汽車原理結(jié)構(gòu)分析

1、上次課內(nèi)容回顧上次課內(nèi)容回顧一、變速器一、變速器 變速器類型與操作變速器類型與操作 兩軸變速器工作原理兩軸變速器工作原理 （傳動比、移動齒輪式、移動接套式）（傳動比、移動齒輪式、移動接套式） 摩擦式同步器摩擦式同步器二、汽車自動變速器概述二、汽車自動變速器概述 液控液壓式、液控液壓式、 電控液壓式電控液壓式（發(fā)動機狀況信號、行駛速度信號、液力變矩器）（發(fā)動機狀況信號、行駛速度信號、液力變矩器） 最常用的綜合式自動變速器一般有最常用的綜合式自動變速器一般有2 23 3檔，通過變檔，通過變矩器經(jīng)泵輪由渦輪輸出，獲階段無級變速。矩器經(jīng)泵輪由渦輪輸出，獲階段無級變速。三、萬向傳動裝置三、萬向傳動裝置

2、萬向節(jié)萬向節(jié) 傳動軸傳動軸 中間支承中間支承 共共3232頁頁 第第1 1頁頁 傳動系統(tǒng)的最末端，完成傳動軸與車輪之間的連接。傳動系統(tǒng)的最末端，完成傳動軸與車輪之間的連接。 汽車驅(qū)動橋有斷開式和非斷開式兩種結(jié)構(gòu)，主要由主汽車驅(qū)動橋有斷開式和非斷開式兩種結(jié)構(gòu)，主要由主減速器、差速器、半軸、橋殼等部分組成。減速器、差速器、半軸、橋殼等部分組成。非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖1 1橋殼橋殼 2 2主減速器主減速器 3 3差速器差速器 4 4半軸半軸 5 5輪轂輪轂斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖1 1主減速器主減速器 2 2半軸半軸 3 3減振彈簧減振彈簧 4 4減振器

3、減振器 5 5車輪車輪 6 6擺臂擺臂 7 7擺臂軸擺臂軸 共共3232頁頁 第第2 2頁頁六、驅(qū)動橋六、驅(qū)動橋斷開式驅(qū)動橋斷開式驅(qū)動橋驅(qū)動橋的功用驅(qū)動橋的功用功能：功能： 將傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩增大后將傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩增大后, ,再傳給驅(qū)動車輪；再傳給驅(qū)動車輪；類型：類型：非斷開式非斷開式, ,斷開式；斷開式；組成：組成：主減速器主減速器, ,差速器差速器, ,半軸半軸, ,驅(qū)動橋殼。驅(qū)動橋殼。 共共3232頁頁 第第3 3頁頁 共共3232頁頁 第第4 4頁頁非斷開驅(qū)動橋非斷開驅(qū)動橋接主軸接主軸主減速器主減速器及外殼及外殼整體橋殼整體橋殼半軸套管半軸套管半軸及其零件半軸及其零件懸架安裝點懸架安

4、裝點1 1、驅(qū)動橋的功用、驅(qū)動橋的功用 將萬向傳動裝置輸出的轉(zhuǎn)速進一步降速并傳遞到車輪將萬向傳動裝置輸出的轉(zhuǎn)速進一步降速并傳遞到車輪 通過主減速器的圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳動方向通過主減速器的圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳動方向 通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用2 2、驅(qū)動橋的組成和類型、驅(qū)動橋的組成和類型 主要組成部分主要組成部分 主減速器、差速器、半軸、橋殼主減速器、差速器、半軸、橋殼 常見類型常見類型 斷開式：斷開式：驅(qū)動橋殼分離制造，主減速器殼、半軸殼驅(qū)動橋殼分離制造，主減速器殼、半軸殼 （套管）用鉸鏈連接。（增加平順、通過性）（套管）用鉸鏈連接。（增加平順、通過性）

5、 非斷開式：非斷開式：半軸殼、主減速器殼制成一體。半軸殼、主減速器殼制成一體。 共共3232頁頁 第第5 5頁頁單級圓錐齒輪單級圓錐齒輪主減速器基本結(jié)構(gòu)圖主減速器基本結(jié)構(gòu)圖 主減速器的主要功用是對變主減速器的主要功用是對變速器輸出進一步減速增矩和改變速器輸出進一步減速增矩和改變運動傳遞方向。運動傳遞方向。 根據(jù)不同的需求，主減速器根據(jù)不同的需求，主減速器可與驅(qū)動橋制為一體，也可以分可與驅(qū)動橋制為一體，也可以分離制造（輪邊減速器）；從結(jié)構(gòu)離制造（輪邊減速器）；從結(jié)構(gòu)參數(shù)上可分為單級、雙級、單速、參數(shù)上可分為單級、雙級、單速、雙速等。雙速等。 共共3232頁頁 第第6 6頁頁兩個圓錐齒輪組成兩個圓

6、錐齒輪組成的主減速器的主減速器差速器差速器半軸半軸3 3、主減速器、主減速器 共共3232頁頁 第第7 7頁頁驅(qū)動輸入軸驅(qū)動輸入軸主減速器主減速器發(fā)動機前置前輪驅(qū)動主減速器發(fā)動機前置前輪驅(qū)動主減速器變速器變速器 省略了主省略了主傳動軸及其傳動軸及其支撐部件，支撐部件，轎車中最常轎車中最常用的結(jié)構(gòu)。用的結(jié)構(gòu)。單級圓錐齒輪主減單級圓錐齒輪主減速器原理圖速器原理圖 主減速器的小圓錐齒輪安裝在萬向傳動系統(tǒng)主減速器的小圓錐齒輪安裝在萬向傳動系統(tǒng)輸出端，與安裝在差速器殼上的大齒輪垂直相輸出端，與安裝在差速器殼上的大齒輪垂直相交，成交，成9090度嚙合。度嚙合。 共共3232頁頁 第第8 8頁頁直線行駛，行

7、星輪直線行駛，行星輪4 4隨殼體公轉(zhuǎn)，不自隨殼體公轉(zhuǎn)，不自轉(zhuǎn)，差動器不工作轉(zhuǎn)，差動器不工作彎道行駛，行星輪彎道行駛，行星輪自傳，左右半軸輸出自傳，左右半軸輸出不同轉(zhuǎn)速不同轉(zhuǎn)速主減速器工作原理主減速器工作原理單級圓錐齒輪主減速器單級圓錐齒輪主減速器 共共3232頁頁 第第9 9頁頁主減速器與差動器主減速器與差動器主減速器常用齒輪副主減速器常用齒輪副 共共3232頁頁 第第1010頁頁 目前各型車輛主減速器常用目前各型車輛主減速器常用圓柱齒輪式圓柱齒輪式 、圓錐齒、圓錐齒輪式、準雙曲面齒輪式三種。輪式、準雙曲面齒輪式三種。 上述三類又分單級、雙級，雙級主減速器還分恒速、上述三類又分單級、雙級，雙級

8、主減速器還分恒速、可變速兩種?？勺兯賰煞N。 單級主減速器：單級主減速器： 常用于轎車、輕中型常用于轎車、輕中型貨車和客車，具有結(jié)構(gòu)簡貨車和客車，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、傳單、體積小、重量輕、傳動效率高等特點。動效率高等特點。 （單級主減速器為一對圓錐齒輪）（單級主減速器為一對圓錐齒輪） 最小間隙最小間隙h h是保證汽車通過性是保證汽車通過性的基本條件之一的基本條件之一雙級主減速器雙級主減速器 重型貨運、工程車輛承載大，速度相對較低，重型貨運、工程車輛承載大，速度相對較低，要求在驅(qū)動橋前大幅度減速。要求在驅(qū)動橋前大幅度減速。 當主減速器傳動比要求較大時，單級齒輪副傳當主減速器傳動比要求較大

9、時，單級齒輪副傳動比難于達到要求，需采用兩級齒輪減速。動比難于達到要求，需采用兩級齒輪減速。 傳動比較大時采用一對齒輪其從動輪尺寸較傳動比較大時采用一對齒輪其從動輪尺寸較大，導致主減速器外殼過大，無法保證最小離地間大，導致主減速器外殼過大，無法保證最小離地間隙，影響車輛的通過性。（見下圖）隙，影響車輛的通過性。（見下圖） 為了減少運動沖擊，雙級主減速器一般由為了減少運動沖擊，雙級主減速器一般由圓錐圓錐齒輪副、圓柱齒輪副齒輪副、圓柱齒輪副組成，組成，通常都用斜齒。通常都用斜齒。 共共3232頁頁 第第1111頁頁圓錐、圓柱雙級主減速器圓錐、圓柱雙級主減速器剖面示意圖剖面示意圖 共共3232頁頁

10、第第1212頁頁第一級第一級圓錐斜齒輪圓錐斜齒輪第二級第二級圓柱斜齒輪圓柱斜齒輪半軸半軸半軸半軸差動器差動器解放CA1091型主變速器軸測圖 第一級傳動為斜齒圓錐齒輪，傳動比第一級傳動為斜齒圓錐齒輪，傳動比1111：25250.440.44 第二級傳動為斜齒圓柱齒輪，傳動比第二級傳動為斜齒圓柱齒輪，傳動比1414：47470.300.30 總傳動比總傳動比0.440.440.300.300.13110.1311（1 1：7.637.63） 共共3232頁頁 第第1313頁頁左圖：汽車后驅(qū)動橋行星輪式輪邊減速器結(jié)構(gòu)示意圖1半軸套管半軸套管 2半軸半軸 3太陽輪太陽輪 4行星齒輪行星齒輪 5行星行

11、星輪架輪架 6齒圈齒圈 7行星架行星架 太陽輪太陽輪3 3與半軸與半軸2 2相連，是主動件；相連，是主動件；行星輪架行星輪架5 5與輪轂相連，是從動件；齒圈與輪轂相連，是從動件；齒圈6 6與殼體相連，是固定件，傳動比與齒圈與殼體相連，是固定件，傳動比與齒圈齒數(shù)、太陽輪齒數(shù)相關(guān)：齒數(shù)、太陽輪齒數(shù)相關(guān)： i i1 1齒圈齒數(shù)齒圈齒數(shù)/ /太陽輪齒數(shù)太陽輪齒數(shù)輪邊減速器輪邊減速器 在重型貨車、越野車或大型客車上，由于主減速器傳在重型貨車、越野車或大型客車上，由于主減速器傳動比大，離地間距大，常把雙級中的第二級獨立制造，并動比大，離地間距大，常把雙級中的第二級獨立制造，并置于兩側(cè)驅(qū)動輪旁（差速器之后）

12、。置于兩側(cè)驅(qū)動輪旁（差速器之后）。 共共3232頁頁 第第1414頁頁 雙速主減速器雙速主減速器 為了充分提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，有些汽車裝有為了充分提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，有些汽車裝有 具有兩檔傳動比的主減速器，如下圖所示：具有兩檔傳動比的主減速器，如下圖所示：左圖：高速檔（單級傳動） 右圖：低速檔（雙級傳動） 共共3232頁頁 第第1515頁頁 第二級減速齒輪變擋第二級減速齒輪變擋 第二級減速是由第二級減速是由行星輪行星輪1 1、行星輪架、行星輪架2 2、太陽輪、太陽輪4 4、齒圈齒圈3 3構(gòu)成的行星輪減速器。構(gòu)成的行星輪減速器。 高速檔：高速檔： 結(jié)合套結(jié)合套5 5左移，左移，A A

13、、B B脫離，脫離，4 4與行星輪與行星輪1 1、齒圈、齒圈3 3同時嚙合，同時嚙合，行星輪行星輪1 1不能自轉(zhuǎn)，則該行星輪不能自轉(zhuǎn)，則該行星輪系相當于一個剛體，不起減速系相當于一個剛體，不起減速作用。作用。（與單級主減速器工作（與單級主減速器工作相同，減速比等于圓錐齒輪減相同，減速比等于圓錐齒輪減速比）速比） 共共3232頁頁 第第1616頁頁1243輸入輸入半軸半軸5AB低速檔：低速檔： 結(jié)合套結(jié)合套5 5右移，右移，A A、B B結(jié)合，太陽輪結(jié)合，太陽輪4 4被固定（與被固定（與外殼連接），太陽輪外殼連接），太陽輪4 4與行與行星輪星輪1 1保持嚙合，與齒圈保持嚙合，與齒圈3 3脫脫離。

14、此時行星輪離。此時行星輪1 1能公轉(zhuǎn)也能公轉(zhuǎn)也能自轉(zhuǎn)，該行星輪系工作。能自轉(zhuǎn)，該行星輪系工作。 共共3232頁頁 第第1717頁頁1243輸入輸入半軸半軸5A B 齒圈齒圈6 6成為主動件，成為主動件，行星輪架行星輪架9 9為從動件，為從動件，驅(qū)動差速器殼。驅(qū)動差速器殼。64 4、差速器、差速器 為保證兩側(cè)驅(qū)動輪與地面接觸作純滾動，汽車在彎道或為保證兩側(cè)驅(qū)動輪與地面接觸作純滾動，汽車在彎道或路面質(zhì)量較差的時候，需要左右輪具有不同的轉(zhuǎn)速。差速器路面質(zhì)量較差的時候，需要左右輪具有不同的轉(zhuǎn)速。差速器裝置可實現(xiàn)這一功能。裝置可實現(xiàn)這一功能。 設(shè)輪中心相對地面移設(shè)輪中心相對地面移動的線速度為動的線速度為

15、U U，車輪轉(zhuǎn)，車輪轉(zhuǎn)動角速度動角速度，車輪半徑，車輪半徑r r：則純滾動時則純滾動時 U Urr 進入彎道時兩側(cè)輪的進入彎道時兩側(cè)輪的U U值與轉(zhuǎn)彎半徑值與轉(zhuǎn)彎半徑R R相關(guān)，即相關(guān)，即U U內(nèi)內(nèi)U U外外，若角速度相同，若角速度相同，上式不成立。上式不成立。汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪運動示意圖汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪運動示意圖內(nèi)圈半徑外圈半徑 共共3232頁頁 第第1818頁頁 車輛在直線行駛時，由于路面不平，兩側(cè)車輪中心實車輛在直線行駛時，由于路面不平，兩側(cè)車輪中心實際平移的距離不等，因此也存在上述問題。際平移的距離不等，因此也存在上述問題。 根據(jù)兩端輸出轉(zhuǎn)矩是否相等，差速器可分為對稱式根據(jù)兩端輸出轉(zhuǎn)矩是否相

16、等，差速器可分為對稱式（等矩）和非對稱式（不等矩）兩類。（等矩）和非對稱式（不等矩）兩類。 對稱式圓錐齒輪差速器對稱式圓錐齒輪差速器 對稱式圓錐齒輪差速器是一對稱式圓錐齒輪差速器是一種行星機構(gòu)差速器外殼與行星架、種行星機構(gòu)差速器外殼與行星架、主減速器從動輪聯(lián)為一體，構(gòu)成主減速器從動輪聯(lián)為一體，構(gòu)成差動器的主動件，兩半軸齒輪為差動器的主動件，兩半軸齒輪為從動件。從動件。驅(qū)動橋主減速圓錐斜齒輪主減速從動齒輪與行星架相連 共共3232頁頁 第第1919頁頁差速器差動原理圖差速器差動原理圖 設(shè)主動件角速度為設(shè)主動件角速度為0 0，從動件，從動件1 1、2 2角速度分別為角速度分別為1 1、 2 2，A

17、 A、B B兩點分別為行星輪兩點分別為行星輪4 4與半軸齒輪與半軸齒輪1 1、2 2的嚙合點，行的嚙合點，行星輪中心為星輪中心為C C，A A、B B、C C三點到到差速器轉(zhuǎn)軸軸線距離為三點到到差速器轉(zhuǎn)軸軸線距離為r r。 行星輪行星輪4 4與行星架一起只作公轉(zhuǎn)，無自轉(zhuǎn)，與行星架一起只作公轉(zhuǎn)，無自轉(zhuǎn)，A A、B B、C C三三點圓周速度相等，有點圓周速度相等，有0 01 12 2； 共共3232頁頁 第第2020頁頁 當行星輪當行星輪4 4同時繞自身軸同時繞自身軸5 5以以4 4的角速度自傳時：的角速度自傳時： A A點圓周速度為點圓周速度為1 1r r0 0r r4 4r r ， B B點圓

18、周速度為點圓周速度為2 2r r0 0r r4 4r r ； 可得：可得：1 1r r2 2r r （0 0 r r 4 4 r r ）（）（ 0 0 r r 4 4 r r） 即即1 1r r 2 2r r220 0r r 當角速度以每分鐘當角速度以每分鐘n n轉(zhuǎn)表示，則：轉(zhuǎn)表示，則：n n1 1n n2 22n2n0 0由此可見：由此可見： 左右兩側(cè)左右兩側(cè)半軸齒輪轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍倍，與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。即兩側(cè)驅(qū)動輪在各種復雜情，與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。即兩側(cè)驅(qū)動輪在各種復雜情況下都可借助行星輪自轉(zhuǎn)，而獲得不同的轉(zhuǎn)速。況下都可借助行星輪自轉(zhuǎn)，而

19、獲得不同的轉(zhuǎn)速。 共共3232頁頁 第第2121頁頁相關(guān)結(jié)論：相關(guān)結(jié)論： 當一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，另一半軸的轉(zhuǎn)速是差速器當一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，另一半軸的轉(zhuǎn)速是差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；當差速器殼因某種原因靜止時，若殼轉(zhuǎn)速的兩倍；當差速器殼因某種原因靜止時，若一側(cè)半軸轉(zhuǎn)動，另一側(cè)則按相反的方向以相同的轉(zhuǎn)一側(cè)半軸轉(zhuǎn)動，另一側(cè)則按相反的方向以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。速轉(zhuǎn)動。對稱式差速器力矩分配對稱式差速器力矩分配 輪系中行星輪相當于一個等臂杠桿，兩個半軸輪系中行星輪相當于一個等臂杠桿，兩個半軸齒輪半徑也相等，所以在無行星輪自轉(zhuǎn)的情況下，齒輪半徑也相等，所以在無行星輪自轉(zhuǎn)的情況下，兩側(cè)輸出力矩總是相等的，即：兩側(cè)輸出力矩總是

20、相等的，即： M M0 0/2/2M M1 1M M2 2（ M M0 0為萬向傳動裝置輸出的扭矩）為萬向傳動裝置輸出的扭矩） 共共3232頁頁 第第2222頁頁 當兩側(cè)不等速，但方向相當兩側(cè)不等速，但方向相同輸出，設(shè)同輸出，設(shè)n n1 1n n2 2，行星輪按，行星輪按n n4 4方向轉(zhuǎn)動，摩擦力矩方向轉(zhuǎn)動，摩擦力矩M Mr r與與n n4 4方向相反。此時對兩側(cè)半軸齒方向相反。此時對兩側(cè)半軸齒輪都產(chǎn)生如圖所示的圓周力輪都產(chǎn)生如圖所示的圓周力F F1 1、F F2 2，有：，有： M M1 1（ M M0 0 M Mr r）/2 /2 M M2 2（ M M0 0M Mr r）/2/2 即影

21、響兩側(cè)輸出力矩的主要因素是即影響兩側(cè)輸出力矩的主要因素是差速器內(nèi)摩擦差速器內(nèi)摩擦力矩。力矩。由于目前使用的對稱式差速器內(nèi)摩擦力矩都很由于目前使用的對稱式差速器內(nèi)摩擦力矩都很小，因此可以認為兩側(cè)驅(qū)動力矩基本上是相等的。小，因此可以認為兩側(cè)驅(qū)動力矩基本上是相等的。 （包括（包括n n1 1nn2 2反向的狀況）反向的狀況）差速器力矩分配示意圖差速器力矩分配示意圖半軸半軸行星輪行星輪 共共3232頁頁 第第2323頁頁3 3）對稱式差速器的缺陷）對稱式差速器的缺陷 當兩側(cè)驅(qū)動輪有一側(cè)處于小附著力狀況下，由于當兩側(cè)驅(qū)動輪有一側(cè)處于小附著力狀況下，由于力矩平均分配，導致另一側(cè)也無法進行驅(qū)動。力矩平均分配

22、，導致另一側(cè)也無法進行驅(qū)動。 克服這一缺點，應采用各種不同形式的防滑差速器?？朔@一缺點，應采用各種不同形式的防滑差速器。 如如強制自鎖式差速器、高摩擦自鎖式差速器強制自鎖式差速器、高摩擦自鎖式差速器等。隨等。隨著現(xiàn)代設(shè)計、制造技術(shù)的高速發(fā)展，差速器結(jié)構(gòu)不僅著現(xiàn)代設(shè)計、制造技術(shù)的高速發(fā)展，差速器結(jié)構(gòu)不僅限于上述齒輪副機構(gòu)。在重型汽車上常用限于上述齒輪副機構(gòu)。在重型汽車上常用牙嵌式自由牙嵌式自由輪差速器輪差速器；多軸驅(qū)動汽車常用；多軸驅(qū)動汽車常用托森差速器、粘性聯(lián)軸托森差速器、粘性聯(lián)軸差速器差速器等。等。 另外，在許多前置發(fā)動機傳動系統(tǒng)，一般將變速器、另外，在許多前置發(fā)動機傳動系統(tǒng)，一般將變速器

23、、主軸傳動系、差速器設(shè)計成一體，稱為主軸傳動系、差速器設(shè)計成一體，稱為變速驅(qū)動橋，變速驅(qū)動橋，縮短了機械傳動路線，有效提高傳動效率。縮短了機械傳動路線，有效提高傳動效率。 共共3232頁頁 第第2424頁頁5 5、半軸、半軸 差速器與驅(qū)動輪之間傳遞運動和動力的實心軸。差速器與驅(qū)動輪之間傳遞運動和動力的實心軸。 半軸的受力狀況取決與支撐形式，現(xiàn)代汽車基本采用全半軸的受力狀況取決與支撐形式，現(xiàn)代汽車基本采用全浮式半軸支承和半浮式半軸支承兩種形式。浮式半軸支承和半浮式半軸支承兩種形式。半軸示意圖半軸示意圖1花鍵 2桿部 3墊圈 4凸緣 5半軸起拔螺釘 6半軸固定螺栓 共共3232頁頁 第第2525頁頁全浮式半軸全浮式半軸支承受力圖支承受力圖全浮式半軸支承全浮式半軸支承 廣泛用于各類載貨車廣泛用于各類載貨車輛，支承結(jié)構(gòu)如作圖所輛，支承結(jié)構(gòu)如作圖所示。示。 軸承軸承4 4、5 5安裝在橋殼安裝在橋殼上，用于輪轂的支承，上，用于輪轂的支承，半軸套管與殼體壓配合半軸套管與殼體壓配合為一體，半軸與橋殼之為一體，半軸與橋殼之間無直接聯(lián)系。間無直接聯(lián)系。（半軸為易損件，應考（半軸為易損件