传动系之概述和离合器.ppt

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1、2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,1,第9章 传动系之概述和离合器,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,2,汽车传动系概述,传动系的功用与组成 传动系布置形式 其它形式传动系简介,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,3,2.分类 按结构和传动介质分，型式有：（1）机械式（2）液力机械式（3）静液式（容积液压式）（4）电动式,1.功用 发动机发出的动力,驱动车轮,一、传动系的功用与组成,将发动机产生的驱动力矩和转速，以一定的关系和要求传递到车轮的系统。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,4,3.机械式一般结构组成,普通双轴货车传动系,2023/5/22,武汉大

2、学动力与机械学院,5,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,6,轿车（桑塔纳2000）传动系统,发动机,离合器,变速器,主减速器,半轴,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,7,4.功能,（1）减速和变速 传动比（2）实现汽车倒驶 发动机转速不变，驱动轮反向，在变速器中加倒档。（3）必要时中断传动,（4）差速作用（5）万向传动,离合器,变速器空档,暂时中断,长时间中断,主减速器变速器,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,8,5.各部分功能,（1）离合器：平顺接合，传递动力；必要时暂时切断传动。（2）变速器：实现变速、变扭和变向。（3）万向传动装置：将变速器传出的动力传给主减

3、速器。（4）主减速器：减速，增矩。（5）差速器：将主减速器传来的动力分配给左、右半轴。（6）半轴：将动力由差速器传给驱动轮。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,9,5.各部分功能,离合器：传递或者切断动力；在正常工作时接通，在起步、换档、制动、滑行时断开；在驾驶员的操纵下，通过主动、从动部分结合或分离实现传递或断开；注意：在正常使用中滑行是一种危险状态，一般我们做的滑行是为了通过滑行试验获得车辆的路面阻力。,离合器：,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,10,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,11,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,12,2023/5/22

4、,武汉大学动力与机械学院,13,差速器,差速器、半轴：实现左右车轮的差速；原因：在汽车转向时，左右驱动轮，在相同的时间内，行驶的距离不同，需要获得不同的线速度，内侧车轮的线速度较小，外侧车轮的线速度较大。实现方法：动力经：主减差速器半轴，传递到驱动轮。,半轴,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,14,传动轴,传动轴：传递动力；连接变速箱与主减速器。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,15,主减速器：减速增扭；原因：发动机的转速高，扭矩小。原理：P=nT变速器的传动比一般用i0 表示；与变速箱的传动比ig共同构成整车传动比I。I=i0ig,主减速器,需要掌握的要点:汽车传动系统

5、由哪些部件组成？汽车传动系统的主要功能有哪些，是如何实现的,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,16,1.发动机前置，后轮驱动（FR）Front-engine Rear-drive,二、传动系的布置形式,影响汽车传动系布置的几个要素：汽车的用途：载货车、大客车、轿车、越野车汽车的布置空间；整车的质量分配；,应用范围：大、中型载货汽车，部分轿车、客车。优点：获得比较合理的轴荷分布。在满载情况下可以获得更好的动力性，并保证制动性。方便布置；便于维护和保养；缺点：需要较长的传动轴，增加整车重量；使用多个万向节，降低了传动系统的效率；影响地板的布置。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院

6、,17,发动机前置，后轮驱动（FR）,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,18,2.发动机前置，前轮驱动（FF）Front-engine Front-drive,应用范围：大部分轿车。发动机布置：可以横置或纵置。优点：无传动轴穿过地板，增加乘坐空间。相对于FR布置，可以获得比较好的隔振效果；传动系统效率较高。提高车辆的操纵稳定性；结构紧凑；缺点：在车辆满载时，质心后移较多，影响动力性；发动机舱布置部件过多，影响散热和维修；前轮既是转向轮又是驱动轮，结构和运动关系复杂。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,19,发动机前置，前轮驱动（FF）,2023/5/22,武汉大学动力与机械

7、学院,20,3.发动机中置，后轮驱动（MR）Middle-engine Rear-drive,应用范围：跑车、方程式赛车，一些大中型客车将卧式发动机装在地板下面。优点：可以采用较大功率的发动机。将发动机放在驾驶员座椅之后和后轴之前，有利于获得最佳的轴荷分配；缩短了传动轴的长度；空间利用率较高；散热效果较好；缺点：稳定性一般；操纵距离较长，操纵机构比较复杂；,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,21,发动机中置，后轮驱动（MR）,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,22,4.发动机后置，后轮驱动（RR）Rear-engine Rear-drive,特点：目前大、中型客车盛行的布置

8、形式，具有降低室内噪声、有利于车身内部布置等优点。缺点：稳定性差；操纵距离长，操纵机构复杂；无迎风，不容易散热，发动机的冷却条件差。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,23,发动机后置，后轮驱动（RR）,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,24,5.全轮驱动（4WD）4 Wheel Drive 特点：有多个驱动桥，加 分动器。提高通过性和动力性,特点：有多个驱动桥，在变速器后加了一个分动器，其作用是把变速器输出的动力经几套万向传动装置分别传给所有的驱动桥，并可以进一步降速增扭。最大限度的利用地面附着条件，获得尽可能大的牵引力。缺点：结构复杂；成本高；重量大；,2023/5/2

9、2,武汉大学动力与机械学院,25,全轮驱动（4WD）,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,26,三、其它形式传动系简介,2.静液式传动系又称容积式，传动系统的主要部件均由液压部分组成。,3.电力式传动系由电力部件和机械部件组成的传动系。,1.液力机械式传动系 组合运用液力传动和机械传动,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,27,1.液力机械式传动系,变矩器,自动变速器,驱动桥,以液体为传动介质，利用液体在主动元件和从动元件之间流动过程中动能的变化来传递动力。分为液力耦合器和液力变矩器。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,28,2.静液式传动系,离合器,控制阀,油泵,液

10、压马达,怠速工况：油泵空转，系统内无压力，相当于汽车的空档；,起步工况：油泵流量较小，建立较高的系统压力，使液压马达输出较大的转矩；,加速工况：油泵流量逐步加大，降低系统压力，提高液压马达的转速。,倒车工况：通过改变压力油的流向，实现液压马达的反转。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,29,静压式传动系统的特点和应用范围：优点：工作平稳、噪音低、出力大；缺点：效率低、造价高、可靠性差、因油液污染导致寿命低。应用范围：军事车辆。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,30,3.电力式传动系,离合器,控制阀,发电机,电动机,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,31,因为环境

11、污染、能源危机等问题日益突出，目前电动汽车越来越得到企业和社会的关注。电动汽车的发展，在近几年来得到了快速的发展。电力传动系统方案也由过去的发动机发电机电动机模式，转向电池单元电动机模式。电动机由过去的直流电机向交流异步电机转变。燃料电池、混合驱动、车载蓄电池、电动轮等技术越来越成为研究的热点。目的在于：降低排放、甚至做到零排放，缓解环境污染；避免石油危机，解决能源的安全问题；对我国来说：更在于抓住发展机遇，缩短与国外的差距。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,32,电力传动系统的特点：优点：无（小）污染、效率高、无级调速，驱动平稳、冲击小、噪音低、使用寿命长、电动机的高效区宽等。电

12、动轮方案还可以简化布置。缺点：造价高、目前电池技术、充电技术、电池管理技术还不成熟，高压电安全、电磁干扰等问题还有待研究，需要消耗贵金属，质量可能增加。对于燃料电池来说，还有氢设施、氢安全、氢加注、催化剂等技术尚待研究。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,33,小结：,传动系的组成和功能,2.传动系的布置方案和特点,3.传动系的分类,实现汽车减速增矩；实现汽车变速；实现汽车倒车；必要时中断动力传递；应使车轮具有差速功能；能够消除变速器与驱动桥之间因相对运动而产生的不利影响；,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,34,离合器,离合器的功用及工作原理 摩擦离合器的构造 离合器的操

13、纵机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,35,离合器的功用及工作原理,功用与类型 工作原理 主要类型,位置:发动机离合器变速箱,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,36,一、离合器的功用和类型,1）使发动机与传动系平顺接合，保证汽车平稳起步 2）暂时切断传动，保证传动系换档时工作平顺 3）限制所传递的转矩，防止传动系过载,1、离合器的功用,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,37,几种工况下离合器的工作特点,a.起步工况,离合器处于结合状态,处于最小稳定转速,离合器处于脱开状态,离合器逐渐进入结合状态,离合器处于结合状态,如果没有离合器,离合器的功用：1.保证汽车起

14、步平稳,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,38,b.换档工况,离合器处于结合状态,可以达到同步,离合器处于脱开状态,离合器逐渐进入结合状态,离合器处于结合状态,X档行驶,踩离合器换档,逐渐放开离合器踏板,换档完成,直接挂档,产生很大的冲击,损坏传动元件,如果没有离合器,离合器的功用：2.保证换档工作平顺,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,39,c.紧急制动工况,离合器处于结合状态,离合器打滑,X档行驶,紧急制动,主动盘与从动盘之间的力达到极限,防止系统过载,发动机转速急剧降低,产生很大惯性力矩,过大的载荷，影响传动元件寿命或损坏传动元件,如果没有离合器,离合器的功用：3.防

15、止传动系统过载,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,40,2、离合器的类型,摩擦式离合器：分湿式和干式,液力偶合器：油液传递转矩,电磁离合器：线圈的通断电控制,靠机械摩擦传动。根据压紧力不同：弹簧压紧、液力压紧、电磁铁吸力压紧。,靠液体之间的耦合作用传动。,靠电磁之间的耦合作用传动。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,41,二、摩擦离合器主要类型,1、按从动盘的数目分：单片式、双片式、多片式，轿车和轻中型货车一般采用单片式 2、按压紧弹簧的型式与布置分：周布弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,42,摩擦离合器的构造,膜片离合器 周布弹簧

16、离合器,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,43,一、膜片离合器,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,44,工作原理：靠主动盘与从动盘之间的摩擦力矩传递扭矩；在经常状态下，通过压紧弹簧将主动盘与从动盘压在一起；只有在需要脱离时，通过操纵系统压缩压紧弹簧，同时带动从动盘离开主动盘；在离合器由脱离状态向结合状态恢复过程中，适当控制离合器踏板的恢复速度，以避免冲击，并使传动系统工作平稳。在传递的力矩大于主动盘和从动盘之间的最大静摩擦力时，离合器打滑，起到避免过载、保护系统的作用；,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,45,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,46,离合

17、器工作原理,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,47,主动部分,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,48,从动部分,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,49,扭转减振器,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,50,压紧机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,51,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,52,膜片弹簧 碟形既是压紧弹簧又是分离杠杆,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,53,桑塔纳膜片离合器构造图,飞轮,从动盘,压盘,离合器壳,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,54,膜片弹簧的特点,优点：膜片弹簧离合器转矩容量大且较稳

18、定；结构简单、轴向尺寸小,操纵轻便；结构简单紧凑,良好的弹性、能自动调节压紧力；高速平衡性好；散热通风好；摩擦片的使用寿命长。特性曲线好,中、小型汽车上应广泛缺点：膜片弹簧难制造；分离指部分刚度低，导致分离效率低；分离指根部应力集中，容易产生裂纹或损坏；分离指舌尖易磨损，且难以恢复。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,55,二 离合器的操纵机构,1、机械式操纵机构 有杆式和绳索式两种 杆式最简单，包括：踏板、拉杆、调节叉、分离叉及回位弹簧组成 通过调节叉来调节拉杆的长度，实现踏板自由行程的调节 绳索式可以消除位移和变形等缺点 多用于微、轻型车,定义：通过驾驶员使离合器分离，而后又使离

19、合器柔和结合的机构。,按照分离离合器的操纵能源，分为：人力式：全部操纵能量又驾驶员给出；气压助力式：以空气压缩机产生的压缩空气作为主要操纵能源，人力作为辅助或者在气压系统失效时的后备能源。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,56,机械式操纵机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,57,绳索传动的机械式操纵机构的组成及工作过程,1 踏板,A 固定点,4 弹簧,5绳索,6 自动调整装置,B 固定点,7 操纵臂,8 分离臂,9 分离轴承,10 分离推杆,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,58,两种机械式操纵机构的比较 杆系传动：优点：结构简单；成本低；寿命长；可靠性高；

20、缺点：关节点多，摩擦损失大，不适合远距离操纵，受车 身或车架的变形影响。绳索传动：优点：结构简单；成本低；克服了杆系传动的不适合远距离操纵，受车身或车 架的变形影响缺点；可采用吊挂式的踏板；缺点：绳索的寿命短，拉伸刚度小；拉伸变形导致增加踏 板行程。,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,59,2、液压式操纵机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,60,优点：摩擦阻力小；布置方便；质量小；工作稳定、柔和。缺点：漏油；需要维护。,主要组成：主缸；工作缸；管路；,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,61,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,62,液压式操纵机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,63,3、弹簧助力式操纵机构,2023/5/22,武汉大学动力与机械学院,64,1、膜片弹簧离合器有何优点？2、举例说明从动盘和扭转减振器的构造和作用？3、离合器的操纵机构有哪些？各有何特点？,课外,思考题,