第三章_讲义_机械式变速器设计
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变速器的基本设计要求： 1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。 3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置。 5）换挡迅速、省力、方便。 6）工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。 7）变速器应有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。 除此之外，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。
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二、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
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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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Байду номын сангаас
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
固定轴式应用广泛，其 中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。 旋转轴式主要用于液力机械 式变速器。
高挡布置在靠近轴的支 承中部区域较为合理，在该 区域因轴的变形而引起的齿 轮偏转角较小，齿轮保持较 好的啮合状态，能提高齿轮 寿命。
图3-6 发动机纵置时两轴式变速器结构图
机械式变速器的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 件的制造精度等。
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
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倒挡布置方案
图3-5为常见的倒挡布置方案。图3-5b方案的优点是倒挡利用了一挡 齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡 困难。图3-5c方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图 3-5d方案对3-5c的缺点做了修改。图3-5e所示方案是将一、倒挡齿轮做 成一体，将其齿宽加长。图3-5f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的 齿轮，挡换更为轻便。
图3-1 两轴式变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
中间轴式变速器传动方案的共同特点是：(1)设有直接挡； (2)一挡有较大的 传动比； (3)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； (4) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换 挡； (5)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。
为了缩短变速器 轴向长度，倒挡传动 采用图3-5g所示方案 。缺点是一、倒挡各 用一根变速器拨叉轴 ，使变速器上盖中的 操纵机构复杂一些。
图3-5 倒挡布置方案
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图3-6为发动机纵置 时两轴式变速器结构图。其 特点是高挡同步器布置在输 入轴上，而低挡同步器布置 在输出轴上。为提高轴的刚 度，增加了中间支承。
图3-2中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图3-2a、b所示方案有 四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮换挡，图3-2c所示传动方案的二、三、四 挡用常啮合齿轮传动，而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。
图3-2 中间轴式四挡变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
图3-3为中间轴式五挡变速器传动方案 。图3-3a所示方案，除 一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图33b、c、d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动；图3-3d所示 方案中的倒挡和超速挡安装在副箱体内，可以提高轴的刚度、减少齿 轮磨损和降低工作噪声。
精品
第三章__机械式变速器设计
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Transmission
无机变速器（CVT）
手动/自动变速器
• 相比于普通自动变速器，这种 变速器可更好地解决传动系和 发动机工况的匹配问题，以提 高整车的燃油经济性和动力性.
• 自动变速器是行星齿轮来变速 的，而无级变速器是链带和锥 形轮的距离来变速的。
• 由德国保时捷车厂在911车型 上首先推出，称为Tiptronic， 它可使高性能跑车不必受限于
凡采有常啮合齿轮传动 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， 挡位高的用同步器换挡， 挡位低的用啮合套换挡。
图3-3 中间轴式五挡变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
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。
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两轴式变速器的特点
两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动 效率高和噪声低等优点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可 能设计得很大。
图3-1为发动机前置前轮驱 动轿车的两轴式变速器传动方 案。其特点是：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。图3-1f中的倒挡齿轮 为常啮合齿轮，并用同步器换 挡；图3-1d所示方案的变速器 有辅助支承，用来提高轴的刚 度。
传统的自动挡束缚，让驾驶者
也能享受手动换挡的乐趣。此 型车在其挡位上设有“+”、 “-”选择挡位。在D挡时，可 自由变换降挡（-）或加挡 （+），如同手动挡一样，其实 还是自动档。
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4
next 5
第三章 机械式变速器设计
本章主要学习 （1）变速器的基本设计要求； （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 。
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第三章 机械式变速器设计
• 第一节 概述 • 第二节 变速器传动机构布置方案 • 第三节 变速器主要参数的选择 • 第四节 变速器操纵机构
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第一节 概述
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。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
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二、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
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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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Байду номын сангаас
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
固定轴式应用广泛，其 中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。 旋转轴式主要用于液力机械 式变速器。
高挡布置在靠近轴的支 承中部区域较为合理，在该 区域因轴的变形而引起的齿 轮偏转角较小，齿轮保持较 好的啮合状态，能提高齿轮 寿命。
图3-6 发动机纵置时两轴式变速器结构图
机械式变速器的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 件的制造精度等。
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
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倒挡布置方案
图3-5为常见的倒挡布置方案。图3-5b方案的优点是倒挡利用了一挡 齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡 困难。图3-5c方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图 3-5d方案对3-5c的缺点做了修改。图3-5e所示方案是将一、倒挡齿轮做 成一体，将其齿宽加长。图3-5f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的 齿轮，挡换更为轻便。
图3-1 两轴式变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
中间轴式变速器传动方案的共同特点是：(1)设有直接挡； (2)一挡有较大的 传动比； (3)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； (4) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换 挡； (5)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。
为了缩短变速器 轴向长度，倒挡传动 采用图3-5g所示方案 。缺点是一、倒挡各 用一根变速器拨叉轴 ，使变速器上盖中的 操纵机构复杂一些。
图3-5 倒挡布置方案
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图3-6为发动机纵置 时两轴式变速器结构图。其 特点是高挡同步器布置在输 入轴上，而低挡同步器布置 在输出轴上。为提高轴的刚 度，增加了中间支承。
图3-2中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图3-2a、b所示方案有 四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮换挡，图3-2c所示传动方案的二、三、四 挡用常啮合齿轮传动，而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。
图3-2 中间轴式四挡变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
图3-3为中间轴式五挡变速器传动方案 。图3-3a所示方案，除 一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图33b、c、d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动；图3-3d所示 方案中的倒挡和超速挡安装在副箱体内，可以提高轴的刚度、减少齿 轮磨损和降低工作噪声。
精品
第三章__机械式变速器设计
2
Transmission
无机变速器（CVT）
手动/自动变速器
• 相比于普通自动变速器，这种 变速器可更好地解决传动系和 发动机工况的匹配问题，以提 高整车的燃油经济性和动力性.
• 自动变速器是行星齿轮来变速 的，而无级变速器是链带和锥 形轮的距离来变速的。
• 由德国保时捷车厂在911车型 上首先推出，称为Tiptronic， 它可使高性能跑车不必受限于
凡采有常啮合齿轮传动 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， 挡位高的用同步器换挡， 挡位低的用啮合套换挡。
图3-3 中间轴式五挡变速器传动方案
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中间轴式变速器的特点
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。
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两轴式变速器的特点
两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动 效率高和噪声低等优点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可 能设计得很大。
图3-1为发动机前置前轮驱 动轿车的两轴式变速器传动方 案。其特点是：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。图3-1f中的倒挡齿轮 为常啮合齿轮，并用同步器换 挡；图3-1d所示方案的变速器 有辅助支承，用来提高轴的刚 度。
传统的自动挡束缚，让驾驶者
也能享受手动换挡的乐趣。此 型车在其挡位上设有“+”、 “-”选择挡位。在D挡时，可 自由变换降挡（-）或加挡 （+），如同手动挡一样，其实 还是自动档。
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第三章 机械式变速器设计
本章主要学习 （1）变速器的基本设计要求； （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 。
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第三章 机械式变速器设计
• 第一节 概述 • 第二节 变速器传动机构布置方案 • 第三节 变速器主要参数的选择 • 第四节 变速器操纵机构
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第一节 概述
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。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。