汽车拖拉机学（第2版）课件：传动系统

汽车拖拉机学2024/10/10传动系统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2024/10/101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课程思政的育人目标“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“耕读教育”思政点映射表(2)82024/10/10第一节传动系统的功用和组成9

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2024/10/10第一节传动系统的功用和组成10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）。2024/10/10第一节传动系统的功用和组成112024/10/10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12

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。2024/10/10图11-2乘用车前置前驱传动系统13（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。2024/10/10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14（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。2024/10/102024/10/10（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162.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）。2024/10/10173.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。

2024/10/102024/10/1018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。2024/10/1019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2024/10/10203．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2024/10/1021二、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：2024/10/1022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）。2024/10/1023

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。2024/10/1024

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。2024/10/1025

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。2024/10/10262.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。2024/10/10272024/10/10（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。282024/10/1029（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。2024/10/10303.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。2024/10/1031（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。2024/10/1032

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。2024/10/10334.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）。2024/10/103434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△。2024/10/1035352024/10/10362.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）。2024/10/10

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。372024/10/1038

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。2024/10/10

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。392024/10/1040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。2024/10/1041（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。2024/10/1042（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。2024/10/10432.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。2024/10/1044

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。2024/10/1045

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。2024/10/10463.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。2024/10/10（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。472024/10/1048a.接合状态

b.分离状态图11-13机械式操纵机构2024/10/1049（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2024/10/10（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。502024/10/10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。512024/10/10522.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。2024/10/10

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。532024/10/1054（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。2024/10/1055二、手动变速器的工作原理2024/10/10562024/10/102024/10/10582024/10/10593.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。2024/10/1060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。2024/10/10611.两轴式变速器

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。2024/10/10622.三轴式变速器

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。2024/10/10633.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。2024/10/1064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

采用滑移齿轮或接合套换档时，待啮合的一对齿轮的轮齿（或啮合套与接合齿圈上相应的内、外花键齿）的圆周速度必须相等（同步），才能平顺地进入啮合而挂上档。如果轮齿不同步而强制挂档，将使两齿轮发生冲击、产生噪声，影响齿轮的工作寿命，甚至使齿轮折断。为使挂档平顺，驾驶人应采用合理的换档操作步骤。2024/10/1065

图11-19所示为无同步器的五档变速器中Ⅳ（直接档）和Ⅴ档（超速档）相互转换的接合套式换档装置。它是通过操纵机构轴向移动套在花键毂（固联在第二轴上）4上的接合套3，使其内齿圈与齿轮5或齿轮2端面上的外接合齿圈啮合，从而获得高速档或低速档。2024/10/1066（1）从低速档（Ⅳ档）换入高速档（Ⅴ档）

变速器在低速档工作时，接合套3与齿轮2上的接合齿圈啮合，二者啮合齿的圆周速度V3=V2。若从此低速档换入高速档，驾驶人应先踩下离合器踏板使离合器分离，接着采用变速操纵机构将接合套右移，使其处在空档位置。当接合套3与齿轮2上的接合齿圈刚刚脱离啮合时，视V3与V2仍相等。由于齿轮2的转速小于齿轮5的转速，所以圆周速度V2<V5，即由低速档换入空档的瞬间，V3<V5。为使轮齿免受冲击，此时不应立即将接合套右移至与齿轮5上的接合齿圈啮合而挂上高速档，即让空档短时保留。此时，因离合器分离而使变速器第一轴上传动件与发动机中断了动力传递，加上与第二轴相比，第一轴乃至相关传动件转动惯量很小，所以V5下降较快；接合套通过花键毂和第二轴直至与整个车辆联系在一起，转动惯量很大，所以V3下降很慢。2024/10/1067如图11-20a所示，因V5和V3下降速率不等，随着空档停留时间的推移，V5和V3终将在时刻

达到相等，此交点即为自然同步状态。此时通过操纵机构将接合套3右移至与齿轮5上的接合齿圈啮合而挂入高速档，则不会产生轮齿间冲击。因此，由低速档换入高速档时，驾驶人把握最佳时机尤为重要。2024/10/1068（2）从高速档（V档）换入低速档（IV档）

变速器在高速档工作时，啮合套3与齿轮5上的接合齿圈啮合。参照低速档换高速档的分析，无论是高速档工作时，还是高速档换入空档的瞬间，接合套3与齿轮5上的接合齿圈的圆周速度均相等，即V3=V5。又因V5>V2，所以V3>V2，如图11-20b所示，此时同样不宜立刻由空档换入低速档。但在空档停留时，由于V2下降比V3快，不可能出现V3=V2的情况，且空档停留时间愈长，V3与V2的差距愈大，根本不可能达到自然同步状态，表明在任何时刻换档都会产生冲击。对此，驾驶人应采用“两脚离合器”的换档步骤。2024/10/1069

2024/10/10702.同步器的换档原理（1）同步器的功用

如上所述，若接合套与接合齿圈的圆周速度不等，则二者不可能进入啮合。因此，同步器的功用可以概括为两点：一是啮合套与接合齿圈尚未达到同步时，锁住啮合套，使其不能与接合齿圈进入啮合，防止齿间冲击；二是促使啮合套与接合齿圈尽快达到同步，缩短变速器换档时间。（2）同步器的类型

同步器可以分为常压式、惯性式和自行增力式等多种类型。目前，汽车拖拉机变速器中应用最广泛的是惯性式同步器。根据所采用的锁止机构的不同，常见的惯性式同步器又可分为锁环式和锁销式两种。其中，其中，锁环式惯性同步器应用广泛。2024/10/1071（3）锁环式同步器

①结构。锁环同步器主要由接合套、花键毂、锁环、滑块、定位销和弹簧等组成。

图11-21所示为锁环式同步器的基本结构。锁环式同步器的结构特点是同步器的摩擦元件位于锁环1或4和齿轮5或8凸肩部分的锥形斜面上。锁止元件是做在锁环1或4上的齿和做在啮合套7上齿的端部，且端部均为斜面，称为锁止面。弹性元件是位于啮合套座两侧的弹簧圈3。弹簧圈将置于啮合套座花键上中部呈凸起状的滑块压向啮合套。在不换档的中间位置，滑块凸起部分嵌入啮合套中部的内环槽中，使同步器用来换档的零件保持在中立位置上。滑块两端伸入锁环缺口内，而缺口的尺寸要比滑块宽一个接合齿。2024/10/10722024/10/1073

2024/10/10

换档力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。齿轮与锁环的角速度逐渐接近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束，完成了换档过程的第二阶段工作。之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，啮合套上的接合齿在换档力作用下通过锁环与齿轮上的接合齿啮合如图11-22b所示，完成同步换档。742024/10/10752024/10/1076第三节手动变速器五、变速器操纵机构

根据汽车拖拉机使用条件，变速器操纵机构用以保证驾驶人准确可靠地使变速器挂上需要的任一档位工作，并可随时使之退回到空档。手动变速器的操纵机构通常由换档机构和锁止机构两大部分组成。1.换档机构

该机构的功用是拨动滑移齿轮（或啮合套），使其与相应的齿轮（或接合套）啮合或分离，实现挂档或换档。

换档机构分为直接操纵式和远距离操纵式。2024/10/10

①接操纵式操纵机构。变速器布置在驾驶人座位附近，变速杆及所有换档操纵装置都设置在变速器壳体上，驾驶人可直接操纵变速杆来拨动变速器壳内的换档操纵装置换档。

②远距离操纵式操纵机构。有的汽车变速器的安装位置离驾驶人座位较远，为此在变速器与变速杆之间加装了一套传动元件，构成远距离操纵的形式。772024/10/1078

锁止装置包括自锁机构、互锁机构和倒档锁止机构，一些拖拉机上还设有联锁机构。（1）自锁机构

该机构的功用是保证滑移齿轮或接合套齿圈工作时处于全齿宽啮合，不工作时彻底脱开，并在工作中不产生自动挂档或脱档现象。

如图11-23所示，多数变速器的自锁装置由自锁钢球和自锁弹簧组成。一般每根拨叉轴端部表面沿轴向分布三个能与自锁钢球嵌合的凹槽。当任何一根拨叉轴连同拨叉被轴向移动到空档或某一工作档位置时，必有一个凹槽正好对准自锁钢球，此时在自锁弹簧的作用下，该钢球即被嵌入该凹槽内，拨叉轴连同拨叉的轴向位置亦被固定，该拨叉带动下的滑移齿轮（或接合套）被固定在空档或某一工作档位置，而不会因振动等原因自行脱档。2024/10/1079

当需要挂档或换档时，驾驶人必需通过变速杆对拨叉轴施加轴向力直至克服自锁弹簧的压力，将自锁钢球从凹槽中挤出，拨叉轴连同拨叉才能被轴向移动到所需位置。可见，拨叉轴上相邻凹槽之间的距离，等于保证全齿宽啮合或完全退出啮合所需的拨叉轴应该移动的距离。

目前，在有的拖拉机上，还采用锁销式自锁机构，其结构和工作原理与上述钢球式相似。2024/10/1080（2）互锁机构

该机构的功用是防止变速杆同时拨动两根拨叉轴及拨叉，即防止同时挂上两个档位，造成齿轮传动间的干涉，导致变速器无法工作甚至严重损坏。互锁装置的工作情况如图11-24所示。当变速器处于空档位置时，所有拨叉轴的侧面凹槽同钢球、互锁销都在一条直线上。当移动中间拨叉轴时（图11-24a），其两侧的内钢球从侧凹槽中被挤出，而两外钢球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刚性地锁止在其空档位置。2024/10/10

若欲移动拨叉轴5，则应先将拨叉轴6退回到空档位置（见图11-24b）。于是，在移动拨叉轴5时，互锁钢球4便从拨叉轴5的凹槽中被挤出，同时通过互锁顶销3和其他钢球将拨叉轴6和1均锁止在空档位置。同理，当移动拨叉轴1时，拨叉轴6和5被锁止在空档位置（图11-24c）。由此可知，互锁装置的作用是当驾驶人用变速杆推动某一拨叉轴时，自动锁止其他所有拨叉轴。812024/10/1082（3）倒档锁止机构

该机构的功用是避免因车辆在起步时或在前进行使中误挂倒档，而造成人机安全事故。驾驶人要挂倒档时，必须花费较大的力使变速杆的下端压缩弹簧，将锁销推向右方后，才能使变速杆下端进入拨块的凹槽中，以拨动倒档拨叉而挂入倒档。由此可见，它对驾驶人具有提醒注意的作用。2024/10/1083（4）联锁机构

有的拖拉机上为了保证换档时必须首先彻底分离离合器，故在离合器操纵机构与变速器操纵机构之间设置了联锁机构。拖拉机的联锁机构见图11-25。

在离合器踏板（或操纵杆）上用拉杆联接着摆动杠杆，摆动杠杆固定在可以转动的联锁轴上，联锁轴上沿轴向制有锁定槽。当离合器踏板完全踩下，也就是离合器彻底分离时，通过拉杆推动联锁轴转动一定角度，使其上的锁定槽正好对准锁定销的上端。此时锁定销才有可能被顶起，拨叉轴连同拔叉才有可能被拨动，实现换档（图11-25a）。2024/10/1084

当离合器接合时（图11-25b），联锁轴上的锁定槽将转到图示位置，而用其圆柱面顶住锁定销的上端，使之插入拨叉轴上V形槽的锁定销不能向上移动，这是拨叉轴连同拨叉也就不能被拨动，自然就不能换档。2024/10/10第四节自动变速器852024/10/1086

自动变速器是指在汽车、拖拉机行驶过程中，变速器的操纵和换档全部或者部分实现自动化控制的变速器。自动变速器可根据汽车、拖拉机行驶速度和发动机转速、负荷、路面状况和驾驶人的意愿，自动改变传动系统传动比，使汽车、拖拉机获得良好的动力性和经济性。

自动变速器的种类很多，主要有液力自动变速器（AT）、电控机械式变速器（AMT）、机械式无级变速器（CVT）和双离合变速器（DSG）等。以及负换档变速器、液压机械式无级变速器（HMCVT）。2024/10/1087第四节自动变速器一、液压式自动变速器（AT）

液力自动变速器是以液体动能传递能量的叶片传动机械，主要由液力变矩器行星齿轮变速器机构、液压操纵系统和电子控制系统4部分组成（图11-26）2024/10/10881.液力变矩器（1）组成

液力变矩器安装在发动机的后端。它将发动机的动力传给自动变速器的输入轴，并具有一定的自动变速和变矩功能。

液力变矩器的结构如图11-27所示，泵轮与变矩器壳体连为一体，涡轮通过轴承支承在变矩器壳体上并与自动变速器的输入轴相连，导轮内圈固定且内圈与外圈之间有一单向离合器约束导轮单方向转动。泵轮、涡轮和导轮上都有特定角度的叶片和导流槽，泵轮与涡轮之间有约3mm的间隙。有的液力变矩器内设有锁止离合器，当锁止离合器接合时，就将泵轮、涡轮联为一体，以提高传动效率。2024/10/10892024/10/1090（2）工作原理

泵轮、涡轮及导轮工作时均封闭在一个壳体里，里面充满着油液（工作介质）。

液力变矩器正常工作时，发动机曲轴带动变矩器壳体旋转，变矩器壳体带动泵轮转动，泵轮3（图11-28）的叶片将油液带动起来，在油液动能的作用下，油液冲击涡轮1叶片；储存在液力变矩器循环圆内腔的油液除了绕其轴线做圆周运动外，还在循环圆中循环流动（带箭头的实线为液流方向）。当作用在涡轮上的油液冲击力大于作用在涡轮上的阻力时，涡轮将开始转动，带动变速器输入轴一起转动。在液体循环流动过程中，固定不动的导轮2给涡轮一个反作用力矩，从而使涡轮的输出转矩不同于泵轮的输入转矩，因而具有“变矩”的功能。2024/10/10912024/10/10922.行星齿轮变速机构

在自动变速器中，液力变矩器虽然能传递和增大发动机输出的转矩，但增加的转矩不够大（一般只能增加2～4倍），增大的转矩远远满足不了汽车的使用要求。为了进一步增大转矩，扩大自动变速器的变速范围，通常在液力变矩器的后端装有一个有级式齿轮变速器，该齿轮变速器多采用行星齿轮变速器（少数采用平行轴式变速器）。

最简单的单排行星齿轮机构如图11-29所示，它主要由太阳轮、行星架、内齿圈及行星齿轮等组成。2024/10/10932024/10/102024/10/10952024/10/1096

在液力自动变速器中，一般采用2～3排行星齿轮机构传动，其各档传动比根据单排行星齿轮机构传动特点进行合理组合而得。

目前，应用较多的是辛普森行星齿轮机构，由2个行星排列组合而成，且前、后太阳轮作为一体，前行星架与后齿圈为一体。图11-30为辛普森3档行星齿轮变速器的简图。执行机构由2个离合器，2个制动器和1个单向离合器组成，其不同组合可实现3个前进档和1个倒档。辛普森式行星齿轮机构的档位见表11-2。2024/10/10972024/10/10983.液压系统

液压系统由液压油泵、换档执行机构、液压控制机构3部分组成。（1）液压油泵

液压油泵分为齿轮泵、转子泵和叶片泵3类，其中齿轮泵又可分为内啮合和外啮合两种。它的作用是向液力变矩器提供工作油液，向执行机构和控制机构提供压力油，以及向行星齿轮变速器提供润滑油。2024/10/1099（2）换档执行机构

主要有换档离合器、换档制动器、单向离合器。

①换档离合器。将行星齿轮机构中某一组件与输入部分相连或将行星齿轮机构中任意两组件连锁为一体，使三个组件具有相同的转速，这时行星齿轮机构作为一个刚性整体，实现直接传动。2024/10/10

换档离合器为湿式多片离合器。当需要某一离合器接合工作时，自动变速器液压控制系统将液压油通过离合器鼓进油道送到活塞后方，给活塞施加压力，同时压力油将单向阀关闭，活塞受力克服回位弹簧的弹力，逐渐将压板与摩擦片压紧并产生摩擦力。离合器的接合过程要求平稳柔和。

当离合器分离时缸体内主要油压由原油道泄出，同时单向阀打开帮助泄出残余油压，活塞在回位弹簧的作用下迅速回位，离合器摩擦片与压板分离。离合器的分离过程要求迅速彻底。1002024/10/10101

②换档制动器。制动器的作用是将行星齿轮机构中某一组件与变速器壳体相连，使该组件受约束而固定。制动器有片式制动器和带式制动器，片式制动器的结构和工作原理与离合器的完全相同。制动器连接的是运动组件与变速器壳体，而离合器连接的是两个运动组件。

③单向离合器。单向离合器可限制一些运动组件只能作单方向的转动，或限制两个组件在某一方向的自由转动，在相反的方向相互制约。单向离合器目前在自动变速器中应用的有滚柱式单向离合器和楔块式单向离合器两种。2024/10/10102（3）液压控制机构

液压控制机构的作用是按照驾驶人和各种传感器发出的信号，将液压泵输出的压力油加以精确调节，并输出换档执行机构。

阀体是由许多阶梯式滑阀、油道、储能器等组成。滑阀主要有：主油路回油阀、换档阀、辅助回油阀、锁止阀、减压阀。2024/10/101034.电控系统

电控系统的作用是，利用各种传感器将反映节气门位置、汽车行驶速度及影响发动机、变速器工作的各个非电量参数转换成电信号，送至变速器ECU，再由ECU对输入信号进行处理，并与ECU内储存的数据进行比较，然后发出正确的操作指令控制液压系统的电磁阀动作，改变换档阀液压油路的液体压力，控制离合器和制动器的动作，实现自动换档、压力控制和自动变速器锁止。

电控液压式操纵系统主要由变速器ECU、各种传感器和执行元件（电磁阀等）3部分组成（图11-31）。2024/10/101041—电液控制装置2—自动变速器3—电磁阀4—变速杆互锁器

5—继电器6—变速杆全程指示灯7—变速器档位指示器(驱动模式指示器、故障指示灯)8—空调系统开关9—诊断插座

10—ABS/TCSECU11—燃油喷射控制器12—点火正时控制器13—发动机ECU14—发动机传感器(发动机转速、发动机冷却液温度、加速踏板位置传感器)15—制动灯开关16—变速器油温传感器17—车速传感器18—变速器输入轴转速传感器19—变速器模式开关

20—变速器手控换档开关21—变速杆位置开关22—变速杆23—变速器ECU2024/10/10105ECU具有换档控制、锁止离合器控制、油压控制、故障诊断和失效保护等功能。传感器把各个非电量参数转换成电信号，送至ECU。传感器主要包括：节气门位置传感器、发动机转速传感器、发动机冷却液温度传感器及加速踏板行程传感器、车速传感器、变速器油温传感器、制动灯开关、变速器模式开关等。

执行元件包括换档电磁阀、锁止电磁阀、油压电磁阀和故障指示灯等。2024/10/10106

电控机械变速器既有手动变速器成本低、机械效率高的特点，又具备液力自动变速器的功能。它是在平行轴式手动变速器的基础上加装自动操纵机构来实现自动换档的。1.组成

电控机械式变速器主要由干式离合器、带同步器的齿轮变速器、ECU和电控系统组成。2024/10/10ECU接收各传感器发来的反映车辆状态的信号（发动机转速、离合器从动盘转速、车速等）及驾驶人意愿状态的信号（加速踏板开度、制动踏板高度及档位等），并按换档规律实时地做出控制决策及发出控制指令，使执行机构自动地完成节气门开度的调整、离合器的分离与接合、变速器的自动换档过程。由于在电控机械式变速器上采用ECU控制，故取消了离合器踏板和手动变速杆，只保留了加速踏板。加速踏板可向ECU发出要控制车辆的信息。

第四节自动变速器二、电控机械式自动变速器1072024/10/10108

电控系统由传感器和执行机构组成。

传感器实时监控车辆运行状态，提供ECU所需的各种信息，并将采集的各种信号转变成电压（或电流）提供给ECU。执行机构包括离合器分离与接合执行机构、变速器选换档执行机构和节气门执行机构等。

离合器分离与接合执行机构由直流伺服电动机驱动，通过控制减速机构完成离合器的分离和接合；变速器选换档执行机构分别由两个步进电动机驱动，完成变速器的摘档、选档和挂档功能；节气门执行机构也由步进电动机驱动，实现对加速踏板位置的跟踪和调节换档过程中发动机的转速。以上这些动作都是自动控制的。2024/10/101092.工作过程（1）汽车起步控制

接通起动按钮，ECU将变速器置于空档位置，同时使离合器分离，接着起动发动机。当发动机运转到某一个指定转速时，离合器开始接合，待变速器输入轴开始旋转时，ECU将此时的离合器位置视为离合器控制的基准。

当驾驶人选择变速器某一个选档开关使汽车起步时，离合器分离，变速器处于一个相应档位，在驾驶人未踩加速踏板之前，离合器始终处于分离状态的控制基准点之前的位置。

驾驶人踩下加速踏板时，ECU根据加速踏板的位置，按离合器最佳规律确定离合器的接合；与此同时，节气门做相应的供油量调节。当发动机输出的功率足以使汽车顺利起步时，汽车开始起步。2024/10/10110（2）离合器控制

在离合器控制机构中，高速开关阀有两个状态：全关、全开，其控制方式是脉宽调制和脉频调制。脉宽调制使高速开关阀打开的频率不变，但其打开的时间变化；脉频调制正好相反。

对离合器的接合控制采用脉宽调制法。把整个控制过程分为若干个周期，每一个周期要检查上一个周期的误差和误差值的变化，据此来决定本周期高速开关阀打开时间的长短。这样，每个周期都有开、关和误差修订过程，使离合器的控制更加平顺。对离合器的分离控制是在驾驶人抬起加速踏板使汽车处于滑行时，在以下这些情况中，ECU控制离合器使其处于分离状态：变速器换档、汽车制动、选择空档开关、车速低于选择开关所设定的车速。2024/10/10（3）变速器换档控制

操作换档步骤是：抬起加速踏板→分离离合器→摘至空档→挂上新档位→接合离合器→踩下加速踏板→使离合器主从动片转速相同。1112024/10/10112三、机械式无级变速器（CVT）

第四节自动变速器

机械式无级自动变速器（ContinuouslyVariableTransmission,CVT）是根据车速和节气门开度来改变机械式V带轮的作用半径，实现无级变速。目前CVT以金属带式无级变速器为主。

金属带传动装置的变速原理如图11-32所示，通过同时改变主动带轮和从动带轮的作用半径来改变传动比。

CVT使用的金属带是用多层钼合金薄钢带串上V形的钢片制成,这种金属带可承受很大的拉力和侧向压力，钢带装在工作半径可变的带轮上，靠液压力改变带轮的半径来改变传动比。2024/10/10113

CVT的控制系统由电磁离合器控制系统和变速控制系统两部分组成（图11-33）。

电磁离合器控制原理是,当汽车起步、换档或停车时，由微型计算机控制离合器实现分离和接合。发动机转速、车速、变速杆位置、加速踏板位置等信息输入微型计算机，经过运算处理后，可以确定当前所处的运行工况，然后从微型计算机的只读存储器中读取相应的控制参数，输出给电磁离合器，使之处于预先设定的工作状态。电子控制系统还具有失效保险和故障自诊断等功能。2024/10/10114

变速控制是采用液压系统控制金属传动带传动机构，即通过主动带轮和从动带轮V形槽宽度的变化，来控制带轮可动锥面盘的轴向位置。液压控制系统根据发动机节气门开度、发动机转速、传动比等输入信号来控制供给主从动带轮液压室的油压，调整液压室油压分别用换档控制阀和压力调节阀来进行。2024/10/101152024/10/10116

第四节自动变速器四、双离合器式自动变速器

双离合器式自动变速器，在德国大众汽车公司称为DSG。

双离合变速器，有两组离合器和一个三轴式齿轮变速器，进一步说，它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、电控液压控制系统组成（图11-34）。一个离合器控制单数档位齿轮，另外一个离合器控制双数档位齿轮。2024/10/10117

汽车起步时，负责单数档位的离合器一挂在一档并处于啮合状态，负责双数档位的离合器二挂在二档并处于时刻准备啮合的状态；当发动机转速上升，从一档换至二档时，一档离合器开始分离，此时二档离合器同步进行啮合，于是一档和二档之间的转换就在悄无声息的情况下没有任何中断地完成了。一档离合器在分离后将处于和三档齿轮准备啮合的状态，而再次换档时，二档离合器分开，三档离合器同步与三档齿轮啮合，二档离合器又处于和四档齿轮准备啮合的状态。如此循环，即双离合变速器所处的每一个工作档位都在为下一个更换档位做好准备，时刻能够完成无中断的档位切换。双离合变速器工作时，总有两个档位是同时结合的，一个正在工作，另一个为下一个换档做准备。2024/10/10

双离合变速箱结合了手动变速箱和自动变速箱的优点，没有使用液力变矩器，所以发动机的动力可以完全发挥出来，同时两组离合器相互交替工作，使得换档时间极短，发动机的动力断层也就非常有限，切换档动作极其迅速而且平顺，动力传输过程几乎没有间断，车辆动力性能可以得到完全的发挥。2024/10/10119五、负载换档自动变速器

第四节自动变速器

负载换档自动变速器是指不中断动力传递下，进行换档，在一些拖拉机得到应用。负载换档可分为部分负载换档和全负载换档。

部分负载换档时是在传统齿轮变速箱基础增加一个负载换档装置（又称为增矩器），以实现几个速度区段内的负载换档。

负载换档装置有多种类型，主要有：双离合器式、离合器-自由轮式、离合器-制动器-行星齿轮式、离合器-自由轮-行星轮式等。

图11-35为美国迪尔4020型拖拉机的全负载换档变速箱，它由三组离合器C1、C2、C3，四组制动器B1、B2、B3、B4，和三排行星机构构成。该变速箱离合器和制动器为液压操纵，工作油压为1.2MPa。2024/10/10120

三排行星机构的行星轮都安装在同一行星架上，第一排、第二排行星机构与单列内外啮合行星齿轮机构相同，第三排行星机构由前后两个太阳轮、前后两个行星轮和一个齿圈组成，为内外啮合行星齿轮机构。

负载换档看起来与汽车自动变速箱相似，但由于汽车行驶工况简单，以节气门开度、汽车速度为主要参数就可以实现自动变速，而拖拉机作业工况复杂，目前还只能靠驾驶人依据拖拉机工作需要以负载换档方式手工换档，达到提高生产效率、降低劳动强度的目的。2024/10/101212024/10/10第五节万向传动装置六、液压机械式无级变速器（HMCVT）

液压机械式无级变速器（HMCVT）是将发动机动力分成机械传动和液压传动两股动力，经行星机构合成一股动力输出，通过变量泵和液压马达的液压系统进行调速，实现变速箱的无级变速。液压机械式无级变速器分为行星齿轮机构输入汇流型和行星齿轮机构输出汇流型两大类型。图11-36为一种四段HMCVT，这种HMCVT可以实现4个前进行段、4个倒退段，每段均可以实现无级变速。2024/10/10123第五节万向传动装置一、万向传动装置的应用

万向传动装置的功用是在轴线相交且相对位置经常发生变化的两轴间传递动力，一般由万向节和传动轴组成。1.在汽车上应用

主要可应用于连接变速器与驱动桥、连接离合器与驱动桥、连接分动器与驱动桥、连接转向操纵杠杆等。（图11-37）2.在拖拉机上的应用

主要用于动力输出轴与农机具（如旋耕机、开沟机、割草机等）之间的动力传递。2024/10/101242024/10/10125第五节万向传动装置二、万向节

万向节的功用是能够在相互位置及轴间夹角不断变化的两转轴之间传递动力。按扭转方向上是否有明显的弹性，可将万向节分为刚性万向节和挠性万向节。前者是靠零件的刚性铰链式连接传递动力，后者则是靠弹性元件传递动力且具有缓冲减振作用。刚性万向节又分为不等速万向节和等速万向节。1.不等速万向节

不等速万向节主要有十字轴式万向节，在汽车、拖拉机应用较广。它结构简单、传动可靠、效率较高，一般允许两传动轴之有15°～20°的交角。但单个十字轴式刚性万向节的使用不能保证两轴间的等角速传动，故在传动系统中常成对使用。2024/10/10126（1）十字轴式万向节的基本组成

如图11-38所示，两万向节叉2和6上的两对孔分别活套在十字轴4的两对轴颈上。主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。为减少磨擦损失，提高传动效率，在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针8和套筒9组成的滚针轴承，轴承靠轴承盖1轴向定位。为了轴承的润滑，十字轴做成中空，并有相应油路通向轴颈。为避免润滑油泄漏和灰尘进入轴承，在十字轴轴颈内端套有带金属座圈的毛毡油封7。如果十字轴内腔润滑压力超过允许值时，带弹簧的安全阀5被顶开而使润滑油外溢，避免油封因油压过高而损坏。2024/10/10127第五节万向传动装置二、万向节(2)双十字轴式万向节的等速条件欲使具有一定交角的两轴实现等角速度传动,根据运动学分析得知,可将两个十字轴式万向节按图11-39所示的方式予以组合,即使第一个万向节两轴间夹角α1与第二个万向节两轴间夹角α2相等,第一个万向节的从动叉2与第二个万向节的主动叉3处于同一平面内。这样使第一个万向节的不等速效应可被第二个万向节的不等速效应抵消,从而可使传动输出叉轴与输入叉轴的角速度相等。2024/10/10但车辆驱动轮采用非独立悬架时,由于弹性悬架的振动,使变速器输出轴与驱动桥输入轴的相对位置不断变化,以致不可能保证任何时候α1=α2,因而两轴间传动等速性只能是近似的。2024/10/101292.等速万向节等速万向节传动的基本原理是从结构上保证万向节在工作过程中,其传力点始终位于两轴交点的平分面上。如同图11-40所示的一对大小相同的锥齿轮传动,其两轴线交角为α,接触点P位于α平分面上,且点P到两轴的垂直距离均为r。因P点处两齿轮的圆周速度相等,故两齿轮旋转角速度相等。若万向节传力点在相关两轴交角变化时始终位于角平分面内,则可保持两万向节叉等角速度传动。目前,较广泛使用的等速万向节有球叉式万向节和球笼式万向节两种。2024/10/10130（1）球叉式万向节

球叉式万向节一般应用在转向驱动桥中，它结构简单、工作可靠，允许相关两轴交角达32°～33°。

图11-41所示球叉式万向节，主、从动叉5和1分别与转向驱动桥的内、外半轴制成一体。两叉各有四个曲面凹槽，组装后构成的两个相交环槽成为四个传动钢球4的滚道。两叉中心的凹槽内放置中心定心钢球6。2024/10/10131

由图11-42可见，两叉凹槽中心线分别是以O1和O2为圆心的半径相等的圆，且两圆心分别与万向节中心O的距离相等。则在主动轴和从动轴任意交角的情况下，传动钢球中心始终位于两圆交点上，亦即所有传动钢球始终位于两轴交角平分面内，从而保证了两轴等角速度传动。

球叉式万向节工作时，正、反转各靠两个传力钢球传力，故球面与凹槽间单位压力较大，磨损较快而影响使用寿命。

近些年来，因采用压力装备工艺，有些球叉式万向节省去了定位锁和锁止销，虽结构更简化，但装拆不便。2024/10/10132（2）球笼式万向节

球笼式万向节相关两轴最大交角可达47°，且无论传动方向如何，所有钢球全部传力，故其承载力强、结构紧凑、拆装方便。4.挠性联轴器

挠性联轴器依靠其中弹性元件的弹性变形来保证相交两轴间传动时不产生干涉。常用的弹性元件有橡胶盘、橡胶金属套管、六边形橡胶圈等多种。挠性联轴器一般用于两轴交角3°～5°和有微量轴向位移的传动之中。2024/10/101331.传动轴

传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动轮。传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度，传动轴多为空心轴。2.中间支承

当传动轴过长时，因自振频率降低，易产生共振，故将其分成两段并加中间支承，通常中间支承安装在车架横梁上。2024/10/10134第五节万向传动装置三、传动轴与中间支承

图11-43所示为蜂窝软垫式汽车传动轴中间支承。轴承3可在轴承座2内轴向滑动。轴承座装在蜂窝形橡胶垫5内，通过U形支架6固定在车架横梁上。由于采用弹性支承，传动轴可在一定范围内向任意方向摆动，并能随轴承一起作适当的轴向移动，因此能有效地补偿安装误差及轴向位移。此外，还可以吸收振动、减少噪声传导。这种支承结构简单，效果良好，应用较广泛。2024/10/10135第六节驱动桥2024/10/101361.驱动桥及其功用

汽车拖拉机的驱动桥是指变速器与驱动轮之间除万向节及传动轴以外的所有传动部件和壳体的总称。驱动桥的主要功用：一是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动轮，并实现减速增矩；二是通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩传递方向，使其与车辆行驶方向相符；三是通过差速器保证内、外侧车轮以不同转速实现车辆的转向。有关差速器的内容将放在转向系统中详述。一、驱动桥的功用与类型第六节驱动桥2024/10/102.驱动桥的类型（1）汽车驱动桥

如图11-44所示，一般汽车的驱动桥有主减速器5、差速器4、半轴3和桥壳2等组成。发动机的转矩经变速器（或分动器）及万向传动装置输入驱动桥。即首先传到主减速器；由此减速增矩后，经差速器分配给左右半轴；最后通过半轴外端法兰盘传至驱动轮毂1。1372024/10/10138

可见，此种驱动桥的桥壳为整体刚性结构，其两侧半轴和驱动桥不能在横向平面内作相对运动，当某一侧车轮通过地面凸出物或凹坑时，整个驱动桥及车身都要随之发生倾斜和波动。故被称为非独立悬架的整体式驱动桥。反之，有些汽车采用的独立悬架，即驱动轮可各自独立地相对于车架或车身上下起伏。主减速器可固定在车架或车身上；桥壳分段并采用铰链联接，或除主减速器壳外，不再有其它相关壳体，故被称为独立悬架的断开式驱动桥，如图11-45所示。2024/10/10139（2）拖拉机驱动桥

如图11-46所示，拖拉机的驱动桥常称为后桥，它由中央传动1（视同汽车的主减速器）、差速器2、最终传动3、半轴和桥壳等组成。轮式拖拉机后桥分为内置式和外置式两种。前者的左、右最终传动与中央传动和差速器寓于同一后桥壳体内（图11-46a）。此种后桥结构紧凑，因驱动轮可在半轴上移动，故能无级调节轮距，但加大了桥壳尺寸，使离地间隙减小。后者的左、右最终传动具有各自独立的壳体，并分置在左右驱动轮处（图11-46b）。2024/10/102024/10/10

此种后桥壳既能获得较大的离地间隙，改变最终传动壳体与后桥壳体的相对位置，还可同时改变离地间隙和拖拉机轴距，但不能无级调节轮距。如图11-47所示，履带式拖拉机后桥由中央传动1、转向机构2和最终传动3等组成。中央传动和转向离合器寓于后桥壳体中，左、右最终传动及其壳体位于左、右驱动轮附近。转向离合器既是传动部件，又是转向系统的组成部分。1412024/10/10142第六节驱动桥二、主减速器

主减速器的功用是将输入转矩增大并相应降低其转速。对于纵向布置的发动机，还须通过其改变转矩的方向，满足车辆行驶要求。分为定轴轮系和行星轮系，适用于发动机横置的汽车和拖拉机。对于大多发动机纵置的汽车和拖拉机，其主减速器采用螺旋圆锥齿轮或准双曲面齿轮。与螺旋圆锥齿轮比较，准双曲面齿轮工作稳定性更好，机械强度更高，同时允许主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线偏移，如图11-48所示。若主动齿轮轴线向下偏移，在保证必须离地间隙的情况下，可使车辆质心降低，提高行驶稳定性。但为了减少摩擦、提高效率，必须采用含防刮伤添加剂的准双曲面齿轮油及合理可靠的润滑油路。2024/10/101432024/10/101441.单级主减速器

单级主减速器具有结构简单、体积小、质量轻、传动效率高等优点。主传动比一般小于7.0。

单级主减器有弧