汽車的基礎小知識—— 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)
發(fā)布時間：
2014-04-25 11:41
第一節(jié) 傳動系統(tǒng)概述
傳動系的基本功用是將發(fā)動機發(fā)出的動力傳給汽車的驅(qū)動車輪，產(chǎn)生驅(qū)動力，使汽車能在一定速度上行駛。
對于前置后驅(qū)的汽車來說，發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩依次經(jīng)過離合器、變速箱、萬向節(jié)、傳動軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后輪又稱為驅(qū)動輪。驅(qū)動輪得到轉(zhuǎn)矩便給地面一個向后的作用力，并因此而使地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生一個向前的反作用力，這個反作用力就是汽車的驅(qū)動力。汽車的前輪與傳動系一般沒有動力上的直接聯(lián)系，因此稱為從動輪。
傳動系的組成和布置形式是隨發(fā)動機的類型、安裝位置，以及汽車用途的不同而變化的。例如，越野車多采用四輪驅(qū)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(qū)的車輛，它的傳動系中就沒有傳動軸等裝置。
第二節(jié) 傳動系的布置型式
機械式傳動系常見布置型式主要與發(fā)動機的位置及汽車的驅(qū)動型式有關(guān)。可分為：
1. 前置前驅(qū)—FR：即發(fā)動機前置、后輪驅(qū)動
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)動機后置、后輪驅(qū)動
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)動機后置，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)動機的高溫和噪聲對駕駛員的影響。缺點是發(fā)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(gòu)變得復雜、維修調(diào)整不便。但由于優(yōu)點較為突出，在大型客車上應用越來越多。
3.前置前驅(qū)—FF：發(fā)動機前置、前輪驅(qū)動
這種型式操縱機構(gòu)簡單、發(fā)動機散熱條件好。但上坡時汽車質(zhì)量后移，使前驅(qū)動輪的附著質(zhì)量減小，驅(qū)動輪易打滑；下坡制動時則由于汽車質(zhì)量前移，前輪負荷過重，高速時易發(fā)生翻車現(xiàn)象?，F(xiàn)在大多數(shù)轎車采取這種布置型式。
4. 越野汽車的傳動系
越野汽車一般為全輪驅(qū)動，發(fā)動機前置，在變速箱后裝有分動器將動力傳遞到全部車輪上。目前，輕型越野汽車普遍采用4×4驅(qū)動型式，中型越野汽車采用4×4或6×6驅(qū)動型式；重型越野汽車一般采用6×6或8×8驅(qū)動型式。
第三節(jié) 離合器
離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力。
離合器的功用主要有：
1. 保證汽車平穩(wěn)起步
起步前汽車處于靜止狀態(tài)，如果發(fā)動機與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動力突然前沖，不但會造成機件的損傷，而且驅(qū)動力也不足以克服汽車前沖產(chǎn)生的巨大慣性力，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速急劇下降而熄火。如果在起步時利用離合器暫時將發(fā)動機和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動部分與從動部分之間存在著滑磨的現(xiàn)象，可以使離合器傳出的扭矩由零逐漸增大，而汽車的驅(qū)動力也逐漸增大，從而讓汽車平穩(wěn)地起步。
2. 便于換檔
汽車行駛過程中，經(jīng)常換用不同的變速箱檔位，以適應不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發(fā)動機與變速箱暫時分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會因載荷沒有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對待嚙合齒輪會因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強行進入嚙合也會產(chǎn)生很大的齒端沖擊，容易損壞機件。利用離合器使發(fā)動機和變速箱暫時分離后進行換檔，則原來嚙合的一對齒輪因載荷卸除，嚙合面間的壓力大大減小，就容易分開。而待嚙合的另一對齒輪，由于主動齒輪與發(fā)動機分開后轉(zhuǎn)動慣量很小，采用合適的換檔動作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或接近相等，從而避免或減輕齒輪間的沖擊。
3. 防止傳動系過載
汽車緊急制動時，車輪突然急劇降速，而與發(fā)動機相連的傳動系由于旋轉(zhuǎn)的慣性，仍保持原有轉(zhuǎn)速，這往往會在傳動系統(tǒng)中產(chǎn)生遠大于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的慣性矩，使傳動系的零件容易損壞。由于離合器是靠磨擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，所以當傳動系內(nèi)載荷超過磨擦力所能傳遞的轉(zhuǎn)矩時，離合器的主、從動部分就會自動打滑，因而起到了防止傳動系過載的作用。
第四節(jié) 變速箱
變速箱是汽車傳動系中最主要的部件之一。
它的功用是：
1.在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。
由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應能達到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在50km/h左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r，行駛阻力很小，則當滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。
2. 實現(xiàn)倒車行駛
汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉(zhuǎn)動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設置的倒檔來實現(xiàn)汽車倒車行駛。
3.實現(xiàn)空檔
當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。
變速箱由變速傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)兩部分組成。變速傳動機構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機構(gòu)的主要作用是控制傳動機構(gòu)，實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實現(xiàn)換檔，以達到變速變矩。
機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換檔行為，也就是通過操縱機構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副工作
第五節(jié) 分動器
越野車需要經(jīng)常在壞路和無路情況下行駛，尤其是軍用汽車的行駛條件更為惡劣，這就要求增加汽車驅(qū)動輪的數(shù)目，因此，越野車都采用多軸驅(qū)動。例如，如果一輛前輪驅(qū)動的汽車兩前輪都陷入溝中（這種情況在壞路上經(jīng)常會遇到），那汽車就無法將發(fā)動機的動力通過車輪與地面的磨擦產(chǎn)生驅(qū)動力而繼續(xù)前進。而假如這輛車的四個輪子都能產(chǎn)生驅(qū)動力的話，那么，還有兩個沒陷入溝中的車輪能正常工作，使汽車繼續(xù)行駛。
分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅(qū)動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經(jīng)萬向傳動裝置與各驅(qū)動橋相連。
大多數(shù)分動器由于要起到降速增矩的作用而比變速箱的負荷大，所以分動器中的常嚙齒輪均為斜齒輪，軸承也采用圓錐滾子軸承支承。
第六節(jié) 萬向傳動器
萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)、傳動軸和中間支承組成。其功用是在軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間可靠地傳遞動力。
在現(xiàn)代汽車的總體布置中，發(fā)動機、離合器和變速箱連成一體固裝在車架上，而驅(qū)動橋則通過彈性懸架與車架連接。由此可見，變速器輸出軸軸線與驅(qū)動橋的輸入軸軸線不在同一平面上。當汽車行駛時，車輪的跳動會造成驅(qū)動橋與變速器的相對位置（距離、夾角）不斷變化，故變速器的輸出軸與驅(qū)動橋的輸入軸不可能剛性連接，必須安裝有萬向傳動裝置。此外，由于越野汽車的前輪既是轉(zhuǎn)向輪又是驅(qū)動輪。作為轉(zhuǎn)向輪，要求在轉(zhuǎn)向時可以在規(guī)定范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)一定角度；作為驅(qū)動輪，則要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過程中不間斷地把動力從主減速器傳到車輪。因此，半軸不能制成整體而必須分段，中間用等角速萬向節(jié)相連。
萬向節(jié)按其剛度的大小可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)，前者的動力是靠零件的鉸鏈式聯(lián)接傳遞的；而后者的動力則是靠彈性零件傳遞的，如橡膠盤、橡膠塊等，由于彈性元件的變形量有限，因而撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大以及有微量軸向位移的軸間傳動。剛性萬向節(jié)分為不等速萬向節(jié)（如常見的十字軸式）、準等速萬向節(jié)（雙聯(lián)式、三銷軸式）和等速萬向節(jié)（球叉式、球籠式)等 。
第七節(jié) 主減速器
主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向。
汽車正常行駛時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速通常在2000至3000r/min左右，如果將這么高的轉(zhuǎn)速只靠變速箱來降低下來，那么變速箱內(nèi)齒輪副的傳動比則需很大，而齒輪副的傳動比越大，兩齒輪的半徑比也越大，換句話說，也就是變速箱的尺寸會越大。另外，轉(zhuǎn)速下降，而扭矩必然增加，也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構(gòu)的傳動負荷。所以，在動力向左右驅(qū)動輪分流的差速器之前設置一個主減速器，可使主減速器前面的傳動部件如變速箱、分動器、萬向傳動裝置等傳遞的扭矩減小，也可變速箱的尺寸質(zhì)量減小，操縱省力。
現(xiàn)代汽車的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。雙曲面齒輪工作時，齒面間的壓力和滑動較大，齒面油膜易被破壞，必須采用雙曲面齒輪油潤滑，絕不允許用普通齒輪油代替，否則將使齒面迅速擦傷和磨損，大大降低使用壽命。
第八節(jié) 差速器
驅(qū)動橋兩側(cè)的驅(qū)動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣，當汽車轉(zhuǎn)向行駛時，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。
車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。通常從動車輪用軸承支承在心軸上，使之能以任何角速度旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為輪間差速器。
多軸驅(qū)動的越野汽車，為使各驅(qū)動橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn)，以消除各橋上驅(qū)動輪的滑動，有的在兩驅(qū)動橋之間裝有軸間差速器。
現(xiàn)代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。
齒輪式差速器當左右驅(qū)動輪存在轉(zhuǎn)速差時，差速器分配給慢轉(zhuǎn)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩大于快轉(zhuǎn)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時，卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅(qū)動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅(qū)動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅(qū)動輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小，盡管另一驅(qū)動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點，使這一驅(qū)動輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。
為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當一側(cè)驅(qū)動輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。
第九節(jié) 半軸
半軸是差速器與驅(qū)動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接。
現(xiàn)代汽車常用的半軸，根據(jù)其支承型式不同，有全浮式和半浮式兩種。
全浮式半軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受任何反力和彎矩，因而廣泛應用于各類汽車上。全浮式半軸易于拆裝，只需擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸，而車輪與橋殼照樣能支持汽車，從而給汽車維護帶來方便。
半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩。
微信公眾平臺