[工学]精品第十一章 变速器.ppt

2020 2 8 1 第十一章变速器与分动器 本章主要内容第一节概述第二节普通齿轮变速器的变速传动机构第三节同步器第四节变速器的操纵机构第五节分动器 2020 2 8 2 1 本章重点 掌握变速器变速传动机构的构造及典型变速器各档的动力传动情况 2 本章难点 掌握同步器的功用 类型 构造与工作原理 2020 2 8 3 第一节概述 一 功用1 改变汽车的行驶速度和牵引力2 改变驱动轮的旋转方向3 使动力与驱动轮脱离4 驱动其他机构 2020 2 8 4 二 变速器的分类 1 按传动比变化 有级变速器 无级式变速器 综合式变速器 2 按操纵方式 强制操纵式 自动操纵式 半自动操纵式 三 工作原理 变速换档换向 2020 2 8 5 四 普通机械齿轮变速器的工作原理 1 变速原理 一对齿数不同的齿轮啮合传动时 若小齿轮为主动齿轮 带动大齿轮转动时 转速就降低了 若大齿轮驱动小齿轮时 转速升高 这就是齿轮传动的变速原理 汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的 主动轮1 从动轮2 2020 2 8 6 2 五档变速器换档原理3 变向原理 2020 2 8 7 第二节普通齿轮变速器的变速传动机构 齿轮式变速器按轴数分为三轴变速器二轴变速器组合式变速器变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分 2020 2 8 8 一 变速传动机构 2020 2 8 9 传动路线 1 空档2 一档 i1 7 31 3 二档 i2 4 31 4 三档 i3 2 45 5 四档 i4 1 54 6 五档 i5 1 7 倒档 iR 7 66 2020 2 8 10 1 轴的支承及轴向定位 第一 二轴都是转动轴 与壳体之间采用滚动轴承支承 第二轴前端多用滚针轴承支承在第一轴后端中心孔内 第二轴承受的机械负荷较大导致其支承刚度较差 故有些汽车第二轴和中间轴都增加一个支承 在壳体中间隔板上 第一 二轴的轴向定位大都靠后轴承 轴承外环装有弹性挡圈5 使轴承不能向壳体内移动 靠轴承盖压住轴承外环端面使轴承不能向外移动 实现轴承的轴向定位 2020 2 8 11 2 中间轴和倒档轴 中间轴两端多用轴承支承在壳体上 其轴向定位与第一 二轴类同 有的中间轴和几乎所有的倒档轴为固定式轴 用过盈配合压装在壳体上以防漏油 并用锁片定位 2020 2 8 12 3 防止自动脱档的结构 1 斜面齿式2 切薄齿式3 接合套的齿端制成凸肩 2020 2 8 13 4 润滑与密封1 润滑采用飞溅式润滑 有些采用压力润滑 2 密封第一轴和第二轴与轴承盖之间多采用回油螺纹或自紧式油封 前端多为回油螺纹 后端为自紧式油封 有的变速器前后端都为自紧油封 壳体与变速器盖 轴承盖间一般装有纸垫或用密封胶密封 还有的采用橡胶密封条 为防止壳体内的气压过高造成渗油现象 多在顶盖上装有通气塞 2020 2 8 14 二 两轴式变速器 结构分析1 两轴式变速器前进档从输入轴到输出轴只有一对齿轮传递动力 倒档传动路线中也只有一个中间齿轮 因而机械效率高 噪声小 2 两轴式变速器没有直接档 因而最高档的机械效率比直接档略低 3 前进档几乎都采用常啮合斜齿轮 传动平稳 由同步器换档 既迅速又无冲击噪声 4 同步器既可装在输入轴上 也可装在输出轴上 整体结构紧凑 5 悬臂式输入轴与曲轴无支撑关系 变速器稍量后移 即可更换离合片 省掉抬下的工序 2020 2 8 15 图13 4一汽奥迪100型轿车二轴变速器1 变速嚣前壳体2 输入轴3 分离轴承4 分离杠杆5 输入轴 挡齿轮6 变速器后壳体7 输入轴 挡齿轮8 输入轴 挡齿轮9 16 23 接合套10 输入轴 挡齿轮11 18 隔离套12 输入轴 挡齿轮13 集油器14 输入轴倒挡齿轮15 输出轴倒挡齿轮17 输出轴 挡齿轮19 输出轴 挡齿轮20 输出轴21 输出轴 挡齿轮22 输出轴 挡齿轮24 输出轴 挡齿轮25 主减速器主动锥齿轮26 倒挡中间轴27 倒挡中间齿轮 2020 2 8 16 三 组合式变速器 功用 重型汽车的装载质量大 其工作条件复杂 欲保证重型车具有良好的动力性和经济性 须有更多的档位和更大的传动比以适应其需要 故常采用由主 副变速器组成的组合式变速器 2020 2 8 17 分类普通齿轮式和行星齿轮式两种 2020 2 8 18 第三节同步器 难点 换挡方式 移动齿轮换档 接合套换档 同步器换档移动齿轮换档 优点 结构简单 制造容易 重量轻 成本低 缺点 1 换档冲击大 影响齿轮寿命 2 多用直齿齿轮工作响声大 如用斜齿移动的齿轮时 则第二轴必须制成螺旋花键轴 制造成本高 3 要求驾驶员操作技术水平高 2020 2 8 19 接合套换档 优点 1 接合齿短 换档时拨叉移动量小 操作较轻便 2 换档元件承受的冲击工作面增加 使换档元件的寿命延长 3 维修方便 缺点 零件数目增多 轴向尺寸增大 2020 2 8 20 一 无同步器时的换档过程1 低档换高档 四档换五档 四档时 V3 V4 接合套3左移 四档退到空档位置 V3 V4 因四档齿轮4的转速低于齿轮2的转速 圆周速度V4 V2 所以在换入空档的瞬间 V3 V2 2020 2 8 21 2 高档换低档 五档换四档 由五档换入空档的瞬间 即V3 V2 因V2 V4 故V3 V4 让V4 V3 再踩下离合器踏板稍等片刻 让V3 V4即可平顺换入四档 2020 2 8 22 二 同步器 作用 使接合套与待啮合的齿圈迅速同步 缩短换档时间 防止在同步前啮合而产生接合齿之间的冲击 组成 同步器都由同步装置 包括推动件 摩擦件 锁止装置和接合装置三部分组成 类型 目前多用摩擦惯性式 如 锁环式 锁销式 2020 2 8 23 一 锁环式惯性同步器 左图为三档变速器中二 三档所用的同步器 1 构造 2020 2 8 24 2020 2 8 25 2020 2 8 26 2020 2 8 27 2020 2 8 28 2 工作原理 提问 以二档换三档为例说明同步器的工作原理 1 空档位置设齿轮1 接合套8 锁环9的转速分别为n1 n8 n9 n8 n9 因n1 n8 故n1 n9 此时锁环是轴向自由的 其内锥面与齿轮1的外锥面没有摩擦 图示虚线 2020 2 8 29 二 锁销式惯性同步器 组成 摩擦锥盘 摩擦锥环 定位销 接合套 锁销 花键毂 钢球 弹簧 2020 2 8 30 第四节变速器的操纵机构 一 功用及要求功用 保证驾驶员根据使用条件 将变速器换入某个档位 要求 1 设有自锁装置 防止变速器自动换档和自动脱档 2 设有互锁装置 保证变速器不会同时换入两个档 否则会产生运动干涉 甚至会损坏零件 3 设有倒档锁 防止误换入倒档 否则会损坏零件或发生安全事故 2020 2 8 31 二 变速器操纵机构的构造 变速器操纵机构分为内部和外部两类 多为机械式 按操纵杆与变速器的相互位置不同 分为直接操纵式和远距离操纵式两类 构造1 直接操纵式 2020 2 8 32 2020 2 8 33 1 直接操纵式变速器操纵机构的构造 五 六档拨叉 三 四档拨叉 一 二档拨叉 倒档拨叉 变速杆 换档轴 叉形拨杆 倒档拨叉轴 一 二档拨叉轴 五 六档拨叉轴 自锁钢球 互锁销 五 六档拨块 2020 2 8 34 2 锁止机构 1 自锁装置 自锁钢球 互锁钢球 互锁销 拨叉轴 自锁弹簧 2020 2 8 35 锁止 定位 装置 l 自锁装置 2020 2 8 36 2 互锁装置 动画演示 2020 2 8 37 2020 2 8 38 3 倒档锁 倒档锁的作用是使驾驶员必须对变速杆施加较大的力 才能挂入倒档 起到提醒作用提高安全性 演示 2020 2 8 39 2 远距离操纵式 有的汽车驾驶员座位离变速器较远 通常在变速杆与拨块之间增加若干传动件组成远距离操纵机构 其变速杆在驾驶员侧旁穿过驾驶室底板安装在车架上 通过传动杆来操纵变速器来实现换档 2020 2 8 40 1 外部操纵装置 2020 2 8 41 2 内部操纵装置 2020 2 8 42 三 副变速器的操纵机构 1 气动式操纵机构 2020 2 8 43 2 电控一气动式 2020 2 8 44 第五节分动器一 功用 越野汽车因多轴驱动而装有分动器 功用 将变速器输出的动力分配到驱动桥 目前大多数越野汽车装用两档分动器 兼起副变速器的作用 组成 齿轮传动机构和操纵机构 2020 2 8 45 2020 2 8 46 二 分动器构造 一 齿轮传动机构 2020 2 8 47 1 三个输出轴式分动器 2020 2 8 48 2020 2 8 49 2 二个输出轴式分动器 2020 2 8 50 二 操纵机构 1 对操纵机构的要求 1 因分动器换入低速档时 输出扭矩较大 为避免中 后桥超载 要求操纵机构必须保证 非先接上前桥 不得换入低档 非先退出低档 不得摘下前桥 为此要有互锁装置 2 为防止自动换档和脱档 须有自锁装置 2020 2 8 51 2 操纵机构的构造 操纵机构由操纵杆 杠杆机构 或摆板机构 拨叉轴 拨叉 自锁及互锁装置等组成 自锁装置的结构 工作原理与变速器的自锁装置相同 互锁装置有钉 板式 球销式和摆板滑槽凸面式 分动器的工作要求 1 先接前桥 后挂低速档 2 先退出低速档 再摘下前桥 上述要求可以通过操纵机构加以保证 2020 2 8 52 l 钉 板式互锁装置 这种装置在前桥操纵杆上装有螺钉或铁板 与换档操纵杆互相锁止 多用于两拨叉轴距离较远的操纵机构 2020 2 8 53 2 球销式互锁装置 球销式互锁装置多用在两拨叉轴距离较近的情况下 动画演示 2020 2 8 54 3 摆板滑槽凸面式互锁装置 2020 2 8 55 小结 1 变速器的功用是变速 变矩 中断动力传递 对外输出功率 2 变速器的类型 按传动比级数不同分为有级式 无级式和综合式三种 按变速器操纵方式不同分为强制操纵式 半自动操纵式和自动操纵式变速器三种 按传动方式不同分为普通齿轮式和液力机械式 按工作轴的数量 不包括倒档轴 可分为三轴式变速器和二轴式变速器 2020 2 8 56 3 齿轮变速的原理是 一对齿数不同的齿轮啮合传动 若小齿轮为主动齿轮 带动大齿轮转动 输出转速降低 若大齿轮带动小齿轮时 输出转速升高 其传动比i1 2 nl n2 Z2 Z1 即 输入轴转速与输出轴转速或者从动齿轮齿数与主动齿轮齿数的比值 传动比大于1 表示减速 传动比小于1 表示超速 传动比等于1 表示直接档 2020 2 8 57 4 多级齿轮传动的传动比i为 i 所有从动齿轮齿数的连乘积 所有主动齿轮齿数的连乘积二各级齿轮传动比的乘积 汽车变速器某一档位的传动比就是这一档位各级齿轮传动比的乘积 5 由于i n入 n出 M出 M入 M表示转矩 可见传动比既是变速比又是变矩比 降速则增扭 增速则降扭 汽车变速器就是利用这一关系通过改变速比来适应汽车行驶阻力变化的需要 2020 2 8 58 6 换档即改变传动比 通过不同的齿轮啮合传动来实现 7 相互啮合的一对齿轮旋向相反 每经一传动副 其轴改变一次转向 偶数对时 与输入轴转向相同 奇数对时 其输出轴与输入轴的转向相反 8 变速器主要由变速传动机构和操纵机构两大部分组成 变速传动机构的作用是改变速比 旋转方向 由齿轮 轴 同步器 壳体和支承件等构成 操纵机构的作用是实现换档 由变速杆 拨块 拨叉 拔叉轴及锁止装置等构成 2020 2 8 59 9 变速传动机构是变速器的主体 按工作轴的数量 不包括倒档轴 可分为三轴式变速器和二轴式变速器 10 同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步 缩短换档时间 且防止在同步前啮合而产生接合齿的冲击 11 同步器是由同步装置 包括推动件 摩擦件 锁止装置和接合装置组成 按锁止装置的不同 可分为锁环式和锁销式惯性同步器 2020 2 8 60 12 变速器操纵机构分为直接操纵机构和远距离操纵机构 13 分动器的功用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥 14 分动器可分为三个输出轴式和两个输