中文譯文 車身結(jié)構(gòu)和自動變速器 1 車身結(jié)構(gòu) 車是一個人可以擁有的最迷人的設(shè)備，汽車也是一最普遍的設(shè)備，一輛車包含了許多不同的技術(shù)。每一個零部件都有自己專門的設(shè)計和工程技術(shù)領(lǐng)域。但是，任何汽車是由四個基本部分：發(fā)動機，底盤，車身和電氣系統(tǒng)。 作為動力源，發(fā)動機要求一個燃油系統(tǒng)提供燃料或混合空氣。它在動力生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。假設(shè)該發(fā)動機是一個汽油發(fā)動機，燃油泵系統(tǒng)的液體汽油從油箱到化油器位置使汽油與空氣可以混合?；旌衔锉粋鬟f到發(fā)動機燃燒。如果發(fā)動機電噴發(fā)動機，燃料從油箱被傳遞給噴油器通過一個電動燃油泵。燃料噴油器，直接控制進氣歧管中的燃油計量，由電控燃油噴射系統(tǒng)發(fā)出脈沖。電控燃油噴射系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機狀態(tài)確定的空氣燃料比。 一個是作為一個支持車身框架的底盤用來組裝所有的汽車零部件上。事實上，當(dāng)從發(fā)動機的動力傳送到底盤，動力系統(tǒng)開始，接著轉(zhuǎn)向，車輪懸架，制動系統(tǒng)和輪胎。這些組件彼此聯(lián)系密切。實際上，驅(qū)動系統(tǒng)將發(fā)動機的動力傳輸?shù)津?qū)動輪。該驅(qū)動系統(tǒng)由離合器，變速箱，萬向節(jié)，驅(qū)動橋等組成。 汽車車身框架在底盤上，其功能是為用戶提供舒適，保護和空間。車身一般分為四個部分：前，上部或頂部，后部和底部。這些部分是進一步分成小單位，如發(fā)動機罩，擋泥板，頂板，車門，儀表盤，保險杠和行李艙。電氣系統(tǒng)被認為是汽車的電源為汽車供應(yīng)照明用電。電氣系統(tǒng)包含電池的電氣系統(tǒng)，燈光，發(fā)電機，發(fā)動機點火，照明電路，以及控制其使用的各種開關(guān)。 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，新式的車正在設(shè)計和性能方面變得更好。當(dāng)汽車非常受人們歡迎時，許多關(guān)于相應(yīng)事實的負面問題應(yīng)當(dāng)由科學(xué)家考慮，如能源危機，空氣污染和交通堵塞。因此，科學(xué)家和汽車制造商致力于改善燃油經(jīng)濟性，控制廢氣排放；同時政府正積極采取措施來解決交通問題。 2自動變速器 什么是變速器？ 變速器是一個連接到發(fā)動機的背后和發(fā)送來自發(fā)動機的功率以驅(qū)動車輪的裝置。汽車發(fā)動機在一定轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)/分鐘）處于最佳運行的范圍時，它的職責(zé)是傳輸以確保動力被傳遞到車輪使保持在該范圍內(nèi)的發(fā)動機通過不同的齒輪聯(lián)合工作。在低速檔，發(fā)動機會使驅(qū)動輪轉(zhuǎn)得更快而在高速運轉(zhuǎn)時的發(fā)動機則是在偷懶----即汽車可能會在70邁的速度持續(xù)。除了各前進檔，傳輸也有個空擋即車輪斷開驅(qū)動和倒檔----驅(qū)動輪向相反的方向運動。最后，還有抱死的位置，在這個位置上，一種閉鎖裝置（不同于那些房門上呆板的自動鎖）是在輸出軸槽中插入鎖定驅(qū)動器以防止車輪轉(zhuǎn)動從而防止車輛滑動。 現(xiàn)代的自動變速箱是迄今為止，在今天的汽車中最復(fù)雜的機械部件。自動變速器包含機械系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)和計算機控制，所有的工作中去幾乎沒有注意的完美和諧在一起，直到有一個問題。對于現(xiàn)代的汽車，自動變速器是一個復(fù)雜的組件，這種傳遞動力的方式，是液力變矩期充當(dāng)離合器來連接發(fā)動機和變速器。 兩個基本類型的自動變速器基于該車輛是否是前驅(qū)動或后驅(qū)動。對發(fā)動機前置后驅(qū)動的汽車，變速器通常安裝在發(fā)動機后底盤中心與油門配合。變速器輸出軸連接到后橋，把發(fā)動機的動力傳遞到后輪，動力傳輸系統(tǒng)是直線的，從發(fā)動機通過液力變矩器、變速器、傳動軸、最后直接到到達車輪。 對于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車，變速器通常和差速器裝在一起。對于前驅(qū)動的汽車，變速器安裝在發(fā)動機一側(cè)，前車軸直接連接到差速器上，把動力傳遞給前輪。在這個布置中，動力來自于發(fā)動機，通過液力變矩器、變速器輸出的動力通過了一個180度大轉(zhuǎn)彎，經(jīng)過變速器沿發(fā)動機側(cè)邊通過傳動軸輸出到前輪。 還有其它的一些布置，發(fā)動機前置前驅(qū)動，發(fā)動機橫向布置，裝設(shè)一個分動器可以實現(xiàn)四輪驅(qū)動。但這種形式目前是最常用的：發(fā)動機中置后驅(qū)動，可以使重量均勻的分布在前、后輪之間，改善了操作性能；發(fā)動機后置后驅(qū)動，發(fā)動機、變速器、驅(qū)動輪都在后方，這種后置式的發(fā)動機的安排，是最滿意的。 現(xiàn)代的自動變速器包括了許多組件和系統(tǒng)的協(xié)同工作，有行星齒輪組、液壓系統(tǒng)、密封件和墊圈、變矩器、調(diào)節(jié)器、節(jié)氣門拉線、計算機控制這些都是多年來由機械式演變過來的。這用簡單、通用的解釋，描述一下這些系統(tǒng)。 2.1行星齒輪組 ? ? 自動變速器箱體內(nèi)有很多齒輪，有各種不同的組合，在一個變速箱內(nèi)，齒輪的滑動沿軸線從一個位置到另一個位置，對各種大小齒輪的要求，有正確的傳動比。在一個自動變速箱，至始至終，不是齒輪的機械移動來達到這一點的，通過行星齒輪組來完成。 基本的行星齒輪組成由一個太陽輪、一個齒圈、并且有兩個或兩個以上的行星齒輪，全部齒輪都是常嚙合。行星齒輪的相互聯(lián)系通過一個共同的載體，使齒輪相互嚙合在一起。一個傳遞方式，這個系統(tǒng)可以從發(fā)動機的輸出連接到齒圈作為主動件，連接行星輪作為從動件，并鎖定太陽輪，使起不能轉(zhuǎn)動。在這情況下，當(dāng)我們把齒圈、行星齒輪，沿太陽輪轉(zhuǎn)動，主動件與從動件就同向轉(zhuǎn)動，從動件的轉(zhuǎn)速慢，齒輪減速就類似汽車的一擋。 如果解開太陽輪和鎖定其它兩個元素，這就會使這三個要素以同樣的速度轉(zhuǎn)動，齒輪的傳動就類似于汽車是第三或高擋位。另一個方式是，把行星架鎖定，使太陽輪作為主動輪，齒圈作為從動件，這時它們的轉(zhuǎn)動方向就相反，就類似以汽車的到擋。 上面所說的，在實際的傳動過程是如何控制。齒圈為輸入軸，行星架為輸出軸，都是通過盤式離合器控制。太陽輪一個單向離合器，一個制動器，當(dāng)制動器作用時，太陽輪只能從一個方向轉(zhuǎn)動。 在這情況下，離合器的使用，鎖定行星架與太陽輪迫使它們以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。如果它們的離合器和制動器都被釋放，該系統(tǒng)在自由狀態(tài)。變速器的行星齒輪組太陽輪是自由的，比輸出動力。在一擋位，制動器制動太陽輪跟隨轉(zhuǎn)動，從第一擋到高擋制動器釋放和離合器使用到輸入軸，它們以同一個速度轉(zhuǎn)動。 使用兩個或兩個以上的行星齒輪組以各種方式連接，可提供不同的前進速度和扭矩，普遍的使用以現(xiàn)代的自動變速器。 2.2 片式離合器 片式離合器主要由若干交替排列的離合器盤和離合器片組成。每片離合器盤上有伸出的突線，勾住離合器鼓，以輸入軸連接。離合器片內(nèi)的鍵槽與離合器殼互相嚙合，離合器殼與中間軸鍵槽連接，中間軸又與后行星排內(nèi)齒圈用鍵槽連接。因此，離合器盤和離合器片分別與輸入軸和湖行星排內(nèi)齒圈連接。操作離合器的活塞安裝以離合器鼓上，離合器鼓亦稱做為活塞缸。 2.3 單向離合器 單向離合器是一種只可以使元件在一個方向轉(zhuǎn)動，如把齒圈自由在一貫方向，而不能反向轉(zhuǎn)動，這種作用就象是，自行車踏板轉(zhuǎn)動時，可以帶動車輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動或向另一個方向轉(zhuǎn)動是自由的 一個單向離合器用于一擋時，在驅(qū)動方向是，當(dāng)從停止開始加速，在第一個齒輪輸出動力，如果繼續(xù)加速，不在一擋位？汽車?yán)^續(xù)加速，他就是一個方向自由的。此時，單向離合器不在輸出動力，當(dāng)車速慢下來時，轉(zhuǎn)速慢，它就可以起作用。這一個現(xiàn)象由于，在提供力的時候它才起作用，在高速時，是自由的。 2.4 液力變矩器 對于自動變速器，液力變矩器取代離合器裝于車上。它的作用是：當(dāng)車停下來，發(fā)動機還可以繼續(xù)運轉(zhuǎn)。傳遞扭矩的原理，比如，把一個風(fēng)扇吹向另一個，另一個不用插電也能跟它一起轉(zhuǎn)動，如果你壓住扇片，它就不會轉(zhuǎn)動，但你一放手，它就開始加速，直到速度接近動力風(fēng)扇。它們兩者的差異就是：變矩器不是利用空氣，而是利用油液，以使他的傳遞更加準(zhǔn)確。 液力變矩器是一個較大的盆壯裝置，安裝在發(fā)動機與變速器之間。它包含三個部件，協(xié)同工作，為變速器提供動力，液力變矩器的三要素是：泵論、渦輪、導(dǎo)輪，泵論是通過螺栓直接安裝在發(fā)動機的曲軸上，轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的相同，渦輪連接到變速器的輸入軸上，為汽車提供動力，導(dǎo)輪上裝有一個單向離合器，使他只可以在一個方向轉(zhuǎn)動，而在另一方被固定，每一個要素之間通過液流傳遞扭矩。 發(fā)動機啟動后，輸入軸開始旋轉(zhuǎn)，帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使泵輪葉片間的液流沿葉片從外緣向外甩出；接著又由于泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速差引起泵輪葉片外緣與渦輪葉片外緣產(chǎn)生了壓力差，液流從液壓高的泵輪葉片外緣流進渦輪葉片外緣，同時，泵輪的旋轉(zhuǎn)也使得其葉片帶動液流隨工作輪旋轉(zhuǎn)，這一旋轉(zhuǎn)就使液流流進渦輪時方向改變，從而沖擊渦輪葉片推動渦輪繞泵輪同一方向旋轉(zhuǎn)。從渦輪流出的液流進入固定不動的導(dǎo)輪，經(jīng)導(dǎo)輪葉片改變方向后回流至泵輪。如果渦輪的速度大大低于泵輪轉(zhuǎn)素時，導(dǎo)輪仍鎖住不動。導(dǎo)輪停止，液流通過導(dǎo)輪時重新進入泵輪，促使泵輪旋轉(zhuǎn)起到扭矩增大的作用。由于泵輪和導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速增加，液流開始改變方向流向泵輪葉片背面，也可以產(chǎn)生增矩的作用。由于車速的提高，這三要素句以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，為了提高燃油經(jīng)濟性，在液力變矩器上裝了一個鎖止離合器，車速達到40—50英里的時候，鎖止離合器就把三要素連為一體，這種控制是計算機控制。 2.5 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)是一個復(fù)雜的迷宮壯通道，液流壓力控制變速器扭矩的輸出。液流有若干用途，包括：換擋控制、潤滑、冷卻。不象發(fā)動機，它只用來潤滑，每一個流動，是依賴于不斷提供的液體壓力。為了使油液在一個正常的溫度工作，部分液流從散熱器中流過以便散熱。液體通過此通道被冷卻，然后返回到傳輸通道。液里變矩器和散熱器，是用來給液流散熱的。事實上大部分的摩擦表面都淹沒在油液中，比如：離合器盤、離合器片，也能正常的工作。 2.6 油泵 油泵主要是負責(zé)提供油液傳輸過程中的壓力，油泵安裝在前面的泵輪上，并且以發(fā)動機的曲軸相連，當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，帶動油泵運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生壓力，提供足夠的油。油進入油泵時通過一個空氣濾清器，安裝在油底殼的底部。壓力調(diào)節(jié)器、調(diào)壓閥、壓力修正閥調(diào)節(jié)后送到各個管路。 2.7 閥體 閥體是自動變速器的控制中心。它包含一個迷宮壯的通道輸送液壓油，在每一個工況下控制離合器和其它伺服機構(gòu)，順利的控制齒輪傳動情況。 最重要的閥門一個直接控制的手動閥。手動閥是直接連接到齒輪變速箱里面的，根據(jù)它所在位置打開或關(guān)閉各種通道，控制換擋節(jié)奏。用齒輪變速傳動來舉例說明，監(jiān)控車輛的速度和油門的位置，以便它能確定最佳的換擋時間，。計算機的控制，通過電磁閥控制油壓壓力，控制離合器或制動器，以更精確的控制換擋點。 2.8 密封墊和墊圈 一個自動變速器有許多的密封件和墊圈，以控制流動的液壓油，使它不外泄。主要有兩個外部密封墊：前油封和后油封。前油封安裝到變速器的變矩器，這使得油底殼到變矩器的油液能自由流動，而不外泄。后密封墊使游液不泄漏到輸出軸。 密封墊通常用橡膠（類似汽車擋風(fēng)玻璃雨刮器葉片），它是用來保持不泄漏到其它部分，如旋轉(zhuǎn)軸。在有的情況下，用一個彈簧和橡膠在一起，如用在花鍵軸。 墊圈是一種用來密封兩個固定部分，使其連接在一起。一些常見的襯墊材料是：硬紙、軟木、橡膠、有機硅和軟金屬。 除了主要的密封墊，也有一些其它的密封墊和墊片，因使用條件而定，有的從軸到軸的連接。一個常見的例子是橡膠O型密封圈用來密封換的擋軸。就是說，你所操作的邊速杠在轉(zhuǎn)動時，另一個例子是大部分常見的油底殼墊片，事實上，密封墊是隨時進行更換，防止油不泄漏。 2.9計算機控制 計算機控制是利用傳感器對發(fā)動機和變速器提取數(shù)據(jù)，因為節(jié)氣門位置、汽車行駛速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負荷等是變數(shù)。利用這些數(shù)據(jù)可以精確控制換擋點，以便換擋平順。一些電腦數(shù)據(jù)，能了解行駛條件，并不斷的適應(yīng)行駛條件的變化，使汽車穩(wěn)定的行駛。 由于計算機的控制，通過一個特殊的元素代替了手動控制，在每一個工況都是安全的。計算機的控制，確保發(fā)動機轉(zhuǎn)速不至于過高而使發(fā)動機損壞。 另一個好處是，這些精確的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，有一個自診斷系統(tǒng)，以便能使我們及時的發(fā)現(xiàn)問題，當(dāng)有問題時，故障指示燈就閃爍。維修人員就可以根據(jù)檢測設(shè)備檢測出的故障碼，很快的找到問題所在部位。 參考文獻 [1]岡村和柏原，傳輸?shù)陌l(fā)展3KType無級變速（第一次報告，傳動設(shè)計）。 JSME，C系列57-538，（1991），288-293。 [2]弗蘭克·NAJLEPSZY，機械設(shè)計，57-25（1985），68-75