变速器的组成与原理

.,手动变速器,.,实物图,.,器,离合器传递给变速箱,变速箱传递给传动轴,连接到车轮,提供车轮转动的动力.,我们看到,发动机通过曲轴把动力传递给离合,.,变速器原理,一变速变矩原理普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩改变的。,.,i12=n1/n2=z2/z1=M2/M11z1，n1，M1为主动齿轮的参数。z2，n2，M2为从动齿轮的参数。n1n2z2z1所以i121是减速传动,普通变速器（三轴）,减速传动：,1,2,传动比：主动齿轮转速与从动齿轮转速之比值,.,从前述可知：当i1时，为减速增扭传动，其挡位称为降速挡；当i1时，为增速降扭传动，其挡位称为超速挡；当i=1时，为等速等扭传动，其挡位称为直接挡。,习惯上把变速器传动比值较小的挡位称为高挡，传动比值较大的挡位称为低挡；变速器挡位的变换称为换挡，由低挡向高挡变换称为加挡（或升挡），反之称为减挡（或降挡）。变速器就是通过挡位变换来改变传动比，从而实现多级变速的。,二换挡原理,.,这是变速箱内部的立体图,花键,.,看起来可能很复杂,大家一头雾水,没关系,我们来看看简化后的理论图.为了便于理解,我们先采取一个两档变速箱的图片来讲解,.,绿色的叫做变速箱输入轴,这是离合器传递动力给变速箱的一根输入轴:红色的部分叫中间轴,它们一起旋转。只要绿色的轴在转,中间轴就会一起转动,传输动力.黄色的轴,连接差速器和传动轴,叫传出轴，传递动力给轮胎.需要注意的是,黄色轴和紫色的套筒是通过花键相连的.,.,一般的的变速器：这是个5MT的变速器，就很容易明白了。,.,你能说出各档传动路线吗？,一档：二档：三档：四档：五档：倒档：,输入轴abc1输出轴,输入轴abd2输出轴,输入轴abe3输出轴,输入轴abf4输出轴,输入轴abg5输出轴,输入轴abh倒档中间齿轮R输出轴,.,换档的整个过程：我们看到右上有排挡杆.拉动排挡杆,换档叉就会左右移动,.,视频,.,结合下图,看看换档具体的实现,5MT的汽车,换档叉有3根,.,三变向原理,由齿轮传动原理可知，一对相啮合的外齿轮旋向相反，每经过一对传动副，其轴改变一次转向。故倒档的实现是在输入齿轮与输出齿轮之间增加了一个中间齿轮(称惰轮)，从而改变了输出齿轮的方向。,.,同步器,同步器的作用是使换档变的柔和,避免套筒和蓝色齿轮啮合时发生冲击和响声.具体过程是使得套筒上的齿和蓝色啮合之前产生一个摩擦接触。,.,三轴式五档变速器结构,一、倒档齿轮,二档齿轮,三档齿轮,四档齿轮,四、五档同步器,二、三档同步器,.,轴的加工,.,变速器中轴的分类,1、输入轴2、中间轴3、输出轴,.,阶梯轴的加工,奋斗目标：毛坯阶梯轴,.,工艺流程,毛坯粗加工半粗加工精加工,.,选择材料,工作状况：承受扭矩、弯矩性能要求：强度、刚度、冲击性能较好材料：45钢毛坯种类：锻件制造方式：模锻,.,加工过程,一、毛坯制造变速器的轴主要承受扭矩，为提高材料的强度、刚度，可在预备热处理时采用正火工艺。,.,加工过程,二、粗加工1、主要加工部位：因为被加工轴通过与齿轮啮合的方式在变速器起着传递着动力与运动的作用，故其主要工作平面应当是轴的侧表面。,.,主要工作面,.,2、选择定位基准粗基准：外圆面精基准：中心孔,.,示意图,红色箭头所指的表面分别是安装轴承和齿轮的表面，相比于其他的表面，其表面粗糙度、表面质量更高，因此，本着节约成本的角度应当区别对待。另外，我们还应当看到，该轴上还有键槽与齿轮进行固定，则加工时还应当考虑到键槽的加工,.,重要外圆表面加工：因为该表面的表面质量和表面粗糙度要求都比较高，所以在加工过程中采用粗车半精车粗磨精磨的加工工艺。端面：采用粗车精车的加工工艺键槽的加工则采用指状铣刀在立式铣床中铣出,.,在加工完了阶梯轴之后，我们还有输出轴（花键轴）没有加工，花键轴也是阶梯轴的形式，只是在外圆面上加工出了部分花键轴用来与套筒进行啮合，如下图所示：,花键轴部分,.,因此，在阶梯轴加工之后，只需在套筒活动部分在拉出部分花键轴就可以了,.,变速器齿轮加工,.,齿轮分类,主动轮从动轮堕轮,.,材料的选用：20CrMnTi20CrMnTi多用于制造汽车重载，是抗冲击，耐磨且适合高转速的重要零件。它是渗碳钢，其淬透性高，同时具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。,.,毛坯种类的确定：毛坯的种类决定零件的材料，形状，生产性质及生产获得的可能性。对于汽车变速器传动齿轮的毛坯而言其结构相对比较简单，故多采用锻模件。为了便于金属在型槽内流动和考虑锻模强度，在模锻件的转角处，应该带有适当的圆角。,.,工艺流程：下料毛坯正火粗加工半精加工精加工热处理,.,热处理：正火用于降低低碳钢材料的内应力，提高韧性，提高切削加工性能。减小工件中的残余应力。齿轮要求外部较硬芯部较韧，精加工之后采用渗碳淬火。粗加工阶段：主要任务是切除各表面的部分余量包括粗车大小端外圆及端面。半精加工阶段：完成次要表面的加工，为主要表面的精加工做准备包括半精车内孔。精加工阶段：保证各表面达到要求的精度，包括表面粗糙度和尺寸精度。多采用磨,.,基准的选择,粗基准的选择：一是保证各表面有足够且均匀的加工余量。二是保证未加工表面和以加工表面尺寸和位子符合设计要求。精基准的选择：一是尽可能的选择用设计基准或工序基准作为定位基准。二是尽可能选用同一组定位基准加工各个表面。三是保证装夹稳定可靠，工件装夹方便。具体选择如下：粗车小端面以大端外圆轴线作为基准夹紧，以大端端面作为轴向的定位基准。粗车大端面以大端外圆轴线作为基准夹紧，以小端端面作为轴向的定位。,.,机床的选择在齿轮加工中所使用的机床多是数控机床。数控机床的主要规格应能够满足加工需求，做到最大化的使用设备。机床的选择影响加工过程中生产效率，加工精度加工难度及经济性