机械式变速器设计ppt课件

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、
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。
（一）齿轮形式的选择
斜齿 工作时有轴向力
寿命长 噪声低 用于二档以上
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
两轴式与中间轴式的比较：
形式 结构复杂程度 工作噪声
传动效率 传动比范围
有无直接档
两轴式 简单 Leabharlann 高 小 没有中间轴式 复杂 高 低 大 有
在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡 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。
挡数选择的要求：
相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。 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。 目前，乘用车一般用4～5个挡位变速器， 商用车
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。
第一节 概述
复习： 变速器的结构？功用？《汽车构造》
变速器功用：
（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适 应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗 较低)的工况下工作；
（2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；
（3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速， 并便于变速器换档或进行动力输出。 组成：
直齿 工作时无轴向力
短 高 用于低档、倒档
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。
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。
直齿滑动齿轮
缺点：换挡时齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张， 舒适性降低
乘用车变速器的中心距在65～80mm范围内变化，而 商用车的变速器中心距在80～170mm范围内变化。
乘用车 8.9～9.3 A＝65～80mm 商用车 8.6～9.6 A＝80～170mm
四、外形尺寸 变速器横向尺寸，可根据齿轮直径及换挡机构初步确定； 乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（3.0～3.4）A。商 用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：
输入轴 输出轴
（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、
各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。
倒档轴 中间轴
输入轴与输出轴平行共线。
三轴五档变速器剖视图
输入轴
中间轴 倒档轴
换档杆轴
（操纵机构）
输出轴
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。
(5) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；
(6)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。
三轴五档变速器传动简图
（参图15—1、 15—12）。
1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈
4-同步环 5-输出轴 6-中间轴
7-接合套
8-中间轴常啮合齿轮
此变速器有五个前进档和
一个倒档，由壳体、第一轴
第三章
机械式变速器设计
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 。
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 变速器的设计和计算 第五节 同步器设计 第六节 变速器操纵机构 第七节 变速器结构元件
滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连 接，并要求两者有相对运动的地方。
圆锥滚子轴承因有直径较小、宽度较宽因而容量大、 可承受高负荷和通过轴承预紧能消除轴向间隙及轴向 跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也 有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响 齿轮正确啮合的缺点。
► 5、其它问题 ► 1.挡位布置：考虑到径向力对轴的影响，1挡布
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。
变速器的分类
根据前 进挡数
三挡变速器
四挡变速器 根据轴 五挡变速器 的形式
多挡变速器
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
对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得 小些；
对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应 选得大些。
变速器齿轮模数范围大致如下：
微型、普通级轿车 中级轿车
2.25～2.75
2.75～3.00
中型货车 3.5～4.5
重型货车 4.5～6.0
微、轻型轿 中 级 以 上
车型 车
轿车
中型货车
模数 2.25~2.75 2.75~3.0 3.5~4.5
重型货车 4.5~6.0
所选模数值应符合国家标准的规定。
2．压力角α
压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较 低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面 接触强度。
对于轿车，为了降低噪声，应选用14.5°、 15°、16°、16.5°等小些的压力角。
对货车，为提高齿轮强度，应选用22.5°或 25°等大些的压力角。
5.0~8.0 10~20
最高挡通常是直接挡，传动比为1.0；有的变速 器最高档位超速挡，传动比为0.7~0.8。
影响最低档传动比选取的因素有：
发动机的最大转矩、要求的最大爬坡能力、主 减速器的减速比、要求的最低稳定车速。
三、中心距A
对中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称 为变速器中心距A。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。
两轴式变速器基本结构
动力传递路线
一档
2.中间轴式变速器 多用于前置后驱的型式汽车。结构特点：
（1）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置 直接挡；
（2）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力， 故在中心距不大的情况下，可以提高传动比；
(3)一挡有较大的传动比；
(4)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；
优点：结构简单
常啮合齿轮可用移动啮合套换挡。因承受换挡冲击载 荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能 消除换挡冲击。目前这种换挡方法只在某些要求不高 的挡位及重型货车变速器上应用。
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。
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。
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多时，应取 给出范围的上限。
变速器前端面到后端面的距离L，对传动轴 的夹角、传动轴的长度、质量有影响，与挡 数、换挡方式有关系，同步器长则轴向尺寸 长。
货车 轿车
四挡 五挡 六挡 四挡
►3、防止自动脱挡的结构措施： ►（1）啮合套做的长些 ►（2）前齿圈齿厚切薄 ►（3）将接合齿工作面加工成斜面
2
3
4．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。
第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱 滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。
变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间 轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球 轴承或圆柱滚子轴承。
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 挡传动传动比的比值。
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，其它货车则更大。
轿车
ig 3.0~4.5
超速档 0.7~0.8
货、大客 越野、牵引车
置在靠近壳体的位置；
► 2.变速器孔口：开在上方，侧面 ► 3.加油孔：考虑油量确定油孔位置 ► 4.变速器壳体易设计制造，装拆和调整方便
第二节结束
第三节 变速器主要参数的选择
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。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。
d K3 Temax
式中：K为经验系数，K=4.0～4.6；Temax为发动机最
大转矩（N·m）。
六、齿轮参数
1．模数的选取 齿轮模数选取的一般原则：
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。
变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可 以加装动力输出器。
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
国家规定的标准压力角为20°，所以普遍采用的 压力角为20°。