变速器设计解析

轿车四挡变速器壳体的轴向尺寸为：
（3.0～3.4）A
货车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列
数据选用：
四挡 （2.2～2.7）A
五挡 （2.7～3.0）A
六挡 （3.2～3.5）A
当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器较多时，应
取给出范围的上限。
关于径向尺寸?
P24
五、轴的直径 中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径 d≈0.45A 轴的最大直径d和支承间距离L的比值，对中间
(3)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。
P20
二、传动比范围
变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动 比与最高挡传动比的比值(最大与最小之比)。
传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽 车的最高车速和使用条件等因素有关。
目前轿车的传动比范围在3～4之间，轻型货 车在5～6之间，其他货车则更大。
§2 变速器分类
P4
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
P5 两轴式变速器
中间轴式变速器 固定轴式 双中间轴式变速器
多中间轴式变速器
两轴式变速器
发动机前置前轮驱动的汽车
中间轴式变速器
发动机前置后轮驱动的汽车
旋转轴式
用于液力机械式变速器。
P6 两轴式变速器
机械式变速器设计
P1
机械式变速器设计主要学习： （1）变速器设计的基本要求；
（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 。
§1 概述
P2
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。
两轴式变速器
P7
发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。 特点：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体；多数方 案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮传动。
结构简单、轮廓尺寸小 中间挡位传动效率高
不能设置直接挡
噪声低 布置方便
一挡速比不能设计得很大 两轴式变速器传动方案
中间轴式变速器
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。
问题: 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。
P19
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。(如 i4/i5<i3 /i4 )
A K A 3 Te maxi1 g
式中，KA为中心距系数，轿车：KA=8.9～9.3， 货车：KA=8.6～9.6，
多挡变速器：KA=9.5～11.0
g 变速器传动效率，取96％
轿车变速器的中心距在65～80mm范围内变化，而货车的 变速器中心距在80～170mm范围内变化。
P23
四、外形尺寸
发动机
转矩M1 转速n1
变速器
转矩M2 转速n2
1、保证汽车的动力性
2、可切断动力传输—空挡 P3
、经济性
3、能使汽车倒退
7、变速器的工作 噪声低。
6、较高的工作 效率。
行驶—倒挡
变速器设计 4、换挡迅速、省力 的基本要求 、方便
5、工作可靠。不得 跳挡、乱挡及换挡冲击
此外，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。
方案f适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换挡 更为轻便。
P11
P12
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
P13
两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命 长、工作时噪声低的优点；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。
2．换挡机构形式
P14
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。
P15
使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪 声，得到广泛应用。但结构复杂、制造精度 要求高、轴向尺寸大。
三、中心距A
P21
变速器中心距是一个基本参数，对变速器的外形尺寸、体
Fra Baidu bibliotek
积和质量大小、轮齿的接触强度有影响。
中心距越小，轮齿的接触应力越大（为什么？），齿轮寿 命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触
强度来确定。
中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A。
P22
初选中心距A时，可根据下面的经验公式计算
轴 d/L≈ 0.16～0.18
对第二轴 d/L≈ 0.18～0.21。
P25
第一轴花键直径d（mm）可按下式初选
d K 3 Te max
式中：K为经验系数 K=4.0～4.6； Temax为发动机最大转矩（N·m）。
六、齿轮参数
P26
1．模数的选取
齿轮模数选取的一般原则（P91）：
1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽； 2）为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽； 3）从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数； 4）从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。
P8
设有直接挡
一挡有 较大的 传动比
除直接挡以外 ，其他挡位工 作时的传动效 率略低
中间轴式四挡变速器传动方案
倒挡布置方案
P9
输出轴3
中间轴1 倒挡轴2
换挡拨动
倒挡布置方案
方案b的优点是倒挡利用了中间轴上的 I 挡齿轮，缩短了中间轴 的长度。但换挡时要求有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难 。
换挡拨动 P10
（模数概念的复习—下页）
齿轮模数来由：
分度圆周长＝ d zp
有： d p z

式人中为地为将无p理规数定，为作简为单计有算理基数准并很标不准方化便，，称于为是齿
利用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比 滑动齿轮换挡行程小。
P16 3．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。
§3 变速器主要参数的选择
P17
挡数
传动比范围
中心距
外形尺寸 轴的直径
P18
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。 在最低挡传动比不变的条件下，增加变速