汽车构造相关专业知识

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1、汽车构造相关专业知识 结构特点：变速器由壳体、变速传动部分和操纵部分组成，其中变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即可实现换档，以达到变速变矩。 三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。通常后轮驱动 的汽车会采用三轴式变速器，即输入轴，输出轴和中间轴。输入轴前端借离合器与发动机相联，输出轴后端通过凸缘与万向传动装置相联。 图1 三轴五档式变速箱三维建模与结构简图 两轴式变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相

2、比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出 轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。 换挡机构含同步器，操纵机构有互锁、自锁、倒档锁。 工作原理：机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮组合则产生了不同 的齿比，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，汽车行驶时通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。汽车变速器是通过改 变传动比，改变发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下

3、对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。输入轴的动力通过 齿轮间的传递，由输出轴传递给车轮，这就是一台手动变速箱的基本工作原理。 简图： 图2 两轴式变速器三维建模与示意图 2 同步器 同步器的类型有常压式，惯性式和自行增力式等种类。它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。 接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择， 锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦 力矩的作用

4、下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推 动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。 图3 同步器结构与装配图 3 分动器 结构特点：分动器由齿轮传动机构和操纵机构两部分组成。齿轮传动机构是由若干齿轮、轴和壳体等零件组成，有的还装有同步器。分动器是4WD驱动系统必备的动力传递总成,它的功用在于实现动力向前/后轴的传递。在常时4WD系统中，分动器内还要需设置轴间差速器，以解决转向干涉问题。短时4WD可以不要轴间差速器，但无法避免转向干涉的问题，车辆不能在良好

5、路面上以4WD方式行驶。 功能作用： 1）将变速器输出的动力分配到各驱动桥：越野汽车因多轴驱动而装有分动器，因而需要将动力分配到各驱动桥；2）兼起副变速器的作用：目前大多数越野汽车装用两档分动器，兼起副变速器的作用；3）降速增扭：两档分动器的低速档可起降速增扭作用。 工作原理：分 动器是一齿轮传动系，其输入轴直接或通过万向传动装置与变速器的第二轴相联，输出轴则有若干，分别经万向传动装置与各驱动桥连接；装有分动器的汽车，当全 部车轮驱动行驶于不平路面或弯道上，或前后驱动轮由于轮胎磨损而半径不等的情况行驶时，将引起发动机功率消耗、轮胎或传动系零件磨损。为克服这一缺点，将 转矩大体根据轴荷比例分配给

6、各驱动桥，有些分动器还装有带差速锁的非对称行星齿轮轴间差速器。越 野车需要经常在坏路和无路情况下行驶，尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣，这就要求增加汽车驱动轮的数目，因此，越野车都采用多轴驱动。越野汽车在良好道 路行驶时，为减小功率消耗及传动系机件和轮胎磨损，一搬要切断通前桥动力。在越野行驶时，若需低速档动力，则为了防止后桥和中桥超载，应使低速档动力由所 有驱动桥分担。当分动器挂入低速档时，其输出转距较大。为避免中后桥超载前桥必须参加驱动，分担一部分载荷。为此，对分动器操纵机构有如下要求：非先接上前桥不得挂上低速档，非先退出低速档，不得摘下前桥。 简图： 图4 齿轮传动式分动器与链条传动分动器

7、结构图 北京切诺基的行星齿轮链式传动分动器，其结构如下图所示，有四驱低速、后驱高速、后驱低速三个档位，操纵机构中有互锁装置以保证传动要求，且行星齿轮不同的输入输出形式对应着不同的档位。并且对应的换挡装置中还有同步器。 图5 行星齿轮链式传动分动器 太阳轮、行星轮、齿圈无一固定，则无传动意义，任意元件固定，两元件做同向或反向运动，任两元件固定在一起，则三个元件整合为一整体，这一原理被应用到变速箱的设计中。 图6 行星齿轮换挡原理 4 驱动桥 结构特点：一般汽车的驱动桥总体构成如图5所 示。他由驱动桥壳、主减速器、差速器、半轴和轮毂组成。从变速器或分动器经万向传动装置输入驱动桥的转矩首先传到主减速

8、器，经差速器分配给左右两半轴，最 后经过半轴外段的凸缘盘传至驱动车轮轮彀。驱动桥壳由主减速器壳合半轴套管组成。轮彀借助轴承支承在半轴套管上。驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱 动桥。 功能作用：万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内外侧车轮以不同转速转向。 工作原理： 1）主减速器：主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。 2）差速器：差速器用以连接左右半轴，可使

9、两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。 3）桥壳：驱动桥壳一般由主减速器壳和半轴套管组成，其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等；其外部通过悬架与车架相连，两端安装制动底板并连接车轮，承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。 图7 驱动桥构造及普通差速器的主减速器与差速器总成 4）刹车片：刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成，摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目

10、的。主要分为鼓式和盘式刹车片，在本次拆装中，后轮使用的是领从蹄式鼓式制动器。 图8 鼓式刹车片与盘式刹车片构造 5 差速器 差速器是在汽车转向过程中，允许两半轴以不同的转速旋转，以满足两驱动轮不等路程行驶的需要，使汽车既能直线行驶，又能轻便的转向。本次拆装的为普通开放式齿轮差速器，现在汽车装备的还有限滑差速器，如托森差速器等。 普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。两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固定在差速器壳的凸缘上，十 字形行星齿轮轴安装在差速器壳接合面处所对出的圆孔内，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

11、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。 差速原理主要包括：转速分配：左右两侧半轴转速之和等于差速器壳转速的两倍；转矩分配：当行星齿轮没有自转时，总是将转矩平均分给左右两半轴齿轮。 图9 差速器正常行驶与转弯工作原理示意图 6 齿轮齿条式转向器 结构特点：机械转向系统主要包括转向操纵机构和转向传动机构。其中常见的转向器按结构形式可分为齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式等。作用为增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。 工作原理： 齿轮齿条式转向器：基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小

12、齿轮旋转时，齿条便做直线运动。它的构造筒单,结构轻巧。由于齿轮箱小,齿条本身具有传动杆系的作用,因此,它不需耍循环球式转向器上所使用的拉杆；因齿轮和齿条直接啮合,操纵灵敏性非常高；滑动和转动阻力小,转矩传递性能较好,因此,转向力非常轻；转向机构总成完全封闭,可免于维护。 循环球式：这 种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动 变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 图10 齿轮齿条式转向器与循环球齿条

13、齿扇式转向器结构图 7 液压动力转向系统 液压动力转向按加力装置可分为常压式和常流式，按转向控制阀可分为滑阀式和转阀式。基本组成主要包括转向储油罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸等。小型汽车上主要应用的是液压常流转阀式动力转向装置。 图11 转阀式动力转向系统示意图与转阀结构图 汽车直线行驶时，阀芯与阀套的位置关系如图中所示。自泵来的液压油经阀芯与阀套间的间隙，流向动力缸两端，动力缸两端油压相等。驾驶员转动方向盘时，阀芯 与阀套的相对位置发生改变，使得大部分或全部来自泵的液压油流入动力缸某一端，而另一端与回油管路接通，动力缸促进汽车左传或右转。 图12 转阀式动力助力转向器工作原理 8 减震

14、器 减震器(Vibration Damper)，减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。 结构特点：减 震器的结构是带有活塞的活塞杆插入筒内，在筒中充满油。活塞上有节流孔，使得被活塞分隔出来的两部分空间中的油可以互相补充。阻尼就是在具有粘性的油通过 节流孔时产生的，节流孔越小，阻尼力越大，油的黏度越大，阻尼力越大。如果节流孔大小不变，当减震器工作速度快时，阻尼过大会影响对冲击的吸收。因此，在 节流孔的出口处设置一个圆盘状的板簧阀门，当压力变大时，阀门被顶开，节流孔开

15、度变大，阻尼变小。由于活塞是双向运动的，所以在活塞的两侧都装有板簧阀 门，分别叫做压缩阀和伸张阀。 减震器按其结构可分为双筒式和单筒式。双筒式是指减震器有内外两个筒，活塞在内筒中运动，由于活塞杆的进入与抽出，内筒中油的体积随之增大与收缩，因此要 通过与外筒进行交换来维持内筒中油的平衡。所以双筒减震器中要有四个阀，即除了上面提到的活塞上的两个节流阀外，还有装在内外筒之间的完成交换作用的流通 阀和补偿阀。 工作原理：当车架（或车身）和车桥间震动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成

16、阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。 1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减震器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用； 2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减震器阻尼力应大，迅速减震； 3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减震器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 双向作用筒式在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀流到活塞上面的腔室(上腔)。 上腔被活塞杆占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀，流回贮油缸。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的 阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油