[科普中國]-傳動(dòng)系統(tǒng)

簡介

對(duì)于前置后驅(qū)的汽車來說，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)過離合器、變速箱、萬向節(jié)、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后輪又稱為驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)輪得到轉(zhuǎn)矩便給地面一個(gè)向后的作用力，并因此而使地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生一個(gè)向前的反作用力，這個(gè)反作用力就是汽車的驅(qū)動(dòng)力。汽車的前輪與傳動(dòng)系一般沒有動(dòng)力上的直接聯(lián)系，因此稱為從動(dòng)輪。

傳動(dòng)系的組成和布置形式是隨發(fā)動(dòng)機(jī)的類型、安裝位置，以及汽車用途的不同而變化的。例如，越野車多采用四輪驅(qū)動(dòng)，則在它的傳動(dòng)系中就增加了分動(dòng)器等總成。而對(duì)于前置前驅(qū)的車輛，它的傳動(dòng)系中就沒有傳動(dòng)軸等裝置。1

布置型式機(jī)械式傳動(dòng)系常見布置型式主要與發(fā)動(dòng)機(jī)的位置及汽車的驅(qū)動(dòng)型式有關(guān)。可分為：

1、前置后驅(qū)—FR：即發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)

這是一種傳統(tǒng)的布置型式。國內(nèi)外的大多數(shù)貨車、部分轎車和部分客車都采用這種型式。

2、后置后驅(qū)—RR：即發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)

在大型客車上多采用這種布置型式，少量微型、輕型轎車也采用這種型式。發(fā)動(dòng)機(jī)后置，使前軸不易過載，并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(fā)動(dòng)機(jī)的高溫和噪聲對(duì)駕駛員的影響。缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)散熱條件差，行駛中的某些故障不易被駕駛員察覺。遠(yuǎn)距離操縱也使操縱機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜、維修調(diào)整不便。但由于優(yōu)點(diǎn)較為突出，在大型客車上應(yīng)用越來越多。

3、前置前驅(qū)—FF：發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)

這種型式操縱機(jī)構(gòu)簡單、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱條件好。但上坡時(shí)汽車質(zhì)量后移，使前驅(qū)動(dòng)輪的附著質(zhì)量減小，驅(qū)動(dòng)輪易打滑；下坡制動(dòng)時(shí)則由于汽車質(zhì)量前移，前輪負(fù)荷過重，高速時(shí)易發(fā)生翻車現(xiàn)象。如今大多數(shù)轎車采取這種布置型式。

4、越野汽車的傳動(dòng)系

越野汽車一般為全輪驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)前置，在變速箱后裝有分動(dòng)器將動(dòng)力傳遞到全部車輪上。輕型越野汽車普遍采用4×4驅(qū)動(dòng)型式，中型越野汽車采用4×4或6×6驅(qū)動(dòng)型式；重型越野汽車一般采用6×6或8×8驅(qū)動(dòng)型式。2

工作原理AT傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與手動(dòng)檔相比，在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的不同。手動(dòng)檔主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而AT傳動(dòng)系統(tǒng)是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。其中液力變矩器是AT傳動(dòng)系統(tǒng)最具特點(diǎn)的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力并傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)具有離合作用。泵輪和渦輪是一對(duì)工作組合，它們就好似相對(duì)放置的兩臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動(dòng)能傳遞的媒介，如果用液體代替空氣成為傳遞動(dòng)能的媒介，泵輪就會(huì)通過液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動(dòng)變速變矩范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作變化自行操縱行星齒輪，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速變矩。輔助機(jī)構(gòu)自動(dòng)換位不能滿足行駛上的多種需要，例如停泊、后退等，所以還設(shè)有干預(yù)裝置即手動(dòng)撥桿，標(biāo)志P（停泊）、R（后位）、N（空位）、D（前進(jìn)位），另在前進(jìn)位中還設(shè)有“2”和“l(fā)”的附加檔位，用以起步或上斜坡之用。由于將其變速區(qū)域分成若干個(gè)變速比區(qū)段，只有在規(guī)定的變速區(qū)段內(nèi)才是無級(jí)的，因此AT傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際上是一種介于有級(jí)和無級(jí)之間的自動(dòng)變速器。3

液力自動(dòng)變速器通常有兩種類型：一種為前置后驅(qū)動(dòng)液力自動(dòng)變速器；另一種為前置前驅(qū)動(dòng)液力自動(dòng)變速器。液力自動(dòng)變速器電子控制通過動(dòng)力傳動(dòng)控制模塊接收來自汽車上各種傳感器的電信號(hào)輸入，根據(jù)汽車的使用工況對(duì)這些信息處理來決定液力自動(dòng)變速器運(yùn)行工況。按照這些工況，動(dòng)力傳動(dòng)控制模塊給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，并實(shí)現(xiàn)下列功能：變速器的升位和降位；一般通過操縱一對(duì)電子換位電磁閥在通/斷兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)換；通過電控壓力控制電磁閥用以調(diào)整管路油壓；變矩器離合器通過控制電磁閥來控制結(jié)合和分離時(shí)間，以及某些應(yīng)用場(chǎng)合變矩器鎖止離合器接合感覺。

自動(dòng)變速器主要是根據(jù)車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器以及駕駛員踩下加速踏板的程度進(jìn)行升位和降位控制。1

組成變速機(jī)構(gòu)1. 手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為「手排變速箱」。以手動(dòng)操作的方式進(jìn)行換檔。

2. 自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為「自排變速箱」。利用油壓的作動(dòng)去改變檔位。

差速器當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)，左、右二邊的輪子會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，因此左、右二邊的傳動(dòng)軸也會(huì)有不同的轉(zhuǎn)速，于是利用差速器來解決左、右二邊轉(zhuǎn)速不同的問題。

傳動(dòng)軸將經(jīng)過變速系統(tǒng)傳遞出來的動(dòng)力，傳遞至差速器進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力道的機(jī)構(gòu)。

在具備了基本的傳動(dòng)系統(tǒng)組件之后，汽車工程師會(huì)依據(jù)使用目的的需要，將傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為二輪傳動(dòng)(2WD)或四輪傳動(dòng)(4WD)的型式。

引擎配置在傳動(dòng)系統(tǒng)中包括了變速箱、差速器、傳動(dòng)軸三項(xiàng)重要的組件。傳動(dòng)系統(tǒng)的要?jiǎng)?wù)就是將引擎的動(dòng)力傳送到車輪。由于汽車的引擎在車身上擺設(shè)方式的不同，使得引擎與傳動(dòng)系統(tǒng)的組合形成多樣的變化。多數(shù)的組合方式與汽車的用途或性能要求有關(guān)。常見的組合方式有前置引擎前輪驅(qū)動(dòng)(FF)、前置引擎后輪驅(qū)動(dòng)(FR)、中置引擎后輪驅(qū)動(dòng)(MR)。2

作用減速變速我們知道，只有當(dāng)作用在驅(qū)動(dòng)輪上的牽引力足以克服外界對(duì)汽車的阻力時(shí)，汽車才能起步和正常行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)出最大功率99.3kW時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)速為3000rpm。假如將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪直接連接，則對(duì)應(yīng)這一曲軸轉(zhuǎn)速的汽車速度將達(dá)510km/h。這樣高的車速既不實(shí)用，也不可能實(shí)現(xiàn)（因?yàn)橄鄳?yīng)的牽引力太小，汽車根本無法啟動(dòng)）。

為解決這些矛盾，必須使傳動(dòng)系具有減速增距作用（簡稱減速作用），亦即使驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速降低為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一，相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)輪所得到的扭距則增大到發(fā)動(dòng)機(jī)扭距的若干倍。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能保持在有利轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，而汽車牽引力和速度有能在足夠大的范圍內(nèi)變化，應(yīng)當(dāng)使傳動(dòng)系傳動(dòng)比（所謂傳動(dòng)比就是驅(qū)動(dòng)輪扭距與發(fā)動(dòng)機(jī)扭距之比以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速之比）能在最大值與最小值之間變化，即傳動(dòng)系應(yīng)起變速作用。

實(shí)現(xiàn)汽車倒駛汽車在某些情況下，需要倒向行駛。然而，內(nèi)燃機(jī)是不能反向旋轉(zhuǎn)的，故與內(nèi)燃機(jī)共同工作的傳動(dòng)系必須保證在發(fā)動(dòng)機(jī)選擇方向不變的情況下，能夠使驅(qū)動(dòng)輪反向旋轉(zhuǎn)。一般結(jié)構(gòu)措施是在變速器內(nèi)加設(shè)倒檔（具有中間齒輪的減速齒輪副）。4

中斷傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)只能在無負(fù)荷情況下起動(dòng)，而且啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)速必須保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，否則即可能熄火，所以在汽車起步之前，必須將發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)路線切斷，以便起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常怠速運(yùn)轉(zhuǎn)后，再逐漸地恢復(fù)傳動(dòng)系的傳動(dòng)能力，即從零開始逐漸對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加載，同時(shí)加大節(jié)氣門開度，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)不致熄滅，且汽車能平穩(wěn)起步。剛學(xué)駕駛車的朋友應(yīng)該有比較深的認(rèn)識(shí)吧，起動(dòng)時(shí)忘踩離合或者離合放得太快就會(huì)“死火”。此外，在變換傳動(dòng)系傳動(dòng)比檔位（換檔）以及對(duì)汽車進(jìn)行制動(dòng)之前，都有必要暫時(shí)中斷動(dòng)力傳遞。為此，在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，可裝設(shè)一個(gè)依靠摩擦來傳動(dòng)，且其主動(dòng)和從動(dòng)部分可在駕駛員操縱下徹底分離，隨后再柔和接合的機(jī)構(gòu)——離合器。

同時(shí)，再汽車長時(shí)間停駐時(shí)，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)不停止運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，使汽車暫時(shí)停駐，傳動(dòng)系應(yīng)能較長時(shí)間中斷傳動(dòng)狀態(tài)。為此，變速器應(yīng)設(shè)有空擋，即所有各檔齒輪都能自動(dòng)保持在脫離傳動(dòng)位置的檔位。

差速作用當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)滾過的距離不同，如果兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪僅用以根剛性軸驅(qū)動(dòng)，則二者角速度必然相同，因而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)必然產(chǎn)生車輪相對(duì)于地面滑動(dòng)的現(xiàn)象。這將使轉(zhuǎn)向困難，汽車的動(dòng)力消耗增加，傳動(dòng)系內(nèi)某些零件和輪胎加速磨損。所以，我們需要在驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)裝置具有差速作用的部件——差速器，使左右兩驅(qū)動(dòng)輪可以以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。