变速器设计

第三章机械变速器设计第一节概述基本要求：与动力传动系统其它部件的合理匹配变速器自身效率高、噪声低尽量缩短轴向尺寸使用寿命长变速器的功能改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。中断动力传递，在发动机起动、怠速运转、汽车换档或需要停车动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。第二节变速器结构传动机构布置方案两轴式：轿车中间轴式：轻型、中型车辆双中间轴式：重型车辆变速器的分类有级式变速器采用齿轮传动，具有若干个定值传动比无级式变速器传动比可在一定的范围内连续变化综合式变速器由液力变矩器和行星齿轮式变速器组成，传动比可在几个范围内连续变化。两轴式变速器传动方案两轴式变速器两轴式变速器的特点结构简单尺寸小布置方便传动效率高噪声低中间轴式变速器4档中间轴式变速器传动方案5档中间轴式变速器传动方案中间轴式变速器动力传递路线中间轴式变速器的特点传动比大直接档效率高结构复杂，有时需要中间支撑倒档布置方案倒档轴布置方案双中间轴变速器双中间轴和三中间轴式变速器第三节变速器主要参数的选择档位数传动比范围中心距外形尺寸轴直径第三节齿轮参数模数：统一或两种不同模数压力角：压力角小：重合度大压力角大：抗弯、抗接触螺旋角：平衡中间轴齿轮的轴向力齿宽：尽量小些齿轮变位系数：凑中心距提高齿轮承载能力改善重合度变速器齿轮参数选择习题设计中间轴式变速器发动机输入转矩：300Nm两档速比：2.8设计要求：合理分配常啮合齿轮和二档齿轮传动比、两齿轮副模数相同。设计常啮合齿轮和二档齿轮，包括模数、齿数、中心距，β角等。变速器齿轮的特点硬齿面7级精度低碳合金钢＋渗碳淬火第四节变速器的设计与计算齿轮轴壳体润滑齿轮失效形式弯曲强度：轮齿折断接触强度：点蚀变速器设计流程图确定设计参数：转矩、档位分布等试算中心距计算各档齿轮齿数和初步确定齿轮参数调整螺旋角和变位系数强度校核修改齿轮参数或齿数验算变速器设计细节变速器在低档工作时作用有较大的力，所以低档布置在靠近轴的后支承处，按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。多数情况下，中间轴和第二轴及其上的零、部件是通过变速器完体上方孔口装入壳体。第一轴上的齿轮外径，应该比壳体前壁轴承孔的尺寸小，因为它要经过该孔拆、装。变速器设计细节平衡中间轴的轴向力设计细节齿轮修形第五节同步器设计汽车主要采用惯性式同步器同步器锁环通常采用铜合金，提高散热能力。为确保高摩擦系数，锁环锥面镀有二氧化钼。采用多锥面，提高结合速度惯性锁环式同步器结构同步器主要参数确定锥面半锥角和摩擦系数摩擦锥面半锥角α：该角愈小摩擦力矩愈大；但太小，摩擦锥面将产生自锁现象。摩擦系数f：随摩擦副材料、工作表面粗糙度、润滑油种类和温度等因素的不同而改变。摩擦系数大，则换档省力或缩短同步时间，f小则反之，甚至会失去同步作用。锥面螺纹型式，通过切制油槽破坏油膜以提高摩擦系数。同步器主要参数确定锥面平均半径和锥面工作长度锁止角同步时间转动惯量同步器主要参数确定组合式变速器为满足重型车品种多、批量小的要求而又不使变速器结构复杂化，普通采用组合方案，即以1—2种四档或五档变速器为主体，通过更换齿轮副和配置不同的副变速器得到一组不同档数、不同转矩容量和传动比范围的变速器系列。组合式变速器扩大变速器档位增加输出转矩合理分配各档间隔简化换档操纵PB_014_en8档组合式变速器010875DirectdriveversionDD1st2nd3rd4th5th6th7th8thRev.=Range-changegroupengaged=HHighsplittergroupHLR12345678R=LLowsplittergroup0177911315763101e16档组合式变速器传动路线0174954-speedsectionwithsplittergroupRange-changegroupGearsetconstant1Gearsetconstant2Gearset3rd/7thgearGearset2nd/6thgearGearset1st/5thgearGearsetR.gearPlanetaryrange-changegroupDirectdrivein4th/8thgears1234512346756712档双中间轴变速器结构图010875DirectdriveversionDD=Range-changegroupengaged=HHighsplittergroupHLR12345678R=LLowsplittergroup017791自动换档机构1^2^3^4^5^6^7^8^9^10^11^12^RRangegrouplowRangegrouphighK1K2/321RGP12档变速器传动路线图1档传动路线2档传动路线5档传动路线11档传动路线倒档传动路线机械自动变速器（AMT）结构特点：手动变速器＋自动换档装置优点：传动效率高、价格较低缺点：换档时动力中断、舒适性差AMTAMT系统双离合器变速器（DCT）DCT结构示意图DCT＋混合动力各种变速器换档品质对比变速器附件动力输出装置（PTO）液力缓速器WSK液力缓速器液力缓速器原理示意图Step-upgearrotor/statorHydrauliccontrolunitHeatexchangerAccumulatorcylinderPump液力缓速器制动性能max.brakingtorque54321PTOPTO传动简图WSK＋机械变速器变速器的发展趋势－设计多档化自动化与发动机的最佳匹配轻量化变速器的发展趋势－制造提高齿轮精度广泛采用铝合金、镁铝合金强力磨削改善材料热处理工艺采用超精加工润滑润滑的作用：改善齿面接触情况、提高承载能力、冷却润滑的效果：提高传动效率、减少变速器尺寸和重量、增加变速器使用寿命润滑油润滑油通常采用美国标准机械变速器：API标准（GL－5）自动变速器：福特、通用润滑油的作用减少摩擦减少磨损抗胶合抗点蚀润滑油的成分基础油（矿物油、合成油、加氢裂解油）添加剂润滑油主要性能指标粘度粘温特性抗氧化低挥发粘度粘度高：承载能力大、传动效率低粘度低：摩擦系数小、换档轻便、易挥发粘温特性希望润滑油温度升高后，粘度下降程度低，以维持粘度基本不变。润滑状态基本不变，提高齿轮、轴承的寿命。润滑油的发展趋势全寿命油降低成本可回收绿色