分动器和差速器.ppt

分动器,分动器的功用 将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接，分动器的输出轴有若干根，分别经万向传动装置与各驱动桥相连。对分动器操纵机构的设计要求 非先接上前桥，不得挂入低速档，不得摘下前桥,东风EQ2080型车两档分动器的结构和原理。,分动器操纵机构1.换档操纵杆 2.前桥操纵杆 3.螺钉 4、5.传动杆 6.摇臂 7.轴 8.支撑臂,1.2.3 液力偶合器,液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态.液力离合器结构与动作原理如图1-2.4。,图1-2.4 液力离合器结构与动作原理,1-叶轮 2-输出轮 3-油 4-油的流向,液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态.,1.5.5 差速器,差速器是一个差速传动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。,一、功用,差速器概述,边滚动边滑动的现象：汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等；即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。,车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。如托森轮间差速器如图1-5.7 所示。在多轴驱动汽车的各驱动桥之间，也存在类似问题。为了适应各驱动桥所处的不同路面情况，使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度，可以在各驱动桥之间装设轴间差速器。差速器可分为普通差速器和防滑差速器两大类。,二、为什么要使用差速器,当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等；,即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。,车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。,轮间差速器与轴间差速器,装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。在多轴驱动汽车的各驱动桥之间，也存在类似问题。为了适应各驱动桥所处的不同路面情况，使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度，可以在各驱动桥之间装设轴间差速器。,普通差速器,普通差速器的结构目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。差速器构造零件的分解如下页图示。,普通差速器构造（零件分解）,1-轴承 2-左外壳 3-垫片 4-半轴齿轮 5-垫圈 6-行星齿轮 7-从动齿轮 8-右外壳 9-十字轴 10-螺栓,差速器运动原理,1,2-半轴齿轮 3-差速器壳 4-行星齿轮 5-行星齿轮轴 6-主减速器,从动齿轮左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，这就是两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性关系式。,差速器扭矩分配示意图,1-半轴齿轮；2-半轴齿轮；3-行星齿轮轴；4-行星齿轮,设输入差速器壳的转矩为M0，输出给左、右两半轴齿轮的转矩为M1和M2，Mf为折合到半轴齿轮上总的内摩擦力矩，则：M1=0.5（M0Mf）M2=0.5（M0+Mf）,托森轮间差速器,1-差速器壳；2-直齿轮轴；3-半轴；4-直齿轮 5-主减速器被动齿轮；6-蜗伦；7-蜗杆,托森差速器又称蜗轮蜗杆式差速器。由差速器壳，左半轴蜗杆、右半轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮等组成。蜗轮通过蜗轮轴固定在差速器壳上，三对蜗轮分别与左、右半轴蜗杆相啮合，每个蜗轮两端固定有两个圆柱直齿轮。成对的蜗轮通过两端相互啮合的直齿圆柱齿轮发生联系。,三、分类,四、普通锥齿轮差速器,1.结构,锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴）和差速器壳等组成。（从前向后看）左半差速器壳和右半差速器壳用螺栓固紧在一起。主减速器的从动齿轮用螺栓（或铆钉）固定在差速器壳右半部的凸缘上。十字形行星齿轮轴安装在差速器壳接合面处的园孔内，每个轴颈上套有一个带有滑动轴承的直齿圆锥行星齿轮，四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮相啮合。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中，其内花键与半轴相连。与差速器壳一起转动（公转）的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动，当两侧车轮所受阻力不同时，行星齿轮还要绕自身轴线转动-自转，实现对两侧车轮的差速驱动。,在传力过程中，行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着很大的轴向力，为减少齿轮和差速器壳之间的磨损，在半轴齿轮和行星齿轮背面分别装有平垫片和球面垫片。垫片通常用软钢、铜或者聚甲醛塑料制成。,差速器的润滑是和主减速器一起进行的。为了使润滑油进入差速器内，往往在差速器壳体上开有窗口。为保证润滑油能顺利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间，在行星齿轮轴轴颈上铣出一平面，并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔。在中级以下的汽车上，由于驱动车轮的转矩不大，差速器内多用两个行星齿轮。相应的行星齿轮轴相为一根直销轴。,2.动力传递,3.运动特性,1 220,左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，这就是两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性关系式。,4.扭矩分配特性,无转速差时：M1M20.5 M0 有转速差时：M1=0.5（M0-Mt）M2=0.5（M0+Mt）,差速器中折合到半轴齿轮上总的的内摩擦力矩Mf与输入差速器壳的转矩M0之比叫作差速器的锁紧系数K，即KM2M1,目前广泛使用的锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，锁紧系数K为1.11.4。因此可以认为差速器总是将转矩近似平均分配给左右驱动轮的。这样的转矩分配特性对于汽车在良好路面上行驶是完全可以的，但当汽车在坏路面行驶时，却会严重影响其通过能力。例如当汽车的一侧驱动车轮驶入泥泞路面，由于附着力很小而打滑时，即使另一车轮是在好路面上，汽车往往不能前进。这是因为对称式锥齿轮差速器平均分配转矩的特点，使在好路面上车轮分配到的转矩只能与传到另一侧打滑驱动轮上很小的转矩相等，以致使汽车总的牵引力不足以克服行驶阻力而不能前进。,五、防滑差速器,为了提高汽车在坏路上的通过能力，可采用各种型式的防滑差速器。防滑差速器的共同特点是在一侧驱动轮打滑时，能使大部分甚至全部转矩传给不打滑的驱动轮，充分利用另一侧不打滑驱动轮的附着力而产生足够的牵引力，使汽车继续行驶。,1.强制锁止式差速器,2.摩擦片式防滑差速器,3.涡轮涡杆式差速器,第六节 汽车传动系统新技术,1.6.1 无级变速技术(CVT)1.6.2 奥迪全时四轮驱动系统(quattro)1.6.3 电子车轮控制技术,1.6.1 无级变速技术(CVT),无级变速技术(CVT,即Continuously Variable Transmission)能实现传动比的连续改变，它是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。可以使传动系与发动机工况实现最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性。,金属带式无级变速器的系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。,金属带式无级变速,在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。,奥迪全时四轮驱动系统(quattro),奥迪quattro车型不同于一般的四驱车型，它是一个永久的四轮驱动系统，是一个高度智能化的电子、机械一体化装置，而且它还是一个免维护的系统。奥迪全时四轮驱动系统通常包括有带自动锁止装置的Torsen(扭力传感)中央差速器和带有刹车制动力作用于全部驱动轮上的电子差速锁止装置(EDL)，以及全时驱动的四轮。,奥迪全时四轮驱动系统的核心就是位于前后驱动桥之间的负责把动力输出分配的Torsen中央差速器。它每时每刻根据前，后桥以及四个车轮上的传感器测得的数据，对前、后桥之间的扭矩分配作出自动的持续的调节。在正常的路面条件下，前，后桥之间的动力分配大约为50%：50%；而在极端的条件下，Torsen中央差速器借助于它的自动锁止装置按照保证最大牵引力输出的原则可以将前、后桥的动力调节到25%：75%，或者是75%：25%，也就是每一桥上的扭力输出是在25%至75%之间任意可调的，这就充分保证即使当前、后桥中的一个处于极差的路况下，另一个桥将获得足够大的动力将车子开出这一区域。,位于前桥和后桥上的电子差速锁(EDL)则借助于每个车轮上ABS传感器测得的信号，对测出将要打滑的车轮施加相应的制动力，以防止这个车轮打滑，同时将更多的动力传递到另一侧的车轮。这一装置可实现对前桥或后桥左右两侧车轮的扭矩输出在20%至80%的范围内任意调节，以保证每个车轮都获得最佳的动力。,根据物理原理，可以简单地解释奥迪四驱车型相对于单个驱动轴汽车的优越性：在给定条件(轮胎和路面质量等)下，每个轮只能传输一个有限的合力。这个力包括纵向分力(牵引力)和横向分力。如果汽车的所有轮子都驱动，与传统汽车的双轮驱动相比，每个轮子只传输大约总牵引力的四分之一，因此全时四轮驱动增加了每个车轮和轮胎所能承受的横向力，这就是为什么四驱车能够平稳、连续转向的原因。,奥迪四驱车型的另一特点是发动机的制动力传送给所有四个轮。例如，如果司机在湿滑的路上快速行驶，急刹车和突然松开加速踏板时，四驱车的每个轮只传输四分之一的相应发动机制动力到公路，安全度相应地提高。因为各车轮上的作用力的减少意味着降低了这些情况下轮子旋转侧滑的危险。因此在所有驱动状态下，四驱车型都可提供最理想的牵引力和稳定性，驾驶者能够充分享受和利用其汽车的潜力，同时永远确保其高度的主动安全性。,1.6.3 电子车轮控制技术,将驱动系统放置在车轮上的概念始于1982年。如今，车轮驱动技术M4已经具备了从一般设计投入实际使用的条件。这一技术将米其林公司的PAX跑气保用技术与驱动和控制系统相结合，已用在电动车和混合动力车上。M4技术是一个非常柔性化的系统，可作为2轮或4轮驱动的燃料电池动力车、电动车、串联和并联混合动力车(公共汽车、轻卡、观光车和重型卡车等)的辅助动力源。它带有自载电器，不管扭矩大小，都能瞬时分配到各车轮。由于操控力是分配到各个车轮的，而且各车轮直接驱动，因此车轮在加速和制动过程都能完全独立控制。其结果是可以对正常驱动、减速、防抱死制动和完全滑行等各种状态很好地控制。,3.同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力：控制信号同时起动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。4.防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential)控制：LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从0%100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。,在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度。,点击播放,驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其主要功用是将万向传动装置传来的发动机动力经过降速，将增大的转矩（改变方向后）分配到驱动车轮，并允许左右驱动轮以不同的转速旋转。,具有转向功能的驱动桥，又称之为转向驱动桥。前轮驱动汽车的前桥都是转向驱动桥。驱动桥一般可分为非断开式和断开式两种。,1.为什么要装差速器？GIF-17原因：转弯、路面不平会造成两轮滚动距离不同。形式：a.轮间差速器满足左右两轮实现不同转速b.轴间差速器满足前后两轴实现不同转速,一、普通差速器,1.型式：锥齿轮式 结构简单、紧凑、工作平稳。最广泛应用。图11、12 柱齿轮式 图18、192.锥齿轮式构造：12-13,3.工作原理,当汽车直线行驶时 GIF-20路面阻力反映到差速机构上，使得行星齿轮与半轴齿轮啮合点A、B受相等（PA=PB)，由于行星齿轮相当于一个等臂的杠杆，则MA=PArMB=PBrMA=MB(大小相等，方向相反）所以，行星齿轮没有自转，只有公转，差速器不起差速作用。此时，n1=n2=n0 且，n1=n2=2n0,当汽车转弯行驶时,路面阻力反映到差速机构上，使得行星齿轮与半轴齿轮啮合点A、B受力不相等如图汽车右转弯，（PAPB)，由于行星齿轮相当于一个等臂的杠杆，则MA=PAr，MB=PBrMAMB 在MB-MA的作用下，行星齿轮发生自转，同时也有公转，差速器起差速作用。此时，n1=n0+n n2=n0-n，但仍有n1+n2=2n0,4.差速器运动特性方程式n1+n2=2n0,n1=0,n2=2n0(如一个车轮掉入泥坑打滑，另一个车轮在地面不转或一边半轴断）n0=0，n1=-n2（如顶起汽车，传动轴制动，顺时针转动一侧车轮，另一个车轮会以相同的转速逆时针转动）,5.普通差速器转矩的分配,行星齿轮不自转时n4=0MT=0(MT为行星齿轮自转时内孔和背面所受的摩擦力矩）由于行星齿轮相当于一个等臂杠杆，均匀拨动两半轴齿轮转动。所以，差速器将差速器课题转矩M0平均分配给两半轴齿轮，则 M1=M2=M0/2GIF-21,结论：无论差速器差速与否，普通行星齿轮差速器都具有转矩等量分配的特性。普通差速器等量分配特性对于汽车在坏路面上行驶时十分不利，因一侧车轮打滑，所得作用力矩很小，而另一车轮也只能同样分配得到很小的转矩，以致汽车无法自拔。,二、防滑差速器,1.强制锁止式差速器原理：当汽车在坏路面上行驶时，驾驶员通过差速锁将差速器暂时锁住，使差速器不起差速作用。图7-15 MAO132.自锁式差速器原理：汽车在行驶过程中，根据路面情况自动改变驱动轮间的转矩分配。摩擦式自锁差速器 图7-16滑块凸轮式自锁差速器 图7-17托森差速器 图7-18、图7-19,第五节 四轮驱动系统,1.用途：用于越野车（适于在泥泞、草地、冰雪、沙土等特殊条件下使用）2.分类：四轮驱动（4WD）：图7-25a可以选择两轮或四轮驱动，由驾驶员控制。全轮驱动（AMD）：图7-25b不能选择，永远以四轮驱动行驶。,一、四轮驱动系统,1.典型四轮驱动系统：2.分动器：图7-273.分动器操纵原则：图7-28分动器操纵机构必须保证：非先挂上前桥，不得挂入低速档；非先退出低速档，不得摘下前桥。4.前轮锁定毂：图7-29、图7-305.典型的前轮驱动系统：图7-316.典型的全轮驱动动力系略图：图7-326.典型的粘液耦合器：图7-338.粘液耦合器的分解图：图7-349.装有粘液耦合器和轴间差速器分动器的动力传递：图7-3510.由电子控制的全轮驱动系统的结构简图：图7-36,1.5.6 半轴,半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。在非断开式驱动桥内，半轴一般是实心的；在断开式驱动桥处，往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力；在转向驱动桥内，半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段，中间用等角速万向节相连接。在非断开式驱动桥内，半轴与驱动轮的轮毂在桥壳上的支承型式决定了半轴的受力状况。现代汽车多采用全浮式和半浮式两种半轴支承型式。由于差速器壳左右两边有滚锥轴承支承，几个行星齿轮对半轴齿轮的径向作用力又是相互平衡的，所以半轴以花键与半轴齿轮相连的一端只受扭矩，不受弯矩。,全浮式半轴支承,1.半轴套管2.调整螺母3、11.油封4.锁紧垫圈5.锁紧螺母6.半轴7.轮毂螺栓8、10.圆锥滚子轴承9.轮毂12.驱动桥壳,使两端都不受弯矩的半轴支承型式叫作全浮式半轴支承,半浮式半轴支承,CA7560 型轿车驱动桥及半浮式支承半轴 1-止推块；2-半轴；3-圆锥滚子轴承；4-锁紧螺母；5-键；6-轮毂；7-桥壳凸缘,上图所示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴2内端的支承方法与全浮式相同，半轴内端不受弯矩。半轴外端制有锥形面与轮毂6相应的锥形孔相配合。半轴最外端有螺纹，用螺母把轮毂6固定在半轴外端。在半轴和轮毂6锥形配合面处切有纵向键槽，并安放矩形键以传递动力。半轴2被圆锥滚子轴承3支承在桥壳凸缘7内。显然，此时作用在车轮上的各反力都必须经过半轴传给驱动桥壳。因为这种支承型式只能使半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。轴承3除了承受径向力以外，只能承受车轮向外的轴向力。为此，在差速器行星齿轮轴的中部浮套着止推块1，止推块平面抵在半轴内端，防止了侧向力使半轴向内的窜动。,