《汽车构造与设计》复习

发布 2022-01-11 06:11:28 阅读 3542

①改变汽车的行驶速度和牵引力;

改变驱动轮的旋转方向;

使动力与驱动轮脱离;

驱动其他机构。

变速器的组成:传动机构和操作机构。

分类:按传动比分:有级试、无级试和综合试;按操作方式分:强制操作试、自动操作试和半自动操作试。

变速器操作机构:

组成:变速杆、拨块、拨叉、拔叉轴以及安全装置。

要求:保证变速器不自行脱档或挂挡(自锁装置);保证变速器不同时挂入两个挡位(互锁装置);防止误挂倒挡(倒挡琐)。

自锁原理:由自锁刚球1和自锁弹簧2组成。每根拨叉轴的上表面沿轴向分布三个凹槽。

当一根拨叉轴连同拨叉一起轴向移动到空挡或某一工作位置时,必有一个凹槽正好对准自锁刚球1。于是,刚球在弹簧压力下嵌入该凹槽内,拨叉轴的轴向位置即被固定,从而拨叉连同滑动齿轮也被固定在空挡或工作挡位置,不能自行脱出。当需要换挡的时,驾驶员必须通过变速器杆对拨叉或拨叉轴施加一定的轴向力,克服弹簧的压力将刚球由拨叉轴的凹槽中挤出退回孔中,拨叉轴和拨叉方能再进行轴向移动。

互锁原理:互锁刚球和互锁销。当变速器处于空挡位置时,所有拨叉轴的侧面凹槽同刚球、互锁销都在一条线上。

当移动中间拨叉轴6,其两侧的内刚球从侧凹槽中被挤出,而两外刚球2和4则分别嵌入拨叉轴1和5的侧面凹槽中,因而将拨叉轴1和5刚性的锁止在其空挡位置。欲移动拨叉轴5,则应先将拨叉轴6退回到空挡位置。于是,在移动拨叉轴5时,互锁刚球4便从拨叉轴5的凹槽中被挤出,同时通过互锁顶销3和其他刚球将拨叉轴6和1均锁止在空挡位置。

同理,当移动拨叉轴1时,拨叉轴6和5被锁止在空挡位置。

保证汽车有必要的动力性和经济性;

设置空挡,用来切断发动机的动力传输;

设置倒挡,使汽车能倒退行驶;

设置动力输出装置;

换挡迅速、省力、方便;

工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生;

变速器应有高的工作效率;

变速器的工作噪声低。除此之外,变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。

变速器传动机构布置方案:

根据前进挡数:三挡变速器,四挡变速器,五挡变速器,多挡变速器;

根据轴的形式: 固定轴式, 旋转轴式。固定轴式又可以分为::两轴式变速器,中间轴式变速器,双中间轴式变速器,多中间轴式变速器;

在变速器中齿轮形式:直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮。两者相比较,斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、工作时噪声低的优点;缺点是制造时稍复杂,工作时有轴向力,这对轴承不利。

变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。

采用轴向滑动直齿齿轮换挡,会在轮齿端面产生冲击,齿轮端部磨损加剧并过早损坏,并伴随着噪声。

因此,除一挡、倒挡外已很少使用。常啮合齿轮可用移动啮合套换挡。因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多,啮合套不会过早被损坏,但不能消除换挡冲击。

目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声,得到广泛应用。但结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大。

利用同步器或啮合套换挡,其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。

挡数选择的要求:

相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。

高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小。目前,轿车一般用4~5个挡位变速器, 货车变速器采用4~5个挡或多挡,多挡变速器多用于重型货车和越野汽车。变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动传动比的比值。

传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关。目前轿车的传动比范围在3~4之间,轻型货车在5~6之间,其它货车则更大。

各挡齿轮齿数的分配:

定一挡齿轮的齿数;

对中心距a进行修正;

确定常啮合传动齿轮副的齿数;

确定其它各挡的齿数;

确定倒挡齿轮齿数。中心距:[\sqrt[3]i_η_altimg': w': 152', h': 41'}]尽可能取大。

主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。

功用:将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,实现降低转速、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,保证内外车轮以不同的转速转向。

结构类型:非断开式驱动桥(整体式);

断开式驱动桥。

设计要求:所选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性;

外形尺寸要小,保证有必要的离地间隙;

齿轮及其它传动件工作平稳,噪声小;

在各种转速和载荷下具有高的传动效率;

在保证足够的强度、刚度条件下,应力求质量小,尤其是簧下质量应尽量小,以改善汽车平顺性;

与悬架导向机构运动协调,对于转向驱动桥,还应与转向机构运动相协调;

结构简单,加工工艺好,制造容易,拆装、调整方便。

功用:将输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。

主减速器分类:单级主减速器、双级主减速器(按参加减速传动的齿轮副数分);单速式、双速式(按主减速器主传动比档数分)。

主动锥齿轮的支承型式:跨置式、悬臂式。轴承预紧度的调整的目的:提高支承刚度。锥齿轮的齿形分类:螺旋锥齿轮、等高齿锥齿轮、双曲面锥齿轮。

双曲面齿轮传动(与螺旋锥齿轮传动相比)优点:

在工作过程中,双曲面齿轮副不仅存在沿齿高方向的侧向滑动,而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可改善齿轮的磨合过程,使其具有更高的运转平稳性;

由于存在偏移距,双曲面齿轮副使其主动齿轮的β1大于从动齿轮的β2,这样同时啮合的齿数较多,重合度较大,不仅提高了传动平稳性,而且使齿轮的弯曲强度提高约30%;

双曲面齿轮传动的主动齿轮直径及螺旋角都较大,所以相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮为大,其结果使齿面的接触强度提高;

双曲面主动齿轮的β1变大,则不产生根切的最小齿数可减少,故可选用较少的齿数,有利于增加传动比;

双曲面齿轮传动的主动齿轮较大,加工时所需刀盘刀顶距较大,因而切削刃寿命较长;

双曲面主动齿轮轴布置从动齿轮中心上方,便于实现多轴驱动桥的贯通,增大传动轴的离地高度。布置在从动齿轮中心下方可降低万向传动轴的高度,有利于降低轿车车身高度,并可减小车身地板中部凸起通道的高度。

缺点:啮合齿面的相对滑动速度大,齿面压力大,齿面油膜易被破坏。应采用专用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油。

双级主减速器:功用:为了获得较大的减速比,且保证汽车的最小离地间隙足够大,以提高汽车通过性。传动方式:第一级:锥齿轮传动;第二级:圆柱斜齿轮传动。

轮边减速器应用:重型货车、越野车、大型客车。传动比:i=(外齿圈齿数/半轴齿轮齿数)。

齿轮的类型:

单级 :双曲面齿轮式 :受主动齿轮最少齿数和偏移距大小的限制,而且主动齿轮工艺性差,多用于轻型汽车的贯通式驱动桥上。

蜗轮蜗杆式:在结构质量较小的情况下可得到较大的速比。它使用于各种吨位多桥驱动汽车的贯通式驱动桥的布置。另外,它还具有工作平滑无声、便于汽车总布置的优点。

双级:锥齿轮一圆柱齿轮式:可得到较大的主减速比,但是结构高度尺寸大,主动锥齿轮工艺性差,从动锥齿轮采用悬臂式支承,支承刚度差,拆装也不方便。

圆柱齿轮—锥齿轮式:结构紧凑,高度尺寸减小,有利于降低车厢地板及整车质心高度。

使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。

将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴,使两侧的车轮驱动力相等。

分类:轮间差速器、轴间差速器;

普通差速器、防滑差速器。

为什么要装差速器?

当汽车转弯行驶时,内外两侧车轮中心在同一时间内移过的曲线距离显然不同即外侧车轮移过的距离大于内侧车轮。若两侧车轮都固定在同一刚性轴上,两轮角速度相等,则此时外轮必然是边滚动边滑移,内侧必然是边滚动边滑转。同样汽车在不平路面直线行驶时,两侧车轮实际移过的曲线距离也不相等即使路面非常平直,但由于汽车轮胎制造尺寸误差,磨损程度不同、承受的载荷不同或充气的压力不等,各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等,因此,只要各车轮的角速度相等,车轮对路面的滑动就必然存在。

车轮对路面的滑动不仅会加速车轮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。因此在正常行驶条件下,应使车轮尽可能不发生滑动。为此,在汽车结构上,必须保证各个车轮有可能以不同角速度旋转。

如果主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮,则两车轮的角速度只能是相等的。因此,为了是各个车轮有可能以不同角速度旋转,以保证其纯滚动状态,就必须将两侧车轮的驱动轴断开而由住减速器从动齿轮通过一个差速系统。

对称锥齿轮式差速器功用:

在两输出轴间分配转矩,并保证两输出轴有可能以不同角速度转动。

普通锥齿轮式差速器:锁紧系数k:差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比,[/t_',altimg':

w': 81', h': 23'}]锁紧系数k一般为0.

05~!0.15,两半轴转矩比kb为1.

11~1.35。

摩擦片式差速器:锁紧系数k可达0.6。

两半轴转矩比[=\frac}}=frac(1k)}(1+k)}=frac', altimg': w': 247', h':

49'}]kb可达4。

功用:在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间继续传递动力。

组成:万向节、传动轴、中间支承。

应用:变速器与驱动桥之间;

变速器与分动器之间;

驱动桥的半轴;

断开式驱动桥的半轴;

转向轴。万向节分类:

普通万向节、准等速万向节、等速万向节。

刚性万向节、 柔性万向节。

普通万向节的速度特性:单个万向节在输入轴与输出轴之间有夹角的情况下,两轴的角速度不相等。

实现两轴间等角速度传动措施:双万向节实现等速:

第一万向节两轴间夹角a1与第二万向节两轴间夹角a2相等;

第一万向节从动叉与第二万向节主动叉处于同一平面内。

va= w1r=w2rcosa

vb= w1rcosa=w2r

准等速万向节:原理: 双万向节等速传动。

双联式万向节。

三销轴式万向节。

特点:允许相邻两轴有较大的交角,提高机动性;但所占空间较大。

结构:空心、壁厚均匀的钢管。(1.5~3.0mm)

安装:注意安装标记,满足动平衡要求。

万向传动轴设计要求:

保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时,能可靠地传递动力;

保证所连接两轴尽可能等速运转;

由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内;

传动效率高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维修容易等。变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中,多采用等速万向传动轴。

当后驱动桥为独立的弹性,采用万向传动轴。

传动轴临界转速:[=1.2×10^\\frac^+d_^}altimg':

w': 187', h': 73'}]和d_为传动轴管的内外径,mm;\\l_为传动轴的支撑长度,mm.

',altimg': w': 313', h':

48'}]

万向传动轴计算载荷。

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