汽车传动系统
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2023年3月20日发(作者：小学篮球教学计划)汽车传动系
汽车传动系概括
汽车传动系按照结构和传动介质分，其型式有机械式、液力机械式、静液式〔容积
液压式〕、电力式等。它们的根本功能就是将发动机发出的动力传给驱动车轮。它的首
要任务就是与汽车发动机协同工作，以保证汽车能在不同使用条件下正常行驶，并具有
良好的动力性和燃油经济性，为此，汽车传动系都具备以下的功能：
1、减速和变速
我们知道，只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车才
能起步和正常行驶。由实验得知，即使汽车在平直得沥青路面上以低速匀速行驶，也需
要克服数值约相当于1.5％汽车总重力得滚动阻力。以东风EQ1090E型汽车为例，该车满
载总质量为9290kg〔总重力为91135N〕，其最小滚动阻力约为1367N。假设要求满载汽
车能在坡度为30％的道路上匀速上坡行驶，那么所要克服的上坡阻力即达2734N。东风
EQ1090E型汽车的6100Q-1发动机所能产生的最大扭距为353Nm〔1200-1400rpm〕。假设
将这以扭距直接如数传给驱动轮，那么驱动轮可能得到的牵引力仅为784N。显然，在此
情况下，汽车不仅不能爬坡，即使在平直的良好路面上也不可能匀速行驶。
另一方面，6100Q－1发动机在发出最大功率99.3kW时的曲轴转速为3000rpm。假设
将发动机与驱动轮直接连接，那么对应这一曲轴转速的汽车速度将达510km/h。这样高的
车速既不实用，也不可能实现〔因为相应的牵引力太小，汽车根本无法启动〕。
为解决这些矛盾，必须使传动系具有减速增距作用〔简称减速作用〕，亦即使驱动
轮的转速降低为发动机转速的假设干分之一，相应地驱动轮所得到的扭距那么增大到发
动机扭距的假设干倍。
汽车的使用条件，诸如汽车的实际装载量、道路坡度、路面状况，以及道路宽度和
曲率、交通情况所允许的车速等等，都在很大范围内不断变化。这就要求汽车牵引力和
速度也有相当大的变化范围。对活塞式内燃机来说，在其整个转速范围内，扭距的变化
范围不大，而功率的及燃油消耗率的变化却很大，因而保证发动机功率较大而燃油消耗
率较低的曲轴转速范围，即有利转速范围很窄。为了使发动机能保持在有利转速范围内
工作，而汽车牵引力和速度有能在足够大的范围内变化，应当使传动系传动比〔所谓传
动比就是驱动轮扭距与发动机扭距之比以及发动机转速与驱动轮转速之比〕能在最大值
与最小值之间变化，即传动系应起变速作用。
2、实现汽车倒驶
汽车在某些情况下，需要倒向行驶。然而，内燃机是不能反向旋转的，故与内燃机
共同工作的传动系必须保证在发动机选择方向不变的情况下，能够使驱动轮反向旋转。
一般结构措施是在变速器内加设倒档〔具有中间齿轮的减速齿轮副〕。
3、必要时中断传动
内燃机只能在无负荷情况下起动，而且启动后的转速必须保持在最低稳定转速上，
否那么即可能熄火，所以在汽车起步之前，必须将发动机与驱动轮之间的传动路线切断，
以便起动发动机。发动机进入正常怠速运转后，再逐渐地恢复传动系的传动能力，即从
零开始逐渐对发动机曲轴加载，同时加大节气门开度，以保证发动机不致熄灭，且汽车
能平稳起步。刚学驾驶车的朋友应该有比较深的认识吧，起动时忘踩离合或者离合放得
太快就会“死火〞。此外，在变换传动系传动比档位〔换档〕以及对汽车进行制动之前，
都有必要暂时中断动力传递。为此，在发动机与变速器之间，可装设一个依靠摩擦来传
动，且其主动和从动局部可在驾驶员操纵下彻底别离，随后再柔和接合的机构——离合
器。
同时，再汽车长时间停驻时，以及在发动机不停止运转情况下，使汽车暂时停驻，
传动系应能较长时间中断传动状态。为此，变速器应设有空挡，即所有各档齿轮都能自
动保持在脱离传动位置的档位。
4、差速作用
当汽车转弯行驶时，左右车轮在同一时间内滚过的距离不同，如果两侧驱动轮仅用
以根刚性轴驱动，那么二者角速度必然相同，因而在汽车转弯时必然产生车轮相对于地
面滑动的现象。这将使转向困难，汽车的动力消耗增加，传动系内某些零件和轮胎加速
磨损。所以，我们需要在驱动桥内装置具有差速作用的部件——差速器，使左右两驱动
轮可以以不同的角速度旋转。
传动系统专题一、前置引擎前轮驱动
前置引擎前轮驱动的汽车驱动系统，即我们通常所说的FF。除了一些高性能跑车以
外，目前我们在大街上见到的小轿车一般都采用前置引擎。为什么呢？显而易见，把引
擎放置在车头，可以增大车箱内部空间，令乘坐更加舒适，所以只要不是为了追求高性
能表现的超级跑车好似房车或者SUV这类汽车都是采用前置引擎的布局。
而采用前置驱动的好处又在哪里呢？前置驱动的结构，引擎的动力直接传递给前轮，
因而不需要一条驱动轴把动力从前面输送到后面，这样车厢内部地板的中央就不会有一
条突起，增大了腿部空间。而且前置引擎可以横置于车头，变速箱和差速器可以连成一
体，相对于后轮驱动得汽车，制造技术上相对简单，而且采用得零件也要少，这样也可
以降低汽车的制造本钱。
前轮驱动车辆在行驶间的动态平安性要比后轮驱动要高，前轮驱动的汽车在直路行
驶的稳定性较好，最常见的例子是在高速过弯的情况下，一般驾驶人比较能适应并处理
前轮驱动车的转向缺乏现象，因为前轮驱动的汽车在高速过弯会产生推头作用，这时驾
驶者只要松油门减速，车子的转弯角度就会收窄，使车子返回到转弯的路线上来，然而
对于后轮驱动车的转向过度情形，除非是专业车手，不然发生意外的机率将远大于前轮
驱动汽车。
FF的另外一个优点是引擎的曲轴与驱动轴成一条直线,这样就缩短了引擎动力输出
到车轮的距离，提高了效率，也有助于减少不必要的损耗。但是如果前置引擎前轮驱动
的汽车将驱动和转向的功能都集中在车子的前轮上，在动力输出较大的汽车上，会很容
易出现扭力转向的情况，什么叫扭力转向呢？
是存在于转向轴附近所产生的扭力，转向轴的位置是偏离轮子中心的地方，当车子
向左或向右转向时，“摩擦面积〞会转移到各边的前面以及后面，这样的转移产生了一
个“扭力条件〞，这个扭力条件会影响车子的操控性。还有就是当车子起步的时候，重
心通常都会后移，这样就会尾重头轻，驱动轮〔也就是前轮〕的抓地能力会下降，出现
原地空转地情况，会白白浪费动力，因此起步不及后驱的车子快。还有一个问题就是车
身重量的问题，因为前轮驱动的汽车把引擎，变速箱，差速器，驱动轴这些部件都集中
在车头，会令车身的重量不均匀，车子的动态难以获得很好的平衡。
接着我们看看奥迪A4是怎样消除扭力转向的，新AudiA-4四分连结是以在轮子的
中线放置转向轴，其他汽车制造厂也曾试着以别的方式来解释同样的问题。Honda以及其
他日本和美国的汽车制造厂曾经试着将转向关结弯曲在轮胎上方，将上支臂〔上控制臂〕
球接头移至接近轮胎的中线。
传动系统专题二、前置引擎后轮驱动
前置引擎后轮驱动的汽车驱动系统，即我们通常所说的FR。很明显，这种驱动方式
的汽车需要有一根长长的传动轴，把位于车头的引擎输出的动力传给驱动轮--即后轮，这
样对于一般的车子，好似面包车，车身就比较高了，因为要在车的底盘下放置传动轴；
而对于轿车来说，为了维持低底盘的特性，只好让传动轴凸进车厢，牺牲内部空间来换
取舒适性了。还有一个问题就是，有了一根长长的传动轴，本身亦会消耗一局部动力，
这都是FR汽车的缺点。
而FR的有点也是显而易见的，就是在车身的重量分布上更容易做到前后轴平衡，虽
然引擎是至于前轴之上，可是变速箱已经位于前轴的的后面了，而后轴还有差速器〔即
尾牙〕等关键部件，所以对于整车的平衡来说要较MR,RR,FF更加容易做到。阿尔法·罗
密欧的75就曾经试过把变速箱和差速器一并放到后轴上，来平衡前后轴的重量。
上一次我们讲过，当车子启动的时候，重心会自然的向后移动，这样驱动轮在后面，
会比前轮驱动的车子效果要好。虽说引擎置于车头较重，可是加速的时候重心会后移，
所以重心又回到驱动轮的后轴上，这样起步与加速就爽快多了。同时，FR汽车的循迹也
会比FF汽车强，因为FR汽车的动力输出在后轮，转向控制在前轮，两者各司其职，不
会出现FF汽车的扭力转向问题。在转弯又同时加速，FF会较容易出现转向缺乏的情况。
传动系统专题三、中置/后置引擎
一辆汽车的引擎可以放在乘客后面的地方有两个，后车轴前面或者后车轴后面，这
两者的区别不太明显，通过他们的名字就可以区分开来，即通常我们说的MR中置引擎
和RR后置引擎。世界上各个超级跑车的生产商都采用引擎后置这种技术，这样做其中
一个目的是车子可以尽量按照设计师的设计思想来设计，可以造出外形独特的车子，另
外就是让车的重量直接压在驱动轴上。
一般FF汽车在起步加速的时候，由于重心的后移会导致前轮的附着力减小，结果前
轮会在原地打转，起步较慢不说还会白白浪费动力，而MR和RR在起步的时候，重心
向后推移，使得加在后轴的向下压力增大，即后轮与地面的摩擦力增大，这样就会有效
的克服后轮空转的情况发生，假假设后轮发生空转，空转只会使重心进一步后移，这样
便会迅速使后轮停止空转。
在实际的驾驶中，轮胎空转影响动力的传递有两种情况：起步和出弯。FF车的司机
对于这两种情况最为头疼，一是眼睁睁看着动力不断从引擎输出，可是车子就是在原地
打转，再者在出弯的时候，内侧轮胎狂转，但是想加速却没反响。对于MR和RR的车
子来说，司机只要kick油门，车子就会按照你的思想往前飞奔，而且可以承受比FF车
子大得多的引擎动力，当你驾驶一台马力超过250匹的FF车子时，你会觉得车子开始变
得难以控制，所以对于狂热追求马力和速度的超级跑车来说，MR和RR时最正确选择。
以市面上唯一的RR车保时捷911为例，官方公布的前后车重比是39：61，差不多
等于一部反过来的FF汽车，而MR车的重量比那么较为均匀，保时捷的Boxster为46：
54，法拉力的360Modena为43：57。虽然有的车厂很欣赏FR汽车可以做到50：50的
汽车重量比，操控起来也较得心应手，可是从加速的角度来说，还是头轻尾重的MR和
RR最为有利，为了前后重量比尽可能的小，跑车都会采用头窄尾宽的车身设计以及采用
较为粗大的后轮。
传动系统专题四、四轮驱动系统
前面讲过FF、FR、MR和RR类型的汽车，接下来讲讲四轮驱动系统的汽车，四轮
驱动系统分为两大个类别：主动与被动，但目的不外乎只有一个，就是把动力从空转打
滑的轮子移走，然后再重新分配到抓地力较大的轮子上，就好比车轮打滑，我们要用石
块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样，道理很简单。当两轮〔前轮或者后轮〕驱动的
汽车发生轮胎空转打滑的时候，补救措施只有一个，就是减小引擎的驱动力，而驾驶者
只有通过收油才能到达这个目的，或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的汽车就
不同了，你可以任凭自己的喜好打脚加油，动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上，
能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。
很多人也许会认为四轮驱动的汽车会有更加强的贴地性能，其实他们把贴地性能的
概念给混淆了，四轮驱动汽车与两轮驱动汽车的最大差异在于：FF车型会因为轮子的空
转而转向缺乏，偏离了弯道，而FR车型那么会甩尾，而四轮驱动那么由于各个轮子的动
力分配是自动的，就不会存在上面这种问题，这是涉及到汽车的循迹性能的问题，而并
非是贴地性能。
相反的，同一款车子的四驱版和两轮版，往往两轮版的加速性能和贴地性能要强于
四轮版的，最好的例子就是奥迪的A4，因为四轮驱动的车子在重量和摩擦力方面都比两
轮驱动的要大。
被动式的四轮驱动系统，采用的是机械式的分动装置，例如齿轮式的扭力感应差速
器－－奥迪的Quattro，或者油压式的分动器－－保时捷的911Turbo，该系统是在车轮发
生空转以后才介入的。而主动式的四轮驱动系统，是通过由电脑控制的多碟式离合器来
介入的，例如群众的4Motion，电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据，在轮
胎发生空转以前就把扭力分配好。
传动系统专题五、无级变速器
下面介绍无段变速箱，大家经常都有看汽车杂志或者是汽车广告的宣传片，其中说
到汽车参数的时候，会碰到一个术语－－CVT，普通人经常把自动档变速器和无级变速
器(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。CVT结构比传统
的变速器简单、体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮，也没有自动变速器复杂的
行星齿轮组。旧款的CVT多用橡胶皮带制成，但它的缺点是受力有限，容易打滑因此只
能用在一些摩托车和微型车上，由于制造工艺技术的改进，现在也应用于中型汽车了，
在这方面比较领先的是奥迪和日产，以奥迪为例，厂方就针对传统的CVT在斜坡上容易
后溜以及行驶中的橡皮筋现象进行了改进，在1999年底正式推出Multitronic，除了以油
冷式多片离合器代替扭力转换器以减少动力流失以外，还有两方面底改进，包括采用金
属片链和宽齿比的滑轮组。这条金属片链由1025块金属片和75对串针组成，最大可以
承受300牛·米的峰值扭力，而传统的V型钢带只可承受200牛·米的扭力，真是一个天一
个地。
另外，Multitronic还有很宽地传动比，介于2.400到0.395之间，相对于传统的变速
箱，甚至是手动变速箱，有较高的灵活性，令加速更加顺畅。而且，在增加和删除手动
变速模式的时候，工作变得轻松简单得多，因为只需要更改电脑程序，即可更改齿轮的
比例和半径，根本不需要大动
刀枪来更换齿轮。所以，一款CVT变速箱可以和多台不同类型不同输出特性的引擎配合
使用。
Multitronic的还有一项特点就是装置了扭力感应器，确保滑轮夹以适当的力量夹住
金属片链，因为过大的夹力会抵消一局部动力，白白的浪费掉，而且也会加速金属片链
的磨损。一般来说，CVT变速箱的动力传输快，流失较少，所以具有起步快，最高车速
较普通自动变速箱的汽车快，并且转波的过程相当顺滑，连贯性非常好，没有什么突兀
感。驾驶这款车你会发现，引挚的转速表与速度表指针几乎是同步变化的，不会出现普
通自动变速箱升档的时候转速迅速下跌的现象。
前轮驱动VS后轮驱动
轿车究竟是前轮驱动好还是后轮驱动好？这种争论已经持续了几十年，至今仍没有
一个明确的答案。在过去，在路上行驶的汽车都是后轮驱动〔RWD〕占据主导地位，但
是到了七十年代后期，前轮驱动〔FWD〕的汽车就慢慢开始占据了主导的地位。尽管现
在大多数的轿车都是前轮驱动的，但是后轮驱动的轿车也又开始被许多汽车厂家所采
用。例如，尼桑将它的无限〔Infiniti〕G35型轿车又改回了后轮驱动，卡迪拉克在它的最
新的CTS型轿车中也采用了后轮驱动。所以，到底这两种驱动系统各自具有什么样的优
点和缺点呢？
让我们先来看看前轮驱动系统，这也是如今应用最为广泛的。首先它可以降低轿车
的本钱，这也是为什么现今许多汽车制造厂商都采用这种驱动系统的原因。前轮驱动
〔FWD〕在制造和安装方面都比后轮驱动〔RWD〕廉价很多。它没有通过驾驶舱下面的
驱动轴，也不用制造后桥壳，变速器和差速器被装配在一个壳体中，这样所需的零部件
就更少。这种前轮驱动系统还可以让设计者更方便的在汽车底部安装其他部件，比方制
动系统，燃油供应系统和排气系统。
减轻整车的重量是前轮驱动的另一个优点。减轻车重可以提高加速性，制动性和燃
油经济性。由于前轮驱动的汽车的驱动轮承受着发动机和驱动桥的重量，可以增加驱动
轮的附着力，这对于在湿滑路面上行驶的汽车将会有很大的帮助。
前轮驱动的最大的优点还在于可以拥有大的室内空间，驾驶室内不会因为有驱动轴
通过而有一个大的凸起。看看本田思域〔Civic〕，你就会发现这种小车也可以拥有许多
轿车无法比较的后座空间，原因就是有了一个平整的底板，同时，没有了后差速器，行
李箱的空间也会得到增大。
前轮驱动的主要缺点就是使得汽车的操纵性变差。因为大多数的质量都集中在汽车
的前部，汽车的后部将会变得轻一些，这样后轮的的附着力就会变小，在有冰覆盖的路
面上行驶车尾就很容易发生侧滑。但是这个问题现在已经得到了解决，设计者在设计时
会尽可能的将重量设置在汽车的后部，理想的质量分配是前后轮所承受的的质量之比为
50:50，但是前轮驱动汽车很少有到达或接近这个比值的。
另外一个缺点就是前轮所承受的负荷。前轮必须传递加速，转向和制动时地面作用
于轮胎的力。而轮胎拥有的附着力是有限的，当附着力一局部用来加速时，就必定会减
少对其它局部的作用力。而后轮承受的这种作用力却很少，它只需要跟着前轮滚动就可
以了。
所有前轮驱动系统的缺点都是后轮驱动系统的优点。随着一局部的机械部件从汽车
前部移到后部，汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，
牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操
作性能变好。这就是为什么世界上高速跑车和高性能轿车都是采用后轮驱动的原因了。
维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会
有很大的差异。但是如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器
进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在
一起的。不过经过几十年的开展，前轮驱动汽车的可靠性也已有了很大的开展，维修费
用的高也许已经并不是一个大的问题了。
后轮驱动的缺点也是显而易见的，比方相对高的装配和制造本钱，更多的故障，相
对狭小的室内空间等等。现在，更多的汽车都是使用的独立后悬挂系统，这样设计师在
设计时就可以将车体与差速器和传动轴靠的更近，从而可以增大室内空间。
牵引力小一直以来都是后轮驱动汽车的一个问题所在，因为后轮所承受的负荷比较
少，但是现在的电子设备使得这个有了改变。牵引力控制力系统和车身稳定电子系统可
以让后轮驱动的汽车在湿滑的路面上到达和前轮驱动汽车一样的性能。改进的轮胎设计
技术也可以改善后轮驱动汽车的这个缺陷。
尽管后驱车减少了室内成员空间并增加了机械方面的复杂性，但是对于我来说，我
仍然是比较喜欢后驱车。我想我可能只是喜欢汽车在转弯时的那种驾驶的感觉，但是我
认识的其他的司机同志好似并不是很赞同我的说法。
所以到底是那一种驱动方式好那？全轮驱动怎么样！？保时捷在卡雷拉〔Carrera〕
上用的是全轮驱动，以此来提高它的整体性能，富士〔Subaru〕车队也已经靠全轮驱动
的汽车赢得了几项世界拉力赛的冠军了。究竟那一种驱动系统好，这种争论仍在继续，
只要两种系统都有人使用，我想这种争论也许就将一直持续下去。