机械式变速器设计说明

第三章
机械式变速器设计
第三章 机械式变速器设计
本章主要学习 （1）变速器的基本设计要求； （2）各种形式变速器的特点； （3）变速器主要参数的选择 ； （4）齿轮变位系数的选择原则 ； （5）各挡齿轮齿数的分配 ； （6）变速器操纵机构 。
第三章 机械式变速器设计
第一节 概述 第二节 变速器传动机构布置方案 第三节 变速器主要参数的选择 第四节 变速器的设计和计算 第五节 同步器设计 第六节 变速器操纵机构 第七节 变速器结构元件
两轴式变速器基本结构
动力传递路线
一档
2.中间轴式变速器 多用于前置后驱的型式汽车。结构特点：
（1）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置 直接挡；
（2）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力， 故在中心距不大的情况下，可以提高传动比；
(3)一挡有较大的传动比；
(4)挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮 （一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；
直齿 工作时无轴向力
短 高 用于低档、倒档
2．换挡机构形式
变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同 步器换挡三种形式。
采用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产 生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着 噪声。因此，除一挡、倒挡外已很少使用。
直齿滑动齿轮
缺点：换挡ຫໍສະໝຸດ Baidu齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张， 舒适性降低
挡冲击等现象发生。
7）变速器应有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。
除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和
质量小、制造成本低、维修方便等要求。
变速器的分类
根据前 进挡数
三挡变速器
四挡变速器 根据轴 五挡变速器 的形式
多挡变速器
固定轴式 旋转轴式
固定轴式
两轴式变速器 中间轴式变速器 双中间轴式变速器 多中间轴式变速器
图3-2 中间轴式四挡变速器传动方案
凡采有常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可 以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，挡位 高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。
各种中间轴式变速器区别： （1）常啮合齿轮对数不同； （2）换挡方式不同 ； （3）倒挡传动方案不同。
中间轴式变速器的特点
图3-4为中间轴式六挡变速器传动方案。图3-4a所示方案中的一挡、 倒挡和图3-4b所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均匀常 啮合齿轮。
优点：结构简单
常啮合齿轮可用移动啮合套换挡。因承受换挡冲击载 荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能 消除换挡冲击。目前这种换挡方法只在某些要求不高 的挡位及重型货车变速器上应用。
固定轴式应用广泛， 其中两轴式变速器多 用于发动机前置前轮 驱动的汽车上，中间 轴式变速器多用于发 动机前置后轮驱动的 汽车上。
旋转轴式主要用于 液力机械式变速器。
第二节 变速器传动机构布置方案 1、两轴式变速器的特点
两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、 中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器 不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。
常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现。 同一变速器中，一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。
图3-4 中间轴式六挡变速器传动方案
两轴式与中间轴式的比较：
形式 结构复杂程度 工作噪声
传动效率 传动比范围
有无直接档
两轴式 简单 低 高 小 没有
中间轴式 复杂 高 低 大 有
(5) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；
(6)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。
三轴五档变速器传动简图
（参图15—1、 15—12）。
1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈
4-同步环 5-输出轴 6-中间轴
7-接合套
8-中间轴常啮合齿轮
此变速器有五个前进档和 一个倒档，由壳体、第一轴
第一节 概述
复习： 变速器的结构？功用？《汽车构造》
变速器功用：
（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适 应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗 较低)的工况下工作；
（2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；
（3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速， 并便于变速器换档或进行动力输出。 组成：
两轴式变速器 多用于前置前驱、后置后驱型式汽 车。
结构特点：
（1）输出轴与主减速主动齿轮成一体； （2）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动； （3）同步器多数 装在输出轴上； （4）各前进挡均 经过一对齿轮传递 动力 ； （5）只有两个轴。
两轴五档变速器组成与传动简图 1-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被 动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、十字轴 11-输出 轴 12-主减速器主动 齿轮 13-花键毂 与传统的三轴变速 器相比，由于省去 了中间轴，所以一 般档位传动效率要 高一些；但是任何 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。
二、零、部件结构方案分析
1．齿轮形式 齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮 两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、
时噪声低的优点； 缺点 是制造时稍复杂，工作时有轴向力。
变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。 直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。
（一）齿轮形式的选择
斜齿 工作时有轴向力
寿命长 噪声低 用于二档以上
变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可 以加装动力输出器。
变速器的基本设计要求：
1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。 3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置。 5）换挡迅速、省力、方便。 6）工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换
输入轴 输出轴
（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。
倒档轴 中间轴
输入轴与输出轴平行共线。
三轴五档变速器剖视图
输入轴
中间轴
倒档轴
换档杆轴
（操纵机构）
输出轴
图3-2中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图 3-2a、b所示方案有四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮 换挡，图3-2c所示传动方案的二、三、四挡用常啮合齿轮传 动，而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。