩 第13章 汽车传动系统概述 以东风EQ1090E型汽车为例: 总质量为:9290kg(91104N) 其最小滚动阻力:1367N(约为汽车总质量的1.5%) 在坡度为30%的道路上行驶上坡阻力为:27340N 东风EQ6100-I型发动机最大转矩:353Nm(1200~ 1400r/min) 假设将这一转矩直接如数传给驱动轮,则驱动轮可能得到的牵引力仅为784N。显然,在此情况下,汽车不仅不能爬坡,即使在平直的良好路面上也不可能匀速行驶。 第13章 汽车传动系统概述 以东风EQ1090E型汽车为例: 发出最大功率99.3kw时的转速为3000r/min。 假如将发动机与驱动轮直接连接,则对应这一曲轴转速的汽车速度将达510km/h。这样高的车速既不实用,又不可能实现(因为相应的牵引力太小,汽车根本无法起步)。 第13章 汽车传动系统概述 为解决上述矛盾,必须使传动系统具有减速增矩作用,亦即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一,相应地驱动轮所得到的转矩则增大到发动机转矩的若干倍。此项功能由变速器和驱动桥中的主减速器共同来实现。 在机械式传动系统中,若不计摩擦,则驱动轮转矩与发动机转矩之比等于发动机转速与驱动轮转速之比。二者统称为传动比,以符号i表示。 第13章 汽车传动系统概述 (2)实现汽车变速 汽车的使用条件,诸如汽车的实际装载质量、道路坡度、路面状况以及道路宽度和曲率、交通情况所允许的车速等等,都在很大范围内不断变化。这就要求汽车牵引力和速度也有相当大的变化范围。 第13章 汽车传动系统概述 就活塞式内燃机而言,在其整个转速范围内,转矩的变化不大,而功率及燃油消耗率的变化却很大,因而保证发动机功率较大而燃油消耗率较低的曲轴转速范围,即有利转速范围是很窄的。 为了使发动机能保持在有利转速范围内工作,而汽车牵引力和速度又在足够大的范围内变化,应当使传动系统传动比在最大值和最小值之间变化,即传动系统应起变速作用。 第13章 汽车传动系统概述 (3)实现汽车倒驶 汽车在某些情况下(如进入停车场或车库,在窄路上调头时),需要倒向行驶。然而,内燃机是不能反向旋转的,故与内燃机共同工作的传动系统必须在发动机旋转方向不变的情况下,使驱动轮反向旋转。一般结构措施是在变速器内加设倒挡。 第13章 汽车传动系统概述 (4)必要时中断传动系统的动力传递 发动机只能在无负荷情况下起动,而且起动后的转速必须保持在最低稳定转速上,否则即可能熄灭。所以,在汽车起步之前,必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断,以便起动发动机。发动机进入正常怠速运转后,再逐渐地恢复传动系的传动能力,亦即从零开始逐渐对发动机曲轴加载,同时加大节气门开度,以保证发动机不致熄灭,且汽车能平稳起步。 第13章 汽车传动系统概述 此外,在变换传动系统传动比挡位(换挡)以及对汽车进行制动之前,也都有必要暂时中断动力传递。为此,在发动机与变速器之间,可装设一个依靠摩擦来传动,且其主动和从动部分可在驾驶员操纵下彻底分离,随后再柔和接合的机构。 第13章 汽车传动系统概述 在汽车长时间停驻以及在发动机不停止运转情况下,使汽车暂时停驻,或在汽车获得相当高的车速后,欲停止对汽车供给动力,使之靠自身惯性进行长距离滑行时,传动系统应能长时间保持在中断传动状态。为此,变速器应设有空挡,即所有各挡齿轮都能自动保持在脱离传动位置的挡位。 第13章 汽车传动系统概述 (5)应使两侧驱动车轮具有差速作用 当汽车转弯行驶时,左右车轮在同一时间内滚过的距离不同,如果两侧驱动轮仅用一根刚性轴驱动,则二者角速度必然相同,因而在汽车转弯时必然产生车轮相对于地面滑动的现象。这将使转向困难,汽车的动力消耗增加,传动系统内某些零件和轮胎加速磨损。所以,驱动桥内装有差速器,可以使驱动轮能以不同的角速度旋转。 二、机械式传动系统的布置方案 第13章 汽车传动系统概述 发动机前置后轮驱动的FR方案 发动机前置前轮驱动的FF方案 发动机后置后轮驱动的RR方案 发动机中置、后轮驱动的MR方案 全轮驱动的nWD方案 1、发动机前置后轮驱动的FR方案 优点:维修发动机方便,离合器、变速器的操纵机构简单,货箱地板高度低,前、后轮的轴荷分配比较合理; 缺点:需要一根较长的传动轴,这不仅增加了整车质量而且影响了传动系统的效率。 第13章 汽车传动系统概述 FR—发动机前置后驱 2、发动机前置前轮驱动的FF方案 分为横置式和纵置式两种 优点:省去万向节和传动轴、车身底板较低、操纵机构较为简单。 缺点:结构较为复杂;前轮的轮胎寿命较短;汽车的爬坡能力相对较差。 第13章 汽车传动系统概述 3、发动机后置后轮驱动的RR方案 大型客车采用这种布置方案更容易做到汽车总质量在前后车轴之间的合理分配。但是,在此情况下,发动机冷却条件较差,发动机和变速器、离合器的操纵机构都较复杂。 第13章 汽车传动系统概述 4、发动机中置、后轮驱动的MR方案 优点:实现较为理想的前后轴分配,客车能得到最高利用的车厢有效面积 第13章 汽车传动系统概述 4、发动机中置、后轮驱动的MR方案 第13章 汽车传动系统概述 5、全轮驱动的nWD方案 nWD是英文n Wheel Drive 的缩写,n是指车轮总数相等的驱动轮数,表示传动系统是全轮驱动方案,它起源于很早以前的军用车。为获得尽可能大的驱动力,提高其通过性,总是将全部车轮都 作为驱动轮。 这时在变速器后要设置分动器,将动力分配给各驱动轮。 *