第1篇 汽車傳動系構造與維修

第1章 傳動系概述

1．傳動系功用

傳動系能使汽車發動機所發出的動力傳遞到驅動車輪，具有減速、變速、倒車、中斷動力、輪間差速和軸間差速等功能，與發動機配合工作，能保證汽車在各種工況條件下正常行駛，并具有良好的動力性和經濟性。

2．傳動系類型

汽車傳動系按結構和傳動介質分，其類型有機械式、液力式、靜液壓式、電力式等。它的首要任務就是與汽車發動機協同工作，以保證汽車能在不同使用條件下正常行駛，并具有良好的動力性和燃油經濟性。機械式傳動系因效率較高、結構簡單、工作可靠、成本較低而被廣泛應用于汽車上。液力式傳動系結構較復雜、造價較高，但由于其操縱的方便性和擋位選擇的合理性，被廣泛用于轎車和部分重型汽車以及大型拖拉機。靜液壓式傳動系也是造價較高，但具有傳動系統布置靈活的特點，因此被廣泛應用于工程機械和軍用車輛。電力式傳動系目前多被應用于工程機械。由于機械式傳動系在汽車上得到廣泛應用，本書作重點介紹。

3．機械式傳動系布置形式及組成

機械式傳動系布置形式及組成是隨發動機的類型、安裝位置以及汽車用途的不同而變化的，有前置后驅、后置后驅、前置前驅、四輪驅動4種形式。

1）前置后驅（FR）

前置后驅（FR）即發動機前置、后輪驅動，這是一種常見的布置形式，如圖1.1所示。其由離合器、變速器、萬向節、傳動軸、主減速器、差速器、半軸組成。對于前置后驅的汽車來說，發動機發出的轉矩依次經過離合器、變速器、萬向節、傳動軸、主減速器、差速器、半軸傳給后車輪，所以后車輪又稱為驅動輪。汽車的前輪與傳動系一般沒有動力上的直接聯系，因此稱為從動輪。國內外的大多數貨車、部分轎車和部分客車采用這種形式。

2）后置后驅（RR）

后置后驅（RR）即發動機后置、后輪驅動，如圖1.2所示。其系統由離合器、變速器、萬向傳動裝置、角傳動裝置、驅動橋組成。發動機后置，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，也有利于減輕發動機的高溫和噪聲對駕駛員的影響。缺點是發動機散熱條件差，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變得復雜、維修調整不便。但由于優點較為突出，在大型客車上應用越來越多，少量微型、輕型轎車也采用這種形式。

3）前置前驅（FF）

前置前驅（FF）即發動機前置、前輪驅動，如圖1.3所示。其系統由離合器、萬向節、變速器、主減速器、差速器、半軸組成。這種形式操縱機構簡單、發動機散熱條件好。但上坡時汽車質量后移，使前驅動輪的附著質量減小，驅動輪易打滑；下坡制動時則由于汽車質量前移，前輪負荷過重，高速時易發生翻車現象。現在大多數轎車采取這種布置形式。

4）四輪驅動（4WD）

四輪驅動（4WD）即發動機前置、全輪驅動，如圖1.4所示。在變速器后裝有分動器將動力傳遞到全部車輪上。其由系統離合器、變速器、前后萬向傳動裝置、分動器、前后驅動橋組成。目前，輕型越野汽車普遍采用4 ×4驅動類型，中型越野汽車采用4 ×4或6 ×6驅動類型；重型越野汽車一般采用6 ×6或8 ×8驅動類型。

四輪驅動分為自動四輪驅動和分時四輪驅動兩種，自動四輪驅動或全輪驅動在大部分的SUV車上采用，采用這套系統的汽車通常都運行在兩輪驅動的模式下，而四輪驅動或全輪驅動模式則由系統自行判斷，變成全輪驅動后，系統自動的分配牽引力給4個車輪，并且根據前后車軸的需要改變前后牽引力的比例，在大多數情況下，這是通過檢測到打滑的車輪做出判斷的。分時四輪驅動一般在SUV和皮卡中采用，這種類型需要駕駛員手動選擇兩輪驅動和四輪驅動模式，轉換通過一根操縱桿或者按鈕來進行，目前這種系統都允許在駕駛中進行模式轉換。但四輪驅動模式不適合在干路上使用，否則會有翻車的危險。

4．汽車行駛基本原理

要使汽車行駛，必須對汽車施加一個驅動力以克服汽車所受到各種阻力。汽車所受到各種阻力有滾動阻力、空氣阻力、上坡阻力等。

滾動阻力Ff：主要是由于車輪滾動時輪胎與路面變形而產生。車輪滾動時產生的這些變形與摩擦都要消耗發動機一定的動力，其數值與汽車的總重力、輪胎的結構和氣壓以及路面性質有關。

空氣阻力Fw：汽車行駛時，需要排開其周圍的空氣，使其前面受氣流壓力并且后面形成真空，產生壓力差，此外還存在著各層空氣之間以及空氣與汽車表面的摩擦，再加上冷卻發動機、室內通風以及汽車表面零件引起的氣流干擾等，就形成空氣阻力?？諝庾枇εc汽車的形狀、汽車的正面投影面積有關，特別是與汽車與空氣的相對速度的平方成正比。當汽車高速行駛時，空氣阻力的數值將顯著增加。

上坡阻力Fi：汽車上坡時，其總重力沿路面方向的分力形成的阻力稱為上坡阻力，上坡阻力的數值取決于汽車的總重力和路面的縱向坡度。上坡阻力只是在汽車上坡時才存在。

為了克服上述阻力，使汽車正常行駛，汽車必須有足夠的驅動力，如圖1.5所示。發動機經由傳動系在驅動輪上施加一個驅動力矩Tt，力矩使驅動輪旋轉。在Tt作用下，在驅動輪與路面接觸之處對路面施加一個圓周力Fo，其方向與汽車行駛方向相反，其數值為Tt與車輪滾動半徑Rr之比：Fo=Tt/Rr。由于車輪與路面的附著作用，根據作用力與反作用力原理，在車輪向路面施加力Fo同時，路面對車輪施加一個數值相等、方向相反的反作用力Ft, Ft就是汽車行駛的驅動力，也稱牽引力。驅動力作用在驅動輪上，再通過車橋、懸架、車架等行駛系傳到車身上，使汽車行駛。

當驅動力增大到足以克服汽車靜止時所受的阻力時，汽車開始起步行駛。汽車起步后，其行駛情況取決于驅動力與總阻力之間的關系。當總阻力ΣF=Ff+Fw+Fi等于驅動力Ft時，汽車將勻速行駛。

當總阻力ΣF=Ff+Fw+Fi小于驅動力Ft時，汽車將加速行駛。然而，隨著車速增加，總阻力亦隨空氣阻力的增大而急劇增加，所以汽車速度只能增大到驅動力與總阻力達到新的平衡為止，汽車便以較高的速度勻速行駛。

當總阻力超過驅動力時，汽車將減速以至于停車。

汽車并不是在任何情況下都能發出足夠的驅動力。比如汽車在很滑的冰雪面上或泥濘路面上行駛時，加大節氣門可能只會使驅動車輪加速滑轉，而驅動力卻不能增大。驅動力的最大值固然取決于發動機的最大轉矩和傳動系的傳動比，但實際發出的驅動力還受到輪胎與路面之間的附著性能的限制。把車輪與路面的相互摩擦以及輪胎花紋與路面凸起部的相互作用綜合在一起，稱為附著作用，由附著作用所決定的阻礙車輪打滑的路面反力的最大值就稱為附著力Fφ。

在積雪和泥濘路面上，因雪和泥的抗剪強度很低，使得輪胎表面和雪、泥之間的摩擦力很小，因而附著系數的數值也很小。所以在這種條件下，盡管行駛阻力有時并不大，但受到附著力限制的驅動力卻不能進一步增大到足以克服行駛阻力，汽車不得不減速以至停車。因此，要使汽車正常行駛必須滿足以下條件：

ΣF≤Ft≤Fφ