機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)ppt課件

1、2021/1/29,第三章 機(jī)械式變速器設(shè)計(jì),2021/1/29,第一節(jié) 概述,變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能,一、變速器功用,二、對(duì)變速器的基本要求,1）保證汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性,2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸,3）設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛,4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出,5）換擋迅速、省力、方便,2021/1/29,8）變速器的工作噪聲低,6）工作可靠。汽車行駛過程中，變速

2、器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生,7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率,除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求,在原變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)、半自動(dòng)和電子操縱發(fā)展的趨勢(shì),2021/1/29,第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案,一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析,根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類。固定軸式又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)

3、機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器,1、兩軸式變速器,2021/1/29,兩軸式變速器方案（一,發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車的兩軸式變速器傳動(dòng)方案,2021/1/29,兩軸式變速器方案（二,2021/1/29,兩軸式變速器方案（三,2021/1/29,兩軸式變速器方案（四,2021/1/29,兩軸式變速器方案（五,2021/1/29,兩軸式變速器方案（六,2021/1/29,兩軸式變速器的特點(diǎn)：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪傳動(dòng),與中間

4、軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高擋工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大,2021/1/29,中間軸式四擋變速器方案（一,2、中間軸式變速器傳動(dòng)方案,2021/1/29,中間軸式四擋變速器方案（二,2021/1/29,中間軸式四擋變速器方案（三,2021/1/29,中間軸式五擋變速器方案（一,2021/1/29,中間軸式五擋變速器方案（二,2021/1/29,中間軸式五擋變速器方案（三,2021/1/29,中間軸式五擋變速器

5、方案（四,2021/1/29,中間軸式六擋變速器方案（一,2021/1/29,中間軸式六擋變速器方案（二,2021/1/29,中間軸式變速器的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第 二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá)90以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訐醯睦寐室哂谄渌鼡跷唬蚨岣吡俗兯倨鞯氖褂脡勖?；在其它前進(jìn)擋位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸、中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一

6、擋仍然有較大的傳動(dòng)比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其它擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上,2021/1/29,3、倒擋布置方案,倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。從這一點(diǎn)來考慮，圖36a、b的換擋方案比圖36c更合理。圖36c所示方案在掛一擋時(shí)也需克服用來防止誤掛倒擋所產(chǎn)生

7、的力，這對(duì)換擋技術(shù)不熟練的駕駛員是不利的,2021/1/29,2021/1/29,倒擋的中間齒輪位于變速器的左側(cè)或右側(cè)對(duì)倒擋軸受力狀況的影響,2021/1/29,與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋,二、零、部件結(jié)構(gòu)方案分析,1. 齒輪形式,2. 換擋機(jī)構(gòu)形式,變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式,同步器能保證訊速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高汽車的加速性、

8、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用,2021/1/29,防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施（一,將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過被接合齒約13mm。使用中接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，用來阻止接合齒自動(dòng)脫擋,2021/1/29,防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施（二,將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄（切下0.30.6mm），這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動(dòng)脫擋,2021/1/29,防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施（三,將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜23），使接合齒面

9、產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力，見圖311。這種方案比較有效，應(yīng)用較多,2021/1/29,3. 變速器軸承,變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同,2021/1/29,第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇,一、擋數(shù),參考：轎車一般用45個(gè)擋位的變速器，級(jí)別高的轎車變速器多用5個(gè)擋，貨車變速器采用45個(gè)擋或多擋。裝載質(zhì)量在23.5t的貨車采用5擋變速器，裝載質(zhì)量在48t的貨車采用6擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野汽車,在最低擋傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的擋數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低擋與高擋之間的傳動(dòng)

10、比比值減小，使換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下，該值越小換擋工作越容易進(jìn)行。要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值小,增加變速器的擋數(shù)能夠改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高,2021/1/29,二、傳動(dòng)比范圍,變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件（如要求的汽車爬坡能力）等因素有關(guān)。 目前轎車的傳動(dòng)比范圍在34之間，輕型貨車在56之間，其它貨車則更大,2021/1/

11、29,三、中心距A,對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要取大些,初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,2021/1/29,貨車變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)，可參考下列數(shù)據(jù)選用： 四擋 （2.22.7）A 五擋 （2.73.0

12、）A 六擋 （3.23.5）A,四、外形尺寸,變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間（過渡）齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定,轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸為（3.03.4）A,當(dāng)變速器選用的常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù)K應(yīng)取給出范圍的上限。為了檢測(cè)方便，中心距A最好取為整數(shù),參考,2021/1/29,五、軸的直徑,變速器的軸必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。軸的剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度和耐磨性均產(chǎn)生不利影響，還會(huì)增加工作噪聲,中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑d0.45A，軸的最大直徑d和支承間距離L的比值，對(duì)中間軸，d/L 0.160.18，對(duì)第二軸

13、， d/L 0.180.21,第一軸花鍵部分直徑d（mm）可按下式初選,2021/1/29,六、齒輪參數(shù),1. 模數(shù)的選取,齒輪模數(shù)與齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等有關(guān),選取齒輪模數(shù)時(shí)的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。轎車對(duì)減少齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù),變速器用齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型和普通級(jí)轎車為2.252.75mm，中級(jí)轎車為2.753.00mm，中型

14、貨車為3.54.5mm，重型貨車為4.56.0mm。所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB135778的規(guī)定,參考值,2021/1/29,壓力角較小時(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)于轎車，為加大重合度以降低噪聲，應(yīng)取用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角；對(duì)貨車，為提高齒輪承載能力，應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力角,2. 壓力角,因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20、25、30等，但普遍采用30壓力角,2021/1/29,3. 螺旋角,大?。涸邶X輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪

15、嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，不過當(dāng)螺旋角大于30時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角,方向：斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上的不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的,2021/1/29,欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件,為使兩軸向力平衡，必須滿足,由于,2021/1/29,參考值： 斜齒

16、輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用： 轎車變速器： 兩軸式變速器為2025 中間軸式變速器為2234 貨車變速器：1826,用調(diào)整螺旋角的方法，使各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除,2021/1/29,4. 齒寬b,在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意到齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度等均有影響,考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使之壽命降低；齒寬窄還會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬

17、，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻,2021/1/29,可根據(jù)齒輪模數(shù)m（mn）的大小來選定齒寬,第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命,采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為（24）m,齒寬系數(shù)Kc取為6.08.5,直齒,齒寬系數(shù)Kc取為4.58.0,斜齒,2021/1/29,5. 齒輪變位系數(shù)的選擇原則,齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲,變

18、位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn),2021/1/29,七、各擋齒輪齒數(shù)的分配,在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù),應(yīng)該注意的是各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù),1,2,2021/1/29,1. 確定一擋齒輪的齒數(shù),根據(jù)中心距和模數(shù)選擇計(jì)算齒輪7、8的齒數(shù),中間軸上小齒輪

19、的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制,轎車中間軸式變速器一擋傳動(dòng)比=3.53.8時(shí)，中間軸上一擋齒輪齒數(shù)可在z8=1517之間選取，貨車可在1217之間選用。一擋大齒輪齒數(shù)用z7=zh-z8計(jì)算求得,2021/1/29,2. 對(duì)中心距A進(jìn)行修正,因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和zh后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的zh和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距A，再以修正后的中心距A作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù),3. 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù),求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比,而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等， 即,2021/1/29,4. 確定其它各擋的齒數(shù),以二擋齒輪為例，可根據(jù)傳動(dòng)比

20、條件、中心距條件和螺旋角條件求出二擋齒輪的齒數(shù),傳動(dòng)比條件,中心距條件,螺旋角條件,2021/1/29,5. 確定倒擋齒輪齒數(shù),確定齒輪9、10的齒數(shù)，根據(jù)中心距A來確定,為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪8和9的齒頂圓之間應(yīng)保持0.5mm以上的間隙,最后計(jì)算倒擋軸與第二軸的中心距,2021/1/29,第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算,一、齒輪的損壞形式,主要有三種：輪齒折斷，齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕），移動(dòng)換擋齒輪端部破壞,二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算,1. 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算,2. 輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算,汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JB1798

21、3，6級(jí)和7級(jí),國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為5863HRC，芯部硬度為3348HRC,齒輪材料及加工方法,2021/1/29,三、軸的強(qiáng)度及剛度計(jì)算,變速器工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因?yàn)閯偠炔蛔愕妮S會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞了齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。所以設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，其剛度大小應(yīng)以保證齒輪能實(shí)現(xiàn)正確的嚙合為前提條件,剛度要求：全撓度和轉(zhuǎn)角不超過允許值,強(qiáng)度要求：彎扭組合，其應(yīng)力,具體計(jì)

22、算公式及須用值詳見汽車設(shè)計(jì)及材料力學(xué)教材,2021/1/29,第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì),同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器,一、慣性式同步器,慣性式同步器能做到換擋時(shí)兩換擋元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前，不允許換擋，因而能完善地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對(duì)同步器的基本要求。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種,二、同步器工作原理,同步器換擋過程由三個(gè)階段組成。第一階段：同步器離開中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。摩擦面相互接觸瞬間，如圖3-17a所示，由于齒輪3的角速度w3和滑動(dòng)齒套1的角速度w1不同，在摩擦力矩作用下鎖銷4相對(duì)滑動(dòng)齒

23、套1轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)圖上所示的鎖止位置,2021/1/29,圖3-17 慣性式同步器結(jié)構(gòu)方案,此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移動(dòng)。第二階段：來自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力F，經(jīng)過鎖止元件又作用到摩擦面上。由于w3和w1不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力。滑動(dòng)齒套1和齒輪3分別與整車和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。于是，在摩擦力矩作用下,2021/1/29,滑動(dòng)齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差w=|w1-w3|減小了。在w=0瞬間同步過程結(jié)束。第三階段： w =0，摩擦力矩消失，而軸向力仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖銷上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使

24、滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置,三、主要參數(shù)的確定,1. 摩擦因數(shù)f,摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類和溫度等因素有關(guān)。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。摩擦因數(shù)f對(duì)換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。摩擦因數(shù)大，換擋省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù),2021/1/29,2. 同步環(huán)主要尺寸的確定,圖3-20 同步環(huán)螺紋槽形式,1）同步環(huán)錐面上的螺紋槽 圖320a中給出的尺

25、寸適用于輕、中型汽車；圖320b則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為612個(gè)，槽寬34mm,2）錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan f。一般取 =68,2021/1/29,3）摩擦錐面平均半徑R 原則上是在可能的條件下，盡可能將R 取大些,4）錐面工作長(zhǎng)度b 設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定b,式中，p為摩擦面的許用壓力(MPa)，對(duì)黃銅與鋼摩擦副p1.01.5 MPa；Mm為摩擦力矩（N*m）；f為摩擦因數(shù)；R為摩擦錐面平均半徑（mm,5）同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)

26、零件特別是錐面平均半徑R和布置上的限制，不易取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度,2021/1/29,3. 鎖止角,鎖止角選取得正確，可以保證只有在換擋的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋。影響鎖止角選取的因素主要有摩擦因數(shù)f、摩擦錐面平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在2642范圍內(nèi)變化,4. 同步時(shí)間t,同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。同步時(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下述范圍選?。簩?duì)轎車變速器高擋取0.150.30s，低擋取0.500.80s；對(duì)貨車變速器高擋取0.300.80s，低擋取1.001.50s,5. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)

27、算,首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同擋位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。對(duì)已有的零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值通常用扭擺法測(cè)出；若零件未制成，可將這些零件分解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體，并按數(shù)學(xué)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值,2021/1/29,四、同步器的計(jì)算,換擋時(shí)為保證沒有沖擊地將齒輪和軸連接起來，必須使它們的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等。如圖321所示，此時(shí)同步器必需的摩擦力矩Mm用下式計(jì)算,圖3-21 慣性式同步器計(jì)算簡(jiǎn)圖,2021/1/29,式中，Jr為離合器從動(dòng)盤、第一軸和與第二軸常嚙合齒輪連接在一起轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；we為發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度；wa為在第k擋工作時(shí)變速器輸出軸角速度；wb為第k+1擋的輸出軸上齒輪的角速度；ik、i

28、k+1為變速器第k和k+1擋的傳動(dòng)比。 另一方面，設(shè)換擋時(shí)作用在變速桿手柄上的法向力為Fs（對(duì)轎車和大客車，取Fs=60N；對(duì)貨車，取Fs=100N，變速桿手柄到嚙合套的傳動(dòng)比為igs，則作用在同步器摩擦錐面上的軸向力F應(yīng)為,由此可算得工作面上的摩擦力矩Mm為,式中，為摩擦錐面半錐角；f為工作錐面間的摩擦因數(shù)；R為摩擦錐面平均半徑,2021/1/29,同步時(shí)的摩擦力矩方程式為,以圖321所示同步器結(jié)構(gòu)為例，分析研究同步器應(yīng)滿足的鎖止條件。 為防止連接件在轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等以前接合換擋，必須滿足下述條件,式中，F(xiàn)1為由摩擦力矩產(chǎn)生的，用來防止過早換擋的力,2021/1/29,F2為因鎖止面傾斜而產(chǎn)生

29、的力,式中，r為鎖止面平均半徑；為鎖止面鎖止角,因此，欲保證鎖止和滑動(dòng)齒套不能繼續(xù)移動(dòng)，必須滿足如下條件,2021/1/29,第六節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu),變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛人一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便,1. 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動(dòng)換擋變速器，稱為直接操縱變速器。其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，但它要求各擋換擋行程相等,要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動(dòng)的可能性。此時(shí)，變速桿支座應(yīng)固定在受車架變形、汽車