汽车底盘传动系分析.docx

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汽车底盘传动系分析

郑州科技学院

专科毕业设计（论文）

题目汽车底盘传动系分析

学生姓名田爽

专业班级汽车检测与维修技术

学号

所在系机械工程系

指导教师

完成时间年月日

汽车底盘传动系分析

摘要

传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。

对于前置后驱的汽车来说，发动机发出的转矩依次经过离合器、变速箱、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后车轮，所以后轮又称为驱动轮。

驱动轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱动力。

汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。

传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。

例如，越野车多采用四轮驱动，则在它的传动系中就增加了分动器等总成。

而对于前置前驱的车辆，它的传动系中就没有传动轴等装置。

关键词传动系/分类/离合器/变速箱与分动箱/万向传动装置

AutomotiveChassisTransmissionAnalysis

ABSTRACT

Transmissionofthebasicskillstouseistosendtheenginepowertopassthecardrivingwheelstoproducethedrivingforce,sothatcarscanbedrivenonacertainspeed.Forthefront-rear-wheeldrivecar,theenginetorqueinturnbeenissuedbytheclutch,gearbox,universaljoints,driveshaft,themainreductiongear,differential,axlepassedrearwheels,sotherearwheels,alsoknownasdrivingwheel.Getdrivingwheeltorquewouldgiveabackwardforceontheground,andthusenabledthewheelfacetoproduceaforwardreaction,thisreactionisthedrivingforceofmotorvehicles.Frontwheeldrivecarswithpoweronthesystemgenerallydonothavedirectcontactwith

Whytheyarecalleddrivenwheel.

Transmissionofthecompositionandarrangementoftheformwiththeenginetype,installationlocation,andmorecarsusedifferentchange.Forexample,theoff-roadvehicleswithfour-wheeldrive,thenitincreasesthetransmissionlinesandothersub-actuatorassembly.Asforthepre-precursorofthevehicle,itstransmissionlinesthereisnodriveshaftandotherdevices.

KEYWORDSTransmissionClassificationclutchgearboxandtransfercasecardangear

中文摘要………………………………………………………………Ⅰ

英文摘要………………………………………………………………Ⅱ

1前言……………………………………………………………………1

2传动系的组成及功用……………………………………………2

3离合器……………………………………………………………4

3.1离合器的功用……………………………………………………4

3.2对离合器的要求…………………………………………………5

3.3离合器的分类……………………………………………………6

3.4　离合器的工作原理……………………………………………6

4变速器…………………………………………………………………6

4.1变速器功用………………………………………………………6

4.2变速器分类………………………………………………………7

4.3普通齿轮变速器…………………………………………………7

5万向传动装置……………………………………………………………………10

5.1万向传动装置的功用、组成和传动特点………………………10

5.2万向节…………………………………………………………11

6主减速器……………………………………………………………17

6.1功用……………………………………………………………17

6.2类型……………………………………………………………17

6.3齿轮齿型………………………………………………………18

7差速器………………………………………………………………18

结论…………………………………………………………………19

致谢…………………………………………………………………20

参考文献………………………………………………………………21

1前言

汽车要行驶在道路上必须先使车轮转动，要如何将引擎的动力传送到车轮并使车轮转动？

负责传递动力让汽车发挥行驶功能的装置就是传动系统，汽车没有了它就会成为一台发电机和烧钱的机器了。

　　在基本的传动系统中包含了负责动力接续的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的差速器，和联结各个机构的传动轴，有了这四个主要的装置之后就能够把引擎的动力传送到轮子上了。

2传动系的组成及功用

传动系可按能量传递方式的不同，划分为机械传动、液力传动、液压传动、电传动等。

传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。

　　汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。

传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。

传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。

驱动轮得到转矩便给地面一个向后的作用力，并因此而使地面对驱动轮产生一个向前的反作用力，这个反作用力就是汽车的驱动力。

汽车的前轮与传动系一般没有动力上的直接联系，因此称为从动轮。

传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。

例如，越野车多采用四轮驱动，则在它的传动系中就增加了分动器等总成。

而对于前置前驱的车辆，它的传动系中就没有传动轴等装置。

汽车的传动系统布置可以分为五类：

发动机前置后轮驱动（FR）、发动机前置前轮驱动（FF）、发动机中置后轮驱动（MR）、发动机后置后轮驱动（RR）和四轮驱动（4WD）。

一、前置后驱（FR）

最早期的汽车绝大部分采用FR布局，现在则主要应用在中、高级轿车中。

FR的优点是：

轴荷分配均匀，即整车的前后重量比较平衡，操控稳定性较好。

缺点是：

传动部件多、传动系统质量大，贯穿乘坐舱的传动轴占据了舱内的地台空间。

二、前置前驱（FF）

FF是现代小、中型轿车普遍采用的布置方案。

FF的优点是：

降低了车厢地台，操控性有明显的转向不足特性，另外其抗侧滑的能力也比FR强。

缺点是：

上坡时驱动轮附着力会减小；前轮由于驱动兼转向，导致结构复杂、工作条件恶劣。

三、中置后驱（MR）

发动机放置在前、后轴之间，同时采用后轮驱动，类似F1赛车的布置形式。

还有一种“前中置发动机”，即发动机置于前轴之后、乘员之前，类似于FR，但能达到与MR一样的理想轴荷分配，从而提高操控性。

MR的优点是：

轴荷分配均匀，具有很中性的操控特性。

缺点是：

发动机占去了座舱的空间，降低了空间利用率和实用性，因此MR大都是追求操控表现的跑车。

四、后置后驱（RR）

早期广泛应用在微型车上，现在多应用在大客车上，轿车上已很少用，但保时捷911的“甩尾”则是因RR出名的。

RR的优点是：

结构紧凑，没有沉重的传动轴，也没有复杂的前轮转向兼驱动结构。

缺点是：

后轴荷较大，在操控性方面会产生与FF相反的转向过度倾向。

五、四轮驱动（4WD）

无论上面的哪种布局，都可以采用四轮驱动，以前越野车上应用的最多，但随着限滑差速器技术的发展和应用，四驱系统已能精确地调配扭矩在各轮之间分配，所以高性能跑车出于提高操控性考虑也越来越多采用四轮驱动。

4WD的优点是：

四个车轮均有动力，地面附着率最大，通过性和动力性好。

3离合器　　

3.1离合器的功用

离合器的具体功用有如下三个方面：

1．使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步

汽车起步时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，使离合器的主、从动部分逐渐接合，与此同时，逐渐踩下加速踏板，以增加发动机的输出转矩，这样发动机的转矩便可由小到大传给传动系。

当牵引力足以克服汽车起步时的行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢逐渐加速，实现平稳起步。

2．暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺

汽车在行驶过程中，由于行驶条件的变换，需要不断变换档位。

对于普通齿轮变速器，换档时不同的齿轮副要退出啮合或进入啮合，这就要求换档前踩下离合器踏板，中断发动机的动力传动，便于退出原有齿轮副的啮合、进入新齿轮副的啮合。

如果没有离合器或离合器分离不彻底使动力不能完全中断，原有齿轮副之间会因压力大而难以脱开，而待啮合齿轮副之间因圆周速度不同而难以进入啮合，勉强啮合也会产生很大的冲击和噪声，甚至会打齿。

3．限制所传递的转矩，防止传动系过载

汽车紧急制动时，如果发动机与传动系刚性连接，发动机转速将急剧下降，其所有零件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使其机件损坏。

有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会通过主、从动部分之间的打滑来消除这一危险，从而起到过载保护的目的。

3.2对离合器的要求

根据离合器的功用，它应满足下列主要要求：

1）保证可靠地传递发动机的最大转矩又能防止传动系过载。

2）接合时应平顺柔和，保证汽车平稳起步，减少冲击。

3）分离时应迅速彻底，保证变速器换档平顺和发动机起动顺利。

4）旋转部分的平衡性好，且从动部分的转动惯量小。

5）具有良好的通风散热能力，防止离合器温度过高。

6）操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳。

3.3离合器的分类

汽车上应用的离合器主要有以下三种形式：

1）摩擦离合器：

指利用主、从动部分的摩擦作用来传递转矩的离合器。

目前在汽车上广泛采用。

2）液力偶合器：

指利用液体作为传动介质的离合器。

原来多用于自动变速器，目前在汽车几乎不采用。

3）电磁离合器：

指利用磁力传动的离合器，如在空调中应用的就是这种离合器。

3.4　离合器的工作原理

　　离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质（液力偶合器），或是用磁力传动（电磁离合器）来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。

4变速器

4.1变速器功用

（1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。

（2）实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。

（3）中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。

4.2变速器分类

（1）按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

a、有级式变速器：

有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。

又可分为：

齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。

b、无级式变速器:

传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式，机械式和电力式等。

c、综合式变速器：

由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

（2）按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。

a、强制操纵式变速器：

靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

b、自动操纵式变速器：

传动比的选择和换档是自动进行的。

驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。

c、半自动操纵式变速器：

可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。

4.3普通齿轮变速器

普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。

它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。

（1）三轴变速器

这类变速器的前进档主要由输入（第一）轴、中间轴和输出（第二）轴组成。

三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。

（2）两轴变速器

这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。

与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。

变速器，用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。

变速器在车辆的行驶中主要起这样几方面的作用：

　　1.它使汽车能以非常低的稳定车速行驶，而这种低的转速只靠内然机的最低稳定转速是难以达到的。

　　2.变速器的倒档使汽车可以倒退行驶。

　　3.其空档使汽车在起动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机与传动系分离。

　　现在汽车所使用的变速器主要有以下几种形式。

　　手动变速器（MT）

轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器，并且通常带同步器，换挡方便，噪音小。

手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。

　　手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。

手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。

最常见的手动变速器多为5挡位（4个前进挡、1个倒挡），也有的汽车采用6挡位变速器。

　　一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者技术好，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。

　　自动变速器（AT）

　　自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化www.ZAOCHE，自动地进行变速。

而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。

一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：

液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。

其中，最常见的是液力自动变速器。

液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包含自动离合器和自动变速器两大部分。

它能够根据油门的开度和车速的变化，自动地进行换档。

　　手动/自动变速器

　　手动/自动变速器由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。

此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。

在D档时，可自由变换降档（-）或加档（+），如同手动档一样。

　　驾驶者可以在入弯前像手动档般地强迫降挡减速，出弯时可以低中档加油出弯。

　　现在的自动档车的方向盘上又增加了“+”、“-”换档按钮，驾驶者就能手不离开方向盘加减档。

　　无级变速器（CVT）

　　无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。

因此，要比传统自动变速器结构简单www.SOOQ.cn，体积更小。

另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。

无级变速器属于自动变速器的一种，但它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。

5万向传动装置

5.1万向传动装置的功用、组成和传动特点

从离合器和变速箱之间传动而言，由于离合器和柴油机联成一体通过橡胶垫支承在车架上。

因此，离合器的动力输出轴和变速器输入轴的轴线难以始终完全重合。

再从变速箱和驱动桥之间传动看，变速箱的动力输出轴和驱动桥的动力输入轴不在一个平面，而且由于弹性车轮在工程机械运行中，经常有较大的弹性变形，因此变速箱与驱动桥之间相对位置和他们的输出轴、输入轴之间的夹角也经常在变化。

在这样两根轴线不重合、且其轴线间距离和夹角还经常发生变化的轴之间传递动力，用一根整体轴与两端刚性连接，显然不行，必须用万向传动装置。

由此可见：

万向传动装置的功用是在两轴不同心或成一定角度的情况下，以及工作中相对位置不断变化的两轴间传递动力。

组成：

万向节和传动轴。

组成：

万向节传动轴中间支承

5.2万向节

分类：

1）普通万向节

准等速万向节

等速万向节

2）刚性万向节

柔性万向节

十字轴式刚性万向节

十字轴万向节传动特点:

主动叉与十字轴连接点a的线速度va在十字轴平面内，从动叉与十字轴连接点b的线速度vb在与主动叉平行的平面内，并且垂直于从动轴。

点b的线速度vb可分解为在十字轴平面内的速度和垂直于十字轴平面的速度。

主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时的情况：

主动叉与十字轴连接点a的线速度va在平行于从动叉平面内，并且垂直于主动轴。

线速度va可分解为在十字轴平面内的速度和垂直于十字轴平面的速度。

从0~900从动轴的旋转速度是先快后慢，从动轴转角相对主动轴是超前的；900~1800,从动轴转角相对主动轴是滞后的，从动轴旋转速度是先慢后快。

普通万向节传动的不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的反复载荷，影响部件寿命。

实践和理论分析证实：

只要第一个万向节两轴间夹角与第二个万向节两轴间夹角相等；并且第一个万向节的从动叉与第二个万向节的主动叉在同一个平面内，则经过双万向节传动，使第二个万向节从动轴与第一个万向节主动轴一样做等速转动。

13.2.3准等角速万向节

1.、双联式等角速万向节

特点：

结构简单，允许两轴有较大的夹角（可达50）

缺点：

外形尺寸较大，使驱动桥结构复杂，布置困难。

原理：

双万向节等速传动

1、双联式万向节

2.、三销式等角速万向节

原理：

把普通万向节传动的中间轴尽量缩短而实现等速传动。

特点：

允许主、从动轴有较大夹角（可达450），而且外形尺寸比双联式等角速万向节为小。

3.球叉式等角速万向节

工作原理：

万向节工作情况与一对大小相同的锥齿轮传动相似，其传力点永远位于两轴交角平分面上。

特点：

工作时只有两个钢球参加传力，当翻转时则是另外两个钢球传力。

因此钢球与凹槽间的压力较大，易磨损。

优点：

结构紧凑。

两轴间的交角可达330

13.3传动轴

特点：

1.广泛采用空心传动轴。

在传递相同大小的扭矩情况下，空心轴有更大的刚度，而且重量轻，节约了钢材。

2.传动轴是高速传动件，为避免离心力引起剧烈振动，要求传动轴质量沿圆周分布，因此用钢板卷制对焊。

3.传动轴通常有花键连接部分，这样传动轴总长度可以允许有伸缩。

6主减速器

6.1功用

1、增扭减速：

主减速器传动比i主－保证变速器置最高档时，汽车有足够的牵引力以克服行驶阻力而获得最高车速。

2、改变旋转平面（对纵置发动机而言）

6.2类型

单级式主减速器：

由一对圆锥齿轮组成，结构间单，体积小，重量轻，传动效率高等优点。

但i主受限≤7。

双级主减速器：

由一级圆锥齿轮+一级圆柱齿轮

1前置式

双级主减速器：

由两级齿轮减速所组成，通常第一级采用圆锥齿轮副减速，第二级采用圆柱齿轮副传动。

这样既能保证较大传动比，又能保证足够离地间隙。

6.3齿轮齿型

1.圆柱齿轮：

适横置发动机，仅增扭。

2.圆锥齿轮：

适纵置发动机，增扭、改变旋转平面。

按齿轮齿线的曲线型式可分为：

1直齿圆锥齿轮

2螺旋锥齿（广泛）：

螺旋角β－齿轮齿线中点的切线与分度　　圆锥母线的夹角。

一般β＝35°～40°，主从动齿相等。

3零度螺旋锥齿（β=0°）④延伸外摆线齿

4准双曲面圆锥齿轮：

主从动轴线可不相交即偏置。

7差速器

（1）功用：

差速；传递和分配扭矩；

（2）普通差速器的构造和工作原理

动力传递路线

主减速器主动锥齿轮→从动锥齿轮→差速器壳→行星齿轮轴→左半轴齿轮→左半轴→行星齿轮右半轴齿轮→右半轴

工作原理

Ø直行时，行星轮只公转，即有Va=Vb=Vc，ω1=ω2=ω0，ω1+ω2=2ω0，ω0=（ω1＋ω2）/2。

所以，无差速作用，差速器似一整体。

Ø转向时（设为右转弯）

行星齿轮为：

公转+自转

Va=W1×Ｒ半=W0×Ｒ半+W行×Ｒ行；

Vc=W2×Ｒ半=W0×Ｒ半-W行×Ｒ行；Vb=W0×Ｒ半；

所以，W1+W2=2W0，即：

W0=（W1+W2）/2。

或：

N左+N右＝2N壳，N壳=（N左+N右）/2。

结论

汽车发动机所发出的动力靠传动系传递到驱动车轮。

致谢

在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师****的热情关怀和悉心指导。

在我撰写论文的过程中，指导老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了****老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。

在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

最后，向在百忙中抽出时间对本

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