变速器结构主参数设计

第一篇变速器结构及主参数设计

第一章变速器齿轮传动方案的设计

第一节变速器齿轮传动的功能及要求

汽车的使用条件，诸如汽车的实际装载质量、道路坡度、路面状况，以及道路宽度和曲率、交通情况所允许的车速等等，都在很大范围内不断变化。这就要求汽车牵引力和速度也有相当大的变化范围。另一方面，就活塞式内燃机而言，在其整个转速范围内，转矩的变化不大，而功率及燃油消耗率的变化却很大，因而保证发动机功率较大而燃料消耗率较低的曲轴转速范围，即有利转速范围是很窄的。为了使发动机能保持在有利转速范围内工作，而汽车牵引力和速度又能在足够大的范围内变化，应当使传动系的传动比能在最大值与最小值之间变化，即传动系应起变速作用。变速器就是汽车传动系中起变速作用的一个重要零部件，它有以下几点功能。

一、实现传动比的变化。

一般机械式变速器都是有级变速的，即传动比档数是有限的。轿车和轻、中型货车的传动比有3～6档，越野汽车和重型货车的传动比可多达8～16档。实现有级变速的措施，是靠变速箱中若干对齿轮来实现的。各挡的传动比各不相同，当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时可挂入变速器的高档齿轮，在不好的路况下或爬坡时应挂入变速器的低档齿轮，为此，根据需要，可选择不同速比的档位。

二、与发动机合理匹配，实现汽车的动力性和经济性。

例如汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行驶即可在高速档行驶，也可在低速挡行驶。而此时发动机的节气门（油门）和转速大小不同。发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。所以根据路况，通过选择齿轮不同的档位，来减小发动机的燃料的消耗。是变速器齿轮传动的一个重要功能。

三、实现倒退的功能。

汽车不仅要有前进的功能，还要有倒退的功能。但发动机不能实现反转，此时，可通过齿轮传动来改变输出轴的旋转方向。从而实现汽车的倒退功能。

四、实现空挡的功能。

为了满足汽车暂时停车、起步和对发动机检查调整的需要，变速器还要有空挡的功能。

五、对机械式变速器齿轮传动还要满足以下几点要求：

1）、便于制造、使用和维修。

2）、质量轻、中心距小及结构紧凑。

3）、具有高的传动效率和疲劳寿命。

4）、换挡轻便，噪音小、工作可靠。

5）、具有前进档、空挡和倒挡。

6)、为了满足高速时行车，还应设有超速档，以此提高汽车的燃油经济性。

第二节变速器齿轮传动方案设计

机械式变速器的齿轮传动一般分为三轴式和两轴式两种，两轴式的变速器用于发动机前置、前轮驱动（FF）或发动机后置、后轮驱动（RR）的乘用车上。三轴式一般用于发动机前置、后轮驱动（FR）或发动机后置、后轮驱动（RR）的商用车上。我公司的机械变速器三轴式和两轴式的变速器都有，两轴式变速器以MF86A为代表，图1.2-1为MF86A变速器的传动剖面图，三轴式变速器以LC5T97为代表，图1.2-2为LC5T97变速器的传动剖面图。另外，重型汽车采用组合式的齿轮传动，我公司的LC10T150就是其中一种。

图1.2-1

一、两轴变速器齿轮传动方案设计

从图中可以看出，该两轴式变速器有五对前进档齿轮，且有一对倒档齿轮传动。动力传递路线为（以一档为例）：输入轴--1/2档同步器齿套--1/2档同步器齿毂--输出一档齿—

输出轴。变速器共有两根轴，输入轴1和输出轴2平行布置。且输出轴与主减速齿轮的主动齿轮做成一体。可使结构紧凑，工艺简化、成本降低。

一档齿与倒档齿均布置在轴承附近，因为一挡和倒档的传动比较大，所以传递的扭矩也较大，这样，在传动中会产生较大的径向力。如果将一挡和倒档布置的远离轴承位置，则会产生较大的轴的挠度和转角，使齿轮的啮合质量下降，噪音加大。输出倒档齿设计在一二档齿套上，这样减小变速箱的轴向尺寸。倒档传递路线为：输入轴—倒档齿—1/2档齿套--1/2档齿毂—输出轴。

由于没有直接档（传动比为1），所以每一档都经过齿轮啮合，这必然会有功率损失，降低了变速箱的效率。这是两轴变速器的缺点。

二、三轴式变速器齿轮传动方案设计

图1.2-2

从图中可以看出，该三轴式变速器有五对前进挡齿轮和一对倒挡齿轮，变速器动力传递路线为（以一档为例）：一轴—中间轴主动齿—中间轴—中间轴一档齿—二轴一档齿—1/R档同步器齿套—1/R档同步器齿毂--二轴—二轴法兰盘--后桥。

变速器共有三根轴：一轴、二轴、中间轴，其中一、二轴共线并与中间轴平行，由于一轴和二轴在一根轴线上，所以，在四档位置扭矩可以直接从一轴传递给二轴，其传递路线为：一轴—4/5档齿套--4/5档齿毂--二轴—二轴法兰盘—后桥。中间没有齿轮传动，从而减少能量损失，因此，直接档时，三轴式变速器比两轴式变速器的传动效率高。

在中间轴的侧面设计了一倒档轴，在其上空套着倒档齿，倒档齿同时和中间轴倒档齿及二轴倒档齿啮合，经过两次啮合后使二轴的转向与一轴转向相反，从而实现倒车功能。

三、组合式变速器齿轮传动方案介绍

重型汽车的装载质量大，使用条件复杂。欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，必须扩大变速器的传动比范围并增加挡位数。为避免变速器的结构过于复杂和便于系列化

生产，多采用组合式变速器。即以一两种4～6档变速器为主箱，通过与不同的副箱配合，得到不同传动比、不同档位数的变速器。根据副箱的配合布置方式，可以分为前置副变速器组合、后置副变速器组合、前置、后置兼用的副变速器组合。

1、前置副变速器组合

前置副变速器（见图1.2-3）用于分割主变速器相邻档位间的间隔，并获得两倍于主变速器的档位数，组合后的变速器也只有两对齿同时啮合，因此，传动效率不变。

图1.2-3

2、后置副变速器组合

后置副变速器组合的方案用于需要显著地提高驱动车轮的牵引力。它分为两种结构方案，固定轴线式和行星齿轮式见图（1.2-4）。