傳動系

傳動系

傳動系(power train system) 指位于發動機到汽車驅動輪之間的傳遞動力的裝置。傳動系的基本功能是接受發動機的動力並傳給驅動輪。除此之外,還能增大來自發動機的轉矩;降低發動機輸出的轉速;改變發動機輸出轉速的轉動方向;切斷發動機動力向驅動輪的傳輸等功能。傳動系由離合器、變速器、萬向傳動裝置和驅動橋組成(見下頁圖)。根據傳動元件的特征不同,傳動系可分為:機械式傳動系、液力機械傳動、靜液(容積液壓式)和電力式等幾種。

  • 中文名稱
    傳動系
  • 使用
    汽車
  • 組成
    離合器、變速器、萬向傳動裝置
  • 基本功用
    產生驅動力

簡介

傳動系統概述

對于前置後驅的汽車來說,發動機發出的轉矩依次經過離合器、變速箱、萬向節傳動軸主減速器差速器半軸傳給後車輪,所以後輪又稱為驅動輪。驅動輪得到轉矩便給地面一個向後的作用力,並因此而使地面對驅動輪產生一個向前的反作用力,這個反作用力就是汽車的驅動力。汽車的前輪與傳動系一般沒有動力上的直接聯系,因此稱為從動輪。

傳動系的組成和布置形式是隨發動機的類型、安裝位置,以及汽車用途的不同而變化的。例如,越野車多採用四輪驅動,則在它的傳動系中就增加了分動器等總成。而對于前置前驅的車輛,它的傳動系中就沒有傳動軸等裝置。

傳動系的布置型式

機械式傳動系常見布置型式主要與發動機的位置及汽車的驅動型式有關。可分為:

1、前置後驅-FR:即發動機前置、後輪驅動

這是一種傳統的布置型式。國內外的大多數貨車、部分轎車和部分客車都採用這種型式。

2、後置後驅-RR:即發動機後置、後輪驅動

在大型客車上多採用這種布置型式,少量微型、輕型轎車也採用這種型式。發動機後置,使前軸不易過載,並能更充分地利用車箱面積,還可有效地降低車身地板的高度或充分利用汽車中部地板下的空間安置行李,也有利于減輕發動機的高溫和噪聲對駕駛員的影響。缺點是發動機散熱條件差,行駛中的某些故障不易被駕駛員察覺。遠距離操縱也使操縱機構變得復雜、維修調整不便。但由于優點較為突出,在大型客車上套用越來越多。

3、前置前驅-FF:發動機前置、前輪驅動

這種型式操縱機構簡單、發動機散熱條件好。但上坡時汽車質量後移,使前驅動輪的附著質量減小,驅動輪易打滑;下坡製動時則由于汽車質量前移,前輪負荷過重,高速時易發生翻車現象。現在大多數轎車採取這種布置型式。

4、越野汽車的傳動系

越野汽車一般為全輪驅動,發動機前置,在變速箱後裝有分動器將動力傳遞到全部車輪上。輕型越野汽車普遍採用4×4驅動型式,中型越野汽車採用4×4或6×6驅動型式;重型越野汽車一般採用6×6或8×8驅動型式。

功用

汽車發動機所發出的動力靠傳動系傳遞到驅動車輪。傳動系具有減速、變速、倒車、中斷動力、輪間差速和軸間差速等功能,與發動機配合工作,能保證汽車在各種工況條件下的正常行駛,並具有良好的動力性和經濟性。

汽車傳動系的基本功能就是將發動機發出的動力傳給驅動車輪。它的首要任務就是與汽車發動機協同工作,以保證汽車能在不同使用條件下正常行駛,並具有良好的動力性和燃油經濟性,為此,汽車傳動系都具備以下的功能:

實現汽車倒駛

汽車在某些情況下,需要倒向行駛。然而,內燃機是不能反向旋轉的,故與內燃機共同工作的傳動系必須保證在發動機選擇方向不變的情況下,能夠使驅動輪反向旋轉。一般結構措施是在變速器內加設倒檔(具有中間齒輪的減速齒輪副)。

減速和變速

我們知道,隻有當作用在驅動輪上的牽引力足以克服外界對汽車的阻力時,汽車才能起步和正常行駛。由實驗得知,即使汽車在平直得瀝青路面上以低速勻速行駛,也需要克服數值約相當于1.5%汽車總重力得捲動阻力。以東風EQ1090E型汽車為例,該車滿載總質量為9290kg(總重力為91135N),其最小捲動阻力約為1367N。若要求滿載汽車能在坡度為30%的道路上勻速上坡行駛,則所要克服的上坡阻力即達2734N。東風EQ1090E型汽車的6100Q-1發動機所能產生的最大扭距為353Nm(1200-1400rpm)。假設將這以扭距直接如數傳給驅動輪,則驅動輪可能得到的牽引力僅為784N。顯然,在此情況下,汽車不僅不能爬坡,即使在平直的良好路面上也不可能勻速行駛。

另一方面,6100Q-1發動機在發出最大功率99.3kW時的曲軸轉速為3000rpm。假如將發動機與驅動輪直接連線,則對應這一曲軸轉速的汽車速度將達510km/h。這樣高的車速既不實用,也不可能實現(因為相應的牽引力太小,汽車根本無法啓動)。

為解決這些矛盾,必須使傳動系具有減速增距作用(簡稱減速作用),亦即使驅動輪的轉速降低為發動機轉速的若幹分之一,相應地驅動輪所得到的扭距則增大到發動機扭距的若幹倍。

汽車的使用條件,諸如汽車的實際裝載量、道路坡度、路面狀況,以及道路寬度和曲率、交通情況所允許的車速等等,都在很大範圍內不斷變化。這就要求汽車牽引力和速度也有相當大的變化範圍。對活塞式內燃機來說,在其整個轉速範圍內,扭距的變化範圍不大,而功率及燃油消耗率的變化卻很大,因而保證發動機功率較大而燃油消耗率較低的曲軸轉速範圍,即有利轉速範圍很窄。為了使發動機能保持在有利轉速範圍內工作,而汽車牽引力和速度有能在足夠大的範圍內變化,應當使傳動系傳動比(所謂傳動比就是驅動輪扭距與發動機扭距之比以及發動機轉速與驅動輪轉速之比)能在最大值與最小值之間變化,即傳動系應起變速作用。

必要時中斷傳動

內燃機隻能在無負荷情況下起動,而且啓動後的轉速必須保持在最低穩定轉速上,否則即可能熄火,所以在汽車起步之前,必須將發動機與驅動輪之間的傳動路線切斷,以便起動發動機。發動機進入正常怠速運轉後,再逐漸地恢復傳動系的傳動能力,即從零開始逐漸對發動機曲軸載入,同時加大節氣門開度,以保證發動機不致熄滅,且汽車能平穩起步。剛學駕駛車的朋友應該有比較深的認識,起動時忘踩離合或者離合放得太快就會"死火"。此外,在變換傳動系傳動比檔位(換檔)以及對汽車進行製動之前,都有必要暫時中斷動力傳遞。為此,在發動機與變速器之間,可裝設一個依靠摩擦來傳動,且其主動和從動部分可在駕駛員操縱下徹底分離,隨後再柔和接合的機構--離合器。

同時,在汽車長時間停駐時,以及在發動機不停止運轉情況下,使汽車暫時停駐,傳動系應能較長時間中斷傳動狀態。為此,變速器應設有空擋,即所有各檔齒輪都能自動保持在脫離傳動位置的檔位。

差速作用

當汽車轉彎行駛時,左右車輪在同一時間內滾過的距離不同,如果兩側驅動輪僅用一根剛性軸驅動,則二者角速度必然相同,因而在汽車轉彎時必然產生車輪相對于地面滑動的現象。這將使轉向困難,汽車的動力消耗增加,傳動系內某些零件和輪胎加速磨損。所以,我們需要在驅動橋內裝置具有差速作用的部件--差速器,使左右兩驅動輪可以以不同的角速度旋轉。

種類

汽車傳動系可按能量傳遞方式的不同,劃分為機械傳動液力傳動液壓傳動、電傳動等。汽車傳動系按照結構和傳動介質分,其型式有機械式、液力機械式、靜液式(容積液壓式)、電力式等。

機械式傳動系

機械式傳動系結構簡單、工作可靠,在各類汽車上得到廣泛的套用。其基本組成情況和工作原理:發動機的動力經離合器、變速器、萬向節、傳動軸、主減速器、差速器、半軸傳給後面的驅動輪。並與發動機配合,保證汽車在不同條件下能正常行駛。為了適應汽車行駛的不同要求,傳動系應具有減速增扭、變速、使汽車倒退、中斷動力傳遞、使兩側驅動輪差速旋轉等具體作用。

液力傳動系

液力傳動系組合運用液力和機械來傳遞動力。在汽車上,液力傳動一般指液傳動,即以液體為傳動介質,利用液體在主動元件和從動元件之間迴圈流動過程中動能的變化來傳遞動力。

動液傳動裝置有液力偶合器和液力變矩器兩種。液力偶合器隻能傳遞扭矩,而不能改變扭矩的大小,可以代替離合器的部分功能,即保證汽車平穩起步和加速,但不能保證在換檔時變速器中的齒輪不受沖擊。液力變矩器則除了具有液力偶合器的全部功能外,還能實現無級變速,故套用得比液力偶合器廣泛得多。但是,液力變矩器的輸出扭矩與輸入扭矩的比值範圍還不足以滿足使用要求,故一般在其後再串聯一個有級式機械變速器而組成液力機械變速器以取代機械式傳動系中的離合器和變速器。

液力機械式傳動系能根據道路阻力的變化自動地在若幹個車速範圍內分別實現無級變速,而且其中的有級式機械變速器還可以實現自動或半自動操縱,因而可使駕駛員的操作大為簡化。但是由于其結構較復雜,造價較高,機械效率較低等缺點,除了高級轎車和部分重型汽車以外,一般轎車和貨車很少採用。

靜液式傳動系

靜液式傳動系又稱容積式液壓傳動系。主要由油泵、液壓馬達和控製裝置等組成。發動機的機械能通過油泵轉換成液壓能,然後由液壓馬達再又轉換為機械能。在圖示方案中,隻用一個水磨石馬達將動力傳給驅動橋主減速器,再經差速器、半軸傳給驅動輪。另一方案是每一個驅動輪上都裝一個水磨石馬達。採用後一方案時,主減速器、差速器、和半軸等機械傳動件都可取消靜壓式傳動系由于機械效率低、造價高、使用壽命和可靠性不夠理想,故隻在某些軍用車輛上開始採用。

電力式傳動系

電力式傳動系主要由發動機驅動的發電機、整流器、逆變裝置(將直流電再轉變為頻率可變的交流電的裝置)、和電動輪(內部裝有牽引電動機和輪達減速器的驅動輪)等組成。電力式傳動系的性能與靜液式傳動系相近,但電機質量比油泵和液壓馬達大得多,故隻限于在超重型汽車上套用。

常見故障

離合器故障

1、離合器打滑。在離合器踏板完全放松時,汽車起步或重載上坡乏力,汽車加速時車速不能隨之提高,嚴重時離合器處出現冒煙和燒焦味。其實質是摩擦力矩不足,主要由于離合器壓緊力降低或摩擦面摩擦系數降低所致。

2、離合器異響。在離合器接合或分離過程中以及轉速或車速變化時離合器發出異響。主要是由于調整不當、潤滑不良、機件不正常摩擦或碰撞。

3、離合器分離不徹底。將離合器踏板踏到底仍感到掛檔困難,掛上檔後不抬離合器踏板汽車就前沖或者熄火。主要由于離合器調整不當、壓盤或從動盤變形、離合器操縱油路中氣阻影響離合器的完全分離所致。

4、接合過程,離合器發抖。e)離合器踏板沉重等。

手動變速器故障

1、換檔困難。變速器換檔時很難掛上檔位,勉強掛入後又很難回到空檔,主要原因是變速操縱機構的各運動件磨損、變形、潤滑不良造成換檔阻力,不能自如滑動。

2、跳檔。汽車在某一檔位行駛時,變速桿自動跳回空檔位置,使動力傳遞中斷的現象。跳檔多發生在中、高速負荷突變或車輛顛簸時。主要是運動件過度磨損或變形失效,造成嚙合不正確,自鎖失控,檔位不能固定,發生跳檔。

3、亂檔。汽車起步掛檔或行駛中換檔,變速器掛入錯誤的檔位,或是能掛入所需檔位,但不能退回空檔或一次掛入兩個檔位。主要是變速機構機件磨損過度或損壞,無法正常工作所致。

4、漏油。與油量過多、油封損壞、通風嘴堵塞有關。

自動變速器故障

有提速緩慢,自動換檔時沖擊大,油溫過高,沒有高速檔,不能起動,檔位手柄不能變換等。自動變速器除長期使用造成的零件失效之外,大多數故障是由于維護調整不及時引起。

傳動軸故障

1、異響。如汽車起步時有撞擊聲,行駛中異響始終存在,大多是連線處松動所致;汽車起步時無異響,行駛中出現異響,多是裝配或潤滑不良引起。

2、振動。汽車行駛中車身有明顯的振動,有的還附有傳動軸異響,多為傳動軸動平衡破壞引起。

驅動橋故障

1、異響和發熱。異響是驅動橋的聲響明顯高于平常的聲響或發出嘯叫聲,發熱是驅動橋的溫度超過70℃。其原因是裝配調整不當,松曠或過緊,齒輪和軸承過度磨損,主減速器變形或潤滑不良。

2、漏油。主要是殼體、接合面、油封、襯墊損壞或安裝不當,緊固螺釘松動,氣孔堵塞或油塞未緊固所致。

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