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汽车底盘传动系教案
2025-10-05 01:03:04 责编:小OO
文档
教  案

授课教师所在单位
课程类别授课时间
授课内容第十三章  汽车传动系概述

授课对象
教学内容提要时间分配及备注
引言:传动系内容概述

3分钟

授课内容:
一、传动系的基本功用与组成

1.基本功用:将发动机发出的动力传给驱动车轮。

2.组成:传动系的组成及布置型式,取决于发动机的型式和性能、汽车总体结构型式、汽车行驶系及传动系本身的结构型式。

图13—1为用于双轴货车(并与活塞式内燃机配用的)机械传动系,其组成为:离合器、变速器、万向传动装置(万向节、传动轴)、主减速器、差速器、半轴。

3.功能:

(1) 减速增矩

(2) 变速

(3) 实现汽车倒驶

(4) 必要时中断传动

(5) 差速作用

(6) 变角度传递动力

4.分类:机械式、液力机械式、静液式、电力式。

       

2分钟

10分钟

45分钟

课程名称:汽车构造

教  案

课程名称:汽车构造

授课教师所在单位
课程类别课堂理论教学授课时间
授课内容第十四章  离合器  

第一节  离合器的功用及摩擦离合器的工作原理  第二节  摩擦离合器

授课对象
教学内容提要时间分配及备注
第一节  离合器的功用及摩擦离合器的工作原理

一、离合器的功用

    1.保证汽车平稳起步。 发动机只能在空载情况下起动,所以应先挂空档,或踩下离合器踏板,再起动发动机。发动机进入怠速后,分离离合器,挂低档,逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合,发动机所受阻力矩也逐渐增加,故应同时逐渐踩下加速踏板,逐步增加发动机的燃料供给量,使发动机的转速保持在最低稳定转速以上,不致熄火,由于离合器的接合程度逐渐增大,发动机经传动系传给驱动桥车轮的转矩便逐渐增加,到牵引力可以克服起步阻力时,汽车即起步。如果没有离合器,则挂档后,整车惯性产生的巨大阻力矩将使发动机瞬间下降到最低稳定转速以下,造成汽车前冲一下以后发动机即熄火。

    2.保证传动系换档时工作平顺。 换档时用离合器暂时中断动力传递,有利于原传动副脱离啮合,新档位啮合副趋于同步,减少冲击。

    3.防止传动系过载。 汽车紧急制动时,若无离合器,则发动机将因与传动系刚挂连接而急剧降低转速,产生巨大惯性力矩,对传动系造成超载,使其机件损坏,有了离合器,便可依靠离合器主、从动部分之间的滑转消除这一危险,因此,离合器的又一功用是传动系所承受的最大转矩。

二、离合器的分类。

    1.摩擦离合器。压紧力可以是弹簧力、液压作用力、电磁吸力。

    2.液力偶合器—液体为介质。

3.电磁离合器—磁力传动。

三、摩擦式离合器的组成及工作原理

    1.组成:四部分。

      (1)主动部分——飞轮

      (2)从动部分——从动盘,毂,从动轴。

      (3)压紧机构——弹簧

      (4)操纵机构——踏板,分离叉等。

15分钟

3分钟

20分钟

2.工作原理。

      (1)通常弹簧的压紧力使主从动部分接合,利用摩擦作用传递动力。

      (2)分离时,踩下踏板,通过一系列杆件使分离叉带动从动盘毂右移,克服弹簧压紧力,使主从动部分分离,中断动力传递。

      (3)接合时,逐渐松开踏板,从动部分在压紧弹簧作用下与主动部分逐渐接触且压力逐渐增加,这时二者转速不同,处于打滑状态,随着接合程度逐步增大,二者转速逐渐相等,直至相等。

      (4)离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩,后者又由摩擦面间最大压紧力,摩擦面尺寸性质,对于一定结构的离合器,静摩擦力矩是一定值,输入转矩达到此值时,离合器即打滑,防止超载。

(摩擦离合器所能传递最大转矩的数值取决于:①摩擦面间的压紧力;②摩擦系数;③摩擦面数目;④摩擦面尺寸。)

    3.要求: 

      (1)分离彻底。

      (2)接合柔和

      (3)从动部分的转动惯量尽可能小,因为从动部分与变速器主动轴相连,若转动惯量过大,就会有较大的惯性力矩输入变速器,效果相当于分离不彻底,不能很好的起到减轻轮齿间冲击的作用。

      (4)散热良好。离合器接合时会产生大量热,接合愈柔和,产生热量愈大。  

第二节  摩擦离合器

一、分类

1.    按从动盘数目分:单片、双片、多片。

2.    按弹簧分类:周布弹簧离合器、弹簧离合器、膜片弹簧离合器。

二、(单片)周布弹簧离合器

(一)单片周布弹簧离合器

    1.构造。以EQ1090型汽车的单片离合器为例,图14—9。

      (1)主动部分有飞轮和压盘,分在从动盘的两侧。

      (2)从动部分中的从动盘本体是一个薄钢片,为补偿工作时的热变形,并有一些径向切口,两个摩擦片铆接在本体两侧,盘毂与本体用铆钉连接,并有内花键与从动轴相连,从动盘可在花键上轴向移动。

2分钟

40分钟

      (3)压紧机构是沿圆周均布的16个螺旋弹簧,左端顶在压盘上,右端靠在离合器盖上,由于离合器盖在轴向上不动,故压盘在弹簧压力下将从动盘压向飞轮,以产生足够的摩擦力带动从动部分旋转。

      (4)传力路线:

      (5)操纵机构。分离离合器时,踩下踏板,拉杆带动分离叉摆动,推动分离套角和分离轴承前移,再推动分离杠杆的内端,杠杆的外端即将压盘向后推一小段距离,使之不与从动盘接触,主从动部分之间的摩擦力消失,动力即被切断。

    2.离合器的调整

       (1) 离合器的间隙 :当离合器处于正常接合状态,分离套筒被回位弹簧拉到后极限位置,在分离轴承和分离杠杆内端间应留有一定量的间隙 。

       (2) 离合器踏板的自由行程。 由于 的存在,踩下踏板后,分离轴承左移,先要消除 ,然后才能分离主从动部分,这里为消除 所需要的踏板行程,称为离合器踏板的自由行程。也就是说踩下踏板后,先是自由行程,然后才是有效行程,自由行程不可过大,否则不灵敏。

       (3) 间隙的调整。 离合器工作一段时间后,衬片磨损, 和自由行程变小,脱离正常范围,即需要调整,调整是通过拧动分离拉杆39上的调整螺母41。改变拉杆39有效长度实现的。

(二)双片周布弹簧离合器。

    图14—11,为增大离合器所能传递的转矩,并考虑到飞轮的径向尺寸有限,在重型货车上广泛采用了双片离合器,因增加了摩擦数目(单片:2,双片:4)与单片的相比,它有两个从动盘,主动部分多了一个中间压盘,中间压盘与飞轮间通过四个定位块传力,同时保证中间压盘的正确位置,这种传力方法的特点是传动可靠,但接触部分的尺寸位置精度要求高,工作时磨损大。

分离时,分离杠杆把压盘向后拉,中间压盘则被它和飞轮间的分离弹簧向后推,为使其不与后从动盘接触,离合器上有限位螺钉,中间压盘的行程,限位螺钉的位置可调。

10分钟

 教  案

授课教师所在单位
课程类别课堂理论教学授课时间
授课内容第十四章  变速器  概述 第一节  变速器的变速传动机构

授课对象
教学内容提要时间分配及备注
概述

功用:

    (1)改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,使发动机在有利的工况下工作。

    (2)在发动机旋转方向不变的前提下,使汽车倒退行驶。

    (3)利用空档中断动力传递,以使发动机能够起动、怠速,并便于变速器换档或进行动力输出。

变速器的组成:变速器由变速传动机构和操纵机构组成,需要时还可加装动力输出器

分类:

     

10分钟

15分钟

课程名称:汽车构造

教  案

课程名称:汽车构造

授课教师所在单位
课程类别课堂理论教学授课时间
授课内容第十四章  变速器  第二节  同步器

授课对象
教学内容提要时间分配及备注
第二节  同步器

一、无同步器时变速器的换档过程。

采用移动齿轮或接合套换档时,待啮合的一对齿轮的轮齿圆周速度必须相等(即同步),才能平顺地进入啮合挂上档,若在两齿不同步时,强制挂档,将使发生冲击噪声,影响齿的寿命,甚至折断,为使换档平顺,驾驶员应采取合理的换档步骤。

1.从低速档(四档)换入高速档(五档)(四档:直接档;五档:超速档)

图15—9,欲从四档换入五档,应先分离离合器,再通过变速器杆使接合套3右移,进入空档,接合套3刚与齿轮2脱离的瞬间,v =v  ,由z ,z ,z ,z 齿数决定,永远有v > v ,故v >v 。若此时将接合套3推向齿轮4而挂五档将产生冲击。

由于离合器已分离,动力传递已中断,v ,v 都在下降,但由于接合套3与整车联系在一起,惯性大,故v 下降慢一些,而齿轮4只与中间轴、一轴和离合器从动盘相联系,惯性很小,v 下降较快。所以,在某一时刻会有v =v (同步),恰在此时换档无冲击,过后v 若与齿轮4联系的一系列零件的惯性愈小,则v 下降愈快,同步出现愈早,且在同样速度差的情况下,冲击力也愈小。这就是提出离合器从动部分转动惯量尽可能小的要求的理由。

2.从高速档(五档)换入低速档(四档)。

变速器从五档推到空档,接合套3与齿轮4的速度相同,v = v 。同时v >v (理由如前)。所以,v >v 。但v 下降得比v 快,不可能有v =v 。相反,停留在空档时间愈长,二者差值愈大。所以驾驶员在分离离合器使接合套3左移到空档后,随即重新接合离合器,并踩一下加速踏板,用发动机带动第一轴至齿轮2转速高于接合套3转速,即v >v 。再分离离合器,等待片刻,到v =v 时,即可挂入四档(两脚离合器)。

由上可见,欲使一般变速器换档时不产生冲击,需进行较复杂的操作,并应在短时间内迅速准确完成,即使是熟练驾驶员,也易造成疲劳,因此要求在变速器结构上采取措施,既挂档平顺,又简化操作,减轻驾驶员劳动强度,同步器即是在这样要求下产生的。

30分钟

二、同步器构造及工作原理。

1.锁环式惯性同步器。

(1)结构。在接合套与齿圈之间多了一个零件—锁环,由青铜制成,锁环上有断续的短花键齿圈,内锥面有细牙的螺旋槽,以破坏两锥面间的油膜,增加摩擦,三个滑块5分别嵌合在花键毂的三个轴向槽b内,并可沿槽滑动。三个定位销6分别插入三个滑块的通孔中。在弹簧16的作用下,定位销端部的球面正好嵌入接合套中部的凹槽a中起空档定位作用。滑块5的两端伸入锁环4和8的三个缺口c中,锁环的三个凸起d分别伸入到花键毂的三个通槽e中。

(2)工作过程。

设变速器由五档换入六档。此时继续拨动接合套7向左,接合套7通过定位销6带动滑块5一起向左,当滑块左端面与锁环4的缺口c的端面接触时,便推动锁环移向齿圈3,使具有转速差的两锥面接触并产生摩擦。齿圈3即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度,直到锁环的凸起部d与花键毂通槽e的另一端面接触时,锁环便与接合套同步转动。此时,接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚,从而使接合套的齿端倒角与锁环相应的齿端倒角正好互相抵触而不能进入啮合。

此时若要接合套的齿圈与锁环的齿圈接合上,必须使锁环相对于接合套后退一个角度。作用在锁环锁止角斜面上的法向压力 可分解为轴向力 和切向力 。 形成的力矩力图使锁环相对于接合套向后退转,称为拨环力矩。 则使锁环与齿圈间的锥面压紧,从而产生摩擦力矩,使二者转速迅速接近,由于前面讲到的原因,可以认为 不变, 趋近于 。因为齿圈3减速旋转,所以产生惯性力矩,方向与旋转方向相同。该惯性力矩通过摩擦锥面作用于锁环,阻止锁环相对于接合套退转。即在锁环上作用有两个方向相反的力矩:一为 形成的拨环力矩 ,力图使锁环退转;二是摩擦锥面阻止锁环向后退转的惯性力矩 。在 未等于 之前,两锥面间摩擦力矩的数值与齿圈3惯性力矩相等。摩擦力矩 与轴向力 的垂直于摩擦锥面的分力成正比;而 与切向力 成正比。 和 的比值取决于花键齿锁止角的大小。故在设计同步器时,适当选择锁止角和摩擦锥面的锥角,便能保证在达到同步之前,始终有 大于 ,即不论驾驶员用多大的力都不能换档。由于锁止作用是由惯性力矩造成的,故名“惯性式”。

60分钟

 教  案

课程名称:汽车构造

授课教师所在单位
课程类别课堂理论教学授课时间
授课内容第十四章  变速器  第三节  变速器的操纵机构

授课对象
教学内容提要时间分配及备注
2.锁销式惯性同步器。

在中大型货车上普遍采用锁销式同步器。因为在齿轮及齿圈直径较大时,锁销式同步器可使结构合理,还可产生较大的摩擦力矩,缩短同步时间。如EQ1090E即用锁销式同步器。

图15—13,两个有内锥面的摩擦锥盘2分别固定在齿轮1和6上,随齿轮一同旋转,与之相配合的两个有外锥面的摩擦锥环3通过三个锁销8和三个定位销4与接合套5连接,锁销8与定位销4在同一圆周上相互间隔地均匀分布,锁销8的两顶端固定在摩擦锥环3的孔中,其两端直径与接合套销孔内径相等,中部直径小于孔径,只有锁销与接合套孔对中时,接合套方能沿锁销轴向移动。锁销中部和接合套相应的销孔两端有角度相同的倒角—锁止角。在接合套上定位销孔中部钻有斜孔,内装弹簧11,把钢球10顶向定位销中部的环槽,以确定空档位置。

锁销式惯性同步器的工作原理与锁环式惯性同步器基本相同。由四档换入五档时,接合套5受到拨叉的轴向推力,通过钢球10和定位销4带动摩擦锥环3向左移动,使之与对应的摩擦锥盘接触。锥环即在摩擦力矩作用下连同锁销一起相对接合套转过一个角度,锁销8的轴线相对接合套上销孔的轴线偏移,于是锁销中部倒角与销孔端的倒角相抵,接合套不能继续前移,作用在锁止面上的法向压力 的轴向分力 作用在锥环上使之压紧锥盘,使接合套与待接合的花键齿圈迅速达到同步。达到同步后,起锁止作用的齿轮1的惯性力矩消失,作用在锁销上的切向分力 才能通过锁销使锥环3、锥盘2和齿轮一同相对接合套转过一个角度,使锁销与销孔对中,接合套即克服钢球10的阻力,作锁销移动,直至与齿轮1的花键齿圈接合,实现挂档。

第三节  变速器的操纵机构

一、功用

保证驾驶员能准确可靠地使变速器挂入所需要的任一档位工作,并可随时退入空档。

20分钟

2分钟

二、组成

图15—16。组成:变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴及安全装置。

拨叉分别卡在对应接合套的环槽中。拨叉轴支承在变速器盖上,可以轴向滑动,并和相应的拨叉固定在一起,这样拨叉轴的移动就可以带动拨叉,拨叉再推动接合套。

每根拨叉轴的中间都固定着一个拨块,拨块上有凹槽。空档时,各凹槽横向对齐。驾驶员操纵变速杆的上端,下端就在凹槽中横向移动。

换档包括两步:一、选档(横),二、挂档(纵)。如横向扳动变速杆使其下端伸入拨块3顶部凹槽中(选档),再纵向拨动变速杆,拨块3连同拨叉轴9和拨叉5即沿纵向向前移动一定距离,挂入二档。

三、安全装置

对变速器操纵机构的要求:

(1) 保证变速器不自行脱档或挂档,在操纵机构中应设有自锁装置。

(2) 保证变速器不同时挂入两个档位,在操纵机构中设互锁装置。

(3) 防止误挂倒档,在操纵机构中应设有倒档锁。

1.自锁装置。功用:防止自动脱档,保证换档到位轮齿以全齿宽啮合。

图15—18。自锁装置包括自锁弹簧和自锁钢球。拨叉轴上表面有三个凹坑,分别对应两个档位和一个空档,自锁弹簧压迫自锁钢球卡在其中一个凹坑中。换档时,拨叉轴克服弹簧的压力把钢球挤出凹坑,移动到相应档位后必有另一凹坑对准钢球,弹簧压钢球嵌入凹坑,即限定了拨叉轴的轴向位置,使遇到振动等干扰时不会自动脱档。               

2.互锁装置。 功用:若变速杆下端处于两拨块中间,挂档时将同时推动两个拨叉,挂入两个档位,由于两个档位传动比不同必使齿轮干涉,损坏零件。为防止同时挂入两个档位,设置互锁装置。

在变速器上盖的横向孔中有互锁钢球和互锁销,每个拨叉轴朝向互锁钢球一侧有深度相等的凹坑。当空档时,凹坑、互锁销、钢球在同一直线上且只有一个凹坑的空隙,也即只允许一根拨叉轴移出空档位置填满空隙,销和钢球即把其余的拨叉轴锁死,即防止了同时挂入两个档位。

3.倒档锁

当我们要挂倒档时,汽车应该停在原地而不能处于行驶状态,所以为了防止在行驶中误挂倒档,设置了倒档锁。

如图15—20,倒档锁由倒档锁销和弹簧组成,当驾驶员要选挂倒档时,必须付出较大的力使变速杆下端克服弹簧压力将锁销推向右方,变速杆下端才能进入倒档拨块凹槽,实现换档。

可见,倒档锁的作用是驾驶员施加较大的力,起到提醒注意的作用。8分钟

20分钟

第四节  分动器

一、概述

在多轴驱动的汽车上,为了将变速器输出的动力分配到各驱动桥,均装有分动器。

    分动器的基本结构也是一个齿轮传动系统,其输出轴直接或通过万向传动装置与变速器第二轴相连,输出轴有若干个,分别经万向传动装置与各驱动桥连接。

    为增加传动系的最大传动比及档数,目前绝大多数越野汽车都装有两档分动器,使之兼起副变速器的作用。

二、EQ2080三轴越野汽车的两档分动器

图15—21,分动器单独安装在车架上,其输入轴1通过万向传动装置与变速器第二轴连接,输出轴共三根,即通往后驱动桥的输出轴8,通往中驱动桥的输出轴12和通往前驱动桥的输出轴17。

越野汽车在坏路或无路情况下行驶时,为使汽车有足够的牵引力,需要前桥参加驱动;而在好路上行驶时,前桥应作为从动桥,以免增加功率消耗和轮胎及传动系零件的磨损。故分动器中通往前桥的输出轴17与通往中桥的输出轴12之间装有接合套16,只有将接合套16右移,使轴17、12刚性连接使,前桥方参加驱动。

图示为分动器空档位置。将接合套4左移与齿轮15的接合齿圈接合后,从输出轴1传来的动力,经齿轮3,15和中间轴11传到齿轮10,由此再分别经齿轮6和13传到输出轴8和12。若接合套16已与轴12接合,则动力还可以从轴12传给通往前桥的输出轴17,分动器的这一档称为高速档,其传动比为1.08。

将接合套4右移,与齿轮9的接合齿圈接合时,动力从输入轴经齿轮5和9传到中间轴11和齿轮10,然后再分别传到输出轴8、12和17。这一档为低速档,传动比为2.05。

三、操纵机构

当分动器挂入低速档工作时,其输出转矩较大,为避免中后桥超载,此时前桥必须参加驱动,分担一部分载荷。因此,分动器的操纵机构必须保证:非先接上前桥,不得挂入低速档;非先退出低速档,不得摘下前桥。

10分钟

20分钟

10分钟

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