05-《福田轻卡设计手册》变速器总成选型

《福田轻卡设计手册》变速器总成选型及设计
1.变速器总成概述
1.1汽车变速器的作用及变速器的常用型式
变速器的主要作用是增扭变速、倒向行驶、利用空档中断动力传递；变速器型式按其结构可分为手动换档变速器和自动换档变速器，轻卡中常用手动换档变速器。

变速器由传动机构和操纵机构组成。

传动机构分普通齿轮式变速器和组合式变速器（带分动器或副变速器），需要时，还可以在传动机构中加装动力输出器。

目前，轻卡汽车中的变速器传动机构为普通齿轮式。

变速器常用同步器传递动力。

变速器的操纵机构有直接操纵和远距离操纵两种。

上述有关变速器的常用原理请参阅《汽车构造》。

1.2变速器的主要技术参数
1.2.1变速器的动力传递
变速器的一轴与发动机的曲轴相联，动力由发动机的曲轴经一轴上的四档 齿轮传递到中间轴上的常啮合齿轮上（一级减速），中间轴上的其它档位齿轮分别与二轴上的其它各档齿轮啮合（二级减速，此时，各档齿轮分别空套在二轴上），当操纵机构将档位挂在某档位时，该档位齿轮与同步器中的齿毂（用花键与二轴相联）将动力输出到传动轴上。

有关变速器的传动示意图和同步器的结构请参阅《汽车构造》。

1.2.2变速器的主要技术参数
最大输入扭矩：变速器上的一轴承受发动机上的最大扭矩。

中心距：变速器上一轴与中间轴的距离；
各档速比：各档位齿轮轮啮合后一轴与二轴的速度比。

一般来说变速器上的一档速比最大，五档速比最小，四档为直接档，速比为1，各档速比的计算公式如下：
in=中间轴常啮合齿轮齿数一轴上四档齿轮的齿数 ×二轴上n 档齿轮的齿数中间轴上n 档齿轮的齿数
一级减速为一常数，其它各档位的速比通过中间轴和二轴齿轮的速比进行计算。

2.变速器总成选型原则
2.1.扭矩值的确定
变速器的扭矩＞发动机扭矩
一般来说选择变速器时，其扭矩应大于发动机扭矩2-10%，有时受到资源的局限，也有例外，如时代轻卡车型中云内4100发动机（扭矩201）选用的是长齿520变速箱（扭矩200），但在投放市场后，部分地区出现了变速器打齿现象，后来又开发了配5-25变速箱的山区型车型。

2.2速比的选定
大多数变速器一种扭矩有几组速比。

变速器的一档速比影响整车的爬坡度，一般，速比越大，爬坡度越大。

五档速比影响整车的最高车速，速比越小，最高车速越高。

但每个变速器的一组速比是固定的，大部分是通过调整一对常啮合齿轮的齿数来改变速比；如果箱体的中心距允许，小齿轮不发生根切，也可能改变一档或是五档速比。

变速器最终速比的选定，需根据整车的动力匹配计算确定。

车型主管需根据现有有发动机参数、后桥速比、变速器速比及轮胎的大小进行动力匹配计算，在达到最佳优化后，会选定一组变速器的速比。

2.3选型分析
变速器的选型贯穿在整个新产品开发的过程中，根据开发项目的不同，一般来说可分以下几个方面：
2.3.1战略项目
在概念开发报告之前，当确定了发动机的型号后，就需根据发动机的扭矩，选定合适扭矩的变速器资源，对一种或几种变速器进行选型分析：
a.对几种变速器的主要技术参数、价格、标杆车型的变速器型号、安装方式等进行对比分析;
b.对几种变速器的市场保有量、成熟性进行汇总；
c.进行整车动力匹配计算，选择合适的变速器速比，以满足整车的动力性和经济性要求；
d.根据以上的分析，自己主观提出一种合适的变速器型号。

将上述分析报告交给相关部门，为方案评审时提供相关人员决策变速器的
型号提供一定的理论依据。

2.3.2战术性产品或跟随产品
在开发一般战术性产品和跟随产品时，变速器的大品种已初步定型，可根据整车的需求，提供不同速比的变速器给车型人员进行动力匹配。

2.3.3改进项目
在开发改进项目时，变速器不需作选型分析，只是根据需要，在原使用的变速器上改进部分联接，如与发动机连接的离合器接口、换档换位摇臂的位置、与传动轴连接的二轴法兰等。

变速器主管在进行变速器选型时除遵守上述原则外，还应熟悉了解全国汽车用变速器的资源，除了解各种变速器的主要技术参数以外，还应熟悉各变速器的生产厂其设计、生产、工艺、质保能力，各种型号变速器的市场成熟性、保有量，国内主要竞争对手及标杆车型所选用的变速器型号。

3、变速器总成的设计、校核、计算
在下发新开发车型的项目描述书后，变速器的资源已选定，可根据描述书的内容和要求进行变速器总成的设计、校核、计算。

3.1离合器壳体及一轴的设计和校核；
3.1.1校核发动机飞轮壳与变速器上离合器壳安装孔和定位销孔的距离（分度圆）、安装角度、孔径及孔的数量。

3.1.2根据发动机曲轴轴承的型号确定一轴的轴径和安装长度。

3.1.3按发动机飞轮壳和变速器上离合器壳的厚度、曲轴轴承的位置，计算一轴的长度。

3.1.4根据离合器的安装位置、型号、离合器的行程，确定一轴花键的长度、型号、位置。

3.1.5按离合器的型号、位置、行程，设计一轴轴盖的长度和和分离轴承的内径。

3.2离合器分离机构的设计及校核
3.2.1带拔叉球头的分离机构校核
a校核拔叉球头座的螺纹孔。

变速器的离合器壳体上有安装分离拔叉球头座的螺纹孔，应校核孔的大小、深度及位置。

b 校核离合器壳上拔叉安装孔位置和尺寸
离合器壳体的一侧（或两侧）开有一个窗口，让拔叉通过，应校核其窗口的尺寸，保证拔叉运动时不发生干涉。

当有两侧窗口时，应在技术要求中标注另一侧窗口需加上防尘罩。

ｃ设计拔叉护罩的安装孔
有些拔叉护罩是靠翻边固定的，但也有些拔叉护罩是用螺钉固定，应设计安装孔的大小和位置。

3.2.2转轴式分离机构的设计
该型式的变速器带分离机构，包括分离轴轴承及轴承座、拔叉、转轴及摇臂、回位机构。

见图2。

a分离轴轴承及轴承座的设计
根据离合器的分离行程设计分离轴承座在起始状态的位置L1（一般留2mm 的空行程）。

另外在设计轴承座上拔叉分离面位置时，注意应尽量保持拔叉和轴承座的分离面保证在拔叉起始状态时垂直于分离转轴。

b拔叉、转轴及摇臂的设计
分离拔叉及与离合分泵连接的摇臂均装配在转轴上，转轴在离合器上的位置一般已确定，拔叉的外形也已基本确定，但摇臂需根据离合器的分离行程、分泵的行程确定其半径R及起始角度β。

C回位机构的校核
回位机构一般有回位弹簧及销槽机构。

在选用销槽机构时，需根据离合器的极限分离行程校核在极限位置时拔叉上的弹簧销是否与拔叉上的限位槽发生干涉。

如有干涉现象，需加大限位槽的宽度T。

3.3二轴、法兰及二轴后盖的设计和校核
根据所配车型的传动轴及手制动器进行二轴法兰及二轴后盖的设计及校核。

一般为了保证变速箱的密封性，二轴上原则要求带上法兰，有的变速器手制动器也有变速器带。

3.3.1二轴法兰的设计
a手制动为中央制动二轴法兰设计
手制动为中央制动器的，制动器的制动鼓上的孔分别与二轴法兰和传动轴连
接，因此二轴法兰的止口为凸出的，止口的外圆尺寸D1要与制动鼓和传动轴相匹配，公差的精度等级选择js7-8和h7-8。

另外还需标明二轴法兰到变速器后端面的距离，法兰的厚度。

b轮边制动的二轴法兰的设计
除二轴法兰的止口为凹进的外，其余同上。

3.3.2传动轴螺栓的设计
a计算二轴法兰、制动鼓、传动轴及连接件的厚度，确定螺纹的长度；
b校核螺栓端部的尺寸，要求防转，同时也不能与制动器上的回位弹簧发生干涉。

3.3.3二轴后盖的与校核
校核二轴后盖与制动底板连接的螺纹孔的孔间距及孔的直径和深度。

3.4换档换位摇臂的设计
目前福田轻卡使用的变速器操纵机构全部为远距离操纵。

汽车换档时通过变速操纵机构与变速器上的换档换位臂连接达到换档的目的。

3.4.1换档换位摇臂方向的确定
变速器的换档换位机构大部分是在变速器的顶侧，这种情况下可根据变速操纵机构的走向确定换档换位摇臂的左右方向；但有的变速器的换档换位机构是在一侧，这样就局限了变速操纵机构只能在一侧通过。

3.4.2换档摇臂的设计
变速器换档轴的位置一般已确定，但换档臂可根据需要进行设计。

在保证换档行程的要求下确定换档臂的回转半径R，换档臂位置（起始位置、到箱体中心的距离）根据变速操纵机构的需要进行设计。

3.4.3换位(选档)臂的设计
变速器换位轴的位置一般也已确定，换位臂可根据需要进行设计。

在保证换位行程的要求下确定换位臂的回转半径R，换位臂位置（起始位置、到箱体中心的距离）根据变速操纵机构的需要进行设计。

3.5计算变速器的里程表速比；
根据匹配的后桥速比i1、轮胎的滚动半径r、电器仪表速比i2计算变速器的里程表速比i0；
i0=1000i1
2πri2
i0的计算值一般为小数，取值时圆整为小数点后面的一位数，在取值时应取小于或等于计算值。

变速器与里程表传感器的接口应匹配，包括螺丝连接的尺寸及接口的尺寸。

3.6校核倒退开关的接口
变速器上的空档开关和倒档开关应与整车线束相匹配，有时需提出插接件的型号或标准。

3.7变速器的安装孔位的标注
三点式动力总成的悬置方式中，变速器是后安装的一个点，为了保证动力总成悬置的设计需在变速器上正确标注相关安装孔的位置及孔径。

变速器中有在二轴后盖上V型支承，有在箱体两侧和上盖上的吊装。

3.8技术要求的标注
3.8.1变速器所用润滑油的品名、牌号、标准及油量；
3.8.2引用标准;
3.7.3主要技术参数，里程表速比；
3.7.4二轴螺母的拧紧力矩
3.7.5其它注意事项或特殊要求
3.8相关设计人员进行校核会签
在完成变速器的图纸设计后，除按图纸要求的程序进行签字外，还需请分管发动机、离合器及操纵机构、变速操纵机构、传动轴及手制动器等相关人员对连接部分进行会签。

3.9试制验证
在样车的试装过程中，应根据装车情况校核各连接部件设计是否合理，重点需验证变速操纵机构是否满足要求，有没有存在干涉现象，若存在干涉现象或是走向不合理需调整换档换伴臂的相关尺寸。

4 变速器的常见故障及排除方法。