第五章变速器设计解析

两轴式变速器
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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
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。
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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。
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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。
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?
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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。
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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。
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。
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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
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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。
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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
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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
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
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挡数
传动比范围
中心距
外形尺寸
轴的直径
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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
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。
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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
（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
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对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选 得小些
轴 ≈ 0.16～0.18
对第二轴 ≈ 0.18～0.21。
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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
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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
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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Leabharlann Baidu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
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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
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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。
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。
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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 )
三、中心距A
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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。
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初选中心距A时，可根据下面的经验公式计算
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。