第五章变速器设计解析
变速器设计
变速器设计引言变速器是一种用于改变汽车或机械装置传递动力的装置。
它的主要功能是在不同工况下调整输出转速和输出扭矩，以提供适当的动力和效率。
在汽车工业、航空航天、工厂生产线等许多领域都广泛应用。
本文将介绍变速器的设计原理和常见的变速器类型。
变速器的设计原理变速器的设计原理基于传动比的变化。
传动比是输入轴与输出轴的转速之比，它决定了输出转速相对于输入转速的增益或减益。
传动比可以通过不同的齿轮组合来实现。
根据传动比的变化方式，变速器可分为手动变速器和自动变速器两种。
手动变速器通过手动操作换挡杆来改变齿轮组合，实现不同的传动比。
它通常采用常见的手动齿轮设计，其中包括主动齿轮、主动轴、同步器和尾轴等。
当换档时，同步器用于将输出轴与输入轴同步，以确保无顺挂、无冲击的换档操作。
自动变速器采用液力离合器或湿式多片离合器来实现换挡操作。
它通过传感器监测车辆速度、发动机转速等参数，并根据预设的程序自动选择适当的齿轮组合。
自动变速器提供了更高的驾驶舒适性和方便性，但相对于手动变速器来说更加复杂和昂贵。
变速器的类型手动变速器手动变速器是最常见的变速器类型之一。
它通常由多个齿轮组成，齿轮的数量和排列顺序决定了不同的传动比。
手动变速器有不同的档位，通常包括前进档、倒档和空档。
前进档用于正常行驶，倒档用于倒车，而空档则表示没有传动力传递。
手动变速器在使用过程中需要手动操作换档杆，通过将换挡杆移动到不同的档位来改变传动比。
在换挡时，需要使用离合器将发动机与变速器分离，以允许换挡操作的进行。
自动变速器自动变速器是一种能够自动选择适当的传动比的变速器。
它根据车辆的行驶状况和驾驶者的需求，自动进行换挡操作。
自动变速器采用液力离合器或湿式多片离合器来实现换档，并通过电子控制单元（ECU）监测和控制传动比的变化。
自动变速器根据结构和工作原理的不同，可以分为多种类型。
其中包括常规自动变速器、CVT（无级变速器）和双离合器变速器等。
每种类型都有其特点和适用范围，根据不同的需求和偏好可以选择合适的类型。
变速箱的设计原理
变速箱的设计原理一、变速箱的功能变速箱是连接发动机和驱动轴的机械传动装置,它的主要功能是改变发动机输出速度,以适应车辆在不同工况下的需要。
在汽车中,变速箱让发动机保持在近似最佳经济区转速范围内运转,提高发动机效率,并为车辆提供良好的动力性。
二、变速箱的主要组成1. 变速机构:实现传动比的变化,通常采用行星齿轮机构或摩擦盘机构。
2. 变速操作机构:实现变速箱不同挡位的接合,包含换挡机构、同步器等。
3. 传动轴和轴承:承载扭矩传动,使运动稳定平顺。
4. 变速箱壳体:保护内部部件,内壁与轴承配合支承传动轴。
三、变速箱设计原则1. 传动比设计:根据车辆特性合理设定挡位和传动比,满足动力需求。
2. 载荷能力:变速箱需要承受发动机最大扭矩,确保强度和刚度。
3. 尺寸设计:变速箱尺寸和布局需要适应专用车辆安装空间。
4. 使用寿命:合理材料选择和精密制造,确保使用寿命和可靠性。
5. 密封性:变速箱内需要充分保证防尘防浸密封性能。
四、变速箱的设计计算1. 动力性计算:根据车辆行驶工况、空气阻力、风阻面积等参数选择合适的变速比。
2. 力学强度计算:根据最大扭矩确定齿轮强度、轴承选择等机械设计参数。
3. 换挡弹性分析:优化变速操作机构的设计,使换挡顺畅无冲击。
4. 寿命和可靠性分析:针对高强度部件如齿轮进行疲劳寿命分析。
五、变速箱的设计优化1. 降低零件应力,提高疲劳强度和使用寿命。
2. 优化变速箱内部流体动力学,降低流体阻力损失。
3. 优化传动轴和轴承匹配,使运动更平稳。
4. 采用先进材料提高变速箱强度密封性和减重。
5. 优化电脑控制程序,实现更快速和精确的变速控制。
6. 减小变速箱尺寸,适应车辆安装空间要求。
机械工程中的变速器设计与分析
机械工程中的变速器设计与分析在机械工程领域中，变速器是一种非常重要的装置。
它能够将发动机的转速转换为适合不同工况的输出转速，从而满足不同的需求。
本文将探讨机械工程中的变速器设计与分析。
一、变速器的基本原理变速器的基本原理是通过不同大小的齿轮组合来实现转速的变换。
在变速器中，一般会有一个输入轴和一个输出轴，通过齿轮的啮合来实现转速的传递。
根据齿轮的大小和组合方式，可以实现不同的速比，从而实现转速的变化。
二、变速器的设计要素在进行变速器设计时，需要考虑以下几个要素：齿轮的模数、齿数、齿轮材料、齿轮的啮合角度等。
其中，齿轮的模数和齿数决定了齿轮的大小，齿轮材料的选择则决定了齿轮的强度和耐磨性能。
而齿轮的啮合角度则会影响齿轮的传动效率和噪音。
三、变速器的传动效率在变速器设计中，传动效率是一个重要的指标。
传动效率是指输入功率与输出功率之比，通常以百分比表示。
传动效率的高低会直接影响变速器的能量损耗和工作效率。
为了提高传动效率，可以采用优质的齿轮材料、精确的齿轮加工工艺以及合理的齿轮啮合角度等措施。
四、变速器的噪音和振动在变速器的运行过程中，噪音和振动是一个不可忽视的问题。
噪音和振动的产生主要是由于齿轮的啮合和齿轮轴的不平衡等原因。
为了降低噪音和振动，可以采用减震装置、优化齿轮的设计等措施。
五、变速器的寿命和可靠性变速器的寿命和可靠性是设计过程中需要考虑的重要因素。
在设计中，需要选择合适的齿轮材料和加工工艺，以提高齿轮的强度和耐久性。
此外，还需要进行合理的润滑和冷却设计，以延长变速器的使用寿命。
六、变速器的优化设计为了进一步提高变速器的性能，可以采用优化设计的方法。
优化设计是通过数学模型和计算机仿真来寻找最佳设计方案。
通过优化设计，可以实现变速器的轻量化、紧凑化和高效化。
综上所述，机械工程中的变速器设计与分析是一个复杂而又关键的工作。
通过合理的设计和分析，可以实现变速器的高效、低噪音和长寿命。
随着科技的不断进步，变速器的设计和分析将会越来越重要，为机械工程领域的发展做出更大的贡献。
变速器的设计与分析
变速器的设计与分析变速器是一种机械装置，它通过改变传动比来调整发动机输出功率和车轮转速之间的关系，从而使车辆在不同工况下获得合适的动力传递。
变速器的设计与分析是汽车工程中的重要课题，它直接影响着汽车的性能、燃油经济性以及乘坐舒适性。
本文将就变速器的设计与分析展开探讨，并深入了解其各个方面的原理和特点。
一、变速器的基本原理与分类1. 基本原理：变速器的基本工作原理是通过齿轮传动的方式，实现不同传动比的切换。
其中，齿轮的尺寸、摩擦系数以及齿轮齿数的组合，决定了变速器的传递效率和换挡过程的平顺性。
2. 变速器分类：根据结构和传动方式的不同，变速器可以分为手动变速器和自动变速器。
手动变速器需要驾驶员通过操控离合器和换挡杆来实现换挡，而自动变速器则通过液压或电子控制系统来实现自动换挡。
二、手动变速器设计与分析1. 齿轮数量与传动比：手动变速器通常具有多个齿轮组以及一个反向齿轮组。
通过调整这些齿轮组的组合方式，可以实现不同的传动比。
传动比的选择要平衡动力输出和燃油经济性，同时还要考虑使用者的需求和行驶条件。
2. 离合器设计与分析：离合器是手动变速器中的关键部件，它通过连接和分离发动机与变速器，实现换挡操作。
离合器的设计要考虑离合片的摩擦特性、离合器的耐久性以及操作的舒适性。
3. 换挡机构设计与分析：手动变速器通过换挡机构来实现换挡操作。
换挡杆的设计要考虑符合人体工程学原理，使操作者方便快捷地进行换挡。
同时，换挡机构的设计也要保证换挡过程的平稳和可靠性。
三、自动变速器设计与分析1. 液压自动变速器：液压自动变速器通过液压控制系统来实现自动换挡。
液压油泵、离合器以及换挡阀体等部件的设计要考虑液压系统的工作压力、流量以及各部件的密封和耐磨性能。
2. 电子自动变速器：电子自动变速器采用电子控制系统来实现自动换挡。
电子控制系统通过传感器获取发动机转速、车速等信息，根据预设的换挡策略，控制液压或电动执行机构实现换挡操作。
毕业设计汽车变速器设计含CAD图纸
毕业设计--汽车变速器设计（含CAD图纸）3 1绪论 (5)1.1高效节能变速箱与现有变速器的 (5)1.1.1高效节能变速箱的优点与关键技术 (6)1.1.2高效节能变速箱应用分析和市场前景 (6)2变速器的运动分析 (8)2.1高效节能变速器运动原理图 (8)2.2节能变速器的传动方案分析： (8)2.2.1后三个档位工作时所带动的后四根轴的传动方案 (9)2.2.2前三个档位工作时所带动的前四根轴的传动方案 (10)2.3传动比计算与分配 (11)2.3.1低档工作时的传动方案 (11)2.3.1高档工作时的传动方案 (13)2.3.1倒档工作时的传动方案 (15)3变速器参数的选择和分配 (16)3.1原动机的选择 (16)3.1.1传动比的选择原则 (16)3.1.2电动机的选择 (16)3.2计算传动装置的运动和动力参数 (17)3.2.1各轴的功率 (18)3.2.2各轴的转矩 (18)4轴与轴上零件的设计与选择 (20)4.1联轴器的选择 (20)4.2齿轮零件的校核 (20)4.3轴的设计与校核 (26)4.4离合器的设计 (36)4.5轴与轴上零件的结构与装配 (37)5变速箱的结构与润滑 (38)5.1变速器箱体的设计 (38)6结论 (39)参考文献 (40)谢辞 (41)第二部分摘要变速器是一种通用的传动装置，他能够将不同原动机构的输入参数转化为执行机构所需要的输出参数，因此传动装置的好坏往往决定这个机构的性能；而我们设计的这种变速器具有传动效率高、工作可靠、操作方便的显著高点并且能够根据工作情况的不同自动进行变速，因而它是一种节能且自动化水平较高的一种变速器；这种变速器能用到各种机动车辆和工程机械当中。
机械节能变速器的设计主要包括原动机的选择、传动装置的运动和动力参数计算、变速器箱体内各零件的结构设计、箱体整体的装配设计、轴键齿轮类零件的设计与校核、变速器的润滑密封及附件的选择与设计等。
变速器的内部构成解析及维修步骤
变速器的内部构成解析及维修步骤概述本文档将对变速器的内部构成进行解析，并提供一些维修步骤作为参考。
变速器是汽车传动系统的核心组成部分，在使用过程中可能出现故障，因此了解其内部构成并熟悉一些维修步骤对于维持汽车的正常运行是至关重要的。
变速器的内部构成解析变速器是由多个组件组成的复杂机械系统。
下面将对其中一些重要的组件进行解析：1. 齿轮：变速器内部的齿轮系统是实现不同档位转换的关键部分。
齿轮的大小和齿数决定了车辆的转速和扭矩输出。
2. 离合器：离合器用于连接和断开发动机与变速器之间的动力传递。
通过踩下离合器踏板，驾驶员可以切断发动机与变速器的连接，实现换挡操作。
3. 液压控制系统：变速器的液压控制系统负责传送压力信号以控制离合器和齿轮的运动。
这个系统包括液压泵、阀体和液压传动装置等组件。
4. 油箱：变速器需要润滑油来降低摩擦，保持部件的正常运转。
油箱是存储变速器润滑油的地方，同时也起到冷却润滑油的作用。
变速器的维修步骤当变速器出现故障时，以下是一些常见的维修步骤供参考：1. 确认故障：首先，观察并确认变速器是否有异常症状，如异响、挂挡困难等。
并根据故障现象进行初步判断。
2. 检查液位：检查变速器润滑油的液位，确保油量充足。
如果液位过低，可能会导致变速器故障。
3. 检查离合器：检查离合器是否正常工作。
如有必要，进行离合器的调整或更换。
4. 检查齿轮系统：检查变速器齿轮系统是否存在磨损或损坏。
如有必要，进行齿轮的更换或修复。
5. 检查液压控制系统：检查液压控制系统是否正常工作。
如有必要，进行液压泵、阀体等组件的检修或更换。
6. 测试和调整：在进行维修后，对变速器进行测试，确保故障已得到解决。
如有必要，进行换挡调整。
请注意，以上只是一些常见的维修步骤，并不能涵盖所有情况。
在维修变速器时，请务必小心谨慎，并确保掌握相关专业知识或咨询专业人士的意见。
以上是变速器的内部构成解析及维修步骤的简要介绍，希望对您有所帮助。
变速器设计
变速器设计引言变速器是一种用于改变机械系统的输出速度和扭矩的装置。
它在各种机械和交通工具中起着至关重要的作用，例如汽车、船只、飞机等。
本文将介绍变速器的设计原理和常见的设计方法。
设计概述•变速器的主要功能是通过改变输入和输出的齿轮组合来改变传动比，从而实现不同的输出速度和扭矩。
•变速器通常由输入轴、输出轴和一组齿轮组成。
不同的齿轮组合会导致不同的传动比。
•变速器的设计需要考虑多个因素，包括传动比的范围、传动效率、噪音和可靠性等。
设计流程1.确定设计要求：根据应用需求确定变速器的传动比范围、承载能力、工作环境等。
2.选取合适的齿轮类型：常见的齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮和行星齿轮等，根据需求选取合适的齿轮类型。
3.计算传动比：根据设计要求和齿轮类型计算出不同齿轮组合的传动比。
4.进行齿轮设计：根据计算得到的传动比，进行齿轮的几何和强度设计。
5.进行模拟和分析：使用计算机辅助设计（CAD）工具进行齿轮的模拟和分析，检查设计的合理性和可靠性。
6.制造和装配：根据最终的设计结果进行齿轮的制造和装配，确保变速器的性能和质量。
齿轮设计齿轮是变速器中最关键的组件之一，它们决定了传动比、噪音和传动效率等性能。
齿轮设计的关键要点如下：•齿轮的模数选择：齿轮的模数确定了齿轮尺寸的比例，并且对变速器的传动比和承载能力有重要影响。
•齿轮的齿数计算：根据传动比和齿轮模数计算出齿轮的齿数，确保齿轮的尺寸匹配和传动比准确。
•齿轮的强度设计：根据扭矩和转速等参数进行齿轮的强度设计，确保齿轮在工作时不会发生破裂或变形等失效。
模拟和分析通过使用计算机辅助设计（CAD）工具进行齿轮的模拟和分析，可以有效地评估设计的合理性和可靠性。
常见的模拟和分析方法包括：•齿轮接触分析：通过对齿轮的接触区域进行分析，评估齿轮的接触应力和接触疲劳寿命等参数。
•齿轮动力学分析：通过考虑齿轮的动力学特性，评估齿轮的振动、噪音和传动效率等性能。
•齿轮热力学分析：通过考虑齿轮的热传导和热膨胀等因素，评估齿轮的温升和热失效等情况。
轿车五档手动变速器设计
摘要本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。
合理的设计和布置变速器能使发动机功率取得最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。
设计部份表达了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。
说明了变速器要紧参数的确信，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。
该变速器具有两个突出的优势：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情形下仍然能够取得较大的一档传动比。
关键词：变速器齿轮轴目录第一章绪论 (1)第二章变速器的整体方案设计 (6)变速器的功用及设计要求 (6)变速器传动机构的型式选择与结构分析 (7)三轴式变速器与两轴式变速器 (7)变速器主传动方案的比较 (9)倒档的布置方案 (10)变速器要紧零件的结构方案分析 (11)齿轮型式 (11)换档结构型式 (11)轴承型式 (12)传动方案的最终设计 (12)第三章变速器要紧参数的选择与齿轮设计 ........................ - 12 -变速器要紧参数的选择....................................... - 13 -档位数和传动比.......................................... - 13 -中心距.................................................. - 14 -齿轮模数................................................ - 14 -齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b ....................... - 15 -齿轮的变位系数.......................................... - 15 -各档传动比及其齿轮齿数的确信.................................................................. - 16 - 确信一档齿轮的齿数............................................................................... - 16 -确信常啮合齿轮副的齿数....................................................................... - 16 -确信其他档位的齿数............................................................................... - 17 -确信倒档齿轮的齿数............................................................................... - 17 - 齿轮要紧参数表 (18)第四章变速器齿轮的强度计算与材料选择 (20)齿轮的损坏缘故及形式 (20)齿轮的强度计算及材料接触应力 (20)齿轮弯曲强度计算 (20)齿轮材料接触应力 (22)第五章变速器轴的设计与校核........................................................................... - 23 - 变速器轴的结构和尺寸.................................................................................. - 23 - 轴的结构................................................................................................... - 23 -轴的尺寸................................................................................................... - 23 - 轴的校核.......................................................................................................... - 24 - 第一轴的强度与刚度校核....................................................................... - 24 -第二轴的强度与刚度校核....................................................................... - 25 -第六章变速器同步器与操纵机构的设计........................................................... - 27 - 同步器设计...................................................................................................... - 27 - 同步器的工作原理................................................................................... - 28 -同步环要紧参数的确信 (30)变速器的操纵机构 (32)第一章绪论变速器的进展现状在汽车变速箱100连年的历史中，要紧经历了从手动到自动的进展进程。
车辆工程专业课程设计-变速箱设计说明书
目录任务书 (1)第一章汽车变速器的概述 (2)§1.1 汽车变速器的功用 (2)§1.2汽车变速器的一般结构 (2)§1.3汽车变速器的分类 (3)§1.4变速器的自锁互锁和倒挡锁 (4)第二章变速器的方案设计 (6)§2.1 传动机构布置方案分析 (6)§2.2零、部件结构方案分析 (8)第三章变速器主要参数的选择 (11)§3.1 传动比的选择 (11)§3.2 变速器主要参数的选 (13)§3.3 各档齿轮齿数的分配 (14)§3.4齿轮强度校核 (16)第四章轴的校核 (18)§4.1 中间轴的强度计算 (19)§4.2 轴的刚度验算 (21)第五章变速器的使用方法和注意事项 (22)参考文献 (25)设计总结 (26)第一章汽车变速器的概述§1.1 汽车变速器的功用1.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。
由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。
例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常50km/h 左右。
空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。
而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。
2.实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒挡来实现汽车倒车行驶。
3.实现空挡当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。
例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。
为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器有如下要求：（1）应正确选择变速器的挡数和传动比，保证汽车有必要的动力性和经济性指标；（2）设置空挡和倒挡，保证发动机与驱动轮能长期分离，使汽车能进行倒退行驶；（3）换挡迅速、省力，以便缩短加速时间并提高汽车动力性能，目前有发展自动、半自动和电子操纵机构的趋势；（4）工作可靠。
变速器课程设计doc
变速器课程设计 doc一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握变速器的基本原理，理解其工作方式和构造。
2. 使学生了解变速器在机械设备中的应用，明白不同变速器类型的特点和使用场合。
3. 引导学生掌握与变速器相关的物理概念，如速度、扭矩、传动比等。
技能目标：1. 培养学生运用变速器进行速度调整的能力，学会简单机械设备的速度匹配。
2. 提高学生实际操作变速器的能力，包括拆装、调试和维护。
3. 培养学生分析并解决变速器相关问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对变速器及其在工程领域重要性的认识，提高学生的学习兴趣。
2. 培养学生的团队合作精神，学会在小组合作中分享观点，共同解决问题。
3. 强化学生的安全意识，让他们在操作变速器过程中养成良好的安全习惯。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生掌握变速器的基本知识和操作技能，培养他们在实际应用中解决问题的能力。
课程目标分解为具体学习成果，以便后续教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够理论联系实际，为未来从事机械设备相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 变速器基本原理：介绍变速器的工作原理，包括齿轮传动、带传动、链传动等；分析变速器在机械设备中的作用。
教材章节：第二章“变速器的结构与原理”2. 变速器类型及特点：讲解不同类型的变速器，如定轴齿轮变速器、行星齿轮变速器、无级变速器等，及其各自的特点和应用场合。
教材章节：第三章“变速器的类型与选用”3. 变速器相关物理概念：阐述速度、扭矩、传动比等物理概念，及其在变速器中的应用。
教材章节：第一章“机械基础”4. 变速器操作与维护：介绍变速器的拆装、调试、维护方法，以及操作过程中的安全注意事项。
教材章节：第四章“变速器的操作与维护”5. 变速器应用案例分析：分析实际机械设备中变速器的应用案例，让学生了解变速器在实际工作中的重要性。
教材章节：第五章“变速器应用案例”教学内容按照教学大纲安排和进度进行，保证科学性和系统性。
教学设计：自动变速器教案
教学设计：自动变速器教案第一章：自动变速器概述1.1 自动变速器的发展历程1.2 自动变速器的组成与工作原理1.3 自动变速器的主要优点与缺点1.4 自动变速器在现代汽车中的应用第二章：自动变速器的基本结构2.1 液力变矩器2.2 行星齿轮组2.3 控制机构2.4 离合器与制动器第三章：自动变速器的控制原理3.1 液力控制自动变速器（AT）3.2 机械控制自动变速器（AMT）3.3 电子控制自动变速器（ECT）3.4 CVT无级变速器第四章：自动变速器的维护与故障诊断4.1 自动变速器的维护方法与周期4.2 自动变速器故障的常见原因与表现4.3 自动变速器故障诊断与维修流程4.4 自动变速器维修工具与设备第五章：自动变速器故障案例分析5.1 液力变矩器故障案例5.2 行星齿轮组故障案例5.3 控制机构故障案例5.4 离合器与制动器故障案例第六章：液力变矩器维修与更换6.1 液力变矩器的检查与维护6.2 液力变矩器内部零件的更换6.3 液力变矩器油液的更换与添加6.4 液力变矩器故障案例分析第七章：行星齿轮组的维修与调整7.1 行星齿轮组的检查与维护7.2 行星齿轮组内部零件的更换7.3 行星齿轮组齿轮间隙的调整7.4 行星齿轮组故障案例分析第八章：控制机构的维修与故障诊断8.1 控制机构的检查与维护8.2 控制机构内部零件的更换8.3 控制机构故障的诊断与排除8.4 控制机构故障案例分析第九章：离合器与制动器的维修与更换9.1 离合器与制动器的检查与维护9.2 离合器与制动器内部零件的更换9.3 离合器与制动器间隙的调整9.4 离合器与制动器故障案例分析第十章：自动变速器综合故障诊断与案例分析10.1 自动变速器故障诊断流程与方法10.2 自动变速器综合故障的诊断与排除10.3 自动变速器维修经验与技巧分享10.4 自动变速器故障案例分析与总结第十一章：自动变速器性能测试与评估11.1 自动变速器的基本性能测试方法11.2 动态测试与静态测试的实施步骤11.3 自动变速器性能指标的评估与优化11.4 自动变速器测试设备与工具的使用第十二章：自动变速器在欧洲的排放标准与法规12.1 欧洲排放标准的发展历程12.2 自动变速器在欧洲的排放法规要求12.3 自动变速器排放控制技术的发展趋势12.4 排放测试方法的实施与监督第十三章：自动变速器在新能源车辆中的应用13.1 新能源车辆自动变速器的设计与挑战13.2 电动汽车自动变速器的工作原理与特点13.3 混合动力汽车自动变速器的技术发展13.4 新能源车辆自动变速器的未来趋势第十四章：自动变速器在赛车领域的应用14.1 赛车自动变速器的设计与要求14.2 赛车自动变速器的调校与优化14.3 赛车自动变速器故障的诊断与排除14.4 赛车自动变速器的发展趋势与创新第十五章：自动变速器的未来技术发展15.1 自动变速器技术的创新与突破15.2 自动驾驶技术对自动变速器的影响15.3 新材料与新工艺在自动变速器中的应用15.4 自动变速器技术的未来发展趋势重点和难点解析本文主要介绍了自动变速器的基本概念、结构、控制原理、维护与故障诊断，以及自动变速器在不同领域中的应用和发展趋势。
第五章齿轮变速器结构与工作原理
第五章齿轮变速器结构与工作原理齿轮变速器是一种常见的传动装置，广泛应用于机械设备中。
它通过两个或多个齿轮的啮合来实现不同转速和扭矩的传递。
本文将介绍齿轮变速器的结构和工作原理。
一、齿轮变速器的结构齿轮变速器由多个齿轮组成，每个齿轮有特定的齿数和模数。
根据齿轮的类型和组合方式，齿轮变速器可分为直齿轮变速器、斜齿轮变速器、内啮合齿轮变速器等。
1. 直齿轮变速器直齿轮变速器是最常见的一种齿轮变速器。
它由一个或多个直齿轮组成，轴线平行。
其中，驱动齿轮将动力输入，被驱动齿轮将动力输出。
齿轮之间的转速比由齿数比来决定。
2. 斜齿轮变速器斜齿轮变速器的齿轮轴线倾斜，通过倾斜齿轮的啮合来实现传动。
斜齿轮变速器常用于转动方向变换和传递大功率的场合。
3. 内啮合齿轮变速器内啮合齿轮变速器是一种齿轮外形与柱塞齿轮相反的变速器。
它由内啮合齿轮与外齿圈或外啮合齿轮组成。
内啮合齿轮变速器在工程机械和汽车等领域得到广泛应用。
二、齿轮变速器的工作原理齿轮变速器的工作原理基于齿轮的啮合和转动。
当两个齿轮啮合时，驱动齿轮的转动将通过齿面的挤压和滑动将动力传递给被驱动齿轮。
齿轮变速器的转速比与齿数的关系如下：转速比 = 齿数比 = 驱动齿轮的齿数 / 被驱动齿轮的齿数在实际应用中，齿轮变速器可以实现两个齿轮之间的不同转速比，以满足不同的工况需求。
齿轮变速器的传动效率取决于齿轮的精度、润滑状况和外部负载等因素。
其中，齿轮的稳定性和噪声是设计和制造齿轮变速器时需要考虑的重要问题。
三、齿轮变速器的应用齿轮变速器广泛应用于各种机械设备中，包括汽车、船舶、农机、工程机械等。
它们承担着传递动力、改变转速和转矩的重要任务。
齿轮变速器的应用也存在一些挑战和改进的空间。
随着科技的发展，一些新型材料和制造工艺的引入，可以提高齿轮变速器的传动效率和可靠性。
四、齿轮变速器的维护与保养对于齿轮变速器的维护与保养，以下几点值得关注：1. 定期检查润滑油的质量和油位，及时更换和添加润滑油，保持齿轮的正常润滑状态。
变速器设计说明书
除此之外，变速器还应当轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。
满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数、传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂、比功率越小，变速器的传动比范围越大。
变速器由变速传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进挡数或轴的形式分类。
两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（igⅠ=4.0~4.5）也受到较大限制,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。
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
对变速器提出如下要求：
1）保证汽车有必要的动力性和经济性。
2)设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。
3)设置倒挡，使汽车能倒退行驶。
4)设置动力输出装置，需要是能进行功率输出。
5)换档迅速、省力、方便。
6)工作可靠。汽车行使过程中，变速器不得跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。
7)变速器应有高的工作效率。
在原有变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操作方向发展的趋势。
2.变速器结构方案的确定
机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛的应用。
2.1传动机构布置方案分析
8-半轴齿轮9-行星齿轮10、11-输出轴12-主减速器主动齿轮13-花键毂
图2-2两轴五当变速器传动简图
有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。
变速器设计PPT课件
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
同步器换档
最复杂 长 高
没有 没有
长 短 好 低
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第二节 变速器传动机构布置方案
3、防止自动脱挡的结构措施 由于接合齿磨损、变速器轴刚度不足、振动等原因都会导致自 动脱挡，这是变速器主要故障之一。
❖使两接合齿啮合位置错开约1~3mm，挤压磨损形成凸肩； ❖将啮合套齿座齿厚切薄，齿后端面被齿座前端面顶住； ❖将接合齿工作面加工成斜面，形成倒锥角； ❖将接合齿的齿侧加工成台阶形状，也可以防止自动脱挡。
❖第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体 ❖一般将第二轴前端经轴承支承在第一轴后端孔内，两轴轴线 在同一直线上 ❖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 ❖除直接挡外，其他挡位传动效率较低
17
18
第二节 变速器传动机构布置方案
4、变速器轴承
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第二节 变速器传动机构布置方案
4、变速器轴承
❖圆锥滚子轴承 直径小、宽度大，负荷高，容量大； 需要调整预紧度，装配麻烦，且磨损后轴易歪斜； 不适合用在线膨胀系数较大的铝合金壳体上。
❖滚针轴承 摩擦损失小、传动效率高； 径向配合间隙小、定位及运转精度高，有利于齿轮啮合 用于齿轮与轴有相对运动的地方；
7
第二节 变速器传动机构布置方案
中间轴式四挡变速器传动方案
自动变速器的齿轮传动机构
自动变速器变速齿轮机构的检查方法
第五章 齿轮变速器结构与工作原理
自动变速器原理与检修
学习任务二 换挡执行机构 的结构和工作原理
第五章 齿轮变速器结构与工作原理
自动变速器原理与检修
如图所示，特性方程 中n１ ＝0， 因此有： αn２ －(1+α )n３ ＝0 传动比： ί = n３ / n２ ＝α／1+α ＜1 传动比小于1且为正值， 因此同向增速。
第五章 齿轮变速器结构与工作原理
自动变速器原理与检修
④ 太阳轮为主动件，齿圈为从 动件，行星架固定 如图所示，特 性方程中n３ ＝0， 因此有： n１ + α n２ ＝0 传动比： ί = n１ / n２ ＝－
自动变速器原理与检修
任务五 齿轮变速器 结构与工作原理
第五章 齿轮变速器结构与工作原理
自动变速器原理与检修
液力变矩器虽能在一定范围内自动地、无 级改变扭矩和转速比。
缺点： 存在传动效率低的缺点，且变矩范
围最多只能达到２～４倍，难以满足汽车实际 使用要求。 因此，它在自动变速器中的主要作用是使 汽车起步平稳，并在换挡时减缓传动系的冲击 载荷。 汽车上采用液力变矩器与齿轮变速器串联 组成的液力机械传动。齿轮变速器的作用是使 扭矩、转速再扩２～４倍的变化范围，同时实 现倒挡和空挡。
自动变速器原理与检修 依能量守衡定律，齿圈和行星架 三个部件上输入与输出功率的代数和 等于零，即
F3
r3
F2 F1
r1
1n1 2n2 3n3 0 （2） n 式中 n1 、 2 、 n3 分别为太阳轮、
齿圈和行星架的转速 将上式代入 （1）得
n1 n2 (1 )n3 0
双星行星排 1-太阳轮；2-齿轮；3-行星架； 4-外行星齿轮；5-内行星齿轮
变速器设计
变速器设计第一步：需求分析在变速器设计之前，需要明确变速器的用途和要求。
例如，设计一个汽车变速器时，需要确定最大扭矩、最大转速、最小转速、理想传动效率等等。
同时，也需要考虑所使用的发动机的转速特性和动力要求。
第二步：设计参数确定设计参数的确定非常重要，包括传动比的选择、传动器件的类型等等。
传动比取决于所需的车速范围和所使用的发动机的转速特性。
传输装置可以是齿轮、链条、带传动等等，这取决于设计需求和空间限制。
第三步：齿轮设计齿轮设计是变速器设计中最复杂的部分之一、首先，需要根据所需的传动比和齿轮类型来确定齿轮的参数，例如齿轮模数、齿数、压力角等。
然后，利用齿轮模数、转速和所需传动比等信息，计算齿轮的尺寸和齿形。
第四步：经济性评估在设计过程中，需要考虑经济性因素。
这包括变速器制造成本、使用寿命、能源效率等等。
根据所设计的变速器方案，可以进行整体经济性评估，包括成本评估和能源效率评估。
如果经济性不满足要求，可能需要进行优化设计。
第五步：验证和测试设计完成后，需要对变速器进行验证和测试。
这可以通过计算机模拟、实验室测试和实际使用测试等方式来完成。
验证和测试的目的是确保设计满足要求，并进行必要的调整和改进。
最后，根据测试结果，可以对变速器进行进一步的改进和优化。
这个过程可能需要多次迭代，直到设计满足各项要求为止。
总结起来，变速器设计是一个复杂而繁琐的过程，需要考虑多个因素。
设计者需要通过需求分析确定设计参数，然后进行齿轮设计，并对设计进行经济性评估。
最后，通过验证和测试来确认设计的有效性，并进行必要的优化。
第五章 行星齿轮式自动变速器
式3挡行星齿轮变速器在1挡、2挡、3挡及倒挡的工作完全相同（表5-3）。
（2）双行星排辛普森式4挡行星齿轮变速器结构与工作原理： 在这种辛普森式行星齿轮机构中只要设置4个离合器、2个制动器 及2个单向超越离合器，就能使之成为具有4个前进挡和1个倒挡的4挡
行星齿轮变速器，并且在1挡、2挡、3挡都有两种工作状态，即有发动
二、改进后的辛普森式3挡行星齿轮变速器结构与 工作原理
辛普森式3挡行星齿轮变速器由2挡换至3挡时，一方面2挡制动器 B1要释放，另一方面倒挡及高挡离合器C1要接合。这两个换挡执行元 件的工作交替应及时准确，太快或太慢都会影响换挡质量和变速器的
使用寿命。例如：若2挡制动器B1释放后倒挡及高挡离合器C1来不及接
齿轮变速器结构。
改进后的拉威挪式3挡行星齿轮变速器各换挡执行元件在不同挡
位的工作情况见表5-6。
三、拉威挪式4挡行星齿轮变速器结构与工 作原理
在拉威挪式3挡行星齿轮变速器的输入轴和行星架之间增
加一个离合器，就可以使之成为具有超速挡的4挡行星齿轮变
速器。图5-13为拉威挪式4挡行星齿轮变速器结构。与拉威挪 式3挡行星齿轮变速器相比，它仅仅在输入轴和行星架之间增
图5-11为拉威挪式3挡行星齿轮变速器的结构。图中，前太阳轮、
长行星轮、行星架和齿圈组成一个单行星轮式行星排，也称为前行星 排；后太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架和齿圈组成一个双行星
轮式行星排，也称为后行星排。在5个换挡执行元件中，离合器C1用于
连接输人轴和后太阳轮，它在所有前进挡中都处于接合状态，故称为 前进离合器。离合器C2用于连接输入轴和前太阳轮，它在例挡和3挡
④将任意两元件连接在一起
⑤不锁定任何元件
如图5-5。
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（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
轮的模数， 用m表示，其单位为mm，即有：
m p
dmz P27
选取、适用原则
P28
对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选 得小些
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
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
AKA3Temai1x g
式中，为中心距系数，轿车：8.9～9.3， 货车：8.6～9.6，
多挡变速器：9.5～11.0
g 变速器传动效率，取96％
轿车变速器的中心距在65～80范围内变化，而货车的变 速器中心距在80～170范围内变化。
P23
四、外形尺寸
轿车四挡变速器壳体的轴向尺寸为：
（3.0～3.4）A
轴 ≈ 0.16～0.18
对第二轴 ≈ 0.18～0.21。
P25
第一轴花键直径d（）可按下式初选
d K3 Temax
式中：K为经验系数 4.0～4.6； 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。
§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
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
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。
(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．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。
P14
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。
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 i45<i3 4 )
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
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
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。