《汽车拖拉机学 第2版》 课件汇 第9-17章 发动机润滑系统-电动与无人驾驶汽车拖拉机

汽车拖拉机学2024/7/2《汽车拖拉机学》课件第九章发动机润滑系统第九章发动机润滑系统第一节机油与润滑方式第二节润滑系统的组成与油路第三节润滑系统的主要零部件《汽车拖拉机学》课件2024/7/21第九章的教学内容润滑系统的组成润滑原理第九章的重点、难点掌握机油的选用掌握发动机润滑原理第九章的教学要求1.机油的选用与实践2.发动机润滑原理与实践第九章的课程思政融入点实战能力科技发展环保意识科学精神可持续发展第九章的课程思政的育人目标第九章的“耕读教育”思政点映射表课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效机油的选用与实践1.汽油机油与柴油机油为何不能混用？2.合成机油为何得到广泛应用？3.发动机为何会烧机油？有何解决方法？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT实战能力科技发展环保意识发动机润滑原理与实践1.润滑系统的核心技术是什么？2.活塞润滑的关键技术是什么？是如何实现良好润滑的？3.凸轮轴、曲轴是如何实现润滑的？4.为何要定期更换机油和机油滤清器？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT科学精神科技发展创新思维可持续发展7

2024/7/2第一节机油与润滑方式8一、润滑系统的功用

1.作用

发动机工作时，相对运动表面之间必然有摩擦。摩擦产生的阻力和阻力矩消耗发动机的功率，使相对运动表面发热和磨损。摩擦表面的发热超过允许极限时将破坏零件的机械性能，使磨损加剧，摩擦阻力进一步增大，如此恶性循环，发动机很快就损坏，因此为保证发动机长期正常工作，必须设法减小摩擦阻力。

发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务是将定量、洁净、有适当温度的机油（润滑油）输送至各相对运动零件的摩擦表面，使零件摩擦表面产生油膜，从而减少摩擦损失和减轻磨损。2024/7/2第一节机油与润滑方式9

1.作用

润滑系的主要作用有：①润滑。活塞和气缸之间，主轴和轴瓦之间，均存在着快速的相对滑动，要防止零件过快的磨损，则需要在两个滑动表面间建立油膜，有足够厚度的油膜将相对滑动的零件表面隔开，从而达到减少磨损的目的。②冷却降温。机油能够将热量带回机油箱再散发至空气中，帮助冷却发动机。③清洗清洁。好的机油能够将发动机零件上的碳化物、油泥、磨损金属颗粒通过循环带回机油箱，通过机油的流动，冲洗掉零件工作面上产生的脏物。2024/7/210

④密封防漏。机油可以在活塞环与活塞之间形成一个密封圈，减少气体的泄漏和防止外界的污染物进入。⑤防锈防蚀。机油能吸附在零件表面，防止水、空气、酸性物质及有害气体与零件接触。⑥抗磨。摩擦面加入润滑剂，能使摩擦系数降低，从而减小摩擦阻力，减少能源消耗和磨损；润滑剂在摩擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、黏着磨损等所造成的摩擦磨损。另外，在某些柴油机上，润滑系统还向自动调节喷油提前角机构、液压调速器、可变压缩比活塞装置等处供油。目前，发动机正向高强化发展，对润滑系统及机油的要求也随之不断提高。2024/7/211二、机油

机油习惯上称为润滑油。1.机油的类型

根据GB/T28772—2012（内燃机油分类），我国汽车机油分为：汽油机油、柴油机油、农用柴油机油3类。①汽油机油。有SE、SF、SG、SH（GF-1）、SJ（GF-2）、SI（CF-3）、SM（CF-4）、SN（GF-5）八个级别。“S”表示汽油机机油，“GF”表示以汽油为燃料、具有燃料经济性要求的乘用车发动机油；级号越后，使用性能越好，而且可以替代级号低的机油。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液12

②柴油机油。有CC、CD、CF、CF-2、CF-4、CG-4、CH-4、CI-4、CJ-4共九个级别。“C”表示柴油机油，第二字母表示质量等级，数字2或4分别表示二冲程或四冲程此油机。级号越后，使用性能越好，可以替代级号低的机油。2024/7/213

③农用柴油机油。适用于农用柴油机及其农用汽车。每一种级别又有若干种单一黏度等级。根据国标GB/T14906—2018《内燃机油黏度分类》,采用含“W”和不含“W”两组黏度等级系列,共14个等级。与低温起动有关,以低温启动黏度、低温泵送黏底和100℃时运动黏度划分为0W、5W、10W、15W、20W、25W等6个等级,以100℃时的运动黏度以及150℃时高温高剪切黏度划分为8、12、16、20、30、40、50、60等8个等级。2024/7/214

2.机油的选用

①汽油机选择汽油机机油，柴油机选择柴油机机油，通用油适用于汽油机与柴油机。

②根据气温选用适当黏度等级的机油，可参见图选择。具体机型应按使用说明书进行机油的选用与保养。2024/7/215

3.合成机油

合成机油是利用化学合成方法制成的润滑剂。其主要特点是良好的黏温特性，能满足较大温差的使用要求；优良的热氧化安定性，可长期使用不需更换。使用合成机油，发动机的燃油经济性会进一步改善，同时降低发动机的冷启动转速。目前，合成机油的价格比石油提炼出来的机油价格高。随着生产规模的扩大和制造工艺的改进，合成机油的成本将会越来越低，合成机油的应用将日益广泛。2024/7/216三、润滑方式

对于各运动零件表面的润滑，按润滑油供给的方法不同。润滑方式有压力润滑、飞溅油雾润滑和润滑脂润滑。1.压力润滑

在机油泵的作用下，机油以一定的压力输送至摩擦表面。这种方式工作可靠，能保证润滑部位有充足的油量，有一定的清洗、冷却作用，同时也便于对机油进行滤清和冷却。一般来说，承受负荷大、相对运动速度较高的零件摩擦表面，如主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承、摇臂轴轴承等采用该润滑方式。2024/7/2第一节冷却方式与冷却液17

2.飞溅油雾润滑

这种润滑方式是利用发动机工作时运动零件对轴承间隙处流出的机油进行击溅，形成油滴或雾落入零件摩擦表面进行润滑。这种方式常用于负荷较轻、工作表面外露、相对运动速度较低或不易实现压力润滑的零件表面，如气缸壁、配气凸轮、活塞销座、连杆小头衬套等。3.润滑脂润滑

对于发动机辅助系统的某些零件，如水泵及发电机的轴承，可采用定期加注润滑油脂的方法进行润滑。

汽车发动机采用压力润滑与飞溅润滑组合的复合式润滑系统，根据不同零件的需要采用不同的润滑方式。2024/7/218

2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路19一、润滑系统的组成

一般综合式润滑系按照各部分的功能分解，主要由贮油装置、泵油装置、滤清装置、检示装置、安全装置和散热装置等组成。图所示为4125A型柴油机采用的综合式润滑系统简图。汽油发动机的润滑系统如图所示。2024/7/2第二节润滑系统的组成与油路20

2024/7/221

1.贮油装置

即油底壳，其容量除了要满足润滑系统工作时最大循环油量的要求，还应考虑机油自然散热的要求。容量大则机油在油底壳内停留时间长，自然散热多，但受到结构尺寸限制，不可能做得太大。2.泵油装置

主要有机油泵、油管和集滤器等。机油泵通过油管将油底壳中的机油吸入、加压并送入滤清装置，使机油在发动机内循环流动。机油泵一般布置在油底壳内，以降低吸油高度，使发动机启动时能很快泵油。机油泵的吸油管和集滤器应保持浸沉在油面以下，以防止吸入空气，影响润滑系的正常工作。2024/7/222

3.滤清装置

包括集滤器和机油滤清器（常分为粗滤器和细滤器两种）。用来滤除机油中的各种杂质，保证机油的清洁。4.检示装置

包括机油压力表和机油温度表、机油标尺等，用来指示润滑系的工作状况。5.安全装置

包括限压阀、回油阀（亦称调压阀）和旁通阀（亦称安全阀）。限压阀安装在机油泵的出油道上，用来限制系统的最高压力，保证机油泵压力既要克服滤清器及管路、油道的阻力，满足机体主油道内机油压力的要求，又防止系统压力过高而使油管破裂、密封件损坏，以及机油泵过载。当机油泵出口压力过高时，限压阀开启，使部分机油流回油底壳。2024/7/223

回油阀安装在主油道中，防止主油道压力过高。当主油道压力超过规定值时，回油阀开启，使多余的机油流回油底壳。

旁通阀安装在机油滤清器上并与滤芯并联。当机油滤清器被杂质堵塞、油路不畅通时，在滤清器的前后油路间产生压力差。当此压力差达到一定数值时，旁通阀开启，使机油不经过滤清器而直接流入主油道，以保证对发动机各部分的正常润滑。6.散热装置

包括机油散热器及油管、转换开关等。用于对机油进行强制冷却，以保持机油在适宜的温度范围内工作。有些发动机由于功率较小或负荷不大而没有机油散热装置。2024/7/224二、润滑系统的油器

1.4125A系列柴油机润滑系统

发动机工作时，机油泵通过集滤器，油管将机油从油底壳吸入，增压后沿油道送入滤清器，并在这里分成两路，约1/3的机油流向离心式细滤器，经滤清后直接流回有底壳。约2/3的机油流入粗滤器，过滤后至转换开关，当机油温度高（夏季）需要散热时，转换开关处于图示位置，机油经散热器散热后进入主油道。当机油温度低（冬季）不需要散热时，改变转换开关的位置，机油便不经过散热器而直接流入主油道。

主油道的机油经分油道进入曲轴各主轴承和配气凸轮轴轴承。主轴承的机油经曲轴中的斜孔进入连杆轴承，一部分再经连杆杆身中的油道流至连杆小头，以润滑活塞销与衬套。从各主轴承、连杆轴承、连杆小头衬套流出的机油飞溅到气缸壁、配气凸轮及挺柱，以润滑这些机件。2024/7/225

进入凸轮轴前轴承的部分机油经机体和气缸盖中的垂直油道，再通过前摇臂轴座被送至配气机构的摇臂轴中心孔内，再沿径向孔进入各摇臂衬套，在实现摇臂润滑后又流出滴落在配气机构其他一些零件工作表面上。主油道中还有一部分机油流到正时齿轮室，润滑各齿轮。

为了限制和调节机油压力，保持系统的正常工作，在油路中分别装有限压阀、旁通阀和回油阀。限压阀的开启压力为640～680kPa；旁通阀调整到粗滤器中油压为340～440kPa时开启；回油阀调整到柴油机处于标定转速时（1500r/min），主油道的压力为190～240kPa。

4125A柴油机润滑系还设有机油温度表和机油压力表，分别指示机油温度和主油道机油压力。2024/7/226

2.X4115型柴油机润滑系统

图为X4115型柴油机的润滑系统，它与4115A型柴油机润滑系统基本相同，主要区别是它只有一个全流式滤清器，工作时，曲轴齿轮驱动油泵的齿轮，机油自油底壳通过集滤器吸入，经增压后沿油道进入全流式离心滤清器，机油全部滤清后分两路流出，其中1/3油量流回油底壳，2/3油量进入主油道。是否需通过机油散热器，可由滤清器上的冬、夏转换开关控制，一般冬季不通过散热器而直接进入主油道。2024/7/227

2.X4115型柴油机润滑系统

进入主油道的机油经五条分油道分别进入各主轴承和凸轮轴轴承.进入主轴承后部分机油经曲轴上的斜油道进入四个连杆轴承。凸轮轴二、四轴承与气缸体、缸盖垂直油道相通，进入轴承的部分机油沿垂直油道及油管进入摇臂轴空腔内，润滑摇臂衬套等。

由于轴系高速旋转，各轴承处泄出的机油被溅洒成细小油滴，使气缸壁、连杆小头衬套、活塞销座和凸轮表面等得到飞溅润滑。最后各路机油均回油底壳，构成机油的流动循环。

另外，还有部分机油沿主油道至齿轮室油道，润滑正时齿轮轴系。2024/7/228

2.X4115型柴油机润滑系统

该润滑系设有限压阀、安全阀和调压阀。限压阀位于机油泵壳体上，其开启压力为0.7～0.75MPa，可在试验台上检查调整。安全阀和调压阀均位于滤清器壳体内，是不可调的。

冬夏转换开关位于滤清器底壳右侧，其调节盘（图中未画）通过两个螺钉固定于壳体上，调节盘上有“D”（冬）和“X”（夏）二字，调节盘左侧有一横箭头，当“D”字与箭头相对时，滤清后的机油不通过散热器而直接进入主油道。在环境温度大于278K时，松开螺钉转动调节盘，使“X”字对准箭头，以使机油经散热器冷却。2024/7/229

3.轿车汽油发动机的润滑油路

下图所示为某轿车1.8L汽油发动机的润滑系统油路，它采用复合式润滑系统。发动机工作时，机油由集滤器初步过滤后进入机油泵，经机油泵提高压力后泵入机油滤清器，从滤清器出来后进入主油道。进入主油道的机油经曲轴箱上的五条并联横向斜油道引导流至曲轴主轴承、润滑主轴颈，再经曲轴内的油道流入四个连杆轴承，润滑连杆轴颈。机油再经过连杆杆身的油道润滑活塞销，并对活塞进行喷油冷却。中间轴的机油由发动机前边第一条横向斜油道供给。与主油道垂直的油道将机油送到气缸盖纵向油道，再通过五道并联的横向斜油道将机油送到凸轮轴，润滑凸轮轴轴颈。在气缸盖和气缸体右侧（由前向后看）布置有回油孔，使气缸盖上的机油流回曲轴箱。2024/7/230

3.轿车汽油发动机的润滑油路2024/7/231

润滑系统的报警系统装有两个油压开关，低压油压开关为褐色绝缘体，高压油压开关为白色绝缘体，均位于机油滤清器支架上。当打开点火开关时，位于仪表板中的机油压力警告灯开始闪烁，启动发动机。当机油压力大于0.03MPa时，低压油压开关断开，警告灯自动熄灭。当发动机低速运转时，如果机油压力低于0.03MPa，则低压油压开关触点闭合，机油压力警告灯闪烁。当发动机转速超过2150r/min时，如果机油压力达不到0.18MPa，高压油压开关的触点断开，机油压力警告灯闪烁，警报蜂鸣器也同时报警。

由于轿车发动机转速高、功率大、凸轮轴多为顶置，机油泵一般由中间轴驱动；配气机构多多采用液力挺柱；在主油道与机油泵之间多用单级全流式滤清器，以简化滤清系统。集滤器为固定淹没式，以保证润滑系统工作可靠。2024/7/232

2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件33一、机油泵

润滑系统的主要零部件有：机油泵、机油滤清器、机油冷却装置等。

机油泵的功用是提高机油压力和保证一定的流量，向各摩擦表面强制供油，使发动机润滑部位得到可靠的润滑。机油泵一般有齿轮式和转子式两种。1.齿轮式机油泵

分为外啮合式和内啮合式两种（1）外接齿轮式机油泵

其工作原理如图所示。在泵体内装有一个主动齿轮和一个从动齿轮，泵体上有进出油腔。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件34

工作时，主动齿轮、从动齿轮按图示箭头方向旋转，进油腔处的容积因齿轮脱开啮合而增大，腔内产生一定真空度，机油被吸入并充满进油腔，随着齿轮旋转，充满齿间的机油被带到出油腔，而出油腔容积因齿轮进入啮合而减小，油压上升，使机油从出油腔压送出去。

当齿轮进入啮合时，啮合齿间封闭的机油，由于容积变小在齿轮间产生很大的推力，导致轴承磨损，并消耗功率。为此在泵盖上铣出一条卸压槽，使齿根间受挤压的机油通过卸压槽进入出油腔。

外啮合齿轮式机油泵具有结构简单、加工方便、工作可靠、能产生较高压力等优点，因而广泛用于各种柴油润滑系。2024/7/235

（2）内啮合齿轮式机油泵。

外齿轮为主动齿轮，套在曲轴前端，通过花键套直接由曲轴驱动。内齿轮为从动齿轮，安装在机油泵体内，泵体固定在发动机机体前端。当主动齿轮旋转时，带动从动齿轮旋转，进油容积由小变大，不断进油；出油容积不断由大变小，油压升高。这种齿轮泵直接由曲轴驱动，无需中间传动机构，所以零件数少，体积小，成本低，但泵油效率较低。2024/7/236

2.转子式的机油泵

如图所示，转子式机油泵主要由外转子、内转子、壳体、泵轴等组成。壳体内有装有不同心的外转子和内转子，即有一偏心距e。外转子松套在壳体内，它的内圈有五个齿。内转子固定在泵轴上，它的外缘有四个齿。工作时，内转子带动外转子转动，它们的转动方向相同但转速不同，因此内、外转子之间有相对运动，且无论转到任何位置，内转子的四个齿都与外转子齿廓接触，而形成四个容积不断变化的工作腔。进油孔一侧的工作腔容积由小变大，机油被吸入，出油孔一侧的工作容积由大变小，将机油压送出去。

转子式机油泵结构紧凑，供油均匀，噪声小，吸油真空度高，适于安装在曲轴箱外且位置较高的发动机上。2024/7/237

2024/7/238二、机油滤清器

1.功用

机油滤清器用来滤除机油中的金属屑、机械杂质和机油的氧化物。2.类型

滤清器的分类方法较多。①按过滤细度分。可分为粗滤器和细滤器，粗滤器一般能过滤0.05～0.1mm及以上粒度的杂质。②按滤清器在机油路中的位置分。可分为全流式和分流式滤清器。全流式滤清器与主油道串联，全部循环机油都要流过它；分流式滤清器与主油道并联，一般只有总循环量的10％～30％流过它。③按滤清方式分。可分为过滤式和离心式两类。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件39

过滤式滤清器是使机油通过具有一定缝隙或孔隙的滤芯，把大于间隙的杂质阻在滤芯之外，达到滤清目的，目前广泛使用的是纸质滤清器，其滤芯结构形式与燃油纸质滤芯相同，这里不再介绍。

离心式滤清器是利用旋转离心力的原理，将机油中混入的密度大的杂质分离出来。它可分为全流式与分流式离心滤清器。2024/7/240三、机油冷却装置

1.功用

机油冷却装置的作用是降低机油温度，保持机油一定的黏度。2.冷却方式

机油的冷却方式分自然冷却、强制冷却和复合冷却。常用的冷却介质有空气和水。

自然冷却是利用油底壳外露表面，通过空气散热。为了增加散热面积，常在油底壳上增加散热片（或筋）。这种方式结构简单，但工作不可靠，散热少，用于小型发动机。

为了可靠地冷却机油，发动机常采用强制冷却方式，即配置以空气为冷却介质的机油散热器和以水为冷却介质的机油冷却器。2024/7/2第三节润滑系统的主要零部件41

考虑到油底壳在有了强制冷却装置后依然起到自然冷却的作用，两种方式组合为复合冷却方式，这是发动机上广泛采用的机油冷却形式。3.机油散热器

以空气为介质的机油散热器，其结构形式、工作原理与冷却系冷却液散热器相同，详见冷却系统。以水为冷却介质的机油冷却器，目前常用的结构形式有管式和板翅式。

管式机油冷却器如图所示，它由壳体、芯子和前后盖等组成。冷却器芯子一般用圆形或椭圆形截面的铜管与前后管板采用浸锡焊焊成，冷却液在管内流动，机油在管外流动。为了增强冷却效果，芯子外面隔一定距离装有半圆形隔板，机油自进口流入后，受隔板限制需经曲折路线流出出油口。另外，芯子外装有很多散热片以增加冷却面积。2024/7/242

2024/7/243

板翅式机油冷却器如图所示，常安装在水冷却系散热器与水泵之间的通道口，或安装在气缸体水套中。板翅式与管式机油冷却器结构紧凑，启动后机油温度上升快，工作温度较稳定，不随外界气温而变化，安装位置较自由，目前使用较多，但对水与油的密封要求高。2024/7/244思考题

1.发动机润滑系统有何功用？举例说明润滑方式的种类？2.简述润滑系统的基本构成。3.机油泵有何功用？试述齿轮式机油泵结构及工作过程。4.论述离心式机油滤清器的构造与工作原理。5.机油压力过高或过低对发动机工作有哪些危害？6.试分析发动机机油压力降低的原因。7.试分析发动机机油温度对润滑的影响。8.对一种典型发动机机油路进行分析。9.机油如何进行分类？各用于何种发动机？10.简述机油散热器的工作原理。2024/7/2

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2024/7/2第一节发动机起动特点与方式53一、发动机起动特点

发动机在曲轴外力作用下从静止状态转变为怠速运转状态的过程，称为发动机的起动。完成发动机起动功能的装置称为起动系统。1.起动转矩

发动机起动时，曲轴必须克服的阻力：气缸内被压缩气体（可燃混合气或空气）的阻力；曲轴与主轴承之间，连杆与活塞销，连杆轴承之间，气缸与活塞、活塞环之间的摩擦阻力；配气机构与辅助系统（如水泵、风扇、油泵等）运动件之间的摩擦力，运动件加速惯性力等。同时，发动机在低温状态下，机油黏度高，摩擦阻力显著增大。

发动机起动时必须克服各种阻力所需要的转矩，称为起动转矩。2024/7/2第一节发动机起动特点与方式54

不同类型的发动机起动转矩不同，起动转矩的大小主要取决于发动机的压缩比、发动机气缸数量、气缸排量、发动机温度、气缸间隙以及密封程度等。由于柴油机压缩比大，辅助系统中包括高压柴油供给系统，起动转矩明显高于汽油机。2.起动转速

在一定环境条件下，发动机起动所必需的最低曲轴转速，称为发动机起动转速。起动转速大小主要取决于发动机型式、混合气质量、燃油性能、压缩行程终了时气缸内的温度与压力等多种因素。2024/7/255

车用汽油机在温度为0～20℃时起动，起动转速一般为30～40r/min。为了使发动机能在更低的温度下顺利可靠的起动，设计时要求起动转速不低于50r/min。若起动转速过低、气体的流速过低、压缩行程的热量损失过大，将使汽油雾化不良，气缸内的混合气不易点燃。

车用柴油机的起动转速较高，一般为150～300r/min，否则柴油喷油压力不足，雾化不良，混合气质量不好，柴油机起动困难。3.起动时间

发动机从起动开始到完成起动所需的时间称为起动时间。发动机起动时间除与起动转速、起动转矩有着密切的关系外，还取决于电源系统的电压水平、发动机温度等。特别是柴油机冬季冷车起动时，每次起动时间明显延长，电能消耗量大。所以，柴油机冬季冷车连续起动必须保证一定的间隔时间。2024/7/256二、发动机起动方式

发动机常用的起动方式有：人力起动、电力起动机起动和辅助汽油机起动等多种形式。1.人力起动

即手摇起动或绳拉起动，其结构十分简单。起动时，只需将起动手柄端头的横销嵌入发动机曲轴前端的起动爪内，摇动手柄即可转动曲轴，使发动机起动。这种起动方式操作不便，且加重了驾驶人的劳动强度。故目前仅在一些装有中、小功率汽油机的汽车上，还备有起动摇柄和起动爪，作为后备起动装置，或用于检修、调整发动机或起动电路故障时转动曲轴。许多高级轿车使用条件较好，电力起动系统工作可靠，不备用起动摇柄和起动爪作为后备起动装置。对于柴油机，由于起动转矩和起动转速要求很高，不可能使用手摇起动，因此其曲轴上无起动爪。2024/7/2第一节发动机起动特点与方式57

2.电力起动机起动

以电动机作为动力源，当电动机轴上的驱动齿轮与发动机飞轮周缘上的环齿啮合时，电动机旋转而产生的动力就通过飞轮传递给发动机曲轴，使曲轴旋转带动发动机起动。电动机以蓄电池为电源，结构简单，操作方便，起动迅速而可靠。目前，几乎所有的汽车、拖拉机发动机都采用电力起动机起动。3.辅助汽油机起动

由于汽油机起动性能好，能在较低温度下使柴油机可靠起动，且可以长时间带动柴油机运转（可连续带动长达15min），还可以利用汽油机加热的冷却液和排出的废气来预热主机，减少起动阻力。但其起动装置体积大，结构复杂，造价高，起动操作复杂，只用于重型拖拉机的柴油机起动，但目前应用较少。2024/7/258

2024/7/2第二节电起动系统59一、电起动系统的组成

电动机起动系统的组成如图所示，主要由蓄电池、起动机、起动机继电器、点火开关、起动齿圈等组成。2024/7/2第二节电起动系统60二、起动机

起动机一般由直流电动机、控制机构、传动结构3部分组成2024/7/2第二节电起动系统61

1.直流电动机

直流电动机的构造是由电枢、磁极和换向器等主要部分组成的。

直流电动机在直流电压的作用下产生旋转力矩，称为电磁力矩或电磁转矩。起动发动机时，它通过驱动齿轮、飞轮的齿圈驱动发动机的曲轴旋转，使发动机起动。2.控制机构

开关式控制机构有直接式和电磁开关式两种。目前，电磁开关式控制机构的应用最为广泛。

电磁开关式控制机构电路图如下图所示。2024/7/262

此控制机构是通过起动继电器触点2的闭合与断开，控制吸引线圈7、保持线圈8电流的通与断。电路接通，则两线圈中产生的电磁力使铁心9移动，再通过驱动杠杆10使驱动小齿轮11移动，使之与飞轮齿圈啮合；同时，吸引线圈7的电流流过电动机的磁场绕组和电枢绕组，电枢运转，驱动发动机转动。电路断开，则电磁力消失，驱动小齿轮反向移动，退出与飞轮齿圈的啮合。2024/7/263

2024/7/264

3.传动机构

传动机构又称啮合机构或啮合器，实际上是一个单向离合器。单向离合器的作用是单方向传递转矩，即起动发动机时将起动机的转矩传给飞轮齿圈。而当发动机起动后，它又能自动打滑，不使飞轮齿圈带动起动机电枢旋转，以免损坏起动机。因为飞轮齿圈与起动机驱动齿轮的传动比为1∶10～1∶15，发动机发动后，如果不及时将起动机与发动机分离则起动机的电枢就会被曲轴带动，以10000～15000r/min的高速旋转，导致电枢绕组从电枢槽中甩出，造成“飞车”事故，而使电枢损坏。

起动机中常见的单向离合器有滚柱式单向离合器、摩擦片式单向离合器及扭簧式单向离合器等。其中滚柱式单向离合器应用较广。2024/7/265

如图所示，滚柱式单向离合机构由外座圈、开有楔形缺口的内座圈、滚柱以及连同弹簧一起装在内座圈孔中的柱塞等组成。内座圈毂的花键套筒和起动机轴以花键联接。2024/7/266

外座圈与内座圈之间的间隙宽窄不等（呈楔形槽）。当起动机电枢旋转时，转矩由花键套筒传到内座圈，内座圈则随电枢一起旋转，这时滚柱便滚入楔形槽的窄处被卡死，于是有转矩传给起动机驱动齿轮，带动飞轮使发动机起动（图a）。当发动机起动后，曲轴转速增高，飞轮齿圈带动起动机驱动齿轮旋转，此时，起动机驱动齿轮旋转方向虽未改变，但已由主动齿轮变为被动齿轮，且外座圈的转速大于内座圈，于是使滚柱滚入楔形槽的宽处，使内、外座圈相对打滑（图b）。这样转矩就不能从起动机驱动齿轮传给电枢，从而防止了电枢超速“飞车”的危险。2024/7/267三、其他型式的起动机

1.减速起动机

在电枢轴与驱动齿轮之间装有减速器的起动机称为减速起动机。减速起动机的电枢工作转速设定得较高，通过减速器使驱动齿轮的转速降低并使转矩增加。

根据电机原理可知，若电磁功率不变，当转速增加时，转矩就可减小，则电动机的电枢直径、铁芯长度可相应减小。因此装用减速器后.可采用小型、高速、低转矩的电动机，从而使起动机的质量和体积减小30％～35％，且能提高起动性能。缺点是机械零件增加，电动机高速运转，结构较复杂。减速起动机中的减速器有3种形式，即外啮合齿轮式、内啮合齿轮式和行星齿轮式，其示意下图所示。2024/7/2第二节电起动系统68

外啮合齿轮式的主动齿轮轴与从动齿轮轴平行，但两轴中心距较大，其优点是结构简单、工作可靠、噪声小、便于维修，其缺点是增加了起动机的径向尺寸。内啮合齿轮式的特点是两轴中心距较小，工作可靠，但噪声较大。行星齿轮式的减速器两轴中心重合，有利于起动机的安装，因扭力负载平均分布在几个行星齿轮上，故可采用翅料内齿圈和粉末冶金的行星齿轮。既减轻了质量又抑制了噪声，是应用最广泛的一种。2024/7/269

2.永磁式起动机

永磁式起动机利用永久磁铁制作磁极，取代了普通起动机中的磁场绕组和磁极铁芯。它具有结构简单、体积小、质量轻等优点，适合安装于空间较小的车辆上。永磁式起动机一般都配用行星齿轮式减速器。3.电枢移动式起动机

电枢移动式起动机是利用磁极磁通的吸力，使整个电枢轴向移动来实现驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合过程。2024/7/270

2024/7/2第三节起动辅助装置71一、起动减压装置

当环境温度降低时，机油黏度增高，起动阻力矩增大，同时燃料汽化性能变坏，蓄电池的工作性能降低，使发动机起动困难。为此，在冬季应设法将进气、机油和冷却液加以预热。

由于柴油机压缩比大、靠压缩自然着火，冬季起动比较困难。为了使车用柴油机在冬季能迅速、可靠地起动，常从两方面改善起动性能：通过设有减压机构降低起动时气缸压缩程度、进行机油预热等措施，降低柴油机的起动阻力矩；通过设置电热塞进气预热器、由热塞喷射起动液以及采用自燃性好的燃料、加浓混合气等措施，改善柴油机着火条件。2024/7/2第三节起动辅助装置72

有些柴油发动机采用起动减压装置降低起动转矩，提高起动转速，以改善起动性能，如图所示。2024/7/273

起动发动机时，将转换手柄转到减压位置，使调整螺钉按图中箭头方向转动，并略微顶开气门（气门一般压下1～1.25mm），以降低压缩行程的初始阻力，使起动机转动曲轴时的阻力矩减小，从而提高了起动转速。曲轴转动以后，各零件的工作表面温度升高，机油的黏度降低，摩擦阻力减小，进一步降低起动阻力矩。此后，将手柄扳回原来的位置，发动机即可顺利起动。

发动机各缸的减压装置是一套联动机构。中、小型柴油机的联动机构一般采用同步式，即各减压气门同时打开，同时关闭。大功率柴油机减压装置联动机构一般为分级式，即起动前各减压气门同时打开，起动时各减压气门分级关闭，使部分气缸先进入正常工作，发动机预热后其余各缸再转入正常工作。

起动减压装置可以用于进气门，也可以用于排气门。使用排气门减压会将炭粒吸入气缸，加速气缸磨损。因此，多采用进气门减压方式。2024/7/274二、进气预热

1.热敏电阻预热器

安装在进气歧管总入口处，由安装在发动机冷却液出口处的预热温度开关控制。当起动温度低于一定值时，预热温度开关控制接通电路，陶瓷热敏电阻通电升温，加热进入气缸的空气。2024/7/2第三节起动辅助装置75

2.电火焰预热器

柴油机因压缩比大，起动更困难，常采用电火焰预热器，其阀体用线胀系数较大的金属材料制成。阀体的内部有空腔，其一端有进油孔，另一端有内螺纹：在预热器不工作时，阀芯的锥形尖端将进油孔堵死，阀的另一端有外螺纹旋在阀的内腔中。阀体的外部绕有用镍铬丝制成的电阻丝。

当柴油机起动时，接通预热器开关。蓄电池对电阻丝供电，电阻丝变为炽热状态而加热阀体，因为阀体的热膨胀系数较大而伸长。带动阀芯向右移动，使进油孔打开，燃油经进油孔流入阀体的内腔受热而汽化，从阀体内腔喷出，被炽热的电阻丝点燃形成火焰，加热进入气缸的空气。2024/7/276

2024/7/277三、燃烧室预热

采用涡流室或预热室式燃烧室的柴油机，由于燃烧室表面积大，在压缩过程中的热量损失较燃料直接喷射式大，起动更为困难。为此，一般在涡流室或预热室式柴油机的燃烧室中装有电热塞，在起动时对燃烧室内的空气加以预热。

电热塞的结构，如图所示。螺旋形电阻丝用铁镍铝合金制成，其一端焊接于中心螺杆上，另一端焊接在用耐高温不锈钢制成的发热体钢套的底部，中心螺杆与外壳之间有瓷质绝缘体。高铝水泥胶合剂将中心螺杆固定于绝缘体上。外壳上端翻边，将绝缘体、发热体钢套、密封垫圈和外壳相互压紧。在发热体钢套内填充具有绝缘性能、导热好、耐高温的氧化铝填充剂。2024/7/2第三节起动辅助装置78

安装于各缸的电热塞并联与电源相接。起动发动机之前，首先接通电热塞的电路，电阻丝通电后迅速将发热体钢套加热到红热状态，使气缸内的空气温度升高，从而可以提高压缩终了时混合气的温度。电热塞通电的时间，一般不超过1min。发动机起动后，应立即将电热塞断电。若起动失败，应停歇1min，再将电热塞通电，进行第二次起动，否则将降低电热塞的使用寿命。2024/7/279

在某些柴油机上可根据需要选用起动液喷射装置，如图所示。

喷嘴3安装在发动机进气管上，起动液喷射罐内充有压缩气体氮气和乙醚、丙酮、石油醚等易燃燃料。当低温起动柴油机时，将喷射罐倒置，罐口对准喷嘴上端的管口，轻压起动液喷射罐打开其端口上的单向阀，则起动液通过单向阀、喷嘴喷入发动机进气管，并随吸入进气道的空气一道进入燃烧室。由于起动液是易燃燃料，可在较低的温度下迅速着火，点燃喷入燃烧室的柴油。2024/7/2四、启动液辅助喷射80五、预热机油和冷却液

可以采用外部加热方法，将机油和冷却液加热到一定温度，再加入发动机，可以有效地改善起动性能。也可以采用电热丝等发热元件，直接插入油底壳或散热器，加热机油和冷却液。2024/7/2第三节起动辅助装置81思考题

1.汽车、拖拉机为什么要采用串激直流电动机作为起动电动机？2.起动机的电磁开关为什么要两个线圈？用一个线圈行吗？3.起动机需要调整哪些间隙？怎样调整？4.起动机不能转动可能是哪些故障引起的？如何检查？5.何谓起动机的空载试验和制动试验？试验时应注意些什么问题？6.滚柱式、摩擦片式和弹簧式单向传动机构各有何优缺点？7.怎样合理使用起动机？8.何谓发动机的发动？9.在不影响起动机功率、转矩的情况下，如何减小起动机的体积和重量？10.为何柴油机起动时，一般要预热？11.发动机进气预热有哪些措施？各有何特点？2024/7/2

汽车拖拉机学2024/7/2第十一章传动系统第十一章传动系统第一节传动系统的功用和类型第二节离合器第三节手动变速器第四节自动变速器第五节万向传动装置第六节驱动桥2024/7/283第十一章的教学内容离合器构造原理手动变速器构造原理自动变速器构造原理万向传动装置构造原理驱动桥的构造原理第十一章的重点、难点掌握摩擦式离合器工作原理掌握手动变速器同步器换挡原理掌握自动变速箱换挡原理掌握拖拉机动力（负载）换挡原理理解液压机械无级变速箱无级变速原理第十一章的教学要求1.摩擦式离合器工作原理与实践2.手动变速器同步器换挡原理与实践3.自动变速箱换挡原理与实践4.拖拉机动力（负载）换挡原理与实践5.液压机械无级变速箱无级变速原理与实践第十一章的课程思政融入点扎根“三农”专业能力科技发展乡村振兴创新思维第十一章的课程思政的育人目标第十一章的“耕读教育”思政点映射表(1)课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效摩擦式离合器工作原理与实践1.摩擦式离合器是如何实现动力传递与分离的？2.为何膜片弹簧代替了圆柱弹簧？3.为何有的拖拉机采用双作用离合器？4.离合器自由间隙如何实现自动调节？5.如何减少离合器的接合冲击与振动？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT扎根“三农”专业能力科技发展乡村振兴创新思维手动变速器同步器换挡原理与实践1.为何同步器换挡取代了啮合套换挡、滑动齿轮换挡？2.同步器是如何实现同步换挡的？3.同步器有哪些类型？如何实现同步的？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT扎根“三农”科技发展专业水准创新思维课程耕读教育要点耕读教育映射与融入点教育方法与载体途径耕读育人预期成效自动变速箱换挡原理与实践1.为何自动变速箱越来越多的广泛应用？2.自动变速箱是如何实现自动升挡、自动降挡的？3.自动变速箱的关键技术主要有哪些？4.双排行星齿轮式自动变速箱是如何实现3速、4速、5速的？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT工匠精神科学精神科技发展创新思维拖拉机动力（负载）换挡原理与实践1.拖拉机为何需要采用动力（负载）换挡技术？2.动力（负载）换挡是如何实现的？3.动力（负载）换挡的关键技术是什么？如何解决？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT扎根“三农”适者生存科技发展乡村振兴农业农村现代化液压机械无级变速箱无级变速原理与实践1.拖拉机为何需要采用液压机械无级变速箱技术？2.液压机械无级变速箱是如何实现无级变速的？3.液压机械无级变速箱的关键技术是什么？如何解决？信息化载体、参观体验、课堂讨论；制作讲义或教材、制作PPT适者生存科技发展乡村振兴农业农村现代化第十一章的“耕读教育”思政点映射表(2)902024/7/2第一节传动系统的功用和组成91

传动系统是汽车拖拉机底盘的重要组成部分，是从发动机到驱动轮之间的一系列传动零部件的总称。

由于活塞式发动机具有转速高、输出转矩变化范围小、不能反转、带负荷起动困难等特性，而汽车拖拉机车速和驱动力变化范围大、并要求能倒退行驶、平稳起步和停车。为使汽车拖拉机在不同使用条件下都能正常工作，并获得较好的动力性和经济性，必须设置传动系统，且令其实现的4大基本功能：减速增矩、变速变矩、改变方向、平顺离合。一、传动系统的功用2024/7/2第一节传动系统的功用和组成92汽车拖拉机传动系统的型式有：机械式、液力式和电力式。二、传动系统的类型1.机械式传动系统

因效率较高结构简单、工作可靠、成本较低而被广泛应用于汽车拖拉机。（1）轮式汽车拖拉机传动系统

轮式拖拉机传动系统是最常见的一种布置型式（图11-1）。发动机纵向安装在拖拉机前部，后轮为驱动轮。发动机的动力经离合器、联轴器、变速器、中央传动、差速器、最终传动和半轴传到驱动轮。其中，变速器与驱动轮之间的所有传动机构及其壳体又可统称为后桥。乘用车的转动系统一般采用发动机前置、前轮驱动（图11-2）。2024/7/2第一节传动系统的功用和组成932024/7/2图11-1轮式拖拉机的传动系统1.离合器2.万向节

3.变速器4.中央传动5.差速器6.最终传动7.半轴94

发动机、离合器和变速器都布置在驱动桥（前桥）的前方而且三者与主减速器、差速器装配成一个十分紧凑的整体，固定在车架或车身架上。这样，在变速器和驱动桥之间也就没有必要设置万向节和传动轴，发动机可以纵置，也可以横置。2024/7/2图11-2乘用车前置前驱传动系统95（2）履带式拖拉机转动系统

履带式拖拉机传动系统如图11-3所示，与轮式拖拉机传动系统的主要差别：离合器与变速器采用传动轴联接，后桥中没有差速器，而在中央传动与最终传动之间设有左、右转向离合器。2024/7/2图11-3履带式拖拉机的传动系统1.驱动轮2.最终传动3.转向离合器4.后桥5.中央传动6.变速器7.传动轴8.离合器96（3）后轮驱动汽车传动系统

后轮驱动汽车传动系统是最常见的一种布置型式（图11-4），其特点是：离合器直接与变速器联接，其万向节和传动轴位于变速器与驱动桥（后桥）之间，一般没有最终传动。2024/7/22024/7/2（4）四轮驱动汽车传动系统四轮驱动汽车传动系统如图11-5所示，与后轮驱动汽车相比，其主要差别是：在变速器与后驱动桥之间增设了分动器，其主要功能是将变速器输出的动力分配到各驱动桥上，并进一步增大驱动转矩。分动器与变速器结构类似，主要由齿轮变速机构和操纵机构两部分组成。同理，前后轮驱982.液力式传动系统

可分为液力机械式和静液压式两种。液力机械式传动系统结构较复杂、造价较高，但由于其操纵的方便性和档位选择的合理性，被广泛用于轿车和部分重型汽车以及大型拖拉机。静液压式传动系统也是造价较高，但具有传动系统布置灵活的特点，因此广泛应用于工程机械和军用车辆（图11-6）。2024/7/2993.电力式传动系统

可分为纯电动式、混合动力式、燃料电池式等多种类型，详细介绍见第十七章。

2024/7/22024/7/2100第二节离合器一、离合器的功用在传动系统中，离合器是与发动机直接关联的重要部件，主要有3大功能。1．保证发动机起动和车辆起步平稳

汽车和拖拉机起步前应使变速器挂空档，断开发动机与驱动轮之间的联系，待发动机起动并正常怠速运转后，再将变速器挂档然后在缓慢接合离合器的同时，逐渐踩下加速踏板，致使发动机传给驱动轮的转矩逐渐增大当驱动力足以克服车辆起步阻力时，汽车拖拉机开始行进并可逐渐加速，最终实现平稳安全起步。2024/7/2101第二节离合器2．行进中换档或临时停车

汽车和拖拉机为了适应不断变化的工作条件和要求，变速器经常需要换用不同档位工作。齿轮式变速器的换档，一般是改变齿轮的啮合或其它挂档机构。换档前必须迅速彻底分离离合器，中断发动机与传动系统的动力传递，以防止换档时产生冲击力而破坏齿轮通过分离离合器，还可使汽车和拖拉机临时性短暂停车2024/7/21023．传动系统的过载保护

汽车和拖拉机工作中遇上严重障碍或突然起步和紧急制动时，通过离合器的打滑或切断，可以减少传动系统的冲击载荷，避免传动系统零部件损坏。离合器在正常接合状态下，均应具有可靠传递该车辆发动机最大转矩的能力2024/7/2103二、离合器类型1.按压紧弹簧的型式分：可分为膜片弹簧式、周置圆柱弹簧式、中央弹簧式等。（1）膜片弹簧式离合器

膜片弹簧是一种由弹簧制成的具有特殊结构的蝶形弹簧，主要由碟簧部分和分离指部分组成。膜片弹簧的形状如图11-7所示。

膜片弹簧离合器与其他形式的离合器相比具有如下一系列优点：2024/7/2104第二节离合器

①膜片弹簧具有较理想的非线性特性，如图11-8所示。弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变（从安装时的工作点b变化到a点），因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变；相对圆柱螺旋弹簧，其压力大大减小（从b点变化到a’点），离合器分离时，弹簧压力有所下降（从b点变化到c点），从而减小了压紧力。对于圆柱螺旋弹簧，其压力则大大增加（从b点变化到c’点）。2024/7/2105

②膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。

③高速旋转时，弹簧压紧力降低的程度较周置圆柱弹簧离合器明显减小，所以摩擦力矩降低很少，性能稳定。

④膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。

⑤易于实现良好的通风散热，使用寿命长。

⑥膜片弹簧中心线与离合器中心线重合，平衡性好。2024/7/2106

但膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高，对材质和尺寸精度要求高，其非线性弹性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端部容易磨损。近年来，由于材料性性能的提高，制造工艺和设计方法的逐步完善，膜片弹簧的制造技术已日趋成熟。膜片弹簧离合器不仅在汽车、拖拉机上被广泛采用，而且在各种形式的商用车上也被大量采用。（2）周置圆柱弹簧式离合器

周置圆柱弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。周置圆柱弹簧离合器结构简单，制造方便，过去广泛应用于各类汽车上。现在由于乘用车发动机转速的提高（最高转速可高达7000r/min或更高），在高转速离心力的作用下，周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力。2024/7/2107

另外，也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此，现代乘用车多改用膜片弹簧离合器。但在拖拉机上，周置弹簧离合器仍得到广泛采用。（3）中央弹簧式离合器

中央弹簧离合器采用1～2个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥螺旋弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，压紧弹簧与从动盘的轴线相同，中央弹簧有用圆柱弹簧的，也有用矩形断面的圆锥弹簧的，而采用后者可以缩短轴向尺寸。中央弹簧的压紧力是通过杠杆放大而作用在压盘上，由于在结构上可选较大的杠杆比，所以采用刚度较小的弹簧即可获得较大的压紧力，这也有利于减轻踏板力。2024/7/21082.按从动盘数分

可分为单片式、双片式、多片式。（1）单片式离合器

单片离合器只有一个从动盘，乘用车、小型拖拉机上一般都采用单片离合器。近年来，由于摩擦材质的提高在某些重型汽车上的应用也渐多（发动机的最大转矩不超过1000N•m时）。单片离合器的特点是：结构简单，散热良好，轴向尺寸紧凑，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能够保证分离彻底，但是需要在结构上采取适当措施保证接合平顺，通常采用轴向有弹性的从动盘来保证接合平顺。2024/7/21092024/7/2（2）双片式离合器

双片离合器有两个从动盘，与单片离合器相比，由于摩擦面数增多，因而传递转矩的能力较大，且接合更加平顺、柔和，在传递相同转矩的情况下，径向尺寸较小，踏板力也较小。但它也存在一些缺点，如中间压盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热；加快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易分离彻底，设计时在结构上必须采取相应的措施；轴向尺寸大，结构复杂；从动部分的转动惯量较大等。这种结构一股用在传递转矩较大且径向尺寸受到较严格限制的场合。1102024/7/2111（3）多片式离合器

多片离合器有两个以上从动盘，多为湿式，接合平顺柔和，由于在油中工作，摩擦表面温度低、磨损小，使用寿命长。但是分离行程大，分离不彻底（特别是在冬季油黏度增加时更是如此），轴向尺寸和质量较大，从动部分转动惯量也很大，这类离合器主要应用于最大质量大于14t的商用车的行星齿轮变速器换档机构中。2024/7/21123.按离合器的作用分可分为单作用式、双作用式。（1）单作用式离合器

仅仅输出一股动力的离合器为单作用离合器，它的特点是离合器只有一根输出轴。汽车上均采用单作用离合器。但拖拉机发动机的动力要分别传送给驱动轮和动力输出轴，对于单作用离合器的拖拉机通常动力从离合器出来传给变速箱，在变速箱中设计一套机构，从主传动路线（传给驱动轮的线路）上分出一股动力给动力输出轴，其动力传递路线如图11-9所示。2024/7/2113（2）双作用式离合器

汽车和一般的工程车辆不使用双作用离合器，而拖拉机特别是大中型拖拉机上广泛采用双作用离合器。所谓双作用离合器是指将两个离合器装在一起，其中一个离合器将动力传给驱动轮，使拖拉机行驶，称为主离合器；另一个离合器将动力传给动力输出轴，为农机具提供动力，称为副离合器或动力输出离合器。

这种双作用离合器的主、副离合器不是同时分离或接合的，而是有一个先后次序。在分离过程中，首先分离主离合器，使拖拉机停车，然后分离副离合器使动力输出轴及农具工作部件停止转动。接合过程则相反，先接合副离合器，后接合主离合器，即农具工作部件先运转，拖拉机后起步。2024/7/2114

这种先后依次分离和接合的特点，在生产使用中是十分必要的。例如，拖拉机配合收割机作业，要求收割机割刀先运转，然后拖拉机起步前进，以免起步时机组惯性矩过大，起步困难。在收割过程中，有时割刀部分堵塞，要求拖拉机停驶，而割刀不停止运转，以便清除堵塞物。但这种双作用离合器还不能满足拖拉机行驶中使农具停止运转的要求。有些拖拉机采用独立操纵的双联离合器，其特点在于采用两套完全独立的操纵机构，分别独立操纵主离合器和副离合器。这样离合器给配带的农机具作业带来更大方便，有利于改善拖拉机的综合利用性能和提高生产率。2024/7/21154.按摩擦表面的工作条件分

可分为干式和湿式离合器。干式离合器结构简单，广泛用于拖拉机上。湿式离合器的摩擦表面一般浸泡在油中，用油液冷却和冲洗摩擦表面，散热良好，摩擦表面工作性能稳定，但结构复杂，重量大，成本高。5.按压紧方式分

可分为弹簧压紧、杠杆压紧、液压压紧、电磁力压紧离合器。6.按工作原理分

可分为摩擦式离合器、液压式离合器（液力偶合器、液力变矩器）、电磁式器离合器（磁粉离合器）。2024/7/2116116第二节离合器三、离合器的工作原理

虽然摩擦式离合器有不同型式，具体结构不同，但其基本工作原理相同，即在弹性元件作用下使主动部分与从动部分（带有摩擦片的从动盘总成）互相压紧，靠摩擦表面的摩擦力来传递转矩，所以又称为摩擦式离合器。1.接合状态

如图11-10a所示，在不踩下离合器踏板的自由状态时，离合器的从动盘被离合器弹簧压紧在飞轮与压盘工作表面之间，发动机转矩通过摩擦表面间的摩擦作用从飞轮和压盘经从动盘传到离合器轴（一般也是变速器第一轴）。此时，离合器处于接合状态，与主、从动部分形成一个整体。离合器处于接合状态时，分离轴承端面与分离杠杆头部的间隙称为自由间隙△。2024/7/21171172024/7/21182.分离状态

当踩下离合器踏板时，通过拉杆带动分离拨叉，分离轴承座在拨叉的拨动下向左移动，首先消除分离轴承端面与分离杠杆头部的自由间隙△，接着推压分离杠杆头部，使分离杠杆绕支点摆动，分离杠杆的另一端通过分离拉杆带动压盘右移，进一步压缩离合器弹簧并在飞轮与从动盘摩擦表面、压盘与从动盘摩擦表面之间产生分离间隙△1+△2，切断了发动机和变速器的动力传递，离合器处于分离状态（图11-10b）。2024/7/2

当踏板逐渐松开时，被压缩的离合器弹簧随之逐渐伸展，在其作用下将压盘向左推动，并将从动盘重新压紧在飞轮工作表面上，离合器又恢复到接合状态。与此同时，在回位弹簧作用下，分离杠杆头部与分离轴承端面又出现应有的自由间隙△。这种离合器经常处于接合状态，故称为常接合式离合器。1192024/7/2120

离合器分离过程中，踏板总行程由自由行程和工作行程两部分组成。用以消除各连接杆件运动副的间隙和自由间隙的踏板行程称为踏板自由行程；对应于产生离合器分离间隙（△1+△2）的踏板行程称为踏板工作行程。当从动盘摩擦衬片磨损变薄时，自由间隙△减小，踏板的自由行程也随之减小，应及时进行调整。2024/7/2

自由间隙过小时，当摩擦衬片稍有磨损，分离杠杆的头部将向右移动与分离轴承端面接触，使离合器弹簧压紧力减小而造成离合器打滑；自由间隙过大时，离合器踏板自由行程变大，使工作行程减小，造成离合器分离不彻底。因此，应有适当的自由间隙。此外，在安装时各个分离杠杆的端头应保持在同一回转平面上，否则也会影响离合器彻底分离。为了保证有适当和均匀的自由间隙，离合器上设有自动调整机构进行调整自由间隙。1212024/7/2122第二节离合器四、离合器的构造

离合器主要由主动部分、从动部分、压紧装置和分离操纵机构4部分组成。主动部分是动力输入部件；从动部分是动力输出部件；压紧装置是使主、从动两部分接触表面间压紧而产生摩擦作用的装置；分离操纵机构是操纵离合器分离或结合的机构。1.主动部分主要包括压盘、离合器盖、飞轮。2024/7/2123（1）压盘

无论离合器接合还是分离，压盘都必须通过一定的连接方式和飞轮一起旋转，且自身还应该能作轴向移动。当传递发动机转矩时，压盘和飞轮共同带动从动盘转动。通常飞轮或离合器盖驱动压盘的方式主要有凸台驱动、键销驱动等。

为了保证压盘一定的热容量，压盘应具有足够质量。其摩擦表面要有较低粗糙度，以减少摩擦片磨损。压盘一般用灰铸铁制成，并保证有足够的刚度。为了加强通风散热，压盘上开有径向通风孔。2024/7/2124（2）离合器盖和飞轮

离合器盖常采用定位销和螺钉与飞轮固定在一起，并保持良好的对中。它不仅可以传递发动机的部分转矩，而且用来支撑离合器压紧弹簧和分离杠杆。因此，要求它有足够的刚度，保证操纵部分的传动效果。汽车和拖拉机的离合器盖常用3mm～5mm厚的低碳钢板冲制成比较复杂的形状。为加强离合器的冷却，离合器盖上开有许多通风窗口。2024/7/21252.从动部分

主要包括从动盘和离合器轴。（1）从动盘图11-11所示为带扭转减振器的从动盘,图11-12所示为不带扭转减振器的从动盘。不论是哪种从动盘,一般都由从动片、摩擦片和从动盘毂组成。擦片和从动盘毂组成。2024/7/2126

①从动片。从动片的质量应尽可能小，并使其质量分布尽可能靠近旋转中心，以减小从动盘转速变化时引起的惯性力。从动片通常用1.3mm～2.0mm厚的钢板冲压而成。为使离合器结合平顺，车辆起步平稳，从动片的结构应使其具有轴向弹性，使主动盘（飞轮和压盘）和从动片之间的压力逐渐增长。具有轴向弹性的从动片有整体式，分开式和组合式3种。

②摩擦片。摩擦片因所用材料及其成份的差异，分为石棉塑料摩擦片、金属摩擦片、金属陶瓷摩擦片等多种。传统的摩擦片为圆环形，一般与从动片铆接。为了充分利用摩擦片的面积和厚度，摩擦片与从动片的联接越来越多地采用黏结方式。2024/7/2127

③从动盘毂和扭转减振器。一般从动盘毂通过其内花键孔与离合器花键轴联接，并能使从动盘作轴向移动，从动片与从动盘毂常用铆接。

为了避免传动系统产生共振，并使汽车拖拉机起步平稳，愈来愈多地采用带有扭转减振器的从动盘，其从动片和从动盘毂之间通过减振弹簧传递转矩。

在减振盘和从动盘毂之间还装有减振摩擦片，依靠减振摩擦片与它们之间的摩擦吸收传动系统扭转振动能量。（2）离合器轴

离合器轴通常是带有花键的传动轴，其前端支承在飞轮中心的轴承上；后端支撑在离合器壳体上的轴承中。2024/7/21283.压紧装置

离合器压紧装置有弹簧压紧式、杠杆压紧式和液压压紧式3类。汽车和拖拉机的离合器广泛采用膜片弹簧压紧式压紧装置，其结构型式和布置方式有多种。

4.操纵装置

常用的离合器操纵机构主要有机械式、液压式和助力式等。2024/7/2（1）机械式操纵机构

有杆系和绳索两种形式。杆系操纵机构结构简单、制造容易、工作可靠，广泛用于各种类型的汽车上（图11-13）。但质量及摩擦损耗都较大。传动效率低，发动机的振动和车架或驾驶室的变形都会影响其正常工作。在远距离操纵时，则杆系的结构复杂、布置困难，踏板的自由行程将加大，刚度及可靠性也会变差。绳索操纵机构可消除上述缺点，且可采用适宜驾驶人操纵的吊挂式踏板结构，但其寿命较短，机械传动效率也不高，多用于某些轻型轿车中。1292024/7/2130a.接合状态

b.分离状态图11-13机械式操纵机构2024/7/2131（2）液压式操纵机构

主要由吊挂式离合器踏板、主缸、工作缸、管路系统和回位弹簧等部分组成（图11-14），具有摩擦阻力小，传动效率高，质量小，布置方便，便于采用吊挂踏板，驾驶室容易密封，发动机的振动和车架或驾驶室的变形不会影响其正常工作，离合器接合柔和等优点，所以它广泛应用于各种型式的汽车中。图11-14液压式操纵机构2024/7/2（3）助力式操纵机构

在中型以上的汽车上，为减轻离合器踏板力，在机械式和液压式操纵机构中常采用各种助力器。其助力器主要有弹簧式助力器和气压式助力器。气压式助力器多用于大型客车和重型货车上并与离合器液压操纵系组合。它由踏板、操纵阀、工作缸、储气简和管路等组成。操纵轻便是其突出优点。设计时必须保证其随动作用，即工作缸活塞杆的行程与踏板行程成一定比例，而与作用时间的长短无关。这样就能保证当逐渐放松离合器踏板时，离合器能平稳而柔和地接合。1322024/7/2第三节手动变速器一、变速器的功用和类型1.变速器的功用

①在保持发动机转矩和转速不变的情况下，通过变速器改变传动系统的传动比，使汽车拖拉机获得所需的驱动力和行驶速度。

②在发动机状态不变的前提下，通过变速器能使汽车拖拉机前进或后退。

③在发动机不停机的情况下，通过变速器能使汽车拖拉机较长时间停车或实现动力输出。

④通过变速器还能使汽车拖拉机发动机在无负载情况下起动或怠速。变速器通常由变速机构和操纵机构两大部分组成。1332024/7/21342.变速器的类型（1）根据传动比分：变速器可分为有级式、无级式和综合式3类。①有级式变速器。是由若干个定值传动比组成的齿轮传动系统，通常称为手动变速器。按轮系结构形式的不同，分为普通齿轮变速器（轴线固定式）和行星齿轮变速器（轴线旋转式）两种。按变速过程中动力传递是否中断，又有传统齿轮变速器和负载换档变速器之分。变速器定值传动比的个数等于变速器或汽车拖拉机的前进档位数。2024/7/2

②无级式变速器。是传动比在一定范围内能无限连续变化的变速器。通常又可分为液力式（动液式）和电力式两种。液力式的变速传动部件为液力变矩器；电力式的变速传动部件为直流串励电动机。

③综合式变速器。由有级齿轮变速器和无级液力变矩器组成，故又可称为液力手动变速器，其传动比可在若干间断范围内进行无级变化。1352024/7/2136（2）根据操纵方式分：变速器可分为手动式、自动式和半自动式3类。①手动操纵式变速器。依靠驾驶人直接操纵变速杆进行换档。②自动操纵式变速器。只需要驾驶人通过加速踏板控制车速。③半自动操纵式变速器。又可分为两种形式：一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位由驾驶人直接操纵；另一种是驾驶人预先用按钮选定所需档位，再通过加速踏板接通电磁装置或液压装置实现换档。本节主要介绍手动操纵式的普通齿轮变速器（以下简称手动变速器），因为这种机械式的变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本低、工作可靠和维修方便等优点，目前仍在汽车拖拉机上广泛应用。2024/7/2137二、手动变速器的工作原理2024/7/21382024/7/22024/7/21402024/7/21413.变向原理

由齿轮传动原理可知，一对外啮合齿轮旋向相反，每经过一个传动副，轴的旋向改变一次。汽车的倒档就是在中间轴和输出轴之间再加上一根倒档轴，增加一次变向实现倒档，如图11-17所示。2024/7/2142第三节手动变速器三、变速转动机构

普通齿轮变速器由变速器壳体、变速传动机构、同步器、变速操纵机构等组成。按工作轴的数量可分为三轴式和两轴式变速器。变速器壳体是变速器其他部件的安装基础，变速传动机构用来改变传动比、转矩和旋转方向，变速操纵机构用来实现换档。

变速转动机构有两轴式、三轴式、组合式3类。分别称为两轴式变速器、三轴式变速器、组合式变速器。2024/7/21431.两轴式变速器

如图11-18a所示，一根轴上的齿轮是固定不能轴向移动的，另一根轴上的齿轮则可轴向滑动。轴向移动滑动齿轮使不同对的齿轮啮合就可得到不同的传动比。为了得到倒档，需要在主动轴与从动轴之间加上一根倒档轴，上面装有倒档齿轮。主动轴上的齿轮与倒档轴上的齿轮啮合，再与从动轴上的齿轮啮合即可使从动轴反转而得到倒档。2024/7/21442.三轴式变速器

如图11-18b所示，第一轴上的齿轮与中间轴上的一个齿轮经常啮合，移动第二轴上的各滑动齿轮使之与中间轴上相应的齿轮啮合，就可得到不同的传动比。移动第二轴上最前面的滑动齿轮，使齿轮上前端的啮合套与第一轴齿轮的内齿啮合，就可由第一轴直接驱动第二轴，不经齿轮传动。为了得到倒档，在中间轴与第二轴之间设有倒档轴，在这两根轴上均有对应的齿轮供倒档选用。2024/7/21453.组合式变速器

随着农业生产的发展，要求拖拉机作业项目愈来愈多，不同的作业对拖拉机的速度有不同的要求，目前一台农用拖拉机一般至少要有6个前进档，国外拖拉机一般有12个以上的前进档。如果采用上述两轴或三轴变速器，必然使变速器结构非常笨重。为此，目前多采用由两个简单变速器构成的组合式变速器，如图11-18c所示。这样用5对齿轮就可以得到6种传动比。但这种结构在工作时由于齿轮对数多、效率低，且结构较复杂，操纵杆件一般设两根变速杆。2024/7/2146第三节手动变速器四、变速器换档方式

变速器换档方式有3种：滑移齿轮式、接合套式、同步器式。小型拖拉机采用滑齿轮式，大中型拖拉机采用啮合套式，汽车采用同步器式。1.滑移齿轮式和啮合套式的换档原理