汽车CAD论文

(苑锡超  车辆工程1082班)

发动机前置后驱的布置方案,简化了操纵系统的布置。传动系保证汽车具有在各种行使条件下所需的牵引力、车速，以及它们之间协调变化，包括由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等。其基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。

关键字：前置后驱  传动系统  双离合  

1.底盘布置方案

我们采用的发动机前置后驱, 即发动机前置、后轮驱动(Front engine Rear—drive，简称FR)，这是一种最传统的驱动型式。这种布置有很多优点: ①在良好的路面上启动、加速或爬坡时，驱动轮的负荷增大(即驱动轮的附着压力增大)，其牵引性能比前置前驱型式优越；②轴荷分配比较均匀，因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，并有利于延长轮胎的使用寿命；③发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室，简化了操纵机构的布置；④转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修。

2.传动系统设计

传动系是指汽车发动机与车轮之间的动力传递装置，它应保证汽车具有在各种行使条件下所需的牵引力、车速，以及它们之间协调变化等功能，使汽车具有良好的动力性和燃油经济性；还应该保证汽车能倒车，以及左右驱动车轮适应差速要求，并使动力传递根据需要而平稳地结合或彻底、迅速分离。

2.1变速器设计

变速器是汽车最重要部件之一。一方面，它能协调发动机供应特性与汽车行驶需求特性的矛盾，满足汽车的行驶条件；另一方面，利用变速器的速比调节功能使发动机的工作点始终处于经济运行区域，使整车的油耗降到最低。

我们采用双离合器变速器,是由两个离合器集合而成的双离合装置、基于手动变速器的三轴式齿轮变速系统、自动换档机构、电子控制液压控制系统组成。输入轴总成是由一个实心轴及其外部套筒轴组合而成的双传动输入系统，奇数档位和偶数档位的传动齿轮分别布置在这两个输入轴上。离合器1与实心输入轴相联，控制奇数档，离合器2与套筒(空心)输入轴相联，控制偶数档。两个离合器轮流向双传动系统传递动力。

而动力的输出轴也是有分别的，一根输出轴实现低速档时的动力输出，另一根轴实现高速和倒车档的动力输出，两根输出轴的动力都要和变速器的最终输出轴联动在一起，将动力输送到车轮上，此外在变速齿轮组的布置上也没有采用传统的布置方式，变速齿轮的放置并不是按照档位的顺序排列的，这样相邻两个档位的变速齿轮就不会再共用一个同步器，这更是为实现动力的无缝传递提供了技术保证。

当变速器 处于1 档时，奇数档离合器接合，动力经过发动机飞轮→双离合器壳体→奇数档离合器主动片→奇数档离合器从动片→奇数档花键轴→奇数档传动轴（实心轴）→1 档主动齿轮→1 档从动齿轮→从动轴Ⅰ→差速器主动齿轮Ⅰ→差速器从动齿轮→差速器壳体→差速器半轴齿轮→半轴→车轮的传递路径驱动车轮，如图2 所示。与此同时，在变速器 偶数档传动轴上（空心轴），2 档的主动齿轮与2 档的从动齿轮进入挂接啮合状态，但此时由于偶数档离合器没有接合，所以相互啮合的2 档齿轮只是空转。车辆运行过程中，变速器 的控制器实时监测奇数档传动轴转速、偶数档传动轴转速、发动机转速、当前档位、行驶车速等相关信息，一旦控制器判断进入换档阈值，变速器 立即进行换档操作。换档时，只需控制奇数档离合器以一定速度分离，同时，控制偶数档离合器以与奇数档离合器分离相适应的速度接合就完成了换档操作。换入2 档后变速器 的动力传递路线为：发动机飞轮→双离合器壳体→偶数档离合器主动片→偶数档离合器从动片→偶数档花键轴→偶数档传动轴（空心轴）→2档主动齿轮→2 档从动齿轮，其余与1 档动力路线相同，如图1 所示。

图1    变速器

表1   变速器各挡齿轮参数表

　驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是：①将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；②通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；③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；④通过桥壳体和车轮实现承载及传力作用。

2.2.1主减速器设计

主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。 

汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可以使变速箱的尺寸、质量减小，操纵省力。

2.2.2差速器设计

差速器是一种位于两驱动轴之间的用齿轮联接的机械装置。差速器主要零件有壳体、半轴齿轮、行星齿轮、主减速齿轮、行星齿轮轴等。行星齿轮装在穿过齿轮和差速器壳的行星齿轮轴上。行星齿轮和半轴齿轮啮合，半轴齿轮用花键与驱动轴联接。发动机转矩传到和差速器壳体用螺栓联接的主减速齿轮上，驱动差速器壳体旋转。在运转中，旋转的茶速器壳体引起行星齿轮轴和行星齿轮从一端到另一端与壳一起旋转。由于行星齿轮与半轴齿轮啮合，半轴齿轮和驱动轴也被迫旋转。

当汽车向前直线行驶时，每一个半轴齿轮均以与差速器壳体相同的转速、相同的平面旋转，并将其运动传送到驱动轴，驱动轴从而产生旋转，驱动汽车向前行驶。因为每一驱动轴接受同样的转动，所以每一个车轮以同样的速度旋转。

当汽车拐弯时，内车轮比外车轮走的距离短，因此内车轮必须比外车轮旋转的慢些。在这种情况下，差速器行星齿轮将在较慢转动的齿轮上或在内侧半轴齿轮上向前“行走”。当行星齿轮绕较慢的半轴齿轮行走时，会以较大的速度驱动另一个半轴齿轮。从一根轴上传出的速度以相等的百分率传递给另一根轴，然而加到每一车轮上的转矩仍是相等的。

2.3万向节设计

万向节即万向接头，英文名称universal joint，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的 “关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。

为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。但由于受轴向尺寸的，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧部件的损坏，并产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使传动轴两端的夹角相等，从而保证输出轴与输入轴的瞬时角速度始终相等。

3.结束语

汽车在18年以前，发动机动力输出后直接通过齿轮传给驱动轴，因而了发动机的安装位置只能紧靠驱动轮轴，使汽车的造型设计产生了困难。法国雷诺汽车公司的创始人路易斯·雷诺，通过多年的苦心钻研和实验，终于试制出了万向节和差动轴齿轮，从而解决了发动机动力必须紧靠驱动轮轴安放的。18年，雷诺将公司的雷诺Dion汽车由三轮改装成四轮微型汽车，并将万向节和差动轴齿轮第一次装上汽车。正因为万向节的发明，才有了今天的前置后驱动，后置前驱动汽车，它标志着汽车传动技术走向成熟。

参考文献：

周应军.双离合器器变速器DCT［EB/OL］［2005-10-10］

陈广全.上海比亚迪有限责任公司第15传动技术部2006.3.7                                                     

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