汽车底盘传动系简介

    一、传动系的类型

    汽车传动系按不同的分类方法，可分为不同的类型。

    ①按传动变化规律分类，传动系分为有级式和无级式两种。有级式由若干个树脂一定的传动比完成动力的传递任务，无级式是传动比能在一定范围内按无限多级进行变化的传动系统。

    ②按操纵方式的自动化程度分类，传动系可分为机械传动、电力传动、液力机械传动等。机械传动目前广泛应用在各类汽车上，常用的有机械齿轮式变速器机构，以及三角皮带无级变速器。电力传动是由发动机带动装在驱动桥或驱动轮上的直流发电机，再由直流电动机进行牵引驱动，目前主要应用在少数重型重汽车及个别客车上。液力机械传动是在传动系统中采用液力耦合器或液力变矩器，与行星齿轮变速器组成的混合传动系统。液力变矩器在小客车上应用比较广泛。

    二、传动系的组成

    传动系的组成与其类型、布置形式及驱动形式等许多因素有关。

    （一）机械式传动系

    图1-1所示为普通双轴货车上采用的机械式传动系。发动机纵向安置在汽车前部，后轮为驱动轮。传动系由离合器、变速器、传动轴和万向节组成的万向传动装置，以及安装在驱动桥壳中的主减速器、差速器和半轴等组成。发动机输出的动力依次经离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴，最后传给驱动轮。

    （二）液力机械式传动系

    液力机械式传动系的特点是组合运用液力传动和机械传动，以液力机械变速器取代机械式传动系的摩擦式离合器和普通齿轮式变速器，其他组成部件及布置形式均与机械式传动系相同。液力机械变速器由液力传动装置和有级式机械变速器组成，如图1-2所示。

    液力传动装置有液力耦合器和液力变矩器两种。液力耦合器只能传递转矩，而不能改变转矩大小，可以代替离合器的部分功用。液力变矩器除具有液力耦合器的全部功用外，还能在一定范围内实现无级变速，因此目前应用较为广泛。但是，液力变矩器传动比变化范围还不能满足使用要求，故一般在其后再串联一个有级式机械变速器。

    三、传动系的功用

    汽车传动系的基本作用是将发动机发出的动力传给驱动车轮，以保证汽车能在不同条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃料经济性。为此，任何形式的传动系都必须具有如下作用。

    （一）接通或中断动力的传递

    发动机只能在无负荷情况下气动，而且启动后的转速必须保持在最低稳定转速以上，否则即可能熄火。所以在汽车起步之前，必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断，以便启动发动机。发动机进入正常怠速运转后，再逐渐地恢复传动系的传动能力，即从零开始逐渐对发动机曲轴加载，同时加大节气门开度，以保证发动机不致熄火，且汽车能平稳起步。此外，在变换传动系传动比档位（换挡）以及对汽车进行制动之前，也都有必要暂时中断动力传递。为此，在发动机与变速器之间，可装设一个依靠摩擦来传动，且其主动和从动部分可在驾驶员操纵下彻底分离，随后再柔和接合的机构——离合器。在汽车长时间停住时，或在发动机不停止运转情况下暂时停驻，或在汽车获得相当高的车速后停止对汽车供给动力而靠自身惯性进行长距离滑行时，传动系应能长时间保持在中断传动状态。为此，变速器应设有空档，即所有各档齿轮都能自动保持在脱离传动位置的档位。

    （二）改变车速

    汽车的使用条件，如汽车的载客量、道路坡度、路面状况、道路宽度及交通情况等，都在很大范围内不断变化。这就要求汽车的速度也有相当大的变化范围。一般汽车发动机（活塞式内燃机）在整个转速范围内转矩变化不大，而功率及燃料消耗率变化却很大，因而保证发动机功率较大而燃料消耗率较低的曲轴转速范围是很窄的。为使发动机能保持在有利转速范围（功率较大而燃料消耗率较低的范围）内工作，而汽车速度又能在足够大的范围内变化，应使传动系的传动比在最大值与最小值之间变化，即传动系有改变车速的作用。为此设置了变速器，变速器由若干尺寸大小不同的齿轮副组成，可提供相应的数个不同的传动比（即变速器的档位）以适应汽车行驶工况的变化。

    （三）改变牵引力

    只有当作用在汽车驱动车轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车方能起步和正常行驶。只有当发动机在最高转速下所发出的动力传到车轮上产生的牵引力，足以克服对应车速下所遇到的各种阻力之和时，才能达到该车的最高车速。

    活塞式内燃机的特点之一就是转速高、转矩小，这与驱动车轮处的实际牵引力需要（低速大转矩）正好相反。为解决这一矛盾，必须使传动系具有改变牵引力的作用，即在传动系中采取措施，将发动机的动力传到驱动车轮上，使其转速降低，转矩（牵引力）增大。转速降低（或转矩增大）的倍数用传动比i表示。

i=发动机转速/驱动车轮转速=驱动车轮转矩/发动机转矩

    传动系传动比的最小值i min应保证汽车在良好路面上能克服以最高车速行驶时所遇到的各种阻力（主要是空气阻力）。奥迪100型轿车的最小传动比是靠装在变速器中的一对大小不等、轴线相互垂直的准双曲面齿轮作为主减速器来实现的，大小齿轮的齿数比即为主减速器的传动比，称为主传动比，一般用io表示，其数值为4.111（一般轿车为3~6，奥迪轿车有五种主传动比可供选用）。这样，在发动机最高转速下，只有主减速器起作用时，才可以达到足够高的车速。

    当汽车在崎岖不平或泥泞的道路上行驶时，将遇到更大的阻力。这时，汽车只靠主减速器增大的牵引力，远远满足不了使用要求。因此除主减速器外，在传动系中还需设置一套减速装置，其传动比为ig，与主减速器串联。这样，整个传动系的传动比就等于io与ig的乘积，只要ig值足够大，便可提供最大的传动比i max，以满足牵引力的需要。

    （四）实现倒退形式

    在一些情况下，汽车需要倒退行驶，而发动机不能反向旋转，故与发动机共同工作的传动系必须保证在发动机旋转方向不变的情况下，能使驱动车轮反向旋转，为此在变速器内加设倒档，以保证汽车能倒退行驶。

    （五）差速作用

    当汽车转弯行驶时，左右车轮在同一时间内移动的距离不同，如果两侧驱动车轮仅用一根刚性轴连接，则两者的角速度必然相同，因而在汽车转弯行驶时，必然产生车轮相对于地面的滑动（滑转或滑移）现象。这将使转弯困难，汽车的动力消耗增加，传动系内某些零件盒轮胎的磨损加剧。为此，传动系内必须设有既能将动力传给两侧驱动车轮，又能允许两侧驱动车轮以不同角速度旋转的机构，这种机构称为差速器。

    （六）改变传动路线的角度

    由于发动机、离合器和变速器都安装在车架上，而驱动车轮通过弹性悬架与车架相连，同时驱动车轮又是转向车轮，因此在汽车正常行驶和转弯行驶过程中，变速器与驱动车轮之间经常有复杂的相对运动，使传动路线发生空间角度变化，若用一根整体轴传递动力，将无法正常工作。为此在变速器与驱动车轮之间采用了由万向节和传动轴组成的万向传动装置。

    四、传动系的布置形式

    传动系在汽车上的布置形式，是取决于发动机的形式和性能、汽车总体结构形式、汽车行驶系及传动系本身的结构形式等许多因素，并随发动机的类型、安装位置、汽车用途、驱动形式等不同而变化的。汽车传动系本身结构形式的不断发展，也影响了传动系的组成及布置形式。

    （一）发动机前置、后轮驱动

    发动机前置、后轮驱动（FR）是目前普通汽车广泛采用的一种传动系布置形式，如图1-1所示。它一般是将发动机、离合器和变速器连成一个整体安装在汽车前部，而主减速器、差速器和半轴则安装在汽车后部的后桥壳中，两者之间通过万向传动装置相连。这种布置形式，使发动机散热条件好，便于驾驶员直接操纵发动机、离合器和变速器，操纵机构简单、维修方便，且后驱动轮的附着力大，易获得足够的牵引力。

    （二）发动机前置、前轮驱动

    图1-3所示为发动机前置、前轮驱动（FF）的传动系布置形式示意图。其变速器、主减速器和差速器制成一体并同发动机、离合器一起集中安装在汽车前部。发动机有纵向布置[图1-3（a）]和横向布置[图1-3（b）]之分。这种布置形式，除具有发动机散热条件好、操纵方便等优点外，还省去了很长的传动轴，传动系结构紧凑，整车质量重心降低，汽车高速行驶稳定性好。但上坡时前轮附着力减小，一打滑；下坡制动时前轮载荷过重，高速时易发生翻车现象。故该布置形式主要用于质量重心较低的轿车上，如上海桑塔纳、一汽奥迪100型轿车。

    （三）发动机后置、后轮驱动

    图1-4所示为发动机后置、后轮驱动（RR）的传动系布置形式示意图。其发动机、离合器和变速器制成一体在驱动桥之后。这样可以大大缩短传动轴的长度，传动系结构紧凑，质量重心有所降低，前轴不易过载，后轮附着力大，并能更充分德利用车厢面积。但由于发动机后置，其散热条件差。发动机、离合器、变速器的远距离操纵使操纵机构变得复杂，维修调整不便。除多用在大型客车上外，某些微型或轻型轿车也采用这种布置形式。发动机也有横向布置（图1-4）和纵向布置之分。

    （四）越野汽车传动系布置形式

    为了充分利用所有车轮与地面之间的附着力，以获得尽可能大的牵引力，越野汽车必要时可采用全轮驱动。图1-5所示为4×4越野汽车传动系布置形式示意图。与发动机前置、后轮驱动的4×2汽车相比较，其前桥既是转向桥也是驱动桥。为了将发动机传给变速器的动力分配给前后驱动桥，在变速器后增设了分动器，并相应地增设了从变速器通向分动器、从分动器通向前后两驱动桥之间的万向传动装置。由于前驱动桥又是转向桥，所以左右两根半轴均分为两段，并用转向驱动桥上的万向节相连。

    五、汽车的驱动形式

    汽车传动系的布置形式主要与发动机的安置及汽车驱动形式有关。

    汽车的驱动形式通常用汽车车轮总数×驱动车轮数（车轮数系指轮毂数）来表示。普通汽车多装4个车轮，常见的驱动形式有4×2、4×4；重型货车多装6个车轮，其驱动形式有6×6、6×4和6×2.此外，也有的用汽车车桥总数×驱动车桥数来表示汽车的驱动形式。

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