汽車變速器工作原理

第十五章變速器與分動器第十五章變速器與分動器一、主要內(nèi)容1.變速器的功用和類型；2.變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)；3.同步器；4.變速器的操縱；5.分動器；第1節(jié)變速器的功用與類型1.1變速器的功用：(1)改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛工況，使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)。(2)實(shí)現(xiàn)倒車；(3)利用空檔，中斷動力傳遞。1.2變速器的組成：（1）變速傳動機(jī)構(gòu)；

（2）變速操縱機(jī)構(gòu)。第1節(jié)變速器的功用與類型1.3變速器的類型：按傳動比的變化范圍：有級式變速器：無級式變速器：綜合式變速器：

應(yīng)用最廣泛，由若干個固定的傳動比?？煞譃檩S線固定式、軸線旋轉(zhuǎn)式（行星齒輪）。變速器的檔位指前進(jìn)檔的數(shù)目。傳動比在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)變化。可分為電力式、液力式（動液式）。由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機(jī)械變速箱。其傳動比可在幾個間斷的內(nèi)連續(xù)變化。按操縱方式分類：

強(qiáng)制操縱式：自動操縱式：半自動操縱式：1.3變速器的類型：駕駛員直接操縱變速桿換檔。換檔與傳動比的選擇是自動進(jìn)行的。固定式：幾個常用的檔位自動，其余由駕駛員操縱。預(yù)選式：先選取檔位，換檔過程自動。第2節(jié)變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)2.3三軸變速器2.1有級式變速器變速傳動機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和常見的換檔方式2.2兩軸式變速器2.4防止跳檔的結(jié)構(gòu)和措施1．變速傳動機(jī)構(gòu)的組成

變速傳動機(jī)構(gòu)主要由齒輪、軸及變速器殼體等零部件組成。2.1有級式變速器變速傳動機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和常見的換檔方式2．變速傳動機(jī)構(gòu)的工作原理

（1）利用不同齒數(shù)的齒輪對相互嚙合，以改變變速器的傳動比；

（2）通過增加齒輪傳動的對數(shù)，以實(shí)現(xiàn)倒檔。1．變速傳動機(jī)構(gòu)的組成

變速傳動機(jī)構(gòu)主要由齒輪、軸及變速器殼體等零部件組成。2.3有級式變速器變速傳動機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和常見的換檔方式2．變速傳動機(jī)構(gòu)的工作原理

（1）利用不同齒數(shù)的齒輪對相互嚙合，以改變變速器的傳動比；

（2）通過增加齒輪傳動的對數(shù)，以實(shí)現(xiàn)倒檔。3．常見的換檔方式（1）利用滑動齒輪換檔3．常見的換檔方式（1）利用滑動齒輪換檔（2）利用接合套換檔

3．常見的換檔方式（1）利用滑動齒輪換檔（2）利用接合套換檔

（3）利用同步器換檔

變速傳動機(jī)構(gòu)主要作用是改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的大小，方向。按工作軸的數(shù)量（不包括倒檔軸）可以分為：兩軸和三軸兩種類型。

兩軸變速器輸入軸動力——輸入軸齒輪/輸出軸齒輪——輸出軸動力

有兩種類型的軸：輸入軸、輸出軸三軸變速器：

輸入軸動力——輸入軸齒輪/中間軸齒輪——輸出軸齒輪——

輸出軸動力有三種類型的軸：輸入軸、中間軸、輸出軸兩軸式變速器變速傳動機(jī)構(gòu)主要由第一軸（即動力輸入軸）、第二軸（即動力輸出軸）、倒檔軸、各檔齒輪及變速器殼體所構(gòu)成。

兩軸是指汽車前進(jìn)時，傳遞動力的軸只有第一軸和第二軸。

大部分轎車都采用兩軸式變速器。2.2兩軸式變速器2.2兩軸式變速器輸出軸動力輸入軸齒輪/輸出軸齒輪輸入軸動力球軸承14151312R111滾針軸承輸入軸滾子軸承21222324輸出軸25球軸承a.傳動鏈b.支撐方式c.操縱方式d.潤滑方式與密封2.2兩軸式變速器a.傳動鏈：輸入軸動力——輸入軸齒輪/輸出軸齒輪——輸出軸動力。并通過改變不同輸入軸齒輪/輸出軸齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)不同的檔位。b.支撐方式：采用圓柱滾子軸承、滾針軸承、向心球軸承作為支撐。滾針軸承具有可承受較大的徑向剛度大；徑向尺寸小，可以不安裝內(nèi)圈和外圈，因此便于安裝在狹小空間內(nèi)。c.操縱方式：通過各檔撥叉，推動同步器（或者結(jié)合套）實(shí)現(xiàn)換檔操作。d.潤滑方式與密封：變速箱殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤滑齒輪副、軸、軸承等，同時也通過在齒輪上鉆徑向孔，或者在齒輪輪轂上開徑向油槽的方式，來潤滑所在部位的軸承；變速器的潤滑油應(yīng)避免流入到前端的離合器和后端的萬向節(jié)。直接檔的定義：將輸入軸和輸出軸直接連接輸出動力的檔位，該檔效率最高。小結(jié)兩軸變速器特點(diǎn)：無中間軸，輸入軸和輸出軸平行；沒有直接檔，因此高速檔的效率比三軸變速器低；在傳動線路中只有一對齒輪嚙合，機(jī)械效率高，噪音小。輸入軸和輸出軸旋轉(zhuǎn)方向相反；結(jié)構(gòu)簡單，緊湊、容易布置；在FF或RR布置的汽車上廣泛采用，一般將主減速器和差速器也集成在變速箱內(nèi)。2.3三軸變速器輸入軸中間軸輸出軸1檔2檔3檔4檔5檔6檔a.傳動鏈b.支撐方式c.操縱方式d.潤滑方式與密封a.傳動鏈：輸入軸動力——輸入軸齒輪/中間軸齒輪——中間軸齒輪/輸出軸齒輪——輸出軸動力。并通過改變不同中間軸齒輪/輸出軸齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)不同的檔位。b.支撐方式：采用圓柱滾子軸承、滾針軸承、向心球軸承作為支撐。滾針軸承具有可承受較大的徑向剛度大；徑向尺寸小，可以不安裝內(nèi)圈和外圈，因此便于安裝在狹小空間內(nèi)。c.操縱方式：通過各檔撥叉，推動同步器（或者結(jié)合套）實(shí)現(xiàn)換檔操作。d.潤滑方式與密封：變速箱殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤滑齒輪副、軸、軸承等，同時也通過在齒輪上鉆徑向孔，或者在齒輪輪轂上開徑向油槽的方式，來潤滑所在部位的軸承；變速器的潤滑油應(yīng)避免流入到前端的離合器和后端的萬向節(jié)。直接檔的定義：將輸入軸和輸出軸直接連接輸出動力的檔位，該檔效率最高。小結(jié)2.3三軸變速器100050403020123222124250RR2R42352.3.2三軸變速器各檔位傳動比的計算輸入軸齒輪1：Z01=22；中間軸齒輪00：Z00=43；中間軸1檔齒輪01：Z01=11；中間軸2檔齒輪02：Z02=19；中間軸3檔齒輪03：Z03=26；中間軸4檔齒輪04：Z04=33；中間軸5檔齒輪05：Z05=38；中間軸倒檔齒輪0R：Z0R=11；輸出軸1檔齒輪21：Z21=43；輸出軸2檔齒輪21：Z21=47；輸出軸3檔齒輪23：Z23=38；輸出軸4檔齒輪24：Z24=32；輸出軸5檔齒輪25：Z25=26；輸出軸倒檔齒輪2R：Z2R=40；倒檔中間齒輪R：ZR=231檔傳動比：I1=(Z00/Z1)×(Z21/Z01)=(43/22)×(43/11)=7.640直接檔傳動比：為1。倒檔傳動比：IR=(Z00/Z1)×(ZR/Z0R)×(Z2R/ZR)=7.107說明1：采用接合套或者同步器換檔與移動齒輪換檔的比較：中間軸和輸出軸上嚙合齒輪副可制成常嚙合的斜齒輪，有利于提高承載能力，同時降低工作時的噪音，提高齒輪的使用壽命；在傳遞的動力相等的前提下還可以減小齒輪的尺寸，從而減小變速向的尺寸。因?yàn)榻雍淆X圈的齒寬可以較窄，使得結(jié)合和脫離更迅速，駕駛員做功減少；減少換檔時的沖擊，噪音??；在接合齒圈與齒輪采用花鍵連接的結(jié)構(gòu)中，接合齒圈和同步器損壞后可以更換，避免了齒輪整體報廢的情形，經(jīng)濟(jì)性好。接合齒圈和同步器的壽命比移動齒輪短，需要經(jīng)常更換。說明2：三軸變速箱如果采用一根中間軸，嚙合齒輪副產(chǎn)生的徑向力將引起輸出軸的變形，這種變形引起輸出軸的抖動，并引起傳動系統(tǒng)的工作異常。在中型以上的汽車上這種變型更為明顯，因此有時采用雙中間軸的方式來消除輸出軸的變形說明3：有些汽車設(shè)置了傳動比小于1的檔位，稱之為超速檔，用于在良好路面或者輕載行駛，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。如果發(fā)動機(jī)的功率不高，超速檔的應(yīng)用率不高，節(jié)油效果不明顯，還導(dǎo)致在該檔位汽車的驅(qū)動力不足，影響動力性（加速、爬坡）。說明4：三軸變速箱在前進(jìn)檔時，輸入軸與輸出軸旋轉(zhuǎn)方向一致；輸入軸的長度較短，強(qiáng)度較好、容易制造。2.4防止跳檔的結(jié)構(gòu)和措施原因：接合套與接合齒圈的結(jié)合長度短；經(jīng)常換檔引起接合套的齒端磨損等原因，使汽車在正常行駛時因振動造成接合套與接合脫離，發(fā)生自動跳檔。2.3.3防止跳檔的結(jié)構(gòu)措施典型的防止跳檔的結(jié)構(gòu)措施：

齒端制成倒斜面；花鍵轂齒端的齒厚切薄；接合齒套齒端形成凸肩。（1）接合套和接合齒圈的齒端制成倒斜面（2）花鍵轂齒端的齒厚切?。?）接合套的齒端制成凸肩第3節(jié)同步器3.1無同步器時變速器的換檔過程齒輪2、齒輪4及其端部接合齒圈的轉(zhuǎn)速由離合器輸出軸的轉(zhuǎn)速決定，并跟隨其變化。接合套及其端部接合花鍵的轉(zhuǎn)速由汽車行駛速度決定，并跟隨其變化采用滑動齒輪或接合套換檔時，必須使待嚙合的輪齒(或接合套與接合齒圈花鍵齒)的圓周速度一致（同步），才能順利進(jìn)入嚙合而完成掛檔。第3節(jié)同步器3.1無同步器時變速器的換檔過程3.1.1自低速檔換入高速檔3.1.2自高速檔換入低速檔高檔換低檔和低檔換高檔實(shí)現(xiàn)同步的方法還有所不同。3.1.1自低速檔換入高速檔4檔接合時：V3=V2；V4>V2分離瞬間：V3=V2；V4>V3分離一段時間：V4下降較快V3下降較慢使得V4=V3換檔的最佳時機(jī)3.1.2自高速檔換入低速檔5檔接合時：V3=V4；V4>V2分離瞬間：V3=V4；V3>V2分離一段時間：V2下降較快V3下降較慢使得V2=V3不可能出現(xiàn)無換檔的最佳時機(jī)接離合器，加速V2>V33.1.3同步器的作用無同步器的普通變速器的操縱復(fù)雜，換檔過程中容易產(chǎn)生沖擊，對駕駛員的熟練程度要求高，容易造成駕駛員的疲勞。為克服上述缺點(diǎn)，在普通變速箱上采用同步器，使換檔時即將嚙合齒輪的接合部位與接合套的速度相等，即實(shí)現(xiàn)同步。3.2同步器的構(gòu)造和原理3.2.1同步器的分類常壓同步器；慣性式同步器；鎖環(huán)式、鎖銷式自行增力式同步器；3.2同步器的構(gòu)造和原理3.2.2慣性式同步器的的構(gòu)造和原理特點(diǎn)：慣性同步器靠摩擦原理工作，其特點(diǎn)是:在結(jié)構(gòu)上保證了接合部位在未達(dá)到同步時不能接觸，因此可以避免沖擊和噪音發(fā)生。

分為：鎖環(huán)式和鎖銷式。廣泛應(yīng)用于轎車和輕型、中型車輛。慣性式同步器的構(gòu)造慣性式同步器的構(gòu)造慣性式同步器的構(gòu)造：組成：同步環(huán)、結(jié)合套、花鍵轂、滑塊、定位銷與彈簧；慣性式同步器的工作原理慣性式同步器工作過程以變速器由5檔換入6檔為例。1.變速器由5檔退入空檔。n4=n7n3>n7n3>n4花鍵轂6擋接合齒圈接合套鎖環(huán)滑塊2.鎖止。慣性式同步器工作過程撥環(huán)力（矩）在同步環(huán)上作用著兩個力矩：撥環(huán)力矩M2和慣性力矩M1，只有當(dāng)M2>M1,才能作到結(jié)合。M1正比于F1；M2正比于F2。二者均是Fn的分力，相對關(guān)系取決于鎖止角。通過設(shè)置合理的鎖止角可以保證在未達(dá)到同步前，無論駕駛員施加多大的力，都