齿轮变速传动装置中的止回球的作用

回转窑的大齿圈是套在回转窑筒体上的。为了拆装的方便，大齿圈一般作成剖分式。剖分式有180°剖分（即二块），90°剖分（即四块）二种，都是用螺栓或其他紧固件牢固联接。目前氧化铝回转窑多使用两个半圆的结构。大齿圈安装在回转窑中略向窑尾靠近的位置。主要是为了减小筒体的扭矩，减少筒体对传动装置的热作用。大齿轮和靠近它的滚圈的合适距离依据回转窑的规格约为3~5米.这是因为靠近滚圈的回转窑筒体不易弯曲，保证大小齿轮的正确啮合，距离过小则不易于安装和检修。

回转窑传动装置一般设有大齿轮罩、喷油润滑等装置。大齿轮罩的作用具有防止漏油（包括罩上的检查孔）、润滑作用、防尘、安全等优点。回转窑设备的齿轮罩的结构主要有全封闭和半封闭两种。全封闭严密性好，漏出的油少，但往往大量的油滴在筒体上，当该段回转窑筒体因故过热时，会引起着火事故。半封闭便于观察弹簧板的工作情况和有利于齿圈的散热，并且耗用钢材少，减少回转窑设备制造成本。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

2. 手动变速器变速机构的主要作用是什么

变速器的构造和原理

1．变速器功用

（1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。
（2）实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。
（3）中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。

2．变速器分类
（1）按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

（a）有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。
（b）无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式，机械式和电力式等。
（c）综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

（2）按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。

（a）强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。
（b）自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。
（c）半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。

3．普通齿轮变速器

普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。

变速器传动机构

（1）三轴变速器

这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。

三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。

（2）两轴变速器

这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。

4．变速器操纵机构

变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档，从而改变变速器的工作状态。

为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应能满足以下要求：

（1）挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换档时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。

（2）为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。

（3）为了防止在汽车前进时误挂倒档，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒档锁装置。

五．万向传动装置

1．概述

在汽车传动系及其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还要有中间支承，主要用于以下一些位置：

1-万向节；2-传动轴；3-前传动轴；4-中间支承

发动机前置后轮驱动汽车（见图 (a)）的变速器与驱动桥之间。当变速器与驱动桥之间距离较远时，应将传动轴分成两段甚至多段，并加设中间支承。

多轴驱动的汽车的分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间 （见图(b)）。

由于车架的变形，会造成轴线间相互位置变化的两传动部件之间。 如图(c)所示为在发动机与变速器之间。

采用独立悬架的汽车的与差速器之间（见图 (d)）。

转向驱动车桥的差速器与车轮之间（见图 (e)）。

汽车的动力输出装置和转向操纵机构中（见图 (f)）。

2．万向节

万向节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。

（1）万向节的分类

按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。

（2）不等速万向节

十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15゜～20゜。下图所示的十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。两万向节叉1和3上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。

十字轴万向节结构
1- 套筒；2-十字轴；3-传动轴叉；4-卡环；5-轴承外圈；6-套筒叉

十字轴式刚性万向节具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角α不为零的情况下，不能传递等角速转动。

当满足以下两个条件时，可以实现由变速器的输出轴到驱动桥的输入轴的等角速传动：

1）传动轴两端万向节叉处于同一平面内；
2）第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等。

因为在行驶时，驱动桥要相对于变速器跳动，不可能在任何时候都有α1＝α2，实际上只能做到变速器到驱动桥的近似等速传动。

在以上传动装置中，轴间交角α越大，传动轴的转动越不均匀，产生的附加交变载荷也越大，对机件使用寿命越不利，还会降低传动效率，所以在总体布置上应尽量减小这些轴间交角。

（3）准等速万向节

常见的准等速万向节有双联式和三销轴式两种，它们的工作原理与双十字轴式万向节实现等速传动的原理是一样的。

1,4-万向节叉；2-十字轴；3-油封；5-弹簧；6-球碗；7-双联叉； 8-球头

双联式万向节实际上是一套将传动轴长度减缩至最小的双十字轴式万向节等速传动装置，双联叉相当于传动轴及两端处在同一平面上的万向节叉。在当输出轴与输入轴的交角较小时，处在圆弧上的两轴轴线交点离上述中垂线很近，使得α1与α2 的差很小，能使两轴角速度接近相等，所以称双联式万向节为准等速万向节。

（4）等速万向节

目前轿车上常用的等速万向节为球笼式万向节，也有采用球叉式万向节或自由三枢轴万向节的。

球笼式万向节的结构见下图。星形套7以内花键与主动轴1相连，其外表面有六条弧形凹槽，形成内滚道。球形壳8的内表面有相应的六条弧形凹槽，形成外滚道。六个钢球6分别装在由六组内外滚道所对出的空间里，并被保持架4限定在同一个平面内。动力由主动轴1（及星形套）经钢球6传到球形壳8输出。

球笼式等速万向节
1- 主动轴 2,5-钢带箍；3-外罩 4-保持架（球笼）6-钢球；7-星形套（内滚道） 8-球形壳（外滚道） 9-卡环

球笼式等速万向节内的六个钢球全部传力，承载能力强，可在两轴最大交角为42゜情况下传递扭矩，其结构紧凑，拆装方便，得到广泛应用。

3．传动轴及中间支承

在有一定距离的两部件之间采用万向传动装置传递动力时，一般需要在万向节之间安装传动轴。若两部件之间的距离会发生变化，而万向节又没有伸缩功能时，则还要将传动轴做成两段，用滑动花键相连接。为减小传动轴花键连接部分的轴向滑动阻力和摩损，需加注润滑脂进行润滑，也可以对花键进行磷化处理或喷涂尼龙层，或是在花键槽内设置滚动元件。

1-盖子；2-盖板；3-盖垫；4-万向节叉；5-加油嘴；6-伸缩套； 7-滑动花键槽；8-油封；9-油封盖；10-传动轴管

在采用独立悬架连接的驱动桥上，差速器与驱动轮之间的传动轴又称为驱动半轴。在工作时，差速器与驱动轮之间的距离变化是靠内侧伸缩型万向节来适应的。

独立悬架驱动半轴型式

1-短轴；2-外侧等速万向节；3-驱动轴；4-内侧等速万向节
驱动轴总成

传动轴动平衡问题

传动轴在高速旋转时，任何质量的偏移都会导致剧烈振动。生产厂家在把传动轴与万向节组装后，都进行动平衡。经过动平衡的传动轴两端一般都点焊有平衡片，拆卸后重装时要注意保持二者的相对角位置不变。

在传动距离较长时，往往将传动轴分段，即在传动轴前增加带中间支承的前传动轴。

1-变速器；2-中间支承；3-后驱动桥；4-后传动轴；5-球轴承；6-前传动轴
当变速器和后桥之间距离较长时常使用两段传动轴

传动轴中间支承

如图所示为一种中间支承结构，它实际上是一个通过支承座和缓冲垫安装在车身（或车架）上的轴承，用来支承传动轴的一端。橡胶缓冲垫可以补偿车身（或车架）变形和发动机振动对于传动轴位置的影响。

1-滚球轴承；2-中间轴承缓冲垫；3-支承座
中间轴承

六.驱动桥

驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其主要功用是将万向传动装置传来的发动机动力经过降速，将增大的转矩分配到驱动车轮。

驱动桥一般可分为非断开式和断开式两种。

1。非断开式驱动桥

非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，它由驱动桥壳1，主减速器（图中包括6、7），差速器（图中包括2、3、4）和半轴7组成。驱动桥壳1由中间的主减速器壳和两边与之刚性连接的半轴套管组成，通过悬架与车身或车架相连。两侧车轮安装在此刚性桥壳上，半轴与车轮不可能在横向平面内作相对运动。

输入驱动桥的动力首先传到主减速器主动小齿轮7，经主减速器减速后转矩增大，再经差速器分配给左右两半轴5，最后传至驱动车轮。

1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿轮；5-半轴； 6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮

后轮驱动驱动桥的主要部件

2。断开式驱动桥

为了与独立悬架相适应，驱动桥壳需要分为用铰链连接的几段，更多的是只保留主减速器壳（或带有部分半轴套管）部分，主减速器壳固定在车架或车身上，这种驱动桥称为断开式驱动桥。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，差速器与车轮之间的半轴也要分段，各段之间用万向节连接。

1-主减速器；2-半轴；3-弹性元件；4-减振器；5-车轮；6-摆臂；7-摆臂轴
断开式驱动桥的构造

具有转向功能的驱动桥，又称之为转向驱动桥。前轮驱动汽车的前桥都是转向驱动桥。

3. 汽车传动系统组成与作用

汽车行驶过程中采用的传动操作系统是由离合器、变速器、万向转运传动设备以及相关的驱动桥共同构成的，也就是进行发动机和汽车四轮驱动器之间互相连接的动力传输设备。汽车的传动操作系统的主要应用功能有促使汽车起步的功能、变速功能、主要减慢速度的功能以及差速功能等等不同应用功能，给行驶过程中的汽车以足够充足的牵引力和行车速度变化，进而可以顺利地确保行驶中的汽车可以更加安全、稳定的运行和驾驶。 [2]

离合器
离合器作为发动机与传动系的结合工具，其由主动部分（飞轮、离合器盖等）、从动部分（摩擦片）、压紧装置（膜片弹簧）和操纵机构组成。作用主要有以下几点：①保证汽车平稳的起步；②保证挡位改变时的顺滑性;；③防止传动系统过载造成机件损坏。 变速器是实现不同行驶路况下的行驶速度改变的重要工具，主要有变速器壳、盖、输入轴、输出轴、中间轴、倒挡轴、齿轮、轴承、油封、操纵机构等组成，利用不同直径的齿轮啮合实现转速和转矩的转变，为实现变速变矩、实现汽车倒行、中断传输动力和实现动力传输的功能。 [3]
随着科技的发展，离合器可以分为以下几种:：①液力偶合器，也称液力变矩器，通过油液传动，用油液带动涡轮实现动力的传递；②电磁离合器是通过线圈的电磁感应，通电时产生磁性实现动力传递；③摩擦式离合器又分为干式和湿式摩擦离合器两种，根据从动盘的数量又分为单双多盘式等种类。随着电子技术在汽车领域的应用，一些自动离合器也应运而生，由控制单元（ECU）来代替手动的离合器操作，减少了汽车驾驶者在使用过程中的不规范操作造成的能量损失。自动离合器可分为机械电机式自动离合器和液压式自动离合器两种。机械式是通过ECU分析油门、发动机转速和车辆行驶速度后控制马达拉动拉 杆驱使离合器工作的运动形式，而液压式是用电动油泵代替拉杆。装有自动离合器的汽车比AT和CVT汽车有耗油低、成本低的优势。 [3]

万向传动装置
万向传动装置是实现汽车传动系动力传输的关键装置，位于传动轴的末端，链接传动轴驱动桥和半轴等零件。 作用是在汽车车身空间、汽车轴距、装配误差等各方面因素引起的发动机与汽车轴线不在同一位置，解决动力传递过程、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动角度变化问题。 [3]

驱动桥
驱动桥即主减速器、差速器和半轴的总称。其中主减速器是通过增加转矩、减少转速来实现动力传递。差速器是主减速器传递的动力传递给两轮，其目的是实现转弯时两车轮的不同速度需求。 [3]

半轴
半轴是将差速器的动力传递给驱动轮的装置。 现以轻型轿车为例，从离合器、变速器以及传动部件材料等方面分析研究汽车传动系的传动效率的改进方向。 [3]

变速器
传动系的动力传递主要通过变速器将发动机的动力以改变传动比的方式传递给车轮，用来适应周围环境的变 化及自身重量的改变，在汽车发展的历程中，汽车的变速器经历了从手动到自动的技术变革。 [3]
手动变速器（MT）也就是通俗讲的手动挡，是需要驾驶者在使用汽车时根据个人意愿和实际情况自我调节汽车的一种变速方式。它通过大小不同的齿轮在驾驶者的操控下完成高速和低速的不同动力传输需求。 采用新型技术进行技术升级是MT发展的道路，可采用以下几种方法：①采用高性能的钢材，增加齿轮的刚度， 减少变速器齿轮在转动过程中的变形磨损，增加齿轮间的结合，减少滑动产生的能量损失；②采用不同的轴承结构，用球和柱轴承结构替换锥轴承，减少齿轮转动的摩擦错位带来的能量损失；③采用高性能的润滑剂，减少换挡时齿轮的摩擦，增加契合度减少能量损失；④减少变速器润滑油的油量，可以减少汽车在空载时能量损失6%～8%。 [3]
液力机械式自动变速器（AT）是通过液体压力的方式传递和改变扭矩，实现控制机构的闭锁功能。运用液体压力和齿轮传动与电控系统相结合实现速度的改变和扭矩的转换。9G-TRONIC 变速器把齿比扩大到了9：15，发动机的转速被有效地降低，节油效果较好。采用了双扭减振和离心技术保证了舒适性，运用最新式的行星齿轮直控单元，使齿轮控制迅速；在材料方面采用了新型的铝合金材料，将整车质量减小；在箱体中采用了两个油泵，链传动的离轴式设计主油泵在保证润滑的同时增加了冷却效果。 [3]
无级变速器（CVT）是通过传动带将动力传递给一个可改变槽齿宽度的棘轮完成动力的传递，达到变速的目的。某公司提出了对CVT进行改进，用链条作传动方式，能实现更大的扭矩，但噪音大。传动比的范围越大，对 提高燃油经济性更有利，所以CVT的最大传动比为7.7，燃油经济性能相对较好。 [3]
机械式自动变速器（AMT）是在原来的固定轴式有级变速器的基础上增加了自动控制机构，即ECU。简单的就是在手动变速箱的基础上增加电控离合系统和电控换挡系统。AMT继承了MT的优点在燃油经济性方面比传统的 4AT 相比，油耗降低20% ～30%，这是一个相当可观的数据，AMT相比于MT减少了不熟练驾驶者在操作时的燃油消耗，但舒适性与其他车型相比略差，在换挡时存在顿挫感，一直没有被广泛使用。 [3]
双离合器自动变速器（DCT）通过两组被自动控制的离合器交替工作， 实现无时间间隔换挡。小扭矩湿式双离合自动变速器，质量相对较轻，适合小排量的发动机，同时采用电机驱动适时精确控制换挡时机，能使发动机在较长的一段时间内保持较低速度运转，效率高，更加省油，在离合器方面采用了格特拉克独有的微滑摩技术，摩擦器片和摩擦片之间会有一层油膜，能缓解发动的瞬时转速。 [3]

纯电动汽车传动系统

传动方案
机械式传动：最早的电动汽车主要采用的都是机械式传动系统，结构类似于传统的内燃机汽车，以电动机取代发动机，配备的驱动电机一般具有较小的转矩与较高的转速等特点，而配备的变速器大多结构较为复杂。但由于其零部件多、在传动效率方面受到比较大的限制，无法在性能上满足电动汽车的设计需求。 [4]
机电集成式传动：顾名思义，机电集成主要是指将传动系与电动机集成于一体，其传动系统主要包括主减速器和差速器等单元。该传动方式多采用传动比在5-20的行星齿轮减速器。行星减速器相对其他减速器，具有精度高、刚性强、传动效率高、扭矩/体积比大的优势。该传动方式通过对传动系统及电动机的集成设计，结构小巧体积轻便，同时可以满足纯电动汽车对承载力、抗冲击力及抗震能力等的性能需求且安全系数较高、循环寿命较长。但整车通过性变差，维修不便等。 [4]
电动桥传动：该传动系统多采用在驱动桥内同时安置两部驱动电机的布置方式。其中，差速器仅在车辆转弯时参与对车轮的控制，协助转弯，而在车辆直行时停止工作。等输出功率的单电机与双电机相比，体积更为庞大,质量也更高。采用电动桥传动方式的电动汽车具有比前两种传动方式更好的机电集成水平，且在传动效率方面得到了更好的保障。但另一方面，若保证驱动电机可满足更多行驶工况下的行驶需求，就必须适应更宽的转矩变化范围，对控制和加工技术要求较高，电动桥内部的结构也随之更为复杂，增加整车成本，不利于后期维修。 [4]

主要发展问题和解决方法
制约纯电动汽车发展的首先是蓄电池的续航能力问题。目前市场上使用的电动汽车完成一次充电后，续航里程一般为100~300km，且仅在保持适当行驶速度及具有良好的电池调节系统的前提下才能得到保证，续航问题成为电动汽车的主要弊端。其次是蓄电池寿命较为短暂，普通蓄电池可允许的充放电次数仅为300~400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700~900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年。 [4]
针对以上问题，在控制成本的前提下的解决办法主要有：一是减少成员数量或增大车内空间，以携带更多数量的电池，但是一味增加电池数量的方法存在很大限制。电池数量的增加必然会增大整车质量及车辆的行驶阻力，所以急需开发具有更高的比功率及比能量的电动汽车能量储存装置。二是对电动汽车进行节能设计。