汽車傳動系統

汽車行駛過程中採用的傳動操作系統是由離合器、變速器、萬向轉運傳動設備以及相關的驅動橋共同構成的，也就是進行發動機和汽車四輪驅動器之間互相連接的動力傳輸設備。汽車的傳動操作系統的主要應用功能有促使汽車起步的功能、變速功能、主要減慢速度的功能以及差速功能等等不同應用功能，給行駛過程中的汽車以足夠充足的牽引力和行車速度變化，進而可以順利地確保行駛中的汽車可以更加安全、穩定的運行和駕駛。 ^[2] 

離合器作為發動機與傳動系的結合工具，其由主動部分（飛輪、離合器蓋等）、從動部分（摩擦片）、壓緊裝置（膜片彈簧）和操縱機構組成。作用主要有以下幾點：①保證汽車平穩的起步；②保證擋位改變時的順滑性;；③防止傳動系統過載造成機件損壞。 變速器是實現不同行駛路況下的行駛速度改變的重要工具，主要有變速器殼、蓋、輸入軸、輸出軸、中間軸、倒擋軸、齒輪、軸承、油封、操縱機構等組成，利用不同直徑的齒輪齧合實現轉速和轉矩的轉變，為實現變速變矩、實現汽車倒行、中斷傳輸動力和實現動力傳輸的功能。 ^[3] 

隨着科技的發展，離合器可以分為以下幾種:：①液力偶合器，也稱液力變矩器，通過油液傳動，用油液帶動渦輪實現動力的傳遞；②電磁離合器是通過線圈的電磁感應，通電時產生磁性實現動力傳遞；③摩擦式離合器又分為乾式和濕式摩擦離合器兩種，根據從動盤的數量又分為單雙多盤式等種類。隨着電子技術在汽車領域的應用，一些自動離合器也應運而生，由控制單元（ECU）來代替手動的離合器操作，減少了汽車駕駛者在使用過程中的不規範操作造成的能量損失。自動離合器可分為機械電機式自動離合器和液壓式自動離合器兩種。機械式是通過ECU分析油門、發動機轉速和車輛行駛速度後控制馬達拉動拉 杆驅使離合器工作的運動形式，而液壓式是用電動油泵代替拉桿。裝有自動離合器的汽車比AT和CVT汽車有耗油低、成本低的優勢。 ^[3] 

萬向傳動裝置是實現汽車傳動系動力傳輸的關鍵裝置，位於傳動軸的末端，鏈接傳動軸驅動橋和半軸等零件。 作用是在汽車車身空間、汽車軸距、裝配誤差等各方面因素引起的發動機與汽車軸線不在同一位置，解決動力傳遞過程、適應轉向和汽車運行時所產生的上下跳動角度變化問題。 ^[3] 

驅動橋即主減速器、差速器和半軸的總稱。其中主減速器是通過增加轉矩、減少轉速來實現動力傳遞。差速器是主減速器傳遞的動力傳遞給兩輪，其目的是實現轉彎時兩車輪的不同速度需求。 ^[3] 

半軸是將差速器的動力傳遞給驅動輪的裝置。 現以輕型轎車為例，從離合器、變速器以及傳動部件材料等方面分析研究汽車傳動系的傳動效率的改進方向。 ^[3] 

傳動系的動力傳遞主要通過變速器將發動機的動力以改變傳動比的方式傳遞給車輪，用來適應周圍環境的變 化及自身重量的改變，在汽車發展的歷程中，汽車的變速器經歷了從手動到自動的技術變革。 ^[3] 

手動變速器（MT）也就是通俗講的手動擋，是需要駕駛者在使用汽車時根據個人意願和實際情況自我調節汽車的一種變速方式。它通過大小不同的齒輪在駕駛者的操控下完成高速和低速的不同動力傳輸需求。 採用新型技術進行技術升級是MT發展的道路，可採用以下幾種方法：①採用高性能的鋼材，增加齒輪的剛度， 減少變速器齒輪在轉動過程中的變形磨損，增加齒輪間的結合，減少滑動產生的能量損失；②採用不同的軸承結構，用球和柱軸承結構替換錐軸承，減少齒輪轉動的摩擦錯位帶來的能量損失；③採用高性能的潤滑劑，減少換擋時齒輪的摩擦，增加契合度減少能量損失；④減少變速器潤滑油的油量，可以減少汽車在空載時能量損失6%～8%。 ^[3] 

液力機械式自動變速器（AT）是通過液體壓力的方式傳遞和改變扭矩，實現控制機構的閉鎖功能。運用液體壓力和齒輪傳動與電控系統相結合實現速度的改變和扭矩的轉換。9G-TRONIC 變速器把齒比擴大到了9：15，發動機的轉速被有效地降低，節油效果較好。採用了雙扭減振和離心技術保證了舒適性，運用最新式的行星齒輪直控單元，使齒輪控制迅速；在材料方面採用了新型的鋁合金材料，將整車質量減小；在箱體中採用了兩個油泵，鏈傳動的離軸式設計主油泵在保證潤滑的同時增加了冷卻效果。 ^[3] 

無級變速器（CVT）是通過傳動帶將動力傳遞給一個可改變槽齒寬度的棘輪完成動力的傳遞，達到變速的目的。某公司提出了對CVT進行改進，用鏈條作傳動方式，能實現更大的扭矩，但噪音大。傳動比的範圍越大，對 提高燃油經濟性更有利，所以CVT的最大傳動比為7.7，燃油經濟性能相對較好。 ^[3] 

機械式自動變速器（AMT）是在原來的固定軸式有級變速器的基礎上增加了自動控制機構，即ECU。簡單的就是在手動變速箱的基礎上增加電控離合系統和電控換擋系統。AMT繼承了MT的優點在燃油經濟性方面比傳統的 4AT 相比，油耗降低20% ～30%，這是一個相當可觀的數據，AMT相比於MT減少了不熟練駕駛者在操作時的燃油消耗，但舒適性與其他車型相比略差，在換擋時存在頓挫感，一直沒有被廣泛使用。 ^[3] 

雙離合器自動變速器（DCT）通過兩組被自動控制的離合器交替工作， 實現無時間間隔換擋。小扭矩濕式雙離合自動變速器，質量相對較輕，適合小排量的發動機，同時採用電機驅動適時精確控制換擋時機，能使發動機在較長的一段時間內保持較低速度運轉，效率高，更加省油，在離合器方面採用了格特拉克獨有的微滑摩技術，摩擦器片和摩擦片之間會有一層油膜，能緩解發動的瞬時轉速。 ^[3] 

機械式傳動：最早的電動汽車主要採用的都是機械式傳動系統，結構類似於傳統的內燃機汽車，以電動機取代發動機，配備的驅動電機一般具有較小的轉矩與較高的轉速等特點，而配備的變速器大多結構較為複雜。但由於其零部件多、在傳動效率方面受到比較大的限制，無法在性能上滿足電動汽車的設計需求。 ^[4] 

機電集成式傳動：顧名思義，機電集成主要是指將傳動系與電動機集成於一體，其傳動系統主要包括主減速器和差速器等單元。該傳動方式多采用傳動比在5-20的行星齒輪減速器。行星減速器相對其他減速器，具有精度高、剛性強、傳動效率高、扭矩/體積比大的優勢。該傳動方式通過對傳動系統及電動機的集成設計，結構小巧體積輕便，同時可以滿足純電動汽車對承載力、抗衝擊力及抗震能力等的性能需求且安全係數較高、循環壽命較長。但整車通過性變差，維修不便等。 ^[4] 

電動橋傳動：該傳動系統多采用在驅動橋內同時安置兩部驅動電機的佈置方式。其中，差速器僅在車輛轉彎時參與對車輪的控制，協助轉彎，而在車輛直行時停止工作。等輸出功率的單電機與雙電機相比，體積更為龐大,質量也更高。採用電動橋傳動方式的電動汽車具有比前兩種傳動方式更好的機電集成水平，且在傳動效率方面得到了更好的保障。但另一方面，若保證驅動電機可滿足更多行駛工況下的行駛需求，就必須適應更寬的轉矩變化範圍，對控制和加工技術要求較高，電動橋內部的結構也隨之更為複雜，增加整車成本，不利於後期維修。 ^[4] 

制約純電動汽車發展的首先是蓄電池的續航能力問題。目前市場上使用的電動汽車完成一次充電後，續航里程一般為100~300km，且僅在保持適當行駛速度及具有良好的電池調節系統的前提下才能得到保證，續航問題成為電動汽車的主要弊端。其次是蓄電池壽命較為短暫，普通蓄電池可允許的充放電次數僅為300~400次，即使性能良好的蓄電池充放電次數也不過700~900次，按每年充放電200次計算，一個蓄電池的壽命最多為4年。 ^[4] 

針對以上問題，在控制成本的前提下的解決辦法主要有：一是減少成員數量或增大車內空間，以攜帶更多數量的電池，但是一味增加電池數量的方法存在很大限制。電池數量的增加必然會增大整車質量及車輛的行駛阻力，所以急需開發具有更高的比功率及比能量的電動汽車能量儲存裝置。二是對電動汽車進行節能設計。 ^[4] 

汽車動力傳動系優化設計中的匹配指標，主要包括動力性、燃料經濟性、綜合評價指標3種指標。 ^[5] 

汽車動力傳動系中的動力性指 標，是指汽車傳動作用下的最高車速、加速性能和爬坡性能。汽車在路面良好的路線中的最高車速，反應了汽車傳動系的極限能力，轎車車速範圍是140~250km/h，貨車車速範圍是80~120km/h。動力性指標中的加速性能，反應了汽車行駛時的平均速度，加速性能沒有統一的評價指標，可以利用原地起步加速時間、超車加速時間評價汽車動力傳動性的加速性能。爬坡性能也就是最大爬坡度，汽車掛一擋後利用車速完成規定的爬坡操作，確保汽車傳動性的穩定性。動力性指標的優化設計中，一定要注意指標與汽車動力傳動系的相互匹配，保障汽車具有足夠的傳動能力。 ^[5] 

燃料經濟性是評價汽車動力傳動系的一個指標，燃料經濟性指標可以分析汽車傳動系是否達到優化的標準。 汽車額定荷載下掛高擋，水平行駛在路面上，記錄等速行駛100km的燃油量，檢測汽車速度在10km/h和20km/h狀態下的燃油消耗量，繪製成等速燃料經濟特性曲線，從曲線中評價汽車傳動系 的燃料經濟性指標，進而優化設計出傳動性的燃料經濟性指標參數，明確汽車動力傳動系的經濟效益，方便用户選擇省油的汽車品牌。 ^[5] 

綜合評價指標優化設計是指汽車動力傳動系中的動力性指標與燃料經濟性指標，綜合評價兩項指標並獲取匹 配的指標參數，提高汽車動力傳動系的工作效率。常規理論中，汽車動力傳動系的動力性能指標越高，燃料經濟性能指標也會越高，因為汽車傳動時需要消耗燃料，傳動需求量越大燃料消耗越高，所以兩項指標優化匹配時容易出現矛盾問題，只能選擇最佳的匹配值，才確保綜合評價指標的合理性。綜合評價指標中專門分析汽車原地起步狀態下，連續執行換擋與加速，換擋加速的時間和多工況行駛中的燃料經濟性指標實行加權值處理，把加權值當做綜合評價指標，就可以獲取最佳的綜合評價指標匹配值。 ^[5] 

現階段，我國重機車輛在行駛過程中出現的情況比較多，這些重機車輛本身的方向盤就存在着一定的難點和挑戰，在進行不斷的轉向時，就很有可能會出現方向盤的車盤更加沉重難以掌控，駕駛員在進行轉向的操作過程中非常吃力，不容易出現回正的情況和問題。但是，重機車輛的車橋轉向沉重的情況產生的問題和原因非常多，既有可能是因為方向盤轉向節臂故障，也有可能是出現轉向節止推軸承等的問題，甚至是其餘不同種類的原因和問題。所以，在汽車的具體行駛過程中，往往容易出現這種類型的問題和安全故障，一旦出現，則應該通過更加專業的技術人員和操作人員進行更加專業詳細的判斷和檢查，進而發現問題的所在，這樣一來，才有可能進一步進行汽車轉向的維修解決和處理操作。 ^[2] 

這一類型的情況和問題在汽車的行駛過程中就非常有可能在汽車掛擋之後，出現空擋操作的問題或者是在進行駕駛員的換擋過程中不容易進行操作，不易換到更加合適的所需檔位，在進行換擋操作之後甚至容易出現退檔的情況，這種問題的成因大多數是由於變速桿以及輸出軸的安全問題和故障。汽車的行駛安全性能可能會直接地關係到駕駛員以及乘坐客人的人身和財產安危，倘若在高速公路上的汽車行駛過程中存在着變速器換擋和檔位安全故障，進而可能影響到駕駛過程中的安全穩定性能，對相關人員產生的威脅性非常大。 ^[2] 

在進行重機車輛的直線安全行駛過程中，行車駕駛員應 該牢牢把控住駕駛方向盤，才可以安全正常的運行和駕駛， 如果不慎在操控方向盤時出現一些放鬆的情況，重型機車就 可能會存在着直線跑偏的情況，非常不利於駕駛員對於車輛的順利使用。這類相關的問題和情況形成原因也是多種多樣 的，如果不經過更加專業和合格的安全監測，就無法輕易進 行判斷，特別是車輛左右輪的外傾角角度存在不同以及前輪 軸承的維修調理不夠合格的情況等。 ^[2] 

目前，我國的交通情況十分繁雜多樣，車輛對於高速公路的使用頻率和幅度非常大，對於安全行駛汽車的速率、擺振的要求標準也在不斷的提高和進步中。但是，當前我國很多生產的車輛在高速公路的安全行駛過程中可能會存在車橋擺振的問題和情況，也就是可能出現汽車行駛不穩定、搖擺前行以及車輛方向盤不夠穩定操作等。可能是因為駕駛的汽車輪胎安全質量出現問題、車的輪盤受到磨損等多種因素影 響，這樣的情況就會給整個行駛過程帶來非常強烈的安全問題。同時在進行車輛行駛的過程中存在車橋低速擺頭的情況，存在的低速擺頭情況，也就是重型機車在不斷駕駛過程中直線慢速下降時，就很容易出現車輛出現晃動以及方向不準確的情況，尤其是汽車在進行轉彎行駛的過程中，只有進行更大幅度的方向盤轉動操作，才可以完成轉彎操作，存在的安全隱患非常重大，也極有可能是車輛的轉型節臂等多種零件的問題和情況，應該指派更加專業的人員進行排查和檢驗。 ^[2] 

（1）車輛的車橋在進行轉向過程中沉重的解決措施：在技術人員進行安全監測排查的過程中，應該優先進行前橋架起。與此同時，應該不斷地轉動重型機車的方向盤，倘若駕駛員進行轉向的操作更加簡單容易，沒有出現沉重的情況，那麼問題一定是出現在車輛的前橋上。基於此要針對相同的後橋架起操作情況，更加詳細地檢查重型機車前輪的有關問題。在進行安全檢查過程中，不可以忽略汽車前橋使用的鋼板彈簧性能和特點，在一定的情況下，再進行車輛車輪的安全定位角度分析。 ^[2] 

（2）解決和處理車橋跑偏的情況：這一類型的問題在進行安全檢查中，首先應該檢測重型機車的車輛車輪安全質量情況，這樣一來就可以給重型機車換上全新的安全輪胎，再進行多次觀察檢測是否存在車橋跑偏的情況和現象，倘若沒有出現跑偏的情況，那就説明車輛的老舊輪胎存在着安全質量問題和情況。與此同時，還應該檢測車輛的輪轂軸承位置、手觸跑偏制動鼓等部件是否存在發熱的情況，如果存在這一情況，那就可能表明車輛的軸承維修調整太過緊密。主要的安全操作步驟還應該進行互相對稱的軸承安全測量，倘若不能夠及時準確地認定安全問題的成因，就應該檢驗車輛輪胎的安全定位是否準確。 ^[2] 

（3）高速擺振情況對應的解決措施：高速公路上的擺振情況應該優先對車輛轉向器等相關裝 備進行詳細的安全監測，進一步判定出其連接是否合理緊密以及安全質量情況如何。在進程支起驅動車輛輪胎的固定情況不是驅動輪胎，啓動重型機車要進行換擋操作，觀測驅動輪存在的擺振情況。這一安全監測過程通常需要更加專業的精準儀器的使用和操作，特別是在進行車輪安全原因相關情況的判定過程，就應該使用安全監測儀器輔助對重型機車的車輪進行相互更替情況的分析與對比。 ^[2] 

（4）解決處理低速擺頭情況和問題：通常情況下，我國生產的汽車低速擺頭的情況是因為相關零件之間互相存在間隙和空隙，甚至是連接情況不夠緊密。在相關人員進行安全監測過程中，應該分佈進行判定。可以優先進行轉向節的檢驗，倘若存在車輛鬆動的情況，就應該有針對性地維修並能給調整主銷以及襯套之間的相互配合情況。 ^[2] 

（5）對汽車進行不定期的維修保養和檢測：即使是對整個汽車存在的安全問題進行更加精確的維修調整，也無法順利保障汽車的安全質量和情況。在駕駛員進行駕駛的過程中，應該通過相關人員對自己的車輛進行有效的維修檢測，特別是對於整個汽車傳動操作系統的維修調整， 進一步保障汽車駕駛過程中的各部件能夠相互協調、正常運行，而不是僅僅依靠故障時的維修來保障汽車的性能。 ^[2]