汽车设计之机械变速器复习题

1、第三章机械式变速器设计、学习目的和要求1、掌握机械式变速器结构,工作原理及功用；2、熟练掌握机械式变速器设计时的根本要求；3、熟练掌握两轴式变速器与中间轴式变速器的特点,特别是不能实现的方案形式.3、熟练掌握变速器主要参数的概念,以及变速器各档位分配计算传动比范围,各档位传动比分配,各档位齿轮齿数等；4、熟练掌握变速器齿轮参数确实定原那么与方法不同车型、不同档位在应用时的不同要求；5、掌握变速器换挡方式及其特点；6、熟练掌握中间轴式变速器的齿轮螺旋方向及螺旋角应满足的要求二、课程内容和考核方法1、机械式变速器的结构、功用及设计要求选择,简答2、两轴式变速器与中间轴式变速器结构特点选择3、变速器

2、参数选择原那么及计算术语,选择,判断改错,简答,综合计算应用4、变速器换挡方式及特点填空、判断改错,简答5、齿轮参数选择的原那么与方法简答,选择,填空,判断改错,综合计算应用6、中间轴式变速器中间轴齿轮螺旋角方向及大小的选择原那么与方法选择、简答、填空、判断改错；7、机械式变速器与自动变速器比拟,传动效率的上下三、章节练习题1、教材练习题3-1,3-2,3-3.2、中间轴式变速器的中间轴上各齿轮的螺旋角与第一轴、第二轴的齿轮螺旋角方向与大小如何确定中间轴上同时工作的两对齿轮的螺旋角满足什么关系才能保证中间轴上的轴向力平衡3、给定一个变速器简图见教材图3-1,图3-2,图3-3,图3-4,请指出

3、其形式与4、给定变速器简图见教材图并根据不同简图举一反三.特点3-18,计算各档位传动比分配及各档位齿轮齿数5、齿轮模数与节圆直径、齿轮齿数的关系调整哪些齿轮参数可以实现配凑中央距?如何调整6、齿轮模数、压力角对齿轮的弯曲强度、接触强度以及啮合噪声有何影响这些参数的选择条件和原那么是什么7、变速器的换挡形式及其特点是什么四、历年试题(1)单项选择题1 .两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点,多用于发动机前置前轮驱动的汽车上,【】在两轴式变速器中没有采用.A.变速器输出轴与主减速器主动齿轮可做成一体B.除倒档外,其它挡位均用常啮合齿轮传动C.设立直接档D

4、.变速器有辅助支承,用来提升轴的刚度2 .在两轴式变速器设计中,一般不采用【A.变速器输出轴与主减速器主动齿轮一体化B.除倒档外,其它挡位均用常啮合齿轮传动C.变速器设置直接档D.变速器采用辅助支承来提升传动轴的刚度3 .两轴式变速器与中间轴式变速器相比而言,以下描述不合理的是【】.A.两轴式变速器不设直接挡B.两轴式变速器一档速比更大C.两轴式变速器输出与输入方向相反D.两轴式变速器更适用于发动机横置的汽车4 .两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车,其方案中不能实现的是C：A.变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体B.所有挡位均用常啮合齿轮传动C.设立直接档D.设置变速器辅助支承,提升轴

5、的刚度5 .两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车,其方案中不能实现的是A：A.输出轴转动方向与输入轴同向012021【0】2021B20212021B.变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体C.所有挡位均用常啮合齿轮传动D.设置变速器辅助支承,提升轴的刚度2021,2021,20216 .两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车,其方案中不能实现的是【C】A.变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体B.所有挡位均用常啮合齿轮传动C.设立直接档D.设置变速器辅助支承,提升轴的刚度2021,2021【注释】第1到第6题考核比拟两轴式变速器方案中各种可能形式与不可能实现的方案.也可以多项选择题方式

6、出现.7 .在中间轴式变速器传动方案中,除【】以外,其他挡位工作时的传动效率略低.【B】A.一档B.直接档C.倒档D.不能确定20218 .对于在中间轴式变速器而言,【】传动效率最高.【B】A.一档B.直接档C倒档D.最高档2021【注释】78题考核各档位传动效率上下,主要比拟参与传动动力的齿轮对数多少.齿轮对越多,传动效率越低.9 .对中间轴式变速器,中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中央距Ao变速器中央距是一个根本参数,对变速器的外形尺寸、体积和质量大小、轮齿的接触强度有影响.初选中央距A时,除【】外,以下因素均应考虑.【D】A.发动机最大转矩B.变速器的传动效率C.一档传动比D,倒档传动

7、比202110 .在确定中间轴式变速器的中央距时,不应该考虑的因素是【DA.发动机的最大转矩B.变速器的传动效率C.一档的传动比2021D.倒档的传动比【注释】9-10题考核变速器中央距概念及设计时需要考虑的因素.11.中间轴式变速器与两轴式变速器相比而言,以下描述不合理的是【D】.A.除直接挡外,中间轴式变速器传动效率更低B.中间轴式变速器一档速比更大C.中间轴式变速器输出与输入方向相同D.中间轴式变速器一档均采用同步器换挡202112.中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车或发动机后置后轮驱动的客车上,其方案中不宜采用的是A：A.将挡位齿轮和同步器布置在变速器输入轴上B.设置直接挡C.

8、所有挡位均用常啮合齿轮传动D,都用同步器换挡2021,2021,2021【注释】1112题考核中间轴式变速器可能方案及不可能实现的方案,可以以多项选择题方式出现.13 .斜齿轮在变速器中得到广泛的应用,选取斜齿轮的螺旋角,应该注意斜齿轮传递转矩时,要产生轴向力并作用到轴承上,因此,【】.DA.中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的B.中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋,第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋C.轴向力经轴承盖作用到壳体上D.ABC202114 .在变速器设计中,选取斜齿轮的螺旋角应考虑的因素是【DA.中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的B.中间轴上全部齿轮的螺旋方

9、向应一律取为右旋,第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋C.轴向力经轴承盖作用到壳体上D.上述三者均应考虑202115 .汽车变速器中广泛使用斜齿轮.斜齿轮传递转矩时要产生轴向力并作用到轴承上,因此设计斜齿轮不宜采用的方案是B：A.中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角大小可以不一样.B.中间轴上全部齿轮的螺旋方向一律取左旋,第一、第二轴上的斜齿轮取右旋C.轴向力经轴承盖作用到壳体上D.一挡和倒挡齿轮可以采用直齿2021【注释】13-15题考核斜齿轮与轴向力,以及斜齿轮旋向,一般考核的是常用方案.可以多选题,填空题,判断改错题出现.16.在主减速器传动比一定的条件下,机械式变速器1挡的传动比的选择应满足【】

10、要求.DA.最大爬坡度B.驱动轮与路面的附着力C.最低稳定车速；D.ABC三项.202117.在主减速器传动比一定的条件下,机械式变速器1挡的传动比的选择应满足【D】要求.A.最大爬坡度B.驱动轮与路面的附着力C.最低稳定车速D.前面三者.2021【注释】16-17题考核确定1档传动比时需要考虑的因素.可以以多项选择题出现.19.关于变速器齿轮压力角,以下描述不合理的是【CA.减小压力角使传动平稳、降低噪声B.增大压力角可提升齿轮强度C.对于斜齿轮传动压力角不超过30D.对于直齿轮传动压力角不超过282021【注释】齿轮压力角在传动动力时的作用.21.自动变速器与机械式变速器相比,传动效率较高

11、的是【A】A.机械式变速器高B.自动变速器高C.相等D.不确定2021,2021【注释】自动变速器与手动变速器比拟.(2)多项选择题1 .影响变速器最低挡位传动比选取的因素有【ABODES:A最大爬坡水平B驱动轮与路面的附着力C主减速比D驱动轮半径E最低稳定行驶车速2021【注释】最低档传动比设计原那么,考虑得因素.2 .中间轴式变速器与两轴式变速器相比,其特点是ABDE：A设有直接挡B一挡有较大的传动比C各挡位均有两对齿轮参与传动D除直接挡外,其余挡位传动效率相对较低E前进挡输入轴与输出轴旋向相同2021【注释】中间轴式变速器特点,只有同时掌握了中间轴式变速器、两轴式变速器特点时才能正确选择

12、.(3)填空题1 .汽车机械式变速器的换挡机构采用直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种形式.20212 .凡采用常啮合齿轮传动的挡位,其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现,同一变速器中,有的挡位用同步器换挡,有的挡位用啮合套换挡,那么挡位高的用同步器换挡,挡位低的用啮合套换挡.20213 .机械式变速器的换挡机构采用直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种形式.20214 .机械式变速器的换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种形式.2021【注释】1-4题均为考核变速器换挡的三种形式.5 .变速器各挡齿轮的中央距有两种方法可以修正,一是改变齿轮的变位系数,另一种是采用螺旋角.20216 .变速器各挡齿

13、轮的中央距有两种方法可以修正,一是改变齿轮的螺旋角,另一种是采用齿轮的变位系数.20217 .在变速器设计时,调整变速器齿轮中央距的方法有两种,即改变齿轮的变位系数和改变齿轮的螺旋角.2021【注释】5-7题均为考核变速器中央距的调整方法.8 .变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位.高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数之和为等于零.高度变位可增加小齿轮的齿根强度,使它到达和大齿轮强度相接近的程度.20219 .为了减小乘用车变速器齿轮工作噪声,变速器齿轮的模数选择原那么是：满足强度条件下变速器齿轮选择的原那么是:选择小模数.对于货车减轻变速器减小质量比减小噪声更为重要,兼顾噪声条件下选用大

14、模数.202110 .对于货车减轻变速器减小质量比减小噪声更为重要,变速器齿轮选择的原那么是：兼顾噪声条件下选用大模数.2021【注释】8-10题考核齿轮参数选择,设计齿轮时考虑齿轮模数与变位系数等参数的因素.11 .在最低档传动比不变的条件下,增加变速器的档位数使得换挡容易,设计变速器时要求相邻档位之间的传动比小于1.8.2021【注释】变速器相邻档位传动比选择方法.12 .在设计中间轴式变速器时,中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力应该得到平衡,为此规定中间轴上的齿轮一律采用右旋,第一轴和第二轴上的齿轮一律采用左旋.2021【注释】变速器齿轮螺旋角的旋向,这决定了轴向力的方向.(4)判断

15、题【说明】这类题型有判断正误题、判断说明题、判断改错题等题型,做题时必须看清题目要求,如是判断说明题,不管题目对与错,都应在判断后要进行说明,即说明对或错的理由.如是判断改错题,那么判断后仅对错误进行改良,不必说明理由.1 .机械式变速器传动齿轮变位系数的选择原那么：1)对于高挡齿轮,应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原那么选择变位系数.2)对于低挡齿轮,为提升大齿轮的齿根强度,应根据危险断面齿厚相等的条件来选择大、小齿轮的变位系数.【X】理由：对于低挡齿轮,由于传递的转矩大,小齿轮齿根弯曲强度小,应提升小齿轮的齿根强度,应根据危险断面齿厚相等的条件来选择大、小齿轮的变位系数.202

16、12 .在变速器齿轮变位系数选择时应该满足以下原那么：对于高档位齿轮,保证最大接触强度、抗胶合及耐磨损有利的原那么；对于低档位齿轮,根据危险端面齿厚相等的原那么.【X】2021【注释】12题考核齿轮变位系数的选择原那么.3 .在最低挡传动比一定的条件下,增加变速器的档数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减小,使换挡工作容易进行.要求高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值大.【X】理由：高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小,使换挡容易.20214 .对于机械式变速器而言,高挡区使用频繁两相邻挡传动比的比值应该比低挡区两相邻挡传动比的比值高,以便

17、实现容易换挡.【X】2021【注释】3-4题考核相邻两档传动比比值要求.(5)术语解释题1.变速器的中央距2021中间轴式变速器的中间轴与第二轴轴线之间的距离.对两轴式变速器,即变速器输入轴与输出轴轴线之间的距离.(6)简做题1 .斜齿轮在变速器中得到广泛的应用,对于中间轴式变速器,为什么中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的螺旋角的大小与齿轮分度圆直径之间应满足什么关系2021答：斜齿轮传递转矩时,要产生轴向力并作用到轴承上.设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡(即相互抵消),以减少轴承负荷,提升轴承寿命.因此,中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的.为使工艺简

18、便,在中间轴轴向力不大时,可将螺旋角设计成一样的,或者仅取为两种螺旋角.中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋,那么第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋.轴向力经轴承盖作用到变速器壳体上.根据图可知,欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡,须满足下述条件Fa1=Fmtan、F,2=%tan由于T=Fn1r1=Fn22为使两轴向力平衡,必须满足tan1_r1tan2r2式中,Fa1、Fa2为作用在中间轴齿轮1、2上的轴向力；Fn1、Fn2为作用在中间轴上齿轮1、2上的圆周力；r1、r2为齿轮1、2的节圆半径；T为中间轴传递的转矩.2 .中间轴式变速器的中间轴上齿轮的螺旋角、第一轴齿轮的螺旋角和第二轴齿

19、轮的螺旋角旋向如何规定中间轴上同时工作的两齿轮螺旋角满足什么关系才使得轴向力平衡2021答：设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡,以减少轴承负荷,提升轴承寿命.因此,中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的.为使工艺简便,在中间轴轴向力不大时,可将螺旋角设计成一样的,或者仅取为两种螺旋角.中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋,那么第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋.轴向力经轴承盖作用到壳体上.一挡和倒挡设计为直齿时,在这些挡位上工作,中间轴上的轴向力不能抵消但由于这些挡位使用得少,所以也是允许的,而此时第二轴那么没有轴向力作用.3 .机械式变速器换挡机构有哪几种形式比拟它

20、们的特点.2021答：变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式.用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡,会在轮齿端面产生冲击,并伴随有噪声.只有驾驶员用熟练的操作技术如两脚离合器,使齿轮换挡时无冲击,才能克服上述缺点,除一挡、倒挡外已很少使用.用移动啮合套换挡,因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多,而轮齿又不参与换挡,它们都不会过早损坏,但不能消除换挡冲击,所以仍要求驾驶员有熟练的操作技术.因增设了啮合套和常啮合齿轮,使变速器旋转局部的总惯性矩增大.这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用.用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡,而与操作技术的熟练程度无关,从而提升了汽车

21、的加速性、经济性和行驶平安性.得到广泛应用.4 .为保证变速器具有良好的工作性能,设计变速器时应当满足哪些根本要求2021,2021答：1保证汽车有必要的动力性和经济性.2设置空挡,用来切断发动机动力向驱动轮的传输.3设置倒挡,使汽车能倒退行驶.4设置动力输出装置.5换挡迅速、省力、方便.6工作可靠.汽车行驶过程中变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生.7变速器应有高的工作效率.8变速器的工作噪声低.【注释】变速器设计的根本要求,斜齿轮的螺旋方向,轴向力因素等.换挡方式及特点.7综合分析题1.某汽车机械式变速器初定中央距为A,全部采用斜齿传动,齿轮110的齿数分别为Z1乙0,输入轴、中间轴

22、、倒档轴和输出轴标注在以下图中,根据要求解答以下问题：1指出4档及倒档的传递路线,并计算其传动比.2假设1档传动比为i1,齿轮7与8的螺旋角为P,法向模数为mn,乙与Z2的螺旋角为引,法向模数为mn,如何确定乙和Z2的齿数只要求给出方法,可以不做计算2021解：14档为直接档,同步器左移使输入轴与输出轴直接连接,其传动比：i4=1倒档传递路线：输入轴一齿轮1一齿轮2f中间轴一齿轮8-齿轮10f倒档轴一齿轮9一齿轮7-输出轴,其传动比：Z2Z1027Id二Z1Z8Z9_2Acos:2设27与28的齿数和为Zh,那么有：Zh=,计算后取整,然后进行齿数分配,mn中间轴上的小齿轮8的齿数应取小一些,

23、以便Z7/Z8传动比大一些,在1档传动比i1一定的条件下,Z2/Z1可以大一些,使第一轴齿轮大一些,以便在其空腔内设置第二轴的轴承.依据Z7与Z8的齿数和为Zh重新调整中央距:在依据重新调整的中央距A1重新分配齿数27与28.由ii=Z227得,Z2=iiZ8,注意到：常啮合齿轮的中央距与1档齿轮的中央距相乙Z8乙Z7等,那么有：A1=mnZl：Z2联立上述两式可以得出Z1和Z2.12cos：122.某汽车机械式变速器初定中央距为A,1挡传动比i1,最高档为直接挡,输入轴、中间轴、倒档轴和输出轴标注在图中,根据要求解答以下问题：1指出各档位的动力传递路线.2采用等比级数分配的各档前进传动比.3

24、常啮合齿轮1与2为斜齿轮,其螺旋角为P,法向模数为mn;齿轮7与8为直齿轮,其模数为m,如何分配传动齿轮的齿数才能满足其传动比和中央距A只给出方法,不必计算2021答：1一档传递路线：输入轴Z1-Z2fZ8-Z7一滑动齿套一输出轴二档传递路线：输入轴一Z1一Z2fZ6-Z5-Z7一滑动齿套一输出轴三挡传递路线：输入轴一Z1-Z2-Z3一Z3一同步器一输出轴四挡传递路线：输入轴一同步器一输出轴倒挡传递路线：输入轴-Z1-Z2-Z8-Z10-ZAZ7一滑动齿套一输出轴2最高档速比i4=1,那么公比i1i2i31=丁=二二qi2i3i4f：:一12 =kq13 一1簿,_-3Q=i1q3第一步：确定

25、一挡齿轮的齿数,一挡传动比(1).Z2Z7i1二乙.为了求Z7、Z8的齿数,先求其齿数和Zh=Z7+Z82A直齿Zh=2m计算后取Zh为整数,然后进行大、小齿轮齿数的分配.中间轴上的一挡小齿轮的齿数尽可能取少些,以便使Z7/Z8的传动比大些,在*已定的条件下,Z2/Z1的传动比可分配小些,使第一轴常啮合齿轮的齿数多些,以便在其内腔设置第二轴的前轴承并保证轮辐有足够的厚度.考虑到壳体上的第一轴轴承孔尺寸的限制和装配的可能性,该齿轮齿数又不宜取多.中间轴上小齿轮的最少齿数,还受中间轴轴径尺寸的限制,即受刚度的限制.在选定时,4=1517之间选取,对轴的尺寸及齿轮齿数都要统一考虑.中间轴上一挡齿轮齿

26、数可在货车可在1217之间选用.一挡大齿轮齿数用Z7=zhz8计算求得.第二步：对中央距A进行修正由于计算齿数和Zh后,经过取整数使中央距有了变化,所以应根据取定的Zh和齿轮变位系数重新计算中央距A,再以修正后的中央距A作为各挡齿轮齿数分配的依据.第三步：确定常啮合传动齿轮副的齿数由式1求出常啮合传动齿轮的传动比Z2.Z8一二k一Z1Z7A_mn(Z1Z2)2cos:(4)而常啮合传动齿轮中央距和一挡齿轮的中央距相等,即解方程式3和式3求Z1与Z2,求出的Z1与Z2,都应取整数；然后核算一挡传动比与原传动比相差多少,如相差较大,只要调整一下齿数即可；最后根据所确定的齿数,按式4算出精确的螺旋角

27、值.3.某汽车机械式变速器初定中央距为A,齿轮110的齿数分别为Z1Z10,输入轴、中间轴、倒档轴和输出轴标注在图中,乙与Z2为常啮合斜齿轮,其螺旋角为02,根据要求解答以下问题：1计算各挡传动比.2假设1档传动比为i1,齿轮7与8的直齿轮,模数为m,如何确定乙、Z2、Z7和Z8的齿数只要求给出方法,可以不做计算3假设二档的传动比为i2,采用斜齿轮5和6的螺旋角为日6,证实：已2与4应该满足sin2Z2sn=Z2关系时中间轴的轴向力可以得到平衡.2021sin%Z6答：(1)i1I2(2)由于i1输入轴中间轴Z5:Z2Z3:Z2Z10亍；i3=7；i4=1；iD-Z6Z1Z4Z1Z8Z2Z7一

28、,首先确定乙Z8Z7和Z8,为此先求出齿数和Zh=Z7+Z8,Zh2A如果计算得出的Zh不是整数,必须取整.一般把中间轴上的小齿轮Z8的齿数取小一些,Z8=15-17,由此得便常啮合齿乙的齿数取大一些,从而使乙有足够的空间安装第二轴前端轴承.另外中间轴上小齿轮的齿数还受到中间轴轴颈尺寸的限制,应该统一考虑.一般出Z7=ZhZ8.当计算得出的Zh不是整数,取整后应该重新计算中央距A=但忆78此中央距作为以后计算的依据.,一Z2.Z8由于=il,而常啮合齿轮的中央距为ZiZ7mnZiZ22cos2,由此可以解出乙和Z2,求出的乙和Z2也需要取整.再次计算传动比iiZ2ZiZ7口,二,得出的数值与要求相差较大的Z8话还要调整齿数,最后根据齿数求得螺旋角P2=arccomn乙Z2Atan-(3)由同时工作的齿轮Z2和Z6的轴向力平衡条件口tan-mnZ2,而2=R,cos2mnZ6tan2mnZ2cos6,将其代入得一籍=6cos6tan6cos