汽車構(gòu)造-第17章變速器

第17章變速箱同濟大學汽車學院朱西產(chǎn)教授馬志雄講師有三種類型的軸：輸入軸（第一軸）、中間軸、輸出軸（第二軸）三軸變速器

動力傳遞路徑輸入軸——輸入軸齒輪——中間軸齒輪——輸出軸齒輪——輸出軸變速器的傳動比

變速器傳動比

i12=n1/n2=z2/z1=M2/M1

其中，z1、n1、M1為主動齒輪的參數(shù)，z2、n2、M2為從動齒輪的參數(shù)。

主動輪1從動輪2i=主動齒輪齒數(shù)從動齒輪齒數(shù)三種換擋方式三軸五速變速器傳動機構(gòu)輸入軸中間軸輸出軸倒檔軸變速齒輪結(jié)合套變速器殼滾動軸承中心孔二軸支承滾動軸承滾動軸承滾動軸承三軸五速變速器傳動示意圖第一軸前端支撐在發(fā)動機曲軸凸緣的滑套中，后端支撐在變速箱前殼體的軸承孔中第二軸前端用滾針軸承支撐在第一軸齒輪內(nèi)孔中，后端支撐在變速箱后殼體的軸承孔中Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10一檔傳動路線及傳動比××××此時其它檔位齒輪作何運動？思考Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10二檔傳動路線及傳動比××××Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10三檔傳動路線及傳動比××××Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10四檔傳動路線及傳動比××××五檔換檔過程Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10五檔傳動路線及傳動比××倒檔換檔過程Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2Z12Z1Z11Z10倒檔傳動路線及傳動比××××××

三軸六速變速器輸入軸中間軸輸出軸1檔2檔3檔4檔5檔6檔

三軸六速變速器傳動示意圖×××××××××××××××三軸六速變速器各檔位傳動比的計算輸入軸齒輪2：Z2=22；中間軸齒輪38：Z38=43；中間軸1檔齒輪33：Z33=11；中間軸2檔齒輪34：Z34=19；中間軸3檔齒輪35：Z35=26；中間軸4檔齒輪36：Z36=33；中間軸5檔齒輪37：Z37=38；中間軸倒檔齒輪29：Z29=11；輸出軸1檔齒輪22：Z22=43；輸出軸2檔齒輪17：Z17=47；輸出軸3檔齒輪16：Z16=38；輸出軸4檔齒輪9：Z9=32；輸出軸5檔齒輪8：Z37=26；輸出軸倒檔齒輪25：Z25=40；倒檔中間齒輪32：Z32=231檔傳動比：I1=(Z38/Z2)×(Z22/Z33)=(43/22)×(43/11)=7.640直接檔傳動比：1。倒檔傳動比：IR=(Z38/Z2)×(Z32/Z29)×(Z25/Z32)=7.107動力傳動路線：動力輸入軸——輸入軸齒輪——中間軸齒輪——輸出軸齒輪——動力輸出軸。通過改變不同中間軸齒輪與輸出軸齒輪嚙合，實現(xiàn)不同的檔位。支撐方式：采用圓柱滾子軸承、滾針軸承、向心球軸承作為支撐。滾針軸承具有可承受較大的徑向載荷，徑向尺寸小，可以不安裝內(nèi)圈和外圈，便于安裝在狹小空間內(nèi)。操縱方式：通過各檔撥叉，推動同步器（或者結(jié)合套）實現(xiàn)換檔操作。潤滑方式與密封：變速箱殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤滑齒輪副、軸、軸承等，同時也通過在齒輪上鉆徑向孔，或者在齒輪輪轂上開徑向油槽的方式，來潤滑所在部位的軸承，變速器的潤滑油應(yīng)避免流入到前端的離合器和后端的萬向節(jié)。直接檔定義：將輸入軸和輸出軸直接連接輸出動力，該檔效率最高。三軸變速器小結(jié)三軸變速器說明

采用接合套或者同步器換檔與移動齒輪換檔的比較中間軸和輸出軸上嚙合齒輪副可制成常嚙合的斜齒輪，有利于提高承載能力，同時降低工作時的噪音，提高齒輪的使用壽命；在傳遞的動力相等的前提下還可以減小齒輪的尺寸，從而減小變速器的尺寸。因為接合齒圈的齒寬可以較窄，使得結(jié)合和脫離更迅速，故駕駛員做功減少；減少換檔時的沖擊，噪音??；在接合齒圈與齒輪采用花鍵連接的結(jié)構(gòu)中，接合齒圈和同步器損壞后可以更換，避免了齒輪整體報廢的情形，經(jīng)濟性好。接合齒圈和同步器的壽命比移動齒輪短，需要經(jīng)常更換。三軸變速箱如果采用一根中間軸，嚙合齒輪副產(chǎn)生的徑向力將引起輸出軸的變形，這種變形引起輸出軸的抖動，并引起傳動系統(tǒng)的工作異常。在中型以上的汽車上這種變型更為明顯，因此有時采用雙中間軸的方式來消除輸出軸的變形。有些汽車設(shè)置了傳動比小于1的檔位，稱之為超速檔，用于在良好路面或者輕載行駛，提高汽車的燃油經(jīng)濟性；如果發(fā)動機的功率不高，超速檔的應(yīng)用率不高，節(jié)油效果不明顯，還導致在該檔位汽車的驅(qū)動力不足，影響動力性（加速、爬坡）。三軸變速箱在前進檔時，輸入軸與輸出軸旋轉(zhuǎn)方向一致；輸入軸的長度較短，強度較好、容易制造。三軸變速器說明防止跳檔的結(jié)構(gòu)措施由于接合套與接合齒圈的結(jié)合長度短以及經(jīng)常換檔引起接合套的齒端磨損等原因，使汽車在正常行駛時因振動造成接合套與接合齒圈脫離，發(fā)生自動跳檔。典型的防跳檔結(jié)構(gòu)措施接合套與結(jié)合齒圈的齒端制成倒斜面；花鍵轂齒端的齒厚切??；接合套齒端形成凸肩。接合套與結(jié)合齒圈的齒端制成到斜面花鍵轂齒端的齒厚切薄接合套的齒端制成凸肩同步器無同步器時變速器的換檔過程齒輪2、齒輪4及其端部接合齒圈的轉(zhuǎn)速由離合器輸出軸的轉(zhuǎn)速決定，并跟隨其變化；接合套及其端部接合花鍵的轉(zhuǎn)速由汽車行駛速度決定并，并跟隨其變化；五檔齒輪4的轉(zhuǎn)速永遠高于齒輪2的轉(zhuǎn)速。低擋換入高擋高擋換入低擋同步器的作用無同步器的普通變速器的操縱復雜，換檔過程中容易產(chǎn)生沖擊，對駕駛員的熟練程度要求高，容易造成駕駛員的疲勞。為克服上述缺點，在普通變速箱上采用同步器，使換檔時即將嚙合齒輪的接合部位與接合套的速度相等，即實現(xiàn)同步。同步器的分類常壓同步器；慣性式同步器：鎖環(huán)式、鎖銷式自行增力式同步器。慣性式同步器慣性同步器靠摩擦原理工作；在結(jié)構(gòu)上保證了接合部位在未達到同步時不能接觸，因此可以避免沖擊和發(fā)生的噪音；廣泛應(yīng)用于轎車和輕型、中型車輛。鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)同步器花鍵轂的內(nèi)花鍵與軸上的外花健配合，用卡環(huán)軸向固定。同步器接合套的內(nèi)花鍵與花鍵轂的外花鍵滑動配合，接合套可軸向移動?；ㄦI轂與齒圈之間有一青銅制成的鎖環(huán)（同步環(huán)），鎖環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈；花鍵齒的斷面齒廓、尺寸及數(shù)量與對應(yīng)齒圈及花鍵轂的外花鍵齒均相同。鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)鎖環(huán)上的花鍵齒在對著接合套的一端都有倒角（鎖止角），且與接合套齒端的倒角相同。鎖環(huán)具有與齒圈上的錐形面錐度相同的內(nèi)錐面；錐面上制出細牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后能破壞油膜，增加錐面間的摩擦，縮短同步時間。三個滑塊分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽內(nèi)，可沿軸向滑動。鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)三個定位銷分別插入三個滑塊的通孔中，在彈簧的作用下，定位銷壓向結(jié)合套，使定位銷端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽中，起到空擋定位的作用。鎖環(huán)的三個凸起部分別伸入花鍵轂的三個通槽中；只有當凸起部位于通槽的中央時，接合套與鎖環(huán)的齒方能結(jié)合;通槽寬度為鎖環(huán)凸起部寬度加上接合套的一個齒厚。滑塊兩端伸入鎖環(huán)的三個缺口中。鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)組成：花鍵轂、接合套、鎖環(huán)、滑塊、定位銷、彈簧等。鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理假定以低速擋換入高速擋；當從低速擋退到空擋時,n4=n7,n3>n7即,n3>n4。鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理接合套左移，定位銷帶動滑塊左移；鎖環(huán)相對接合套超前一個角度；滑塊推動鎖環(huán)移向齒圈，產(chǎn)生摩擦；接合套齒與鎖環(huán)齒錯開半個齒厚；接合套齒端倒角與鎖環(huán)齒端倒角相互抵觸；兩齒端產(chǎn)生相互作用力。鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理切向力F2所形成的力矩試圖使鎖環(huán)相對于接合套向后退轉(zhuǎn)，稱為拔環(huán)力矩M2；軸向力F1使鎖環(huán)和齒圈錐面相互壓緊，使兩者轉(zhuǎn)速迅速接近。慣性力矩M1與軸向力F1的垂直于摩擦錐面的分力成正比，而拔環(huán)力矩則與切向力F2成正比。如果M2>M1，鎖環(huán)可相對接合套向后退轉(zhuǎn)，進入結(jié)合；如果M2<M1，則二者不可能結(jié)合。齒圈作減速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)方向相同的慣性力矩M1，并通過摩擦錐面作用到鎖環(huán)上，阻止鎖環(huán)相對接合套向后旋轉(zhuǎn)。鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理F1

和F2都是法相力FN的分力，二者的比值取決于花鍵齒鎖止角的大小。慣性式同步器的由來鎖環(huán)對接合套的鎖止作用是齒圈的慣性力矩造成的。在設(shè)計同步器時，適當選擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步之前，齒圈施加在鎖環(huán)上的慣性力矩M1總大于切向力F2形成的拔環(huán)力矩M2。鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理接合套繼續(xù)左移；拔環(huán)力矩M2使齒圈相對結(jié)合套向后退轉(zhuǎn)；齒圈與鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，慣性力矩消失；接合套進一步左移，鎖環(huán)的花鍵齒圈進入結(jié)合，鎖止作用消失；鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理接合套繼續(xù)左移；作用在齒圈花鍵齒端斜面上的切向分力使齒圈相對于鎖環(huán)及接合套轉(zhuǎn)過一個角度；接合套花鍵齒與齒圈花鍵齒抵觸；接合套與齒圈結(jié)合，完成換擋。

鎖環(huán)式慣性同步器的特點

鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)緊湊；徑向尺寸?。诲F面間產(chǎn)生摩擦力不大；結(jié)合齒端面作為鎖止面，容易磨損而失效；適用于轉(zhuǎn)矩不大的高速檔或者轎車和輕型車輛。

鎖銷式慣性同步器的結(jié)構(gòu)組成：花鍵轂、接合套、摩擦錐環(huán)、摩擦錐盤、鎖銷、定位銷、鋼球、彈簧等。鎖銷式慣性同步器的工作原理兩種慣性式同步器的比較鎖環(huán)式慣性同步器:結(jié)構(gòu)緊湊，但徑向尺寸小、錐面間摩擦力矩較小，所以多用于傳遞轉(zhuǎn)矩不大的轎車和輕型貨車的變速器；鎖銷式慣性同步器:在結(jié)構(gòu)上允許采用直徑較大的摩擦錐面，摩擦錐面間可產(chǎn)生較大的摩擦力矩，縮短了同步時間，多用在中型和重型汽車上。常壓式同步器靠摩擦作用使接合部位達到同步；接合套與齒圈的接合只需克服帶彈簧的壓力，沒有結(jié)構(gòu)上的保障；工作不可靠，可能產(chǎn)生未同步就嚙合的情況，并造成沖擊。自行增力式同步器特點在于，同步環(huán)產(chǎn)生的摩擦力矩由于同步環(huán)內(nèi)的彈簧片作用而成倍增長。

變速器的操縱機構(gòu)變速器操縱機構(gòu)的功用和類型

分類直接操縱機構(gòu)遠距離操縱功用：讓駕駛員根據(jù)路面情況能準確地將變速器掛上或者摘下所需要的某個檔位，以保證汽車安全行駛。間接操縱式變速器操縱機構(gòu)原因：變速器布置遠離駕駛員座位，需要在變速桿與撥叉之間加裝輔助杠桿或者傳動機構(gòu)，構(gòu)成遠