汽車變速箱.docx

動力是怎樣傳遞的？發(fā)動機輸出的動力，是要經(jīng)過一系列的動力傳遞裝置才到達(dá)驅(qū)動輪的。發(fā)動機到驅(qū)動輪之間的動力傳遞機構(gòu)，稱為汽車的傳動系，主要由離合器、變速器、傳動軸、主減速器、差速器以及半軸等部分組成。發(fā)動機輸出的動力，先經(jīng)過離合器，由變速器變扭和變速后，經(jīng)傳動軸把動力傳遞到主減速器上，最后通過差速器和半軸把動力傳遞到驅(qū)動輪上。汽車傳動系的布置形式與發(fā)動機的位置及驅(qū)動形式有關(guān)，一般可分為前置前驅(qū)、前置后驅(qū)、后置后驅(qū)、中置后驅(qū)四種形式。什么是前置前驅(qū)？前置前驅(qū)（FF）是指發(fā)動機放置在車的前部，并采用前輪作為驅(qū)動輪?，F(xiàn)在大部分轎車都采取這種布置方式。由于發(fā)動機布置在車的前部，所以整車的重心集中在車身前段，會有點“頭重尾輕”。但由于車體會被前輪拉著走的，所以前置前驅(qū)汽車的直線行駛穩(wěn)定性非常好。另外，由于發(fā)動機動力經(jīng)過差速器后用半軸直接驅(qū)動前輪，不需要經(jīng)過傳動軸，動力損耗較小，適合小型車。不過由于前輪同時負(fù)責(zé)驅(qū)動和轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向半徑相對較大，容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象。什么是前置后驅(qū)？前置后驅(qū)（FR）是指發(fā)動機放置在車前部，并采用后輪作為驅(qū)動輪。FR整車的前后重量比較均衡，擁有較好的操控性能和行駛穩(wěn)定性。不過傳動部件多、傳動系統(tǒng)質(zhì)量大，貫穿乘坐艙的傳動軸占據(jù)了艙內(nèi)的地臺空間。FR汽車擁有較好的操控性、穩(wěn)定性、制動性，現(xiàn)在的高性能汽車依然喜歡采用這種布置行形式。什么是后置后驅(qū)？后置后驅(qū)（RR）是指將發(fā)動機放置在后軸的后部，并采用后輪作為驅(qū)動輪。由于全車的重量大部分集中在后方，且又是后輪驅(qū)動，所以起步、加速性能都非常好，如我們熟悉的保時捷911就是采用這種布局形式。RR車的轉(zhuǎn)彎性能比FF和FR更加敏銳，不過當(dāng)后輪的抓地力達(dá)到極限時，會有打滑甩尾現(xiàn)象，不容易操控。什么是中置后驅(qū)？中置后驅(qū)（MR）是指將發(fā)動機放置駕乘室與后軸之間，并采用后輪作為驅(qū)動輪。MR這種設(shè)計已是高級跑車的主流驅(qū)動方式。由于將車中運動慣量最大的發(fā)動機置于車體中央，整車重量分布接近理想平衡，使得MR車獲得最佳運動性能的保障。MR車由于發(fā)動機中置，車廂比較窄，一般只有兩個座位，而且發(fā)動機離駕駛?cè)藛T近，噪聲也比較大。當(dāng)然，追求汽車駕駛性能的人也不會在乎這些的。離合器的作用離合器位于發(fā)動機與變速器之間的飛輪殼內(nèi)，被固定在飛輪的后平面上，另一端連接變速器的輸入軸。離合器相當(dāng)于一個動力開關(guān)，可以傳遞或切斷發(fā)動機向變速器輸入的動力。主要是為了使汽車平穩(wěn)起步，適時中斷到傳動系的動力以配合換擋，還可以防止傳動系過載。離合器主要由主動部分（飛輪、離合器蓋等）、從動部分（摩擦片）、壓緊機構(gòu)（膜片彈簧）和操縱機構(gòu)四部分組成。汽車離合器有摩擦式離合器、液力耦合器、電磁離合器等幾種。目前與手動變速器相配合的離合器絕大部分為干式摩擦式離合器，下面就對摩擦式離合器工作原理做個說明。離合器蓋通過螺絲固定在飛輪的后端面上，離合器內(nèi)的摩擦片在彈簧的作用力下被壓盤壓緊在飛輪面上，而摩擦片是與變速箱的輸入軸相連。通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用，將發(fā)動機發(fā)出的扭矩傳遞給變速箱。在沒踩下離合器踏板前，摩擦片是緊壓在飛輪端面上的，發(fā)動機的動力可以傳遞到變速箱。當(dāng)踩下離合器踏板后，通過操作機構(gòu)，將力傳遞到分離叉和分離軸承，分離軸承前移將膜片彈簧往飛輪端壓緊，膜片彈簧以支撐圈為支點向相反的方向移動，壓盤離開摩擦片，這時發(fā)動機動力傳輸中斷；當(dāng)松開離合器踏板后，膜片彈簧重新回位，離合器重新結(jié)合，發(fā)動機動力繼續(xù)傳遞。（膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)原理）萬向節(jié)的作用萬向節(jié)是指利用球型等裝置來實現(xiàn)不同方向的軸動力輸出，位于傳動軸的末端，起到連接傳動軸和驅(qū)動橋、半軸等機件。萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和作用有點像人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角在一定范圍內(nèi)變化。如前置后驅(qū)的汽車，必須將變速器的動力通過傳動軸與驅(qū)動橋進(jìn)行連接，那為什么要用萬向節(jié)呢？主要是為了滿足動力傳遞、適應(yīng)轉(zhuǎn)向和汽車運行時所產(chǎn)生的上下跳動所造成的角度變化。按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)（常用的為十字軸式）、準(zhǔn)等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式萬向節(jié)）和等速萬向節(jié)（如球籠式萬向節(jié)）三種。目前轎車上常用的等速萬向節(jié)為球籠式萬向節(jié)。為什么變速器是必要的?汽車作為一種交通工具，必然會有起步、上坡、高速行駛等駕駛需要。而這期間驅(qū)動汽車所需的扭力都是不同的，光靠發(fā)動機是無法應(yīng)付的。因為發(fā)動機直接輸出的轉(zhuǎn)矩變化范圍是比較小的，而汽車起步、上坡卻需要大的轉(zhuǎn)矩，高速行駛時，只需要較小的轉(zhuǎn)矩，如直接把發(fā)動機的動力來驅(qū)動汽車的話，就很難實現(xiàn)汽車的起步、上坡或高速行駛。另外，汽車需要倒車，也必須要用到變速器來實現(xiàn)。變速器為什么能變速?變速箱為什么可以調(diào)整發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速呢？其實這里蘊含了齒輪和杠桿的原理。變速箱內(nèi)有多個不同的齒輪，通過不同大小的齒輪組合一起，就能實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)整。用低轉(zhuǎn)矩可以換來高轉(zhuǎn)速，用低轉(zhuǎn)速則可以換來高轉(zhuǎn)矩。變速器的作用主要表現(xiàn)在三方面：第一，改變傳動比，擴大驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍；第二，在發(fā)動機轉(zhuǎn)向不變的情況下，實現(xiàn)汽車倒退行駛；第三，利用空檔，可以中斷發(fā)動機動力傳遞，使得發(fā)動機可以起動、怠速。變速器有哪些種類?汽車變速器按照操控方式可分為手動變速器和自動變速器。常見的自動變速器主要有三種，分別是液力自動變速器(AT)、機械無級自動變速器(CVT)、雙離合器變速器（DSG）。手動變速器的結(jié)構(gòu)手動變速器（Manual Transmission，簡稱MT），就是必須通過用手撥動變速器桿，才能改變傳動比的變速器。手動變速器主要由殼體、傳動組件（輸入輸出軸、齒輪、同步器等）、操縱組件（換擋拉桿、撥叉等）。手動變速器工作原理手動變速器的工作原理，就是通過撥動變速桿，切換中間軸上的主動齒輪，通過大小不同的齒輪組合與動力輸出軸結(jié)合，從而改變驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。下面先看一下簡化的手動變速器（2檔）的構(gòu)造圖。發(fā)動機的動力輸入軸是通過一根中間軸，間接與動力輸出軸連接的。如上圖所示，中間軸的兩個齒輪（紅色）與動力輸出軸上的兩個齒輪（藍(lán)色）是隨著發(fā)動機輸出一起轉(zhuǎn)動的。但是如果沒有同步器（紫色）的接合，兩個齒輪（藍(lán)色）只能在動力輸出軸上空轉(zhuǎn)（即不會帶動輸出軸轉(zhuǎn)動）。圖中同步器位于中間狀態(tài)，相當(dāng)于變速器掛了空檔。當(dāng)變速桿向左移動，使同步器向右移動與齒輪（如上圖所示）接合，發(fā)動機動力通過中間軸的齒輪，將動力傳遞給動力輸出軸。一般的手動變速器都有好幾個檔位（如上圖的5檔手動變速器），可以理解為在原來的基礎(chǔ)上添加了幾組齒輪，其實原理都是一樣的。如當(dāng)掛上1擋時，實際上是將（1、2擋同步器）向左移動使同步器與1擋從動齒輪（圖中）接合，將動力傳遞到輸出軸。細(xì)心的朋友會發(fā)現(xiàn)，R檔（倒車檔）的主動齒輪和從動齒輪中夾了一個中間齒輪，就是通過這個齒輪實現(xiàn)汽車的倒退行駛。（檔手動變速器工作過程）同步器起什么作用？變速器在進(jìn)行換檔操作時，尤其是從高檔向低檔的換檔很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了避免齒間沖擊，在換檔裝置中都設(shè)置同步器。同步器有常壓式和慣性式兩種，目前大部分同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，主要是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低(或升高)到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。（膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)原理） AT自動變速箱的結(jié)構(gòu)及工作原理：現(xiàn)在自動變速箱一般都是液力變矩器式自動變速箱，也就是俗稱的“AT”自動變速箱。它主要由兩大部分構(gòu)成：1、和發(fā)動機飛輪連接的液力變矩器。2、緊跟在液力變矩器后方的變速機構(gòu)。液力變矩器一般是由泵輪、定葉輪、渦輪以及鎖止離合器組成的。鎖止離合器的作用是當(dāng)車速超過一定速度時，采用鎖止離合器將發(fā)動機與變速機構(gòu)直接連接，這樣可以減少燃油消耗。液力變矩器的作用是將發(fā)動機的動力輸出傳遞到變速機構(gòu)。它里面充滿了傳動油，當(dāng)與動力輸入軸相連接的泵輪轉(zhuǎn)動時，它會通過傳動油帶動與輸出軸相連的渦輪一起轉(zhuǎn)動，從而將發(fā)動機動力傳遞出去。其原理就像一把插電的風(fēng)扇能夠帶動一把不插電的風(fēng)扇的葉片轉(zhuǎn)動一樣。AT自動變速箱每個檔位都由一組離合片控制，從而實現(xiàn)變速功能。現(xiàn)在的AT自動變速箱采用電磁閥對離合片進(jìn)行控制，使得系統(tǒng)更簡單，可靠性更好。AT自動變速箱的傳動齒輪和手動變速箱的傳動齒輪并不相同。AT自動變速箱采用的是行星齒輪組實現(xiàn)扭矩的轉(zhuǎn)換。AT自動變速箱的換擋控制方式如上圖所示。變速箱控制電腦通過電信號控制電磁閥的動作，從而改變變速箱油在閥體油道的走向。當(dāng)作用在多片式離合片上的油壓達(dá)到致動壓力時，多片式離合片接合從而促使相應(yīng)的行星齒輪組輸出動力。行星齒輪組包括行星架、齒圈以及太陽輪。當(dāng)上面提到的三個部件中的一個被固定后，動力便會在其他兩個部件之間傳遞。如果還是不理解，可以參看以下視頻。 CVT自動變速箱的結(jié)構(gòu)及工作原理：CVT無級變速箱的主要部件是兩個滑輪和一條金屬帶，金屬帶套在兩個滑輪上?；営蓛蓧K輪盤組成，這兩片輪盤中間的凹槽形成一個V形，其中一邊的輪盤由液壓控制機構(gòu)控制，可以視不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，進(jìn)行分開與拉近的動作，V形凹槽也隨之變寬或變窄，將金屬帶升高或降低，從而改變金屬帶與滑輪接觸的直徑，相當(dāng)于齒輪變速中切換不同直徑的齒輪。兩個滑輪呈反向調(diào)節(jié)，即其中一個帶輪凹槽逐漸變寬時，另一個帶輪凹槽就會逐漸變窄，從而迅速加大傳動比的變化。