二、相关知识

（一）汽车传动系的基本知识

1.汽车传动系的功用

汽车传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速、轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。

2.汽车传动系的组成

汽车传动系包括离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥等部分。

（1）离合器。离合器的主要作用：传递或者切断动力；在正常工作时接通，在起步、换挡、制动、滑行时断开；在驾驶员的操纵下，通过主动部分和从动部分的接合或分离实现传递或断开。

（2）变速器。变速器的主要作用：实现车辆的变速，保证发动机工作在高效区；设置多个挡位，依次为1、2、3、4、5挡，传动比依次减小，此外还有空挡、倒挡；传动比在一定的范围内连续可调，此时称之为无级变速器。

（3）万向传动装置。万向传动装置的主要作用：消除变速器与驱动桥之间因相对运动而产生的不利影响，允许驱动轮在一定的空间范围内跳动；便于传动轴在底部的布置，降低地板的高度。

（4）驱动桥。驱动桥主要用于安装左右驱动轮，内置主减速器、差速器、半轴、桥壳等。

3.汽车传动系的种类

按能量传递方式的不同，汽车传动系分为机械传动系、液力传动系、液压传动系、电传动系等。

（1）机械传动系。机械传动系结构简单、工作可靠，在各类汽车上都得到了广泛应用。图1-1所示为发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。在驱动桥处，动力又经主减速器、差速器和半轴等到达驱动车轮。

（2）液力传动系。液力传动系综合运用液力和机械来传递动力。液力传动也叫动液传动，如图1-2所示，它靠液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。动液传动装置有液力耦合器和液力变矩器两种。液力耦合器能传递转矩，但不能改变转矩大小。液力变矩器除了具有液力耦合器的全部功能以外，还能实现无级变速。一般液力变矩器还不能满足各种汽车行驶工况的要求，往往需要串联一个有级式机械变速器，以扩大变矩范围，这样的传动称为液力机械传动。

（3）液压传动系。液压传动也叫静液传动，它靠液体传动介质静压力能的变化来传递动力，主要由油泵、液压电机、控制装置等组成。如图1-3所示，发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能，然后再由液压电机将液压能转换成机械能。液压传动有布置灵活等优点，但其传动效率较低、造价高、寿命与可靠性不理想，目前只用于少数特种车辆。

（4）电传动系。电传动系是由发动机带动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮，如图1-4所示。

按传动比变化不同，汽车传动系又可分为有级传动系和无级传动系。按传动比的变换方式不同，汽车传动系统还可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式。

4.汽车传动系的布置形式

汽车传动系的布置形式主要与发动机的类型、汽车的用途和汽车重心的位置有关。其中，汽车的重心的位置决定了驱动桥的位置。

汽车传动系的布置，一般有以下几种形式。

（1）发动机前置后轮驱动（FR）。它是指发动机前置、后轮驱动的车辆，如图1-5所示。国内外的大多数货车、部分轿车和部分客车都采用这种形式。

（2）发动机后置后轮驱动（RR）。它是指发动机后置、后轮驱动的车辆，如图1-6所示。

在大型客车上多采用这种布置形式，少量微型、轻型轿车也采用这种形式。发动机后置的优点是使前轴不易过载，并能更充分地利用车箱面积，还可有效地降低车身地板的高度或充分利用汽车中部地板下的空间安置行李，也有利于减轻发动机的高温和噪声对驾驶员的影响。其缺点是发动机散热条件差，行驶中的某些故障不易被驾驶员察觉，远距离操纵也使操纵机构变得复杂、维修调整不便。但由于其优点较为突出，故在大型客车上应用越来越多。

（3）发动机前置前轮驱动（FF）。它是指发动机前置、前轮驱动，如图1-7所示。

这种形式的操纵机构简单、发动机散热条件好，但上坡时汽车质量后移，使前驱动轮的附着质量减小，驱动轮易打滑；下坡制动时，由于汽车质量前移，前轮负荷过重，高速时易发生翻车现象。现在大多数轿车采取这种布置形式。

（4）越野汽车的传动系（nWD）。越野汽车一般为全轮驱动，发动机前置，在变速箱后装有分动器将动力传递到全部车轮上。目前，轻型越野汽车普遍采用4×4驱动形式，中型越野汽车采用4×4或6×6驱动形式，重型越野汽车一般采用6×6或8×8驱动形式，如图1-8所示。

（5）发动机中置后轮驱动（MR）。这种布置形式常用于跑车和赛车，如法拉利、保时捷、F1赛车等。

（二）离合器的功用

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间的动力联系。其功用主要包括以下几点。

① 传递转矩。

② 离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。

③ 离合器可暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机的起动和变速器的换挡，以保证传动系换挡时工作平顺。

④ 离合器还能限制所传递的转矩，防止传动系过载。

（三）离合器的种类

为了使离合器的主动部分和从动部分可以暂时分离又可以逐渐接合，并且在传动过程中还可能相对运动，因此其主动部分和从动部分不可能采用刚性连接，而是借助两者间的摩擦力、液力或者电磁力来传递转矩，从而将汽车离合器分为摩擦离合器、液力耦合器、电磁离合器等几种。目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器。

1.摩擦离合器

摩擦离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构4部分组成。摩擦离合器又分为湿式和干式两种，目前与手动变速器相配合的绝大多数为干式摩擦离合器。按从动盘的数目不同，其又分为单片式摩擦离合器、双片式摩擦离合器和多片式摩擦离合器等几种。湿式摩擦离合器一般为多片式，浸在油中以便于散热。

2.液力耦合器

液力耦合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态，如图1-9所示。

3.电磁离合器

电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。在主动件与从动件之间放置磁粉，可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器，如图1-10所示。

（四）摩擦离合器的结构及工作原理

1.摩擦离合器的基本组成

摩擦离合器的基本组成如图1-11所示。

（1）主动部分：它包括飞轮、压盘和离合器盖。

（2）从动部分：它主要是两面带有摩擦衬片的从动盘和从动轴。

（3）压紧装置：若干螺旋弹簧。

（4）分离机构：它包括分离杠杆、分离轴承和分离拨叉。

（5）操纵机构：它包括离合器踏板、拉杆及拉杆调节叉、回位弹簧等。

2.摩擦离合器的工作原理

摩擦离合器的主动部分和从动部分借助接触面间的摩擦作用使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。

（1）接合状态。飞轮、压盘和从动盘三者在压紧弹簧的作用下压紧在一起，发动机的转矩经飞轮、压盘通过摩擦力矩传至从动盘，再经从动轴（变速器的一轴）向变速器传递动力。

（2）分离过程。踩下离合器踏板，拉杆右移，分离拨叉推动分离套筒左移，通过分离轴承使分离杠杆内端左移、外端右移，使压盘克服弹簧右移，离合器主、从动部分分离，中断动力传动。

（3）接合过程。缓慢抬起踏板，压盘在压紧弹簧的作用下逐渐压紧从动盘，传递的转矩逐渐增加，从动盘开始转动，但仍小于飞轮转速，压力不断增加，二者转速逐渐接近，直至相等，打滑消失，离合器完全接合。

下面主要介绍常用的周布弹簧离合器和膜片弹簧离合器。

3.周布弹簧离合器

（1）周布弹簧离合器的结构。

① 主动部分。主动部分包括飞轮、离合器盖、离合器压盘等机件组成。这部分与发动机曲轴连在一起。离合器盖与飞轮靠螺栓连接，压盘与离合器盖之间是靠3～4个传动片传递转矩的，如图1-12所示。

② 从动部分。从动部分由单片、双片或多片从动盘所组成，它将主动部分通过摩擦传来的动力传给变速器的输入轴。从动盘由从动盘本体、摩擦片和从动盘毂3个基本部分组成，如图1-13所示。

为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在从动盘本体圆周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到柔和接合的效果。

③ 扭转减振器。为了避免转动方向的共振，缓和传动系受到的冲击载荷，大多数汽车都在离合器的从动盘上附装有扭转减振器。扭转减振器能够降低发动机曲轴系与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，使传动系共振应力下降，还能缓和汽车改变行驶状态时对传动系产生的扭转冲击，并改善离合器的接合平顺性，如图1-14所示。

离合器接合时，发动机发出的转矩经飞轮和压盘传给了从动盘两侧的摩擦片，带动从动盘本体和与从动盘本体铆接在一起的减振器盘转动。从动盘本体和减振器盘又通过6个减振器弹簧把转矩传给了从动盘毂。因为有弹性环节的作用，所以传动系受的转动冲击可以在此得到缓和。传动系中的扭转振动会使从动盘毂相对于从动盘本体和减振器盘来回转动，夹在它们之间的阻尼片靠摩擦消耗扭转振动的能量，将扭转振动衰减下来。

④ 离合器的操纵机构。离合器的操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，而后又使之柔和地接合的一套机构。它是由位于离合器壳内的分离杠杆（在膜片弹簧离合器中，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用）、分离轴承、分离套筒、分离拨叉、回位弹簧等机件组成的分离机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构、助力机构等组成。

（2）离合器自由间隙和踏板自由行程。

① 离合器自由间隙：离合器在正常接合状态下，分离杠杆内端与分离轴承之间应留有一个间隙，一般为几毫米，如果没有自由间隙，会导致离合器打滑。

② 踏板自由行程：自由间隙反映到离合器踏板上，使踏板产生一个空行程，称为踏板自由行程，如图1-15所示。

③ 踏板自由行程的调整：改变分离拉杆的长度等可调整踏板自由行程，如图1-16所示。

4.膜片弹簧离合器

采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。

（1）膜片弹簧离合器的结构及工作原理。离合器膜片靠中心部分开若干径向切槽，形成弹性杠杆，而其余未切槽的截锥部分起弹簧作用，用支承环和铆钉安装在离合器盖上，如图1-17所示。

当膜片弹簧离合器工作时，膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面有一段距离。当离合器盖通过螺栓固定在飞轮上时，膜片弹簧在支承环处受压产生弹性变形，此时膜片弹簧的外圆周对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态；当踩下离合器踏板时，分离轴承推动膜片弹簧，使膜片弹簧以支承环为支点发生反向锥形的转变，于是膜片弹簧的外圆周向后翘起，通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离。

（2）膜片弹簧离合器的结构特点。

① 由于膜片弹簧的轴向尺寸较小而径向尺寸很大，这有利于在提高离合器转矩容量的情况下，减小离合器的轴向尺寸。

② 膜片弹簧离合器不需要专门的分离杠杆，这使离合器结构简化，重量减轻。

③ 由于膜片弹簧轴向尺寸小，所以可以适当增加压盘的厚度，提高热容量；还可以在压盘上增加散热筋以及在离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。

④ 膜片弹簧离合器的主要部件形状简单，可以采用冲压加工，大批量生产时可以降低生产成本。

（3）膜片弹簧离合器的弹性特性。图1-18所示为膜片弹簧和螺旋弹簧的弹性特性曲线，由图可以看出，在两种离合器的压紧力相同时，即都为Pb时，轴向的变形量为λb，当摩擦片磨损量达到容许的极限值Δλ'时，两种弹簧压缩变形量减小到λa。此时螺旋弹簧压紧力便降低到Pa'，显然Pa'<Pb，两值相差较大，将使离合器中压紧力不足而产生滑摩，而膜片弹簧压紧力只降低到与Pb相差无几的Pa，离合器仍能正常工作。因此膜片弹簧的转矩容量比螺旋弹簧要大15%左右。

当离合器分离时，如两种弹簧的进一步压缩量都为Δλ"，由图可知，膜片弹簧所需的作用力为Pc，比螺旋弹簧所需的作用力Pc'约少20%，再加上膜片弹簧离合器采用了传动片装置，故它具有轴向弹性，在分离时其弹性恢复力和分离力方向一致，而且膜片弹簧离合器取消了分离杠杆装置，减少了这部分摩擦损失，因此使踏板操纵力减小。

由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，故压力分布均匀，与摩擦片的接触良好，磨损均匀，摩擦片的使用寿命长。此外，膜片弹簧离合器还有高速性能好，操作运转时冲击噪声小等优点。膜片弹簧离合器也存在一些缺点，主要是制造工艺和尺寸精度等要求严格。膜片弹簧离合器不仅在轿车上广泛应用，而且在轻型、中型货车甚至在重型货车上也得到应用。

（4）膜片弹簧离合器的结构形式。

① 推式膜片弹簧离合器。如图1-19所示，推式膜片弹簧离合器在离合器分离时分离杠杆内端受推力，桑塔纳2000型轿车、红旗CA7220型轿车及CA1091型货车均为推式膜片弹簧离合器。

② 拉式膜片弹簧离合器。如图1-20所示，拉式膜片弹簧离合器的膜片反装，在离合器分离时分离杠杆内端受推力，结构强度提高，散热通风条件进一步改善，磨损后膜片弹簧仍能保持与支承环接触。

拉式膜片弹簧离合器与推式膜片弹簧离合器的最大差别：推式膜片弹簧离合器是膜片弹簧的大端压在离合器压盘上，拉式膜片弹簧离合器则是膜片弹簧的小端压在离合器压盘上。

膜片弹簧离合器总成零部件的分解图如图1-21所示。

5.离合器操纵机构

离合器操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，而后又使之柔和接合的一套机构。该机构起始于离合器踏板，终止于离合器壳内的分离轴承。下面所要讨论的主要是其位于离合器壳外面的部分。

按照分离离合器所需的操作能源，离合器操纵机构有人力式和气压式两类，前者是以驾驶员的肌体作为唯一的操纵能源，后者则是以发动机驱动的空气压缩机作为主要操纵能源，而以人体作为辅助和后备的操纵能源。

人力式操纵机构按照所用传动装置的形式不同可分为机械式和液压式两种。

（1）机械式操纵机构。机械式操纵机构包括杆系传动装置和绳索传动装置两种。杆系传动装置中关节点多，因而摩擦损失较大，此外其工作会受到车身和车架变形的影响。在平头车、后置发动机汽车等离合器需要用远距离操纵时，合理布置杆系比较困难；绳索传动装置则可以消除上述缺点，但是绳索寿命较短，拉伸刚度小，故其只适用于轻型、微型汽车和某些轿车。机械式操纵机构结构简单，制造成本低，故障少，但是其机械效率低而且拉伸变形会导致踏板行程损失过大。

（2）液压式操纵机构。液压式操纵机构主要由主缸、工作缸及管路系统组成，如图1-22所示。液压式操纵机构具有摩擦阻力小、质量小、布置方便、接合柔和等特点，并且不受车身车架变形的影响，因此应用日益广泛。桑塔纳2000GSi、北京2020、奥迪100等轿车离合器均采用液压式操纵机构。

主缸构造如图1-23所示，主缸体借补偿孔A、进油孔B通过进油软管与储液罐相通。主缸体内装有活塞，活塞中部较细，且为“十”字形断面，使活塞右方的主缸内腔形成油室。活塞两端装有皮碗。活塞左端中部装有止回阀，经小孔与活塞右方主缸内腔的油室相通。当离合器踏板处于初始位置时，活塞左端皮碗位于补偿孔A与进油孔B之间，两孔均开放。

踩下离合器踏板时，通过主缸推杆使活塞向左移动，止回阀关闭。当皮碗将补偿孔A关闭后，管路中油液受压，压力升高。在油压作用下，工作缸活塞被推向左移，工作缸推杆顶头直接推动分离板，从而带动分离轴承，使离合器分离。当迅速放松离合器踏板时，踏板回位弹簧通过主缸推杆使主缸活塞较快右移，而由于油液在管路中流动有一定阻力，流动较慢，使活塞左面可能形成一定的真空度。在左右压力差的作用下，少量油液通过进油孔经过主缸活塞的止回阀流到左面弥补真空。在原先已由主缸压到工作缸去的油液重又流回到主缸时，由于已有少量补偿油液经止回阀流入，故总油量过多。这多余的油即从补偿孔A流回储液罐。当液压系统中因漏油或因温度变化引起油液的容积变化时，则可借补偿孔A适时地使整个油路中油量得到适当的增减，以保证正常油压和液压系统工作的可靠性。主缸左皮碗从初始位置通过补偿孔这段距离，即为离合器液压操纵系统中的离合器踏板自由行程。

离合器工作缸结构如图1-24所示，其内装有活塞、皮碗、推杆等，缸体上还设有放气螺栓。当管路内有空气存在而影响离合器操纵时，可拧出放气螺塞进行放气。工作缸活塞直径为22.2mm，主缸活塞直径为19.05mm。由于前者略大于后者，故液压系统稍有增力作用，以补偿液流通道的压力损失。

（五）桑塔纳2000GLi型和2000GSi型轿车离合器的结构

1.离合器的总体结构

桑塔纳2000GLi型轿车离合器采用单片、干式、膜片弹簧离合器。如图1-25所示，它主要由压盘、离合器从动盘、膜片弹簧、分离轴承、分离套筒、分离叉轴、离合器拉索等零件组成，在拆卸安装与维修中可参照进行。

2.膜片弹簧

膜片弹簧用优质弹簧钢薄板制成，形状为碟形，开有径向切槽，切槽内端开通，外端为圆孔，形成多个弹性杠杆，如图1-26所示。它既是压紧杠杆，又是分离杠杆，简化了离合器的结构，而且膜片弹簧不会因高转速产生的离心力而发生弯曲变形，以致压紧力下降。此外，膜片弹簧具有理想非线性特征，磨损后，弹簧压力几乎保持不变。

3.压紧装置

压紧装置由主动（压）盘、膜片弹簧、支承环定位螺钉（铆钉）、分离钩、传动钢片等组成，如图1-26所示。传动钢片共3组，均布于压盘周围，其两端分别与离合器盖和压盘连接。支承环在膜片弹簧中部，左右各一根，由定位铆钉固定，作为膜片弹簧变形时的支点。压盘周边对称固定有多个分离钩，把膜片弹簧的外边缘和压盘钩在一起，膜片弹簧外边缘就压在压盘的环形台上。

离合器盖未固定到飞轮上时，膜片弹簧不受力，处于自由状态，此时，离合器盖与飞轮安装面有一段距离l，如图1-27（a）所示。离合器盖固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，右侧支承环压膜片弹簧，使之发生弹性变形，这样膜片弹簧对压盘和从动盘产生压紧力，离合器处于接合状态，如图1-27（b）所示。分离离合器时，分离轴承左移，膜片弹簧以左侧支承环为支点，进一步变形，其外缘通过分离钩拉动压盘，使离合器分离，如图1-27（c）所示。

4.离合器操纵机构

桑塔纳2000GLi型轿车的离合器操纵机构采用机械拉索式分离装置，而桑塔纳2000GSi型轿车则采用液压式操纵机构。

机械拉索式分离装置主要由分离轴承、分离轴、分离轴传动杆、拉索踏板等零部件组成，如图1-28所示。踩下离合器踏板时，踏板上端拉动离合器拉索，使分离轴承传动杆顺时针转动，同时带动分离轴顺时针转动，使分离拨叉推动分离轴承，压迫膜片弹簧，离合器分离。

液压式操纵机构主要由主缸、工作缸及管路组成。它具有阻力小、质量小、接合柔和等优点，且无需调整踏板自由行程。

（六）对离合器的要求

① 从结构上首先应保证传递发动机最大转矩的前提下满足分离彻底、接合柔顺这两个基本性能要求。

② 离合器从动部分转动惯量要尽可能小，以减小换挡时齿轮间冲击。

③ 离合器应具有缓和转动方向冲击，减轻该方向振动的能力，且噪声小。

④ 压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。

⑤ 操作省力，维修保养方便。

⑥ 离合器应散热良好，以保证离合器工作可靠。