變位齒輪變速器課件

1、教學(xué)要求第十二章 變位齒輪及變速器設(shè)計(jì) 了解變位齒輪的成形機(jī)理，變位齒輪傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用。 掌握變位齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸的計(jì)算方法。 了解摩擦式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的工作原理。 熟悉機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器的兩個(gè)主要性能：調(diào)速范圍和機(jī)械特性。 了解汽車變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)組成。知識(shí)鏈接圓形齒輪機(jī)構(gòu)的類型直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算齒輪切制方法齒輪安裝標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝兩輪節(jié)圓與各自分度圓重合: d=d無(wú)齒側(cè)間隙 s1=e1=s2=e2=m/2=s=e i12=n1/n2=db2/db1=d2/d1=d2/d1=z2/z1a=a =標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝 acos=acos標(biāo)準(zhǔn)中心距節(jié)圓直徑(標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí))重合度： 仿

2、形法范成法分度圓直徑 d=mz齒頂高 ha=m ha*; 齒根高 hf=(ha*+ c*)m;齒全高 h=ha+hf=(2 ha*+ c*)齒頂圓直徑 da=d +2ha=(2+z)m齒根圓直徑 df=d-2hf=(z-2 ha* -2 c*)m基圓直徑 db=d cosa 周節(jié) p=pm 頂隙 c=m基(法)節(jié) pb=pcosa分度圓齒厚/齒槽寬s=e=m/2傳動(dòng)比 i12=n1/n2=db2/db1=d2/d1=z2/z1標(biāo)準(zhǔn)中心距節(jié)圓直徑(標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)) d=d 平行軸相交軸交錯(cuò)軸第十二章 變位齒輪及變速器設(shè)計(jì)變位齒輪的功用變位齒輪的加工變位齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算變位齒輪傳動(dòng)的類型變速器及其

3、分類概 述機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器汽車變速器12-1 概 述 隨著生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)齒輪傳動(dòng)性能的要求越來(lái)越高，標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)往往不能滿足某些特殊要求需要采用變位齒輪傳動(dòng)，在汽車變速器中多采用變位齒輪。 變速器用來(lái)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。 12-2 變位齒輪的功用一、標(biāo)準(zhǔn)齒輪的局限性(1) 齒數(shù)不能少于最少齒數(shù)z min ；(3) 一對(duì)嚙合齒輪中, 小齒輪齒廓漸開(kāi)線的曲率半徑和齒根厚度較小, 嚙合次數(shù)較多, 強(qiáng)度較低。(2) 不適用于中心距 的場(chǎng)合；二、變位齒輪的功用 配湊中心距變位的目的：避免根切；湊中心

4、距；提高傳動(dòng)質(zhì)量。例：下圖為C-WJ620車床的走刀箱，要求軸I上的滑移齒輪與軸上的兩個(gè)固定齒輪相嚙合。已知：z1=18，z2=30， z3=27，m=3mm，壓力角=20。若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪，則它們的中心距分別為：IIIz1=18m=3z2=30z3=27a12a13，不能采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪 可用變位傳動(dòng)12-3 變位齒輪的加工刀具的中線與被加工齒輪的分度圓相切相離相交標(biāo)準(zhǔn)齒輪正變位齒輪負(fù)變位齒輪 刀具的節(jié)線與中線不重合，加工出的齒輪在分度圓上的齒厚與齒槽寬不相等，這種齒輪稱為變位齒輪。一、變位齒輪的概念x : 徑向變位系數(shù) (變位系數(shù))xm : 徑向變位量xmx0 正變位齒輪x y 齒全高h(yuǎn)：二變位

5、齒輪的幾何關(guān)系1嚙合角與實(shí)際中心距a的關(guān)系 當(dāng)aa=m(z1+z2)時(shí)配湊中心距2. 總變位系數(shù)x=x1+x2與嚙合角的關(guān)系若x=0, 則a=a, 兩齒輪節(jié)圓與分度圓重合若x0, 則aa, 兩齒輪節(jié)圓和分度圓不重合由無(wú)齒側(cè)間隙嚙合方程得:3. 中心距變動(dòng)系數(shù)y滿足兩輪無(wú)側(cè)隙標(biāo)準(zhǔn)頂隙的要求當(dāng)aa時(shí)，y為正值；當(dāng)aa時(shí)y為負(fù)值;當(dāng)a=a時(shí)，y=0。4. 齒頂高變動(dòng)系數(shù)齒頂圓直徑5. 變位直齒輪傳動(dòng)的基本尺寸計(jì)算分度圓直徑 齒 頂 高 齒 根 高齒 高 齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距d=mz ha=(ha*+x-)mhf=(hf*+ c*- x)mh=ha+hf=(2ha*+c*-)m da=d+2ha

6、= (z+2ha*+2x-2)mdf=d-2hf= (z-2ha*+-2c*+2x)m表12-1 變位直齒輪傳動(dòng)的基本尺寸計(jì)算公式(外嚙合) 變位齒輪與同參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪幾何尺寸比較 分 度 圓 基 圓 齒 距 基圓齒距 齒 高齒 頂 圓齒 根 圓 齒 頂 高齒 根 高 齒 厚 齒 槽 寬 不 變正大負(fù)小正大負(fù)小正小負(fù)大正大負(fù)小正小負(fù)大1) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)(1)(2) 當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪作無(wú)側(cè)隙嚙合傳動(dòng)時(shí) a=a=r1+ r2 = (y=0 =0)12-5 變位齒輪傳動(dòng)的類型一、零傳動(dòng) x=x1+x2=0的傳動(dòng)。 零傳動(dòng)又可分為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)和高度變位齒輪傳動(dòng)兩種。 (2) x1+x2=0 a=a ,=，

7、y=0， =0(3) 等移距變位齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以減少尺寸?？梢愿纳讫X輪的磨損情況。可以相對(duì)地提高兩輪的承載能力。缺點(diǎn)： 必須成對(duì)設(shè)計(jì)、制造和使用，互換性差。重合度略有減少。(1) 從強(qiáng)度觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)對(duì)小齒輪應(yīng)采用正變位，對(duì)大齒輪采用負(fù)變位，并保證大、小齒輪都不發(fā)生根切。當(dāng)采用等移距變位時(shí)，兩輪齒數(shù)之和必須大于等于最少齒數(shù)的兩倍。2) 等移距變位齒輪傳動(dòng)(又稱高度變位傳動(dòng)）二、 正傳動(dòng)(又稱正角度變位齒輪傳動(dòng))齒數(shù)條件：x1+x2 0 （z1+z2）可以小于2zminx1 + x2 0 ，y 0， 0必須成對(duì)設(shè)計(jì)、制造和使用，互換性差。優(yōu)點(diǎn)：可以減少尺寸?？梢愿纳讫X輪的磨損情況。彎曲

8、強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度都相對(duì)地有所提高。適當(dāng)?shù)剡x擇變位系數(shù)可以湊配給定的中心距。缺點(diǎn)：重合度減少較多。x1+x2 0 （z1+z2）必須大于2zmin必須成對(duì)設(shè)計(jì)、制造和使用，互換性差。適當(dāng)?shù)剡x擇變位系數(shù)可以湊配給定的中心距。 重合度略有增加。 兩輪齒根的最大滑動(dòng)系數(shù)增大，輪齒的磨損加劇。彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度都有所降低。三、負(fù)傳動(dòng)(又稱負(fù)角度變位齒輪傳動(dòng))齒數(shù)條件：x1 + x2 0 ，y 0優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：正傳動(dòng)和負(fù)傳動(dòng)又稱為不等移距變位齒輪傳動(dòng)小結(jié) 比較上述的各類傳動(dòng)，正傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)較多，傳動(dòng)質(zhì)量較高，在一般情況下應(yīng)采用正傳動(dòng)。負(fù)傳動(dòng)的缺點(diǎn)較多，一般只是在湊配中心距或在其他不得已的情況下才采用。 正、負(fù)變

9、位和正、負(fù)傳動(dòng)有何區(qū)別？ 標(biāo)準(zhǔn)齒輪和零變位齒輪有何區(qū)別？ 問(wèn)題？一、減速器與變速器12-6 變速器及其分類 除部分旋轉(zhuǎn)類機(jī)械如鼓風(fēng)機(jī)、水泵等直接由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，絕大多數(shù)工作機(jī)械其工作部分的轉(zhuǎn)速與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不一致。因此，需要協(xié)調(diào)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的速度。常用的傳動(dòng)部件有減速器和變速器。 減速器用于傳動(dòng)比固定的場(chǎng)合。在工程實(shí)際中，有些工作機(jī)往往需要在幾種不同的轉(zhuǎn)速下工作，這就需要根據(jù)使用要求在工作中隨時(shí)調(diào)整原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的傳動(dòng)比。變速器根據(jù)需要能隨時(shí)改變傳動(dòng)比。二、變速器分類 變速器是能隨時(shí)改變傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。變速器可分為有級(jí)變速器和無(wú)級(jí)變速器兩大類 。1. 有級(jí)變速器有級(jí)變速器的傳動(dòng)只能按

10、既定的設(shè)計(jì)要求通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)分級(jí)進(jìn)行變速。有級(jí)變速器的類型見(jiàn) I主動(dòng)軸II-從動(dòng)軸滑移齒輪變速器III離合器式齒輪變速器 III塔輪變速器III拉鍵式變速器III2. 無(wú)級(jí)變速器無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比在設(shè)計(jì)預(yù)定的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)地進(jìn)行改變，機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的類型見(jiàn)滾輪-平板式變速器 鋼球無(wú)級(jí)變速器 菱錐無(wú)級(jí)變速器 寬V帶無(wú)級(jí)變速器 實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的方法：機(jī)械無(wú)級(jí)變速電氣無(wú)級(jí)變速電氣無(wú)級(jí)變速-壓動(dòng)機(jī)調(diào)速可控硅調(diào)速變頻調(diào)速 常用類型：一、組成結(jié)構(gòu)和工作原理 需調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠4，通過(guò)螺母5和夾套6帶動(dòng)滾輪1沿著軸7移動(dòng)，改變滾輪與圓盤之間的接觸位置，從而實(shí)現(xiàn)可連續(xù)變化的不同的速比，即無(wú)級(jí)調(diào)速。滾輪圓盤彈簧絲杠螺母

11、6-夾套軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1+2)加壓裝置(3)調(diào)速機(jī)構(gòu)(4+5)1. 組成結(jié)構(gòu)12-7 機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器 如圖所示, 當(dāng)主動(dòng)輪1以轉(zhuǎn)速n1回轉(zhuǎn)時(shí), 靠摩擦力的作用帶動(dòng)從動(dòng)輪2以轉(zhuǎn)速n2回轉(zhuǎn)。在節(jié)點(diǎn)p處, 兩輪的圓周速度相等, 故其傳動(dòng)比i12=n1/n2=r2/ r1。如果主動(dòng)輪沿著O1-O1軸改變自己的位置，也就改變了從動(dòng)輪的工作半徑r2，從而也就改變了從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n2。主動(dòng)輪在軸O1-O1上連續(xù)任意的移動(dòng)，故可以在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)的改變n2的值, 實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速 。2. 摩擦無(wú)級(jí)變速原理 依靠摩擦傳動(dòng), 改變主動(dòng)件和從動(dòng)件的輸出半徑, 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的無(wú)級(jí)變化3. 變速范圍滾輪圓盤彈簧絲杠螺母6-夾套

12、軸最小速比 調(diào)速范圍是指無(wú)級(jí)變速器最大傳動(dòng)比imax與最小傳動(dòng)比imin的比值，反映了可調(diào)的速度范圍； 機(jī)械特性指在輸入轉(zhuǎn)速恒定的條件下，輸出軸上的轉(zhuǎn)矩(或功率)與輸出轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，反映了無(wú)級(jí)變速器的負(fù)載能力。最大速比變速范圍調(diào)速范圍和機(jī)械特性是機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的兩個(gè)主要性能指標(biāo)主動(dòng)輪III從動(dòng)平盤彈簧 v=2 r2= r11 二、常用類型 接觸點(diǎn)速度： 組成： 主動(dòng)輪、從動(dòng)盤、彈簧。 工作原理： 調(diào)整主動(dòng)輪的位置，就改變了r2 的大小，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 III主動(dòng)輪從動(dòng)平盤彈簧 r1r2特點(diǎn)： 傳遞相交軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力, 可升速或降速, 可逆轉(zhuǎn); 相對(duì)滑動(dòng)較大，故磨損嚴(yán)重，傳遞功率不大。 傳動(dòng)

13、比：i12=1 /2=r2 / r1 1. 滾輪-平板式變速器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便； 2. 鋼球無(wú)級(jí)變速器 傳動(dòng)比：i12=R2r1/R1r2= r1/r2 組成：錐輪、鋼球 (通常為6個(gè))、支承軸。 工作原理： 調(diào)整支承軸的傾角，可改變鋼球的傳動(dòng)半徑r1和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)，相對(duì)滑動(dòng)小，結(jié)構(gòu)緊湊； 要求鋼球加工精度高。R1=R2 IIIIIIr1 R1 r2 R2實(shí)際上是兩對(duì)摩擦輪傳動(dòng)鋼球支承軸從動(dòng)錐輪主動(dòng)錐輪用于相同軸線傳動(dòng)，可升速或降速；主、從動(dòng)軸位置可調(diào)換實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)速; 具有傳遞恒定功率的特性。 3. 菱錐無(wú)級(jí)變速器 傳動(dòng)比：i12= r1 R2 /

14、 R1 r2 組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、錐菱、支承架。 工作原理： 調(diào)整支架的水平位置，可改變菱錐的傳動(dòng)半徑r1和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 從動(dòng)輪主動(dòng)輪III菱錐支承架支承架從動(dòng)輪菱錐r1r2R1R2特點(diǎn)： 用于同軸線傳動(dòng)，可升速或降速；具有傳遞恒定功率的特性。 寬V帶4. 寬V帶無(wú)級(jí)變速器 傳動(dòng)比：i12= r2 / r1 組成：固定錐輪、活動(dòng)錐輪、寬V帶。 工作原理： 同步調(diào)整活動(dòng)錐輪的軸向位置，可改變錐輪的傳動(dòng)半徑r1和r2 ，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。 固定錐輪III活動(dòng)錐輪IIIr2r1特點(diǎn)： 用于平行軸傳動(dòng)，可升速或降速；主、從動(dòng)輪位置可以互換，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱調(diào)速。具有傳遞恒定功率的特性，但結(jié)構(gòu)尺

15、寸較大。 機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器機(jī)械-電器組合式無(wú)級(jí)變速器變頻器減速器產(chǎn)品實(shí)例2. 缺點(diǎn)： 不能保證精確的傳動(dòng)比；三、機(jī)械無(wú)級(jí)變速器的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；過(guò)載時(shí)可利用摩擦傳動(dòng)元件間的打滑而避免損壞 機(jī)器；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，可用于較高轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)；易于平緩連續(xù)的變速。 承受過(guò)載和沖擊能力差, 傳遞大功率時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大; 軸和軸承上的載荷較大。1. 優(yōu)點(diǎn)：一、概述 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(活塞式內(nèi)燃機(jī))的扭矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，無(wú)法適應(yīng)實(shí)際使用的要求，因此，需在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置變速器。 變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，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

16、作。 12-8 汽車變速器功用：減速增扭，變速變扭，空擋，倒檔。汽車三大部件(發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，底盤)之一電控自動(dòng)變速系統(tǒng)1.變速系統(tǒng)：1.液力變矩器2.齒輪變速機(jī)構(gòu)3.換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.液壓控制系統(tǒng)：1.液壓傳動(dòng)裝置(油泵、傳動(dòng)液ATF)2.閥體(電磁閥、換擋閥、調(diào)壓閥和控制閥等)3.油道(連接液壓裝置)3.電子控制系統(tǒng)：1.傳感器(包括控制開(kāi)關(guān))2.電子控制器(ECT、ECU)3.執(zhí)行器通常將變速系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成的總成部件稱為自動(dòng)變速器例:1) 保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。2) 設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳輸。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。5)

17、 換擋迅速、省力、方便。6) 工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。7) 變速器應(yīng)有高的工作效率。8) 變速器的工作噪聲低。 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。變速器的基本設(shè)計(jì)要求以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起步、怠速，滿足汽車暫時(shí)停車的需要。按傳動(dòng)比變化方式分：有級(jí)變速器無(wú)級(jí)變速器綜合式變速器二、分類有級(jí)式變速器：有幾個(gè)可選擇的固定傳動(dòng)比，采用齒輪傳動(dòng)。又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪(行星齒輪)軸線旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。 無(wú)級(jí)式變速器: 傳動(dòng)比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。 綜合式變速器：由有級(jí)式變速器和無(wú)級(jí)式變速器共同組成的，其傳動(dòng)比

18、可以在最大值與最小值之間幾個(gè)分段的范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)變化。 采用齒輪傳動(dòng)液力/機(jī)械/電力式有級(jí)式+無(wú)級(jí)式按操縱方式分為：手動(dòng)變速器(MT)自動(dòng)變速器(AT)手動(dòng)/自動(dòng)變速器(AMT)無(wú)級(jí)變速器(CVT)有級(jí)/操控感強(qiáng)有級(jí)/方便，舒適舒適性好,經(jīng)濟(jì)性好,成本高,鋼帶易打滑(用于小功率汽車)-寶馬.奔馳.奧迪自動(dòng)1.手動(dòng)變速器(MT) 手動(dòng)變速器(Manual Transmission-MT)又稱機(jī)械式變速器，即必須用手撥動(dòng)變速桿 (俗稱“擋把”)才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。 轎車手動(dòng)變速器大多為四擋或五擋有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動(dòng)

19、變速在操縱時(shí)必須踩下離合，方可撥得動(dòng)變速桿。 特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，操控自由，油耗經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力輸出可得以很好體現(xiàn)。 DSG雙離合變速器 MT是一種典型的機(jī)械式有級(jí)變速器，由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(改變轉(zhuǎn)矩的大小和方向)和操縱機(jī)構(gòu)(實(shí)現(xiàn)換檔)組成。典型的普通齒輪式變速器主要由齒輪和軸組成，利用不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩。1) 手動(dòng)變速器的工作原理一般當(dāng)ik1時(shí), n出M入, 為降速增扭(低檔位, 減速檔, i 越大, 檔位越低)ik=1時(shí), 直接檔, n出n入, M出M入ik1時(shí), n出n入, M出M入,為升速降扭(超速檔) 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是變速器的主體。有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比, 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉,

20、 效率高 ( 0.960.98)等特點(diǎn) 。其傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 有級(jí)變速器按工作軸的數(shù)量(不包括倒檔軸)可分為兩軸式變速器和三軸式變速器; 按前進(jìn)擋數(shù)可分為三、四、五和多擋; 按軸的運(yùn)動(dòng)形式分為固定軸式(兩軸/中間軸/雙中間軸/多中間軸式變速器)和旋轉(zhuǎn)軸式。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)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。2) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：高擋同步器布置在輸入軸上，而低擋同步器布置在輸出軸上。

21、為提高軸的剛度，增加了中間支承。高擋布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，能提高齒輪壽命。 兩軸式變速器結(jié)構(gòu)第一軸第二軸同步器兩軸式變速器優(yōu)點(diǎn)：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。缺點(diǎn)：不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 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。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體；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)。圖f中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并用同步器換擋；圖d所示方案的變速器有輔助支承，用來(lái)提高軸的剛度。三軸式變速器 下圖為中間軸式

22、四擋變速器傳動(dòng)方案示例，圖a、b所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋，圖c方案的二、三、四擋用常嚙合齒輪傳動(dòng)，而一、倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋。 特點(diǎn)：(1)設(shè)有直接擋; (2)一擋有較大傳動(dòng)比; (3)高擋位齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，低擋位的齒輪(一擋)可采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng); (4) 除一擋外, 其他擋位采用同步器或嚙合套換擋; (5)除直接擋外,其他擋位工作時(shí)傳動(dòng)效率略低。換擋方式：凡采有常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。轎車中間軸式四擋變速器結(jié)構(gòu)第一軸第二軸中間軸倒擋布置方案 下圖為常見(jiàn)的倒

23、擋布置方案。圖b方案的優(yōu)點(diǎn)是倒擋利用了一擋齒輪, 縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合, 使換擋困難。圖c方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比, 缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖d方案對(duì)c的缺點(diǎn)做了修改。圖e所示方案是將一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，擋換更為輕便。 為了縮短變速器軸向長(zhǎng)度, 倒擋傳動(dòng)采用圖g所示方案。缺點(diǎn)是一、倒擋各用一根變速器撥叉軸, 使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。3) 操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足如下主要要求： 換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位

24、; (2) 換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合; (3) 防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋; (4) 防止誤掛倒擋; (5) 換擋輕便。 機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)一般是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成。 分類: 依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。 (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(guò)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。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。(2) 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 平頭式汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器距駕駛員座椅較遠(yuǎn)

25、，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動(dòng)換擋變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱的動(dòng)換擋變速器。遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器工作原理簡(jiǎn)圖 右圖3-9為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器的工作原理簡(jiǎn)圖。要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性, 且各連接件間間隙不能過(guò)大, 否則換擋手感不明顯, 并增加了變速桿顫動(dòng)的可能性。(3) 電控自動(dòng)換擋變速器 在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過(guò)程中就能自動(dòng)完成換擋時(shí)刻的判斷，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)收油門、離合器分離、選擋、換擋、離合器接合和油門等一系列動(dòng)作，

26、使汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有所提高。電控自動(dòng)換擋變速器工作原理框圖 應(yīng)用實(shí)例: 桑塔納轎車變速器4個(gè)前進(jìn)檔, 1個(gè)倒檔, 1個(gè)空檔位置潘存云教授研制輸入軸4檔3檔2檔倒檔1檔輸出軸前置前驅(qū)兩軸式5+1檔變速器，最高檔是超速擋，同步器換擋空 檔離合器1離合器2換檔手柄 第一檔：i1=3.455 輸出軸反向旋轉(zhuǎn) 第二檔：i2=1.944 第三檔：i3=1.286 第四檔：i3=0.909 倒檔 iR=3.167輸出軸同向旋轉(zhuǎn)A向 倒檔齒輪2. 自動(dòng)變速器(AT) AT由液力變矩器、變速齒輪機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)和換擋操縱機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。其中液力變矩器是AT最重要的部件，它由

27、泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和離合的作用。目前轎車普遍使用的是AT，AT幾乎成為自動(dòng)變速器的代名詞。 自動(dòng)變速器(Automatic Transmission-AT)又稱液力自動(dòng)變速器, 其傳動(dòng)比的選擇和換檔是自動(dòng)進(jìn)行的。駕駛者只需操縱加速踏板，變速器就可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)和車速信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)檔位的變換。液力變矩器 液力變矩器是AT式變速箱最具特點(diǎn)的部件，其位置和作用相當(dāng)于離合器，不同的是它是常接合、柔性連接，且可增大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。目前常采用的液力變矩器是由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成的單極(一個(gè)渦輪)雙相(變矩和偶合)三元件閉鎖式(有鎖合離合器功能)綜合液力變矩器。鎖止離

28、合器變矩器外殼（主動(dòng)）導(dǎo)輪自由輪單向離合器從動(dòng)軸渦輪泵輪渦流方向（循環(huán)圓） 泵輪是主動(dòng)件， 渦輪懸浮在變矩器內(nèi)， 通過(guò)花鍵與輸出軸聯(lián)接， 是從動(dòng)件。 導(dǎo)輪懸浮在泵輪與渦輪之間， 通過(guò)單項(xiàng)離合器及導(dǎo)輪軸套固定在變矩器外殼上。為保證變矩器的性能和工作液的良好循環(huán)， 導(dǎo)輪、 泵輪、 渦輪的葉片都彎成一定的弧度并沿徑向傾斜排列。 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)， 由于離心力的作用， 工作液既有隨泵輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周運(yùn)動(dòng)， 又有沖向渦輪的軸向分速度， 推動(dòng)渦輪與泵輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較小時(shí)，從渦輪流出的工作液向后流動(dòng)，沖擊導(dǎo)輪葉片的前面。因?yàn)閷?dǎo)輪被單向離合器限定不能向后轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)輪葉片將向后流動(dòng)的工作液導(dǎo)向

29、前推動(dòng)泵輪葉片，促進(jìn)泵輪旋轉(zhuǎn)。這相當(dāng)于導(dǎo)輪與泵輪都對(duì)液力變矩器內(nèi)的工作液施加了正向力矩。當(dāng)輸入與輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，兩正向力矩之和在大小上等于渦輪對(duì)工作液的反向力矩，從而使渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩大于泵輪的輸入轉(zhuǎn)矩，起到增扭的作用。渦輪的轉(zhuǎn)速越低，導(dǎo)輪改變工作液流動(dòng)方向的作用越強(qiáng)，變矩器增大轉(zhuǎn)矩的效果越明顯?？紤]到傳動(dòng)效率等因素，一般把變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩之比的最大值設(shè)計(jì)為2-2.5。 汽車必須滿足從停止到起步、從低速行駛到高速行駛和倒退行駛的使用要求。液力變矩器雖然能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)無(wú)級(jí)地改變輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，但是其變矩系數(shù)較?。ㄒ话銥?-3），難以滿足使用要求。因此，汽車必須設(shè)置變速器，且應(yīng)具有速比

30、可變（即具有變速檔）、轉(zhuǎn)向可逆（即具有倒檔）和切斷動(dòng)力（即具有空檔）的功能。 汽車上廣泛采用由液力變矩器與齒輪變速器組合而成的液力機(jī)械式變速器。齒輪式變速器可以是行星齒輪式變速器（又稱為旋轉(zhuǎn)軸線式齒輪變速器），也可以是平行軸式齒輪變速器（又稱為固定軸線式齒輪變速器）。 行星齒輪式變速器具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，不需要中間軸和中間齒輪；（2）操縱容易，各齒輪處于常嚙合狀態(tài)，不存在嚙合沖擊；（3）傳動(dòng)比（或速比）范圍大（如豐田A340E型為0.705-2.804；A341E型為0.705-2.531、A342E型為0.753-2.531）。行星齒輪式變速器是由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行

31、機(jī)構(gòu)組成的變速器。 變速齒輪機(jī)構(gòu) 自動(dòng)變速器的換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)由離合器和制動(dòng)器兩部分組成。 目前采用的離合器有單向離合器與片式離合器兩種；制動(dòng)器有片式制動(dòng)器和帶式制動(dòng)器兩種。單向離合器的類型以及結(jié)構(gòu)原理與液力變矩器使用的完全相同。片式離合器 (或制動(dòng)器)是一種利用傳動(dòng)液ATF壓力來(lái)推動(dòng)活塞移動(dòng)，從而使離合器片(或制動(dòng)器片)接合的離合器(或制動(dòng)器)，故又稱為活塞式離合器(或制動(dòng)器)。換擋操縱機(jī)構(gòu)按變速方式分:自動(dòng)變速器的類型按汽車驅(qū)動(dòng)方式分:按前進(jìn)擋的擋位數(shù)分:按齒輪變速器的類型分:按變矩器類型分:按控制方式分:液力(控制)自動(dòng)變速器電子控制(簡(jiǎn)稱電控)自動(dòng)變速器普通齒輪式行星齒輪式有級(jí)變速器無(wú)級(jí)變

32、速器2個(gè)前進(jìn)擋3個(gè)前進(jìn)擋4個(gè)前進(jìn)擋前驅(qū)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)單級(jí)三元件綜合式變矩器有鎖止離合器無(wú)鎖止離合器普通液力綜合液力早期使用, 無(wú)超速檔, 最高檔為直接檔有超速檔,雖構(gòu)造復(fù)雜,但了汽車燃油經(jīng)濟(jì)性大大改善定軸,體積大,最大傳動(dòng)比小,多用于前驅(qū)動(dòng)汽車上，如本田雅閣結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動(dòng)比，大部分AT，如豐田.奧迪鎖止離合器作用：在路況較好的情況下, 為了避免不必要的動(dòng)力傳遞損失(油液攪動(dòng)等), 故將泵輪和渦輪鎖止, 形成剛性連接。鎖止條件:汽車處于50km/h以上的高速或三檔以上的檔位汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)處于非制動(dòng)狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫處于50-60C以上發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門處于非怠速狀態(tài)液力控制自動(dòng)變速器 通過(guò)機(jī)械的

33、手段，將汽車行駛的車速及節(jié)氣門開(kāi)度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)；閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)的大小，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，通過(guò)控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。 ECT (Electronic Control Transmission)通過(guò)傳感器和開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開(kāi)度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、自動(dòng)變速器液壓油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入到ECU。ECU根據(jù)這些信號(hào)，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出控制信號(hào)；電磁閥控制液壓換擋閥，使其打開(kāi)或關(guān)閉通往換擋離合器和制動(dòng)器的油路，從而控制換擋時(shí)刻和擋位的變換，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

34、變速。 電子控制自動(dòng)變速器3. 手動(dòng)/自動(dòng)變速器(AMT) 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Mechanical Transmission AMT)由德國(guó)保時(shí)捷車廠在911車型上首先推出,稱為Tiptronic。AMT是對(duì)傳統(tǒng)干式離合器和手動(dòng)齒輪變速器進(jìn)行電子控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔的新式變速器，其控制過(guò)程基本是模擬駕駛員的操作。根據(jù)駕駛者意圖，AMT變速箱電子控制部分可以自動(dòng)控制離合和換擋過(guò)程。 AMT可分為兩類，一類是部分檔位自動(dòng)換檔，部分檔位手動(dòng)(強(qiáng)制)換檔；另一類是預(yù)先用按鈕選定檔位，在采下離合器踏板或松開(kāi)加速踏板時(shí)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自行換檔。 特點(diǎn)：油耗小,性價(jià)比高。但換擋品質(zhì) 不高,

35、易出現(xiàn)頓挫, 如果不踩油門的話, 即便掛入D擋, 車也不會(huì)前進(jìn)。AMT電 控?fù)Q擋或離合部分易壞，維修費(fèi)用高。 常見(jiàn)車型有：寶馬.奔馳.奧迪等4. 無(wú)級(jí)變速器(CVT)無(wú)級(jí)變速器(Continuously Variable TransmissionCVT)特點(diǎn)：(1) 無(wú)自動(dòng)擋變速箱的換擋過(guò)程(因無(wú)一般自動(dòng)擋變速箱的傳動(dòng)齒輪)，即無(wú)換檔頓挫感，因此CVT變速箱的動(dòng)力輸出是線性的，在實(shí)際駕駛中非常平順。(2) 理論上擋位無(wú)限多: 擋位設(shè)定更自由，傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪比、速比及性能、耗油、廢氣排放的平衡更易達(dá)到。(3) 機(jī)械效率、省油性大大優(yōu)于普通的自動(dòng)擋變速箱，僅次于手動(dòng)擋變速箱，燃油經(jīng)濟(jì)性要比自

36、動(dòng)擋好很多。(4) 缺點(diǎn): 起步或加速時(shí)鋼帶或皮帶易 打滑, 導(dǎo)致動(dòng)力傳遞受影響, 影響 加速感受; 且鋼帶或皮帶材料要求 較高。維修成本高。 整整一個(gè)世紀(jì)CVT發(fā)展史說(shuō)明了：(1) 無(wú)級(jí)變速（CVT）是汽車變速箱始終追逐的目標(biāo)。(2) 摩擦傳動(dòng)CVT實(shí)現(xiàn)大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是極為困難的。(3) 摩擦傳動(dòng)CVT傳動(dòng)效率低是必然的。(4) 摩擦傳動(dòng)CVT的效率，功率無(wú)法與齒輪變速(仍占據(jù)半壁河山)相比。摩擦傳動(dòng)CVT類型齒輪無(wú)級(jí)變速器(GearContinuouslyVariableTransmission)是一種全新的設(shè)計(jì)思想，是利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效率、大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)?！褒X輪無(wú)級(jí)變速裝置

37、”結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只有不足20種非標(biāo)零件，51個(gè)零件，生產(chǎn)成本甚至低于手動(dòng)變速箱。齒輪無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：（1）傳動(dòng)功率大，200KW的傳動(dòng)功率是很容易達(dá)到的；(2)傳動(dòng)效率高，90%以上的傳動(dòng)效率是很容易達(dá)到的；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大幅度降低生產(chǎn)成本，相當(dāng)于自動(dòng)變速箱的1/10；（4）對(duì)汽車而言，提高傳動(dòng)效率，節(jié)油20%；（5）發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作，燃料燃燒完全，排放干凈，極大的減少了對(duì)環(huán)境的污染V形橡膠帶CVTV型金屬帶CVT(VDT-CVT)滾輪轉(zhuǎn)盤式CVT (ExtroidCVT)傳動(dòng)功率已能達(dá)到轎車實(shí)用的要求，裝備VDT-CVT的轎車已達(dá)100多萬(wàn)輛。據(jù)報(bào)道：大排量6缸內(nèi)燃機(jī)(2.8

38、L)的奧迪A6轎車上裝備的此類型MultitronicCVT，能傳動(dòng)142kw(193bhp)功率，280Nm扭矩。這是真正意義的無(wú)級(jí)變速器。日產(chǎn)把它裝在概念車XVL上首次于99年?yáng)|京車展展示,新款公爵(Cedric)車也裝用這種CVT?？膳c3L以上排量的大馬力內(nèi)燃機(jī)(XVL的引擎輸出為330Nm/194kw)搭配使用。比較：液力傳動(dòng)(AT)免除了手動(dòng)變速器繁雜的換檔和腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開(kāi)車變得簡(jiǎn)單、省力。但AT是有級(jí)變速的自動(dòng)控制，只能是一種過(guò)渡產(chǎn)品，未從根本上滿足汽車對(duì)變速器的要求。電控機(jī)械式(AMT)有級(jí)變速器的自動(dòng)換檔控制。其特點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)部分沿用了傳統(tǒng)的有級(jí)變速箱，但控制參

39、量太多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制相當(dāng)困難。齒輪無(wú)級(jí)變速器G-CVT 已知m=3.5mm, =20, h*a=1.0, a=250mm, i12=4.5。試設(shè)計(jì)該對(duì)齒輪。例1:解: (1) 計(jì)算齒輪的齒數(shù)z1、z2取z1=25若取z2=112若取z2=113 可見(jiàn)應(yīng)取z2=113, 此時(shí), a0.4重合度 例2：用齒條插刀按展成法加工一 漸開(kāi)線齒輪，其基本參數(shù)為h a*=1, c*=0.25，=20，m = 4 mm ，若 刀具移動(dòng)速度v刀=0.001 ms 。試求： 1）切制 z = 12 的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)， 刀具分度線與輪坯中心的距離 L應(yīng)為多少？ 被切齒輪的轉(zhuǎn)速n 應(yīng)為多少？ 2）為避免根切，切制 z =12的 變位齒輪時(shí)，其最小變位系數(shù) x min 應(yīng)為多少？此時(shí)的L應(yīng)為 多少？ n 是否需要改變？ 解：1）切制 z = 12 的標(biāo)準(zhǔn)齒輪時(shí)， 齒輪分度圓半徑： r = m z /2 = 412 / 2 =24 mmn = 60 / 2 = 60 v刀/ 2 r = 600.001/2240.001=0.39r/min