变速器磨合实验台架设计【3张图/15853字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 变速器磨合实验试验台架设计优秀优良机械毕业设计论文

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说明书一份,35页,15800字左右.

图纸共3张:
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变速器磨合实验台架设计

摘要

变速器是汽车传动系中最主要的部件之一，它的主要功用是改变发动机的扭矩和转速，使之适应车辆的牵引力要求。因此，变速器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对变速器的实验至关重要。故此，本文在分析大量专业书籍和文献资料的基础上，参考国内外汽车传动系实验台的应用成果，对汽车变速器的加载实验台进行整体方案设计。
论文首先介绍了汽车变速器实验的选题背景及发展状况。其次，对汽车变速器的结构、工作原理以及性能进行了分析，特别是被试变速器的结构特点。通过对汽车行驶工况所受阻力的分析，确定了汽车行驶过程中各工况条件下变速器所受的阻力。再次，调研和确定变速器磨合实验台架的整体布置，并根据变速器所受驱动力与阻力情况对变速器在台架上进行与实际工况相符的驱动与加载，并对变速器实验台的结构进行了设计与实现。最后，通过对变速器实验台架数据分析得出实验结果。
实际表明，本文提出的技术方案切实可行，技术环节的处理合乎需要，可以准确可靠地实现被试件的模拟加载。

关键词：汽车；变速器；磨合实验；台架设计

Abstract
Transmission is one of the key parts of automobile driving system. Its main function is to change torque and rotational speed from engine and to meet the requirements of tractate force. Therefore, its working conditions will have a direct impact on the overall performance of the car, and it is important to have a test for transmission. Based on analyzing lots of specialized books and literature data, and referring to the application results of automobile transmission test, the overall program of mechanical transmission (MT) test bench is designed, and its loading technology is researched.
Firstly, the meaning and the development of transmission test are introduced in the paper. Secondly, the construction, working principle and working condition of the passenger vehicle MT are analyzed and the structure characteristic of the tested transmission is introduced. By discussing the general test specification of MT, test specification of the tested MT was determined. Thirdly, by analyzing, the MT performance test program, an electric-closed structure program of MT loading test bench is establishes.
Finally, the load testing system of the MT is conducted in-depth studies, and aloud model is established. Vehicles typical moving conditions are simulated on the test bed, and the transmission can be realized in full capacity loading test.
The result shows that the program is feasible, handling of the technical route is also reasonable and suitable, and the tested parts can be loaded accurately and reliably.

Keywords: Automobile； transmission； run-in experiment； bench design

目录
变速器磨合实验台架设计 1
摘要 1
Abstract 2
1．绪论 4
1．1选题背景 4
1．2国内外研究现状 4
1．2．1国内、外汽车检测技术发展的状况 4
1.2.2汽车变速器实验的发展状况 6
1．3本文研究的内容 7
2．汽车变速器实验台架架设计的理论基础 9
2．1汽车变速器的结构性能分析 9
2.2汽车行驶典型工况变速器的受力分析 14
2.2.1工作环境 14
2.2.2效率 15
2.2.3变速器噪声产生机理及特性分析 17
3．变速器磨合实验台架的设计 19
3．1变速器磨合实验台架的设计要求 19
3．2变速器实验台架方案的选择 19
3．3实验台架设计方案的确定 20
3．3．1变速器实验台架结构分析 20
3.3.2变速器在线实验台架基本布置方案 21
3．3实验台架的驱动方式的选择 22
3. .4实验台架的主要构造设计 25
4．变速器磨合实验台架的实现与数据分析 30
4.1变速器磨合实验台架的基本组成及功能简介 30
4.2本实验台加设计方案的实现与数据分析 31
4.3该变速器试验台设计优点 33
总结 34
参考文献 35

1．绪论

汽车工业代表着一个国家制造业的发展水平，世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极其密切的关系，在很多工业发达的国家，汽车工业都是支柱产业之一。随着现代汽车工业的飞速发展和人民生活水平的不断提高，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人类造福的同时，也带来了大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。
1．1选题背景
我国的汽车行业经过过去50年特别是近20年的快速发展，发生了质的变化。同时，汽车工业的发展带动了相关行业的进步，促进了国家工业水平的提高。因而发展汽车工业是增强国民经济实力的一种有效手段。
但是目前我国的汽车行业面临自主品牌缺失的现状，一汽集团现任总经理一声“断喝”：“如果失去了技术上的独立自主，没有自己的知识产权，中国汽车工业永远是跨国公司设在中国的加工厂”，无疑给中国汽车制造业敲响了警钟一一要振兴汽车行业还要靠自己。
所以，我们一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面也要不断地发展我国汽车实验事业。只有开发研制多功能、智能化的实验检测设备，才能提升我国汽车产品的品质，促进我国汽车事业的蓬勃发展。

变速器磨合实验台架设计

内容简介：: 变速器磨合实验台架设计摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一，它的主要功用是改变发动机的扭矩和转速，使之适应车辆的牵引力要求。因此，变速器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对变速器的实验至关重要。故此，本文在分析大量专业书籍和文献资料的基础上，参考国内外汽车传动系实验台的应用成果，对汽车变速器的加载实验台进行整体方案设计。论文首先介绍了汽车变速器实验的选题背景及发展状况。其次，对汽车变速器的结构、工作原理以及性能进行了分析，特别是被试变速器的结构特点。通过对汽车行驶工况所受阻力的分析，确定了汽车行驶过程中各工况条件下变速器所受的阻力。再次，调研和确定变速器磨合实验台架的整体布置，并根据变速器所受驱动力与阻力情况对变速器在台架上进行与实际工况相符的驱动与加载，并对变速器实验台的结构进行了设计与实现。最后，通过对变速器实验台架数据分析得出实验结果。实际表明，本文提出的技术方案切实可行，技术环节的处理合乎需要，可以准确可靠地实现被试件的模拟加载。关键词：汽车；变速器；磨合实验；台架设计 is of of is to to of a on of it is to a on of to of of is is of in of T of is By T, of T by T an T is of T is is on be in is of is be 目录变速器磨合实验台架设计 . 1 摘要 . 1 . 2 1绪论 . 4 1 1选题背景 . 4 1 2国内外研究现状 .未定义书签。 1 2 1国内、外汽车检测技术发展的状况 .未定义书签。 .未定义书签。 1 3本文研究的内容 .未定义书签。 2汽车变速器实验台架架设计的理论基础 .未定义书签。 2 1汽车变速器的结构性能分析 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。 3变速器磨合实验台架的设计 .未定义书签。 3 1变速器磨合实验台架的设计要求 .未定义书签。 3 2变速器实验台架方案的选择 .未定义书签。 3 3实验台架设计方案的确定 .未定义书签。 3 3 1变速器实验台架结构分析 .未定义书签。 .未定义书签。 3 3实验台架的驱动方式的选择 .未定义书签。 3. .未定义书签。 4变速器磨合实验台架的实现与数据分析 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。 .未定义书签。总结 .未定义书签。参考文献 .未定义书签。 1绪论汽车工业代表着一个国家制造业的发展水平，世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极其密切的关系，在很多工业发达的国家，汽车工业都是支柱产业之一。随着现代汽车工业的飞速发展和人民生活水平的不断提高，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人类造福的同时，也带来了大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。 1 1选题背景我国的汽车行业经过过去 50年特别是近 20年的快速发展，发生了质的变化。同时，汽车工业的发展带动了相关行业的进步，促进了国家工业水平的提高。因而发展汽车工业是增强国民经济实力的一种有效手段。但是目前我国的汽车行业面临自主品牌缺失的现状，一汽集团现任总经理一声“断喝” ：“如果失去了技术上的独立自主，没有自己的知识产权，中国汽车工业永远是跨国公司设在中国的加工厂” ，无疑给中国汽车制造业敲响了警钟一一要振兴汽车行业还要靠自己。所以，我们一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面也要不断地发展我国汽车实验事业。只有开发研制多功能、智能化的实验检测设备，才能提升我国汽车产品的品质，促进我国汽车事业的蓬勃发展。变速器磨合实验台架设计摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一，它的主要功用是改变发动机的扭矩和转速，使之适应车辆的牵引力要求。因此，变速器工作状况的好坏直接影响到汽车整体性能，对变速器的实验至关重要。故此，本文在分析大量专业书籍和文献资料的基础上，参考国内外汽车传动系实验台的应用成果，对汽车变速器的加载实验台进行整体方案设计。论文首先介绍了汽车变速器实验的选题背景及发展状况。其次，对汽车变速器的结构、工作原理以及性能进行了分析，特别是被试变速器的结构特点。通过对汽车行驶工况所受阻力的分析，确定了汽车行驶过程中各工况条件下变速器所受的阻力。再次，调研和确定变速器磨合实验台架的整体布置，并根据变速器所受驱动力与阻力情况对变速器在台架上进行与实际工况相符的驱动与加载，并对变速器实验台的结构进行了设计与实现。最后，通过对变速器实验台架数据分析得出实验结果。实际表明，本文提出的技术方案切实可行，技术环节的处理合乎需要，可以准确可靠地实现被试件的模拟加载。关键词：汽车；变速器；磨合实验；台架设计 is of of is to to of a on of it is to a on of to of of is is of in of T of is By T, of T by T an T is of T is is on be in is of is be 目录变速器磨合实验台架设计 . 1 摘要 . 1 . 2 1绪论 . 4 1 1 选题背景 . 4 1 2 国内外研究现状 . 4 1 2 1 国内、外汽车检测技术发展的状况 . 4 车变速器实验的发展状况 . 6 1 3 本文研究的内容 . 7 2汽车变速器实验台架架设计的理论基础 . 9 2 1 汽车变速器的结构性能分析 . 9 车行驶典型工况变速器的受力分析 . 14 作环境 . 14 率 . 15 速器噪声产生机理及特性分析 . 17 3变速器磨合实验台架的设计 . 19 3 1 变速器磨合实验台架的设计要求 . 19 3 2 变速器实验台架方案的选择 . 19 3 3 实验台架设计方案的确定 . 20 3 3 1 变速器实验台架结构分析 . 20 速器在线实验台架基本布置方案 . 21 3 3 实验台架的驱动方式的选择 . 22 3. 验台架的主要构造设计 . 25 4变速器磨合实验台架的实现与数据分析 . 30 速器磨合实验台架的基本组成及功能简介 . 30 实验台加设计方案的实现与数据分析 . 31 变速器试验台设计优点 . 33 总结 . 34 参考文献 . 35 1绪论汽车工业代表着一个国家制造业的发展水平，世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极其密切的关系，在很多工业发达的国家，汽车工业都是支柱产业之一。随着现代汽车工业的飞速发展和人民生活水平的不断提高，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人类造福的同时，也带来了大气污染、噪声和交通安全等一系列问题。 1 1 选题背景我国的汽车行业经过过去 50年特别是近 20年的快速发展，发生了质的变化。同时，汽车工业的发展带动了相关行业的进步，促进了国家工业水平的提高。因而发展汽车工业是增强国民经济实力的一种有效手段。但是目前我国的汽车行业面临自主品牌缺失的现状，一汽集团现任总经理一声“断喝” ： “如果失去了技术上的独立自主，没有自己的知识产权，中国汽车工业永远是跨国公司设在中国的加工厂” ，无疑给中国汽车制造业敲响了警钟一一要振兴汽车行业还要靠自己。所以，我们一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面也要不断地发展我国汽车实验事业。只有开发研制多功能、智能化的实验检测设备，才能提升我国汽车产品的品质，促进我国汽车事业的蓬勃发展。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内、外汽车检测技术发展的状况 (l)国外汽车检测技术的发展状况汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的，早在五十年代，在一些工业发达国家就形成了以故障诊断，和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检修设备。 60 年代初进入我国汽车检测实验设备有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火系统故障诊断仪和汽车道路实验速度分析仪等，这些都是国外早期发展的汽车检测设备。 60 年代后期，国外汽车检测诊断技术发展很快，并且大量应用了电子、光学、理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。例如：非接触式车速仪、前照灯检测仪、车轮定位仪、排气分析仪等都是光机电、理化机电一体化的检测设备。进入 70 年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备。在此基础上，为了加强汽车管理，各工业发达国家相继建立了汽车检测站和检测线，使汽车检测制度化。在德国，汽车的检测工作由交通部门统一领导，在全国各地建有由交通部门认证的汽车检测站，负责新车的登记和在用车的安全检测，修理厂维修过的汽车也要经过汽车检测站的监测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标准。工业发达国家的汽车检测有一整套的标准，判断汽车性能是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检测结果是以数据显示，有量化指标，以避免主观上的误差。随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新发展，应用新技术开拓新的监测领域，研制新的监测设备。 (2)国内汽车检测技术的发展状况我国从 60 年代开始研究汽车检测技术，为满足汽车维修需要，当时交通部主持进行了发动机气缸漏气量检测仪、点火正视灯等检测仪器的研究和开发。 70 年代，我国大力发展了汽车检测技术，汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目。由交通部主持研制开发了反力式汽车制动实验台、惯性式汽车制动实验台、发动机综合检测仪和汽车性能综合检测台等。进入 80 年代，随着国民经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展，汽车检测及诊断技术也随之得到了快速发展，加之我国汽车制造业和公路交通运输业发展迅猛，对汽车检测诊断技术和设备的需求也与日俱增。交通部主持研制开发了汽车制动实验台、侧滑实验台、轴重仪、速度实验台、灯光检测仪、发动机综合分析仪、底盘测功机等。 80 年代初，交通部在大连市建立了国内第一个汽车检测站。从工艺上提出将各种单台检测设备安装连线，构成功能齐全的汽车检测线。 80 年代中期，汽车监理由公安部主管，公安部在交通部建设汽车检测站的基础上进行了推广和发展。仅 1990 年底统计，全国已有汽车检测站 600 多个，形成了遍布全国的汽车检测网。 1990 年交通部发布汽车运输业车辆技术管理规定， 1991 年交通部发布汽车运输业车辆综合性能检测站管理办法以后，全国又掀起了建设汽车综合性能检测站的高潮。到 1997 年，全国已建立汽车综合性能检测站近千家。与此同时，汽车的检测技术和设备也得到了大力发展。 70 年代国内仅能生产少量的、简单的检测诊断设备。目前全国生产汽车综合性能检测设备的厂家已达 60 多个。除交通部门外，机械、城建、高校等部门也进入了汽车检测设备研制、开发、生产和销售领域。车变速器实验的发展状况变速器作为汽车上一个重要的总成，对汽车的行驶性能、换档操纵等有直接影响。国家行业标准规定 :新设计或有重大改进的变速器定型生产，或进行产品质量考核时，应对变速器进行型式试验 3。可见，对变速器进行性能试验的重要性。变速器实验台架通过加载装置可模拟变速器在实际运行过程中的多种受载状态，在变速器开发的早期，无需装车就可对变速器的特性进行全面测试，为变速器的测试、研究和开发提供了强有力的手段，是当今汽车变速器开发技术的一个重要手段。国外目前的结构总成试验己经淘汰了机械闭式实验台架，而改用机械开式实验台架。它不需要一台变速器作为陪试件，而且利用相应的部件与控制方式可以实现变扭矩加载，具有结构简单、控制方便经济性好的特点。国内也相继开发了一些开放式实验台架：如长春汽车研究所的驱动桥实验台架，杭州齿轮箱厂的船用齿轮箱实验台架 ;洛阳拖拉机制造厂的拖拉机变速箱实验台架，重庆汽车研究所的后桥开放式耗能型实验台架等，这些实验台架都在试验工作中发挥了作用，但由于它们大都存在着控制精度不高、动态响应速度不快、控制不够灵活、功能不够完善等缺点，还不能充分满足性能试验的要求。为了提高中国的变速器试验水平，并尽快提高自行设计和开发变速器的能力，在消化、吸收的基础上，必须采取新的适宜方案，开发适合中国国情的低成本高性能的变速器实验台架，代替进口产品，发展民族汽车工业。随着科技的发展和交流变频回馈技术的日益成熟，国内一些科研院所、试验装备企业亦开始研制电封闭变频加载变速器实验台架，并取得了一定的成果。按照变速器企业提供的相关技术参数与要求设计的该类实验台架，可以模拟车辆行驶工况对变速器进行加载试验，加载电机发出的电能通过直流母线直接回馈到驱动电机输入端，而不反馈回电网，这样不但节能效果好，而且对电网无影响 8。该实验台架是按照变速器企业提供的相关技术参数与要求而设计的实验台架，可以模拟车辆行驶工况对变速器进行变加载试验，而且精确。造价又便宜、性价比好。这一技术已与国际水平接轨，并且与国际同类产品相比便宜很多，现在国内很多变速器生产企业以及整车试验研究中心已经推广使用，产生了良好的经济效益和会效益。 1 3 本文研究的内容变速器作为汽车上一个重要的总成，对汽车的行驶性能、换档操纵等有直接影响。本文通过概述汽车变速器试验的重要作用，以及变速器实验台架的负载形式、结构形式与其发展状况，设计了一台汽车变速器磨合实验台架。本课题具体研究内容如下： (1)汽车变速器结构性能的分析。对汽车变速器的结构、工作原理以及工况条件进行分析，介绍被试变速器的结构特点。 (2)变速器在各汽车行驶工况条件下的分析需要通过对汽车行驶各工况的受力研究分析，要得出变速器在各工况条件下的受载情况。 (3)变速器实验台架的方案设计、加载设计与结构分析根据该实验台架的要求，以及变速器在各工况条件下的受载情况，对实验台架进行整体设计，注意相关设备的布置，并且要在实验台架上模拟出与实际情况相似的加载。最后实现对多种变速器进行磨合试验，具有保护安全措施整个台架便于实验使用，且保持较高的稳定性的设计要求。对构成变速器实验台架关键部件结构与性能的介绍，而得出该实验台架整体的结构性能与检测原理。 (4)变速器实验台架数据分析通过对所做出的变速器测量出的数据，并对一些台架的危险工作截面进行简单的强度校核，从而得出变速器的性能，与该变速器的主要优点。 2 汽车变速器实验台架架设计的理论基础只有了解了汽车变速器的结构、工作原理、与其它部件的匹配关系后，才能更好地对实验台架机械系统进行合理的设计。为了使变速器在实验台架上的受力状况与在汽车运行过程的实际状况相符，从而正确对实验台架进行设计并进行加载，从而得出变速器的综合性能。所以有必要更好的理解汽车在行驶过程中的各个工况的受力情况，从而得到此时变速器的受力情况。 2 1 汽车变速器的结构性能分析现代汽车是用发动机为动力源的，它的转矩和转速变化范围较小，而且旋转方向是不变的，但汽车的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。变速器是动力系统最重要的部件，该装置解决了这一需求 9。通过传动比的改变扩大了驱动转矩与转速的变化范围，适应经常变化的行驶条件使发动机在有利的工况下工作 ;在变速器挂倒挡时，使汽车能倒退行驶；利用空档，中断动力传递，使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。按传动比变化的不同可分为有级式、无级式和综合式三种。有级式变速器采用齿轮传动，具有若干定值传动比。通常有 3前进挡和一个倒挡。无极式变速器的传动比在一定的范围内可按无限多级变化，常有液力式和电力式两种。综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传速比可在机械式的各挡位之间作无级式变化 7。根据操纵方式不同，变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式。强制操纵式为大多数司机所采用，驾驶员直接操纵变速杆换挡。自动操纵式驾驶员操纵加速踏板自动换挡。半自动操纵变速器一种是常用的几个挡位自动操纵，其余驾驶员操纵。另一种是预选式，驾驶员预先按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时接通一个电磁装置或液压装置进行换挡。 (1)变速器的结构图动机纵置机械式变速器结构图 1 第一轴后轴承 2 第一轴常啮合齿轮 3 第二轴五挡齿轮 4 第二轴三挡齿轮 5 第二轴二挡齿轮 6 第二轴一挡齿轮 7 第二轴倒挡齿轮 8 第二轴 9 中间轴 10 一挡同步器拔叉 11 二、三挡同步器拔叉 12 中间轴二、三挡双联齿轮 13 中间轴五挡齿轮 14 第四、五挡同步器拔叉 15 中间轴常啮合齿轮 16 变速器壳体 17 第一轴图为某系列轻型载货汽车变速器结构图。此种变速器形式为本课题的试验对象。由图可见，变速器由许多不同传动比的齿轮构成。变速器有五个前进挡，一个倒挡。发动机经由离合器驱动第一轴 (输入轴 )17，从而传递由发动机过来的扭矩。通过常啮合齿轮 2, 15 将动力传递给中间轴 9。其余几对齿轮也一直处于啮合状态，但并不能带动第二轴 11 转动，必须在换挡拔叉 10， 11， 14 移至特定的齿轮对时才能传给第二轴 (输出轴 )9。此时才能带动第二轴 9 转动，以实现不同的挡位转动。第二轴 (输出轴 )9 将动力经十字连轴器、主减速器、差速器传递给驱动桥，使汽车行驶。与前进挡位相比，倒挡使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒挡，故多数均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。 (2)变速器的工作原理 7 发动机的物理特性决定了变速器的存在。它通过不同对齿轮的啮合来改变发动机传来转速的大小，起到通过改变转速来改变转矩的作用，从而达到不同工况下的行驶要求。现以二挡变速箱模型 (图为例，分析其换挡过程及其传动比的计算。图挡变速箱模型第一轴通过离合器和发动机相连，第一轴和上面的齿轮 1 是一个部件。齿轮4, 5, 6 与中间轴为一体，它们一起旋转。第一轴旋转通过常啮合齿轮 1, 6 带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。齿轮 2， 3 能够在第二轴上自由转动。他们分别通过与中间轴上的齿轮 5, 4 啮合在第二轴上自由转动，但并不带动第二轴旋转。套筒与第二轴一起转动，所以必须通过套筒与齿轮2 或 3 接触才能使第二轴旋转传递动力以达到不同的传动比。如图示，第一轴带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮 4，它与齿轮 3 啮合，通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。与此同时，齿轮 2 也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。当套筒在两个齿轮中间时 (图变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和与其啮合的输出轴上的齿轮间的变速比决定的。当换挡叉右移如图 2.2(b)，则此齿轮为一档传递动力，此时传动比为：其中 Z 为齿轮齿数，其下标数字表示图中齿轮标号。同理当套筒左移至齿轮 2 时，此时挂为二挡，此时传动比为：其中 z 为齿轮齿数，其下标数字表示图中齿轮标号下面是五挡变速箱的换档过程。依据上述公式可以知道五挡或更高挡变速器的传动比。图挡变速器模型多数汽车都有 5 个前进挡和一个倒挡，五个前进挡均为常啮合齿轮传动。每个挡位有一定的传动比，多数挡位传动比大于 1，第 4 挡传动比为 1，称为直接挡，而传动比小于 1 的第 5 挡称为加速挡。空挡时输出轴的齿轮处于非啮合位置，无法接受动力传输 10。图五挡机械式变速器的模型，换挡杆通过三个连杆连接着三个换挡拨叉，根据需要进行换挡，原理与上述两挡变速器相同。当一挡行驶时路线为：移一轴 2 1 中间轴 7 6 二轴。二挡时路线为 :移一轴 2 1 中间轴 4 5 二轴。由此可以知道其他挡位情况。 (3)同步器的换挡过程同步器通常用于现代机械变速器的换挡操作 (当离合器切断发动机的动力传递 )。同步器的作用就是使变速器输入端的速度上升或下降，同步器总成要做的工作是改变中间轴和输入轴的惯性旋转速度 (包括与输入轴相连的离合器从动盘 )。主要惯性集中在离合器的从动盘上。在汽车换档时，因为两个轴齿轮速度不一致，强行挂入会引起齿间冲击，会降低变速箱的使用寿命，还会造成极大的震动。所以在没有同步器的变速箱时，为更加平顺的换挡，换挡时有一个“两脚油门，一脚离合器”的说法，这会让驾驶员非常疲劳，而且不方便。图性式同步器结构简图 1， 4 齿轮 2 滑块 3 拨叉 5， 9 同步环 6 弹簧圈 7 花键毅 8 接合套 10 接合套凹槽 11 花键毅轴向槽 12 同步环缺口同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。如图示，花键毅 7 与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毅两端与齿轮 1 和 4 之间，各有一个青铜制成的锁环 (也称同步环 )9 和 5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮 1， 4 及花键毅 7 上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套 8 的一端都有倒角 (称锁止角 )，且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮 1 和 4 上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块 2 分别嵌合在花键毅的三个轴向槽 11 内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈 6 的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽 10 中，起到空档定位作用。滑块 2 的两端伸入锁环 9 和 5 的三个缺口 12 中。只有当滑块位于缺口 12 的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。车行驶典型工况变速器的受力分析作环境当变速器安装在汽车上后，其运转环境就成为重点考虑的对象。任何一个汽车制造厂都对这一方面提出了使用要求，以为其生产的汽车提供保障。首先，分析温度对变速器的影响。很多变速器安装在汽车发动机罩下，放置在发动机一侧或与发动机串联。发动机机体、冷却部件、排气系统和进气管等都有可能导致变速器周围空气温度急剧上升。空气温度也能达到与变速液类似的温度，如果变速器没有用冷却油管相连到远处的冷却器或热交换器，变速器只能依靠对流来散去过多的热，很明显，只有空气吹过变速器壳体时，这种散热方式才成为可能。理想情况下，变速器温度在汽车启动后将迅速升高，特别是周围温度在冰点以下或冰点左右时。这能使变速器在尽可能长的时间里高速运行。变速器油很明显开始接近周围空气的温度。在低温时，变速器油豁性很大。在一些恶劣工作条件下，我们要防止变速器油温过高，否则会影响油本身和部件的耐久性。最高工作温度通常约为 140或 150。但需指出的是，这样高的温度要求使用高性能的润滑油。很多老配方润滑油在温度高于 110时将开始恶化。当汽车工作在高温环境下，并且承受工作载荷很大时，很难将润滑油的工作温度控制在合理的最高限以下，例如在温度可达到 50的海湾国家地区牵引拖车时 10。从以上的讨论可以看到，润滑油温度的控制是很重要的。许多公司正在研制变速器管理系统，如利用发动机的废热快速加热变速器。但不可能简单地把发动机冷却系统与变速器连接，润滑剂本身的性能也是需重点考虑的。率汽车传动系功率损失可分为机械损失和液力损失两大类。机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失。机械损失与啮合齿轮的对数、传递的转矩等因素有关。液力损失指消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的表面摩擦等功率损失。液力损失与润滑油的品种、温度、箱体内的油面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关。传动系的效率是在专门的实验台架上测得的。图 2 某型汽车的变速器在 W 档、 V 档工作时的传动效率曲线 10。试验结果表明，在直接挡 )工作时，啮合的齿轮并没有传递转矩，因此比 V 挡 (超速挡 )时的传动效率要高。同一挡位转矩增加时，润滑油损失所占比例减少，传动效率较高 ;转速低时，搅油损失小，传动效率比转速高时要高。转矩百分比 % 图型汽车的变速器 N 档、 V 档的传动效率 123 4速器的效率 (或损失 )可以从下面三个方面考虑 13。 (1)和载荷 (扭矩 )有关的效率，主要是由齿轮啮合时的摩擦损失造成的，可以用效率或损失的百分数表示，即 4%的损失就意味着效率为 %。 (2)可以认为寄生损失与施加的扭矩无关，寄生损失是“阻力矩”。 (3)对于固定传动比的变速器，不会发生变速器元件打滑损失。若动力是由齿轮组传递，输入与输出的速度比明显是固定的，并且取决于齿数。若动力由其他装置传递，输出速度与输入速度之比可能改变。我们通过以上三个方面的考虑，来确定整个变速器的总效率。表速器效率损失因素表序号损失类别具体内容 1 与载荷有关的损失轮齿啮合点的摩擦损失和载荷有关的轴承损失 2 寄生损失当浸在机油和泡沫中，齿轮和轴的搅油损失当轮齿进入挤油点时，挤油损失齿轮在空气和油雾中运转时，风阻损失油封阻力油泵阻力由于在轴承内挤油，轴承的寄生损失在自动变谏器和，离合器组件的阻力损失 3 滑转的损失在摩擦传递驱动力时，接触区的滑转在液力传动时产生的滑转，如变矩器变速器装置的效率在汽车的两种工作条件下最重要。 (l)冷启动、城市驾驶、测试循环等。寄生损失对燃料的经济性影响很大，因为与汽车所需的驱动扭矩相比，寄生损失明显很大。 (2)大载荷工作、高速、拖车等。摩擦损失和传递的扭矩成正比例，导致装置极高的热输出。这依次导致高的油温，甚至断油，或由于无充足油膜引起的零部件损坏。综上可知，对汽车变速器进行效率试验，不仅可以提高燃油经济性，而且对整个传动系统的质量控制都具有十分重要的意义。速器噪声产生机理及特性分析汽车是由许多零部件或机械总成装配而成的。汽车在运行过程中受到内燃机和机械传动机构的影响以及来自路面的冲击，所有的零部件都会产生振动和噪声，实际上汽车是一个包括各种不同性质噪声的复杂噪声源。汽车的主要噪声来源于发动机噪声、变速器噪声、进气和排气噪声、空气动力噪声、轮胎噪声、制动噪声等，本文着重讨论变速器噪声。箱体搅油图速器噪声产生与传播示意图汽车变速器由齿轮、传动轴、同步器及箱体等零部件组成。由于在制造和装配过程中存在着误差以及负荷等外部因素变化的影响，它们在工作时将产生振动，同时向空气中辐射噪声。该噪声由两部分组成 :一部分是箱体内部零件产生的噪声通过箱体辐射到空气中形成的空气声 ;另一部分是箱体受到激励而产生振加工装配条件 :齿轮精度与误差、表面粗糙度、安装精度、接触精度设计参数： m、 Z、 B、、质、修形及结构尺寸设计参数： m、 Z、 B、、质、修形及结构尺寸齿轮圆周方向的振动齿轮圆周方向的振动的变形齿轮齿面动载荷轴承精度、轴承座装配精度、轴承预紧、润滑等齿轮的装配精度、润滑圆周方向的振动加速度齿轮径向、轴向振动轴、轴承系统的振动径向、轴向振动加速度轴系及箱体等的振动加速度固体声空气声动向空气中辐射的固体声。空气声和固体声构成了变速器的总噪声。为了研究变速器的噪声特性，须把空气声和固体声分开，找出它们的主次关系，以便采取相应的措施来降低变速器噪声。 8 汽车变速器中的齿轮由于受加工装配条件、设计参数、工作条件的影响，工作时将产生圆周方向的振动。此振动通过相互接触零件的传递，使变速器中的其他零部件产生相应的振动，同时辐射噪声。图变速器噪声产生及传播图。从图中可以看出，影响变速器振动和噪声的诸因素，最终都归结为齿轮副的圆周振动、径向振动、轴向振动加速度以及轴承、箱体振动加速度级等等。图中粗实线表示反馈的影响。通过对变速器噪声产生机理的分析并进行相关试验，可以发现变速器的噪声源，并可采取措施控制噪声，对产品研发具有很大的指导意义。 3 变速器磨合实验台架的设计 3 1 变速器磨合实验台架的设计要求本课题研制的实验台架的设计要求：意相关设备的布置；测变速器为某企业 5526、 5530、 6546 三种型号的变速器进行磨合试验，具有保护安全措施；保持较高的稳定性； 3 2 变速器实验台架方案的选择变速器加载实验台架通常有两大类形式，一种是开放式实验台架，一种是封闭式实验台架 20。表放式与封闭式实验台架比较种类动力区试验区模拟负载区优缺点开放式电机或内燃机由被测装置、变速器、转矩转速测量装置以及其它一些测量装置。测功机、发电、磁粉制动机器工作原理及工作过程比较简单，成本相对较低，能量无法回馈。封闭式电机或内燃由被测装置、变速器、转矩转速测量装置以及其它一些测量装置。发电机能量能够回馈，成本较高，设备相对复杂。机根据设计要求，我们采用开放式变速器实验台架的方案进行设计。其主要结构原理如图 3 图放式实验台主要结构原理示意图 3 3 实验台架设计方案的确定 3 3 1 变速器实验台架结构分析我们知道汽车在行驶过程中，是将发动机旋转传动的旋转能量通过传动系变成汽车直线行驶的动能 7。如前所述，在汽车行驶过程中，汽车轮胎与地面的滚动阻力、汽车行驶过程中的空气阻力以及轮胎同地面之间的机械摩擦都要消耗的动能。但是要实现直线行驶时的工况是有困难的，所以通过一定运算将直线运动转化为台架上的转动，以模拟各工况的动量与能量关系。 (l)驱动部分汽车前进是因为有驱动力输入，我们知道目前是采用发动机来提供动力实现此项功能。实验台也必须有类似装置来模拟动力的输入，考虑到经济，环境等因素一般采用电机作为实验台的动力输入部分。现在国外也有公司采用发动机直接作为动力的输入部分例如司，它能更好的模拟实际汽车的运输情况但是造价相当昂贵，国内采用此方式的情况还不多。本实验台采用直流变频调速电机驱动，具有启动力矩大，抗干扰性强，可频繁启动等优点。 (2)加载部分通过第三章的分析，我们知道了汽车在行驶过程中的各种工况受到不同的负载。我们必须找到一种有效的方式进行模拟这些负载，以更准确的得到变速器的性能。本课题实验对象为纵置形式的变速器，在汽车行驶过程中输出轴将动力通过传动轴、主减和差速器等装置传递给驱动桥使汽车行驶。所以，汽车在行驶过程中所受的负载大小反映在变速器上，即为变速器输出轴所受的阻碍其转动的负载大小，它本身是根据车速、道路状况、不同的行驶状态甚至天气状况等原因而变化的。在该实验台上我们将负载通过一定装置加载变速器的第二轴，即输出轴。功率输出动力区试验区模拟负载区功率损耗考虑到经济性与试验要求，我们采用部分加载的方式，这样大量节约了成本，而且采用全加载的方式，会使整个设备所占空间很大不适合在线检测。 (3)系统可靠稳定由于实验台的工作本质就是将汽车行驶过程不同工况产生的冲击在实验台上得到真实的再现。若冲击比较大，我们必须要考虑实验台的结构与布置的合理性，以免试验过程中对实验台造成损坏。所以台架整体布置时要使台架受力方面具有良好的刚性。速器在线实验台架基本布置方案根据以上几个方面的分析，下面对该变速器性能实验台布置的结构原理图进行以下分析说明。图 3 . 2 变速器实验台架方案图1 . 变频调速电机 2 . 电磁离合器 3 . 转速转矩传感器 4 . 联轴器 5 . 夹具 6 变速器 7 . 连轴器 8 . 轴承座 9 . 气缸 1 0 . 惯性飞轮 1 1 . 轴承座 1 2 . 小带轮 1 3 . 大带轮 1 4 . 磁粉制动器 1 5 . 底座如上图示，该实验台架与发动机纵向布置的传动系类似，也采用纵向布置的形式，主传动系与电机 1 旋转主轴方向重合，这样减小了旋转过程中产生的冲击大小。在电机与被测件之间加入电磁离合器 2，以模拟汽车离合器断开与结合的过程。并在被测件的输入轴与磁粉制动器前方加入转轴转矩传感器 3，测量输入轴与加载的扭矩、旋转速度。在输出方向的两个轴承座 8、 11 之间加入惯性飞轮 10，模拟衡量负载。磁粉制动器 14 用带轮传动连于输出轴上，模拟变负载部分。 3 3 实验台架的驱动方式的选择在汽车上使用发动机作为提供动力的驱动元，它是使输送进来的燃料而发出动力的部件。如果直接将发动机运用在实验台上提供动力也是可以的，它更能模拟出变速器在汽车上的实际工况。但是利用发动机作为动力源，噪声较大，对工作环境会产生排放及噪声污染 ;而且，发动机不易调节到要求的稳定转速与扭矩21。同时，也会使成本大量增加，实验台架将更加昂贵。而用电机代替发动机为该台架提供驱动力完全可以满足我们要求的性能。如今电机在实验台架上提供动力的使用已很普及，而且被证实是确实可用的。电动机有直流电机和交流电机两大类：直流电机具有较好的启动性能和调速性能 22;而交流电机与直流电机相比，则具有结构简单、制造容易、维护方便和运行可靠等特点 23。而且，直流电机价格较交流电机昂贵，随着电力电子学和电子技术的发展，使得交流电机的调速性能有了巨大的飞跃，这也就推动了交流电机在机电传动系统中的较为广泛的应用。交流电机有三相异步电动机和同步电动机两种主要的类型 24:异步电机是工业传动中使用最广泛的一种电动机。该实验台架的驱动方式选用三相异步电动机。图相异步电动机外特性中的功率与转矩曲线如图三相异步电动机的功率和转矩曲线。可以看出其上有四个特殊点可以得到特性曲线的基本形状和异步电机的运行性能。当 T=0， n=动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速 T=n=电动机额定工作点。 T=n=0，为电动机的启动工作点。 T=n=电动机的临界工作点。电机通常用额定值来表示电机运行条件，这些数据大部分都表明在电机铭牌上。下式为转矩叫规格化转矩（ 3 式中， N；中 s=( =（；在电机额定工作状态下，此时额定转矩为 (3式中电动机的额定功率，电动机的额定转矩，电动机的额定转速， r/ 我们要验证变速器在汽车发动机各关键特性点上的性能是否达到要求，那么变速器在实验台架上也应该囊括它在汽车上的状况。在本实验台架中，我们选用电机的首要原则是 :驱动电机要能模拟发动机的工况，因此其关键特性须覆盖发动机的关键特性，如图示。要根据功率与转速特性进行选型，以扭矩转速特性来校验。图机选择原理图本课题的假设被测变速器为某企业 5526、 5530、 6546 三种型号的变速器总成。首先， 6546 变速器所配发动机的功率为最大为 113为该实验台架采用 10%的加载方式，所以电机功率为发动机功率的 10%即可。考虑到效率，所以我们选择了 15电机进行

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