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汽车设计讲稿-第三章机械式变速器设计.

第三章机械式变速器设计§3-1概述一、功用：1、改变发动机传递的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度, 使发动机在最有利的工况范围工作2、(滑行或停车时使发动机和传动系)分离3、改变方向4、动力输出二、设计要求：1、保证汽车动力性和经济性-档数正确，传动比范围和各档传动比大小合理。

2、有空档。

用来切断发动机动力驱动轮的传输。

3、有倒档。

4、有动力输出装置。

5、换档迅速轻便。

6、工作可靠。

标准：行驶中无跳档、乱档及换档冲击。

7、高，应尽可能设直接档(直接档i=1, 但i=1不一定是直接档。

i=1，两轴，不是直接档；三轴，是直接档)8、噪声低三、分类：1、按档数：三、四、五、多2、按轴：1）固定轴式（应用广泛）：两、中间、双中间、多中间2）旋转轴式（用于液力机械变速器，易实现换档自动化）§3-2变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析1、固定轴式变速器1）两轴式(多用于前置前驱动乘用车，为什么？)A、图例讲解：就图3-1 a）为例a、符号表示：输入输出、拨叉、常啮合齿轮、啮合套、同步器、配合方式（固定、滑动套）b、换档方式、各档传递路线（高速档和低速档）c、倒档实现：直齿滑动心轴，插入中间齿轮：B、特点：a、只有两个轴（倒档不算）, 输出轴与主减速器主动齿轮做成一体（乘用车发动机纵置用圆锥，横置用圆柱）b、无直接档c、各前进档均只经一对齿轮传动，一挡速比不可能很大d、除倒档以外，共他档均用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2）中间轴式：就图3-2a)分析特点：a、有三根轴（倒档不算）。

第一轴前经轴承支飞轮，后与主动齿轮成一体；第二轴前经轴承支第一轴后端孔内，后与万向节联；中间轴。

b、第一、二轴在同一直线上，可布置直接档→齿轮、轴承不受载，η↑，磨损↓，噪声↓；c、除直接档外，其他档均经两对齿轮传递。

→当中心距A不太大时，速比i可取大值d、除倒档以外，共他档不一定用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2、倒档布置1）传动方案：直齿滑动a）传动路线中加入中间传动齿轮；简单，但中间传动齿轮是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。

汽车设

对于两轴式低挡同步器布置在输出轴上（输出轴齿轮大）高档同步器布置在输入轴上（输入轴齿轮大）
对于中间轴式大部分布置在输出轴上少数的布置在中间轴上
同步器布置分析（1）
挡位轴的形式常啮合齿轮对数换挡方式轴的支承形式倒挡布置是否采用同步器及同步器布置位置
同步器布置分析（2）
挡位轴的形式常啮合齿轮对数换挡方式轴的支承形式倒挡布置是否采用同步器及同步器布置位置
5).倒挡布置形式
挡位轴的形式常啮合齿轮对数换挡方式轴的支承形式倒挡布置
倒挡齿轮形式：直齿滑动齿轮
是否采用同步器及同步器布置位置
倒挡的实现：传动路线中加入一个中间齿轮；联体齿轮
6).同步器的布置位置
挡位轴的形式常啮合齿轮对数换挡方式轴的支承形式倒挡布置是否采用同步器及同步器布置位置
3、防止自动脱挡的措施
接合齿端部超过被接合齿1～3mm
齿厚切薄
接合面加工成锥角
第三节变速器主要参数的选择
挡数传动比范围中心距A 外形尺寸轴的直径齿轮参数齿数分配
一、挡数
◎增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济性。挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量加大，同时操纵机构复杂，而且在使用时换挡频率也增高。源自滑动齿轮啮合套同步器
高挡位：同步器低挡位/倒挡：啮合套/滑动齿轮
4).轴的支承形式
挡位轴的形式常啮合齿轮对数换挡方式轴的支承形式倒挡布置是否采用同步器及同步器布置位置
两端支承（一般）多点（两端＋中间）支承附加壳体支承
4).轴的支承形式（1）.两端支承
1、中间轴式变速器

机械式变速器设计

二、零、部件结构方案分析
3、自动脱档
1）将两接合齿的啮合位置错开，因磨损而形成凸肩。 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄，起阻挡作用。 3）将结合齿的工作面设计成斜面，形成倒锥角。
4、变速器轴承变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、
圆锥滚子轴承、滑动轴套等。第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱滚子
第二节变速器传动机构布置方案
变速器传动机构有两种分类方法。
根据前进挡数
三挡变速器四挡变速器五挡变速器多挡变速器
根据轴的形式
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
第二节变速器传动机构布置方案
应用：固定轴式变速器两轴式变速器——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。旋转轴式变速器主要用于液力机械式变速器。
概述变速器传动机构布置方案变速器主要参数的选择变速器的设计与计算同步器设计变速器操纵机构变速器结构元件机械式无级变速器
第一节概述
功用：变速器用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速，目的是在各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
组成：变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
第三节变速器主要参数的选择
一、挡数
增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济性。挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和质量加大，而且在使用时换挡频率也增高。
在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。
挡数选择的要求： 1、相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。 2、高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小。目前，轿车一般用4～5个挡位变速器，货车变速器采用4～5 个挡或多挡，多挡变速器多用于重型货车和越野汽车。

变速器设计ppt课件

润滑状态基本不变，提高齿轮、轴承的寿命。
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69
润滑油的发展趋势
全寿命油降低成本可回收绿色
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70
实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。
中断动力传递，在发动机起动、怠速运转、汽车换档或需要停车动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。
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3
第二节变速器结构传动机构布置方案
两轴式：轿车中间轴式：轻型、中型车辆双中间轴式：重型车辆
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4
变速器的分类
有级式变速器采用齿轮传动，具有若干个定值传动比
8
中间轴式变速器
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9
4档中间轴式变速器传动方案
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10
5档中间轴式变速器传动方案
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中间轴式变速器动力传递路线
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中间轴式变速器的特点
传动比大直接档效率高结构复杂，有时需要中间支撑
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13
倒档布置方案
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齿数、中心距，β角等。
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21
变速器齿轮的特点
硬齿面 7级精度低碳合金钢＋渗碳淬火
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22
第四节变速器的设计与计算
齿轮轴壳体润滑
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23
齿轮失效形式
弯曲强度：轮齿折断接触强度：点蚀
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24
变速器设计流程图
确定设计参数：转矩、档位分布等试算中心距计算各档齿轮齿数和初步确定齿轮参数调整螺旋角和变位系数强度校核修改齿轮参数或齿数验算

汽车设计课件：机械式变速器设计-

1
3.4 同步器設計
• 3.4.1 慣性式同步器
(2) 鎖銷式同步器的工作原理
同步器換擋過程由三個階段組成。
第一階段，司機用手推換擋手柄，通過換擋撥叉把力
F 傳給滑動齒套，再通過彈簧—鋼球5—銷6傳給同步環2，
使得同步器離開中間位置，做軸向移動並使同步環2 的內錐面壓靠在齒輪3 的外錐面上。
第二階段，司機用力推換擋手柄，通過換擋撥叉把力
F為齒面上的法向力(N)，表示為
F F1 (cos cos )
F1為圓周力(N)，表示為
F1 2Tg d
1
3.3 變速器主要參數選擇與計算
• 3.3.3 中心距A
• 2. 中間軸式變速器中心距 A 的確定可根據下述經驗公式計算中心距
A KA 3 Temaxi1g
• 3. 兩軸式變速器中心距 A的確定其中心距也可以根據發動
z2 z7 z1 z8
直齿
zh
2A m
斜齿
zh
2Acos
mn
1
3.3 變速器主要參數選擇與計算
• 3.3.7 各擋齒輪齒數的分配
• 2. 對中心距 A進行修正
當計算出的
z
不是整數時，要將其取整，從式
h
zh
2A
m
或 zh 2Acos mn可知，中心距有了變化。
• 3. 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數
為保證倒擋齒輪的A嚙 12合m和 z不8 產z10生運動干涉，齒輪8和9
的齒頂圓之間應保持有0.5mm以上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑應為：
De8 0.5 De9 A
2
2
De9 2A De8 1
1
3.4 同步器設計
• 3.4.1 慣性式同步器

机械式变速器设计 ppt课件

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。
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两轴式变速器基本结构
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动力传递路线
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一档
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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； (5) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；
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。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
变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。
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33
滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。圆锥滚子轴承因有直径较小、宽度较宽因而容量大、可承受高负荷和通过轴承预紧能消除轴向间隙及轴向跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。

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第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
1.两轴式变速器
与中间轴式变速器相比较：输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反。轴和轴承数少，结构简单，轮廓尺寸小，易布置；中间挡位传动效率高，噪声低；不能设置直接挡，高挡工作噪声大，易损坏；受结构限制，一挡速比不可能设计得很大；多用于FF布置形式。
低
换档冲击
有
换档噪声
有
齿轮（啮合套）寿命
短
换档时间
长
汽车加速性
差
对换档技术要求高（熟练）
啮合套换档
复杂居中较高
小小较短长较差高
倒挡齿轮应布置在靠近轴的支承处；
齿轮作用力大，轴的变形大，齿轮啮合状态变差，磨损加快且工作噪声增加；按顺序布置各挡齿轮，既能保证轴的刚度，又便于装配；倒挡使用的少，常将一挡布置在最靠近轴的支承处；可以设置附加壳体，将一、倒挡布置在支承的两侧。
高挡齿轮布置在支承中部区域较为合理；
常用挡位的轮齿常因接触应力过高而造成表面点蚀损坏。轴变形的偏转角小，齿轮啮合状态较好，可以减少偏载。
轴的支承形式不一样；常啮合齿轮对数不一样，换档方式不一样；倒档传动方案不一样；档位布置位置顺序不一样。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
3.倒挡布置方案
倒挡齿轮同时与两个齿轮进入啮合；
齿轮应力状态差。
倒挡双联齿轮同时与两个齿轮进入啮合；
齿轮应力状态得到改善；能够获得较大的倒挡传动比；但两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。
第三章机械式变速器设计
三轴五挡变速器传动简图
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
2.中间轴式变速器——四档
a、c方案：
第二轴为三点支承；有四对常啮合齿轮；倒挡用直齿滑动齿轮换挡； a方案能提高中间轴和第二轴刚度。
b方案：
第二轴为两点支承。高挡用常啮合齿轮传动；一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡；倒挡齿轮是双联齿轮。
第三章机械式变速器设计
两轴五挡变速器传动简图
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
1.两轴式变速器
d图方案有辅助支承，可提高轴的刚度，减少齿轮磨损和噪声。倒挡传动常用滑动齿轮，f图为常啮合齿轮；因为一挡主动齿轮尺寸小，同步器多装在输出轴上，高挡的同步器可以装在输入轴后端（图d、e）；
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
3.倒挡布置方案——倒档轴位置与受力分析
倒挡齿轮位于一二轴中心线右侧，倒挡轴受力较小；倒挡位置最好单独设置，便于挂倒挡。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
4.档位的布置方案
1.齿轮形式
形式特点
重合度工作噪声接触应力齿轮寿命
轴向力应用
斜齿
大小低长有二档以上各档
直齿
小大高短没有低档、倒档
备注影响轴承寿命
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案二、零部件结构方案分析
2.换挡机构形式
特点
形式直齿滑动齿轮
结构
简单
轴向尺寸
短
制造成本
3第三章-机械式变速器设计(科大)
第三章机械式变速器设计
第一节概述功用
改变转矩、转速中断动力传递使汽车获得倒退行驶能械式变速器设计
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
2.中间轴式变速器
第一轴与第二轴的布置与支承；使用直接挡时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，传动效率高，噪声低，磨损少，寿命提高；中间挡位可以获得较大的传动比；高挡齿轮采用常啮合齿轮传动，低挡齿轮可以不采用常啮合齿轮传动；除一挡以外的其它挡位，换挡机构多采用同步器或啮合套换挡；有的一挡也采用同步器或啮合套换挡；各挡同步器或啮合套多设置在第二轴上。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
2.中间轴式变速器——五档
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
2.中间轴式变速器——六档
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
2.中间轴式变速器——总结
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
3.倒挡布置方案
滑动二轴一档齿轮进行换挡，换档容易；换档的方向不同。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
3.倒挡布置方案
中间轴上一、倒挡齿轮做成一体，齿宽加长；全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更轻便。
CA1091 六挡三轴式变速器
第三章机械式变速器设计 CA1091六挡变速器分解
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计奥迪100型轿车012变速器
第三章机械式变速器设计
第三章机械式变速器设计液力自动变速器
第三章机械式变速器设计 CVT变速器
第三章机械式变速器设计大众DSG（迈腾）双离合变速器
超速挡的传动比小于1，仅在好路或空载时使用；
充分利用发动机功率，减少发动机转数，磨损小，燃料消耗低；与直接挡比较，传动效率低、工作噪声大。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
5.超速挡
能够更充分地利用发动机功率，使汽车行驶1km所需发动机曲轴转数减少，有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗，但与直接当相比，会使传动效率降低、工作噪声增加。
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析
6.传动效率
与所选用的传动方案有关，包括
传递动力时处于工作状态的齿轮对数每分钟转数传递的功率润滑系统的有效性齿轮和壳体等零件的制造精度
第三章机械式变速器设计
第二节变速器传动机构布置方案二、零部件结构方案分析