第六章 动力换档变速箱分析

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变速箱输出轴的传动比为 no ni / ix
式中： ix ——为X接合时二自由度机构实现的传
动比。
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当挂上X档（离合器X接合时），档离合器主、被 动摩擦片的旋向相同，其相对转速为：
nx
ni
no
ni ii
noio
ni ii
ni
io ix
ni ii
(1 ii io ) ni
ix
在同一个轴上的两个离合器为并联。 不同轴上的，如果主动部分由齿轮带动或
由输入轴带动，而离合器从动部分又与输 出轴相连，则这两个离合器为并联。 一个离合器的输入为另一个离合器的输出 则为串联。
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定轴式动力换档变速箱的主要计算
（一）空转离合器片间相对转速计算公式
换档离合器的工作转矩
M m M iii
ii
(1 i ) ix
式中： nx ——为X离合器接合时，空转离合器主 、 被动摩擦片之间的相对转速；
i ——为离合器接合时二自由度机构实现 的传动比，i ii io 。
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如果空转离合器主、被动摩擦片的旋向相
反，其相对转速 nx 为
nx
ni ii
(1
i ix
)
在不改变问题性质的前提下，公式可以改
写为：
nxቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ni ii
( i ix o
1)
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注意：
（1）仅仅是用于二自由度机构中空转离合器 的片间相对转速计算，对于三、四自由度 变速箱，因为它们是由二自由度变速箱串 联而成的，所以要计算空转离合器的相对 转速，首先要对它们划分组成，即把三、 四自由度变速箱划分成一个个独立的二自 由度机构（组成），然后再利用公式计算 空转离合器的片间相对转速。
号时，主、被动摩擦片的旋向相同， nx 为
主、被动摩擦片的转速差；
ix 与 i 异号时，主、被动摩擦片的旋向 相反， nx 为主、被动摩擦片的转速和。
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挂低档时，高档离合器的 nx 分析
由于高档传动比数值 i 小，低档转动比数值 ix 大，故 i < ix , 。 i / ix 1
当同号时， 当异号时，
（3）空转离合器摩擦片间的摩擦使其滑磨功、滑磨 功率增加，使用寿命下降。
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由于空转离合器的片间相对转速过高会带
来一系列的不良后果，因此应把空转离合
器的最大相对转速 nxmax控制在一定范围内，
要求： nx max
(2.5
~
3)ni
或控制空转离合器摩擦片的线速度：
v nx max R r [v] (m/s)
与 i同x 号i， 故为 正。i / ix
nx
ni ii
( i ix o
1)
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当 ix 与 i 符号相反时（X与 一个为前进 档一个为倒退档）， i / ix 符号为负，
nx
ni ii
( i ix o
1)
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当 i /ix 相同时，
与 ix
i
异号比 ix 与 i
同号时空转转速大倍，原因是 ix 与 i 同
第六章 定轴式动力换档变速箱
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组成及特点
组成：输入轴、输出轴和中间轴 传动齿轮和换档齿轮，离合器的动力来源
于发动机，其齿轮与轴的位置固定。
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特点：
①齿轮处于常啮合状态； ②换档齿轮与轴的结合、分离依靠摩擦式离合器； ③离合器的结合、分离依靠压力油，而压力油的动
力来源于发动机； ④通常与液力变矩器配合使用； ⑤在某档工作时，不工作的空挡离合器主动与被动
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注意
（2）“-”用于主、被动摩擦片同向旋转时计 算相对转速；“+”用于主、被动摩擦片反向 旋转时计算相对转速。
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片间相对转速的危害与控制
空转离合器的片间相对转速过高会产生以下方面的 危害：
（1）空转离合器摩擦片间的摩擦使其阻转矩增加， 传动效率下降；
（2）空转离合器摩擦片间的摩擦使其温度增加，摩 擦片容易超过烧损界限；
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当换档离合器X接合时，空转离合器 主动磨擦 片的转速用 ni 表示，被动摩擦片的转速用 no 表 示，那么设上 档时的相对转速为
主动摩擦片的转速： ni ni / ii 被动摩擦片的转速： no noio
ni 从输入轴至 离合器主动摩擦片的传动比 no 从 离合器被动摩擦片至输出轴的传动比
摩擦片之间存在空转的摩擦功率损失。
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判断变速箱自由度与档位数（判断离 合器的串并联）
定轴式动力换档变速箱按自由度分，可 分成二自由度、三自由度和四自由度。
只需结合一个换档元件就能实现一个档位的变 化，称为二自由度。
需要同时结合两个换档元件才能实现一个档位 的变化，三自由度。
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判断自由度与档位数的方法
式中：M m ——换档离合器工作转矩；
M i ——变速箱最大输入转矩；
ii ——变速箱输入轴至换档离合器主动件
的传动比。
因此欲使换档离合器传递的转矩小，必须使传动比小，
换档离合器应布置在高速轴上。
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二自由度变速箱中空转离合器摩擦片的相 对转速
采用换档离合器换档的二自由度变速箱，各对齿 轮都是常啮合的，只要输入轴转动，各换档离合 器的主、被动摩擦片都在转动。当挂上某档时， 该档离合器的主动摩擦片与被动摩擦片结合成一 体，其他档位离合器的主动摩擦片与被动摩擦片 之间都在作相对转动，我们把这些没有结合的离 合器称为空转离合器。有的旋转方向相同，有的 旋转方向相反。
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摩擦片之间的相对转速 nx 分析
（1）换档离合器的位置布置与摩擦片之间的 相对转速 nx 分析
当 ni 和 i / ix 一定时，欲使 nx 小，必使 ii 大，换当 离合器应安装在低速轴上。
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与 同号与异号的相对空转转速分析
当结合的离合器X与空转的离合器 同时为 前进档离合器或者同时为倒退档离合器时，
nx
ni ii
nx
2
ni ii
可见， i 与 ix 异号比 i 与 ix 同号时大，但都不 会很大。
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挂高档时，低档离合器 nx 的分析
此时， i > ix , i / ix 1 ，显然， i 与 ix 异
号比
与 i
ix
同号时大，nx
2 ni ii
，由此说明，
挂高档时低档离合器的 大于nx 挂低档时高
档离合器的 ；n最x 大的空转转速 发生nx
在 与i 异ix 号情况当中。
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二自由度变速箱的变速范围
为了统一换档离合器的规格，希望每一个 离合器传递的工作转矩都不要过大，同时， 为了减少摩擦损失，提高传动效率，也希 望每一个空转离合器的片间相对转速都不 要过大，这两个希望造成了离合器的位置 难以摆放。