《汽车构造》电子教案pdf(下)

第十三章液力机械传动本章内容：液力偶合器，液力变矩器，液力机械变速器，液力机械传动的液压自动操纵系统。本章重点：重点：液力机械变速器的结构和工作原理。第一节概述一、液力机械传动变速器的组成二、液力机械传动的分类液力机械传动采用液力变矩器与机械变速器串联或并联方式连接。本章主要介绍以串联方式组成的液力自动变速器。1.按齿轮变速器种类§§行星齿轮式定轴齿轮式2.按齿轮变速器的档位数目§§三档四档、五档…3.按驱动方式前置后驱动式：一般称为自动变速器。主要用于高级轿车和客车。前置前驱式：前置前驱式一般称为自动变速驱动桥。主要用于中高级以下轿车。第二节液力变矩器的结构和工作原理一、普通液力变矩器1.组成：带有弯曲叶片的泵轮、涡轮和导轮。可由铝合金铸造或钢板冲压焊接而成。军用车辆和工程机械通常采用铸造叶轮。轿车因批量大，所用变矩器通常采用钢板冲压焊接而成。组装后的液力变矩器2.工作原理机械联结关系：发动机泵轮，涡轮传动轴液流关系：泵轮涡轮导轮泵轮能量关系：机械能液体动能机械能变矩器内液流的循环流动和圆周运动－螺旋运动涡轮转矩的变化来自于导轮的作用力矩。5.外特性曲线(M－nT特性)用于汽车传动系分析：§§起步正常行驶6.无因次参数和特性不同的nB，有不同的M－nT曲线§§§§变矩系数K=MT/MB转速比i=nT/nB效率η=MTnT/(MBnB)=Ki原始特性曲线M3.特点（变矩作用）当泵轮转速不变时，涡轮转速越低，输出的转矩越大。即自动适应性。相当于自动变速。表达式：T=MB+MD4.分析MD=rQ(vuD2RD2-vuT2RT2)第三节液力变矩器的类型一、普通式液力变矩器二、综合式液力变矩器能使涡轮出口液流冲击导轮叶片背部时，导轮不起作用，可避免负的导轮转矩工况出现。导轮上安装单向离合器（超越离合器、自由轮机构）导轮上安装的滚柱弹簧式单向离合器§楔块式（支柱式）单向离合器俗称8字轮，楔块有长短两条对角线。nT小时，导轮不转，产生反作用力矩。以增加涡轮输出力矩。nT大时，单向离合器松开，导轮旋转，无反作用力矩，MT＝MB特点：§§低速比时为变矩器，输出转矩大高速比时为偶合器，输出效率高三、闭锁式液力变矩器1.原理§§§§液力变矩器有液流损失，最高效率约90％。变矩器在汽车起步、爬坡等低速工况有较大作用，但在汽车高速行驶时，优点不明显。在泵轮和涡轮之间安装闭锁离合器，变液力连接成为机械连接。闭锁离合器由锁止电磁阀控制闭锁式液力变矩器原理简图2.§§§特点：低速时，闭锁离合器分离，液力传动高速时，闭锁离合器接合，机械传动，传动效率接近100％。闭锁时会有冲击第四节行星齿轮变速器一、组成§行星齿轮机构(行星排)三个基本构件：太阳轮，行星架(及行星轮)，齿圈§操纵机构离合器、制动器、单向离合器二、汽车传动用行星齿轮机构1.单星行星排：一个行星轮同时与齿圈和太阳轮作内外啮合§§普通式行星排复式双联行星排太阳轮、四个行星轮、行星架和齿圈构成的普通式行星排2.双星行星排：两个行星轮互相啮合，再分别与齿圈和太阳轮作内外啮合§§普通式长短行星轮式3.行星排基本元件太阳轮、齿圈、行星架三、单排行星齿轮机构的运动规律图示的太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为z1、z2、z3，齿圈与太阳轮的齿数比为α。单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式：n1+an2-(1+a)n3=0在太阳轮、齿圈和行星架三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，第三元件固定或使其运动受一定的约束，则整个轮系以一定的传动比传递动力。四、操纵机构结构和工作原理1.离合器§§§作用：连接轴和行星排的旋转元件，或连接行星排的两个基本元件，成为一个整体转动。结构：湿式、多片式离合器。离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等。原理：摩擦片以内花键装在花键毂（主动件）上。钢片以外花键装在离合器鼓（从动件）上。摩擦片与钢片相间放置，并有间隙。当液压油进入活塞左端，向右推压，使摩擦片与钢片压紧，主动件和从动件成一体，同速旋转。2.制动器§作用：固定行星排中的基本元件，阻止其旋转。（1）片式制动器§§结构：与多片式离合器基本相同。原理：钢片装在固定壳体上，摩擦片装在旋转的制动鼓上。在压力油作用下，活塞降摩擦片与钢片压紧，旋转鼓被制动。（2）带式制动器§§结构：制动带，活塞，伺服油缸，活塞杆（顶杆），回位弹簧等。原理：制动带套在旋转的制动鼓外（有一定间隙），一端固定，一端与推杆接触。液压油进入油缸后，推出活塞和活塞杆（顶杆），促动推杆，收紧制动带，旋转的鼓被制动。3.单向离合器§§作用：在一个旋转方向上固定行星排的基本元件进行传力，而反方向不传力。主要作用是改善换档质量，使其更平稳。结构：与综合式液力变矩器所用的单向离合器完全相同。机械操纵而非液压操纵。五、典型行星齿轮变速器工作原理1.红旗CA7560轿车自动变速器行星齿轮机构§§两个单星行星排一个离合器和两个制动器（1）空档无操纵元件结合，两排行星齿轮机构的各元件均不受约束，可自由转动，不能传递动力。（2）低速档离合器分离，倒档制动带松开，低速档制动带抱紧，前排太阳轮固定。动力一部分从前排齿圈经行星架传给后排行星轮，另一部分直接经后排太阳轮传到后排行星轮，两部分汇合后由后行星排齿圈输出。（3）直接档制动带放松，离合器接合。前排太阳轮与输入轴和前排齿圈连成一体，行星排以相同的速度旋转，因行星架是前后共用的，故后排行星齿轮机构也被联锁，输入输出成一体，i=１。（4）倒档低档制动带松、离合器分离，倒档制动带收紧，行星架被固定。此时，前排太阳轮可以自由转动，前排行星齿轮机构不起传动作用。动力输往后排太阳轮。因行星架固定，后排齿圈输出，旋转方向与太阳轮相反。变速器档位与操纵元件的关系§§§§空档：无操纵元件工作低档：低档制动器工作直接档：离合器结合倒档：倒档制动器工作2.辛普森三档行星齿轮变速器有三个前进档和一个倒档结构特点：双行星排，四个独立元件：前排齿圈、前后太阳轮组件、后排行星架、前行星架和后齿圈组件。C1－倒档及高档离合器；C2－前进离合器；B1－2档制动器；B3－低档及倒档制动器；3－前行星架；4－后行星架和制动鼓；5－前后太阳轮组件§§换档操纵：2离合器，3制动器、2单向离合器作用：前进离合器C1：连接输入轴和前齿圈倒档及高档离合器C2：连接输入轴和前后太阳轮组件：２档制动器B1与２档单向离合器F1组合、２档强制制动器B2：固定前后太阳轮组件倒档及低档制动器B3或单向离合器F2：固定或单向锁止后行星架第十四章万向传动装置本章重点：单个十字轴式刚性万向节传动的不等速性；双十字轴刚性万向节实现等速传动的条件本章难点：等速万向节的结构型式及等速传动的原理及结构保证第一节概述一、作用在汽车传动系及其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。二、组成万向传动装置一般由万向节和传动轴组成（如图），有时还要有中间支承。主要用于以下一些位置：1.FR形式变速器和驱动桥之间有2~3个万向节。2.越野车、变速器和分动器之间3.转向驱动桥4.动力输出机构和转向操纵结构第二节万向节万向节是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置。一、万向节的分类按在扭转方向上是否存在明显的弹性变型，分为：刚性万向节传动零件为刚性的，靠刚性的铰链连接，并传递动力，又分为：不等速万向节（十字轴）、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等速万向节（球叉式、球笼式）挠性万向节传动零件为弹性的，靠弹性零件的变形来消除部件之间的相对运动引起的不利影响，具有缓冲和减振作用。常用在两轴交角较小、且只有微量相对运动位移的场合。二、十字轴刚性万向节1.十字轴刚性万向节的结构十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15゜～20゜。如下图所示的十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。两万向节叉2和6上的孔分别套在十字轴4的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承8，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。2.十字轴刚性万向节的润滑为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。十字轴式刚性万向节具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角α不为零的情况下，不能传递等角速转动。3.十字轴刚性万向节的不等速性单个万向节在输入轴和输出轴夹角不为零时，其两轴的瞬间角速度不相等。当输入轴匀速转动时，输出轴的转速则周期性的变化，我们称之为十字轴刚性万向节的不等速性。单个万向节传动的不等速性，将引起传动轴的扭转振动，并因此产生交变载荷，影响传动轴的寿命；并且交角越大时，两轴之间的不等速性越强烈。不等速性产生的过程：（如图）设输入轴转动了θ1，输出轴转动了θ2，则输出轴在十字轴平面内转过了θ’2，等效于十字轴平面转过了θ1。列出θ2与θ’2关系，对时间求导得：ω2/ω1=cosα/(1-sin2αcos2θ1)结论：1）假设ω1不变，ω2随输入轴旋转角度的变化而周期性的变化，其周期为π，其值在0、π、2π时最大；在π/2、3π/2时最小。2）从tgθ2=tgθ1/cosα可知，α越大，θ2的最大值越大，与θ1的差值就越大，不等速现象就越剧烈。3）不等速性是指输入轴在每一周的时间历程，角速度不匀速。输入轴与输出轴的平均角速度相等；4.十字轴刚性万向节的等速条件单个十字轴万向节传动会产生不等速的不利影响，为了克服不等速现象，十字轴应该成对使用。十字轴双万向节传动的等速条件：第一万向节两轴夹角与第二万向节两轴夹角相等；第一万向节从动叉与第二万向节两轴从动叉在同一个平面。三、准等速万向节与等速万向节1.准等速万向节1）双联式万向节（其结构示意图如下）等速原理：十字轴万向节的等速条件。结构特点：双联式万向节相当于传动轴长度最短的双十字轴万向节传动机构；其结构紧凑，工作可靠，制造方便；在双联叉平分两轴间的夹角情况下，可实现等速传动。一般设置分度机构（如下图）保证两轴与传力点连线的夹角接近相等，从而使两轴的速度差尽量小。2）三销轴式准等速万向节(结构如下图)结构特点：三销轴轴线组成的平面平分两轴间的夹角。特点：允许的两轴夹角较大，在转向驱动桥中使用可以提高车辆机动性。2.等速万向节等速原理：在结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交线的平分面上。（如下图）1）球叉式等速万向节(构造如下图)结构特点：从结构上实现了两轴的转速相等；最大转角32~35度，适合于布置在转向驱动桥中。其等速原理如下图：主动叉和从动叉凹槽的中心线是以O1、O2为圆心的两个半径相等的圆，而圆心O1、O2与万向节中心O的距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心始终位于两圆的交点上，亦即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。其缺点是：寿命短，钢球与凹槽的磨损快；采用压力装配的球叉式等速万向节的拆卸不便。2）球笼式等速万向节球笼式等速万向节按主、从动叉在传递转矩的过程中是否产生轴向位移分为：固定型球笼式万向节（RF节）和伸缩型球笼式万向节（VL节）固定型球笼式万向节（RF节）的结构见下图伸缩型球笼式万向节（VL节）的结构见下图第三节传动轴和中间支承在有一定距离的两部件之间采用万向传动装置传递动力时，一般需要在万向节之间安装传动轴。若两部件之间的距离会发生变化，而万向节又没有伸缩功能时，则还要将传动轴做成两段，用滑动花键相连接。为减小传动轴花键连接部分的轴向滑动阻力和摩损，需加注润滑脂进行润滑，也可以对花键进行磷化处理或喷涂尼龙层，或是在花键槽内设置滚动元件。第十五章驱动桥本章重点：转向桥、转向驱动桥的功用与构造，轮胎的结构型式（斜交胎与子午线胎及对汽车性能的影响），轮辋的结构型式。本章难点：转向轮定位参数的定义与作用。第一节概述一、组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。二、功用1.将万向传动装置输入的发动机转矩通过主减速