汽车手动变速器传动分析.ppt

汽车变速器传动零件分析汽车变速器传动零件分析第四组第四组汽车手动变速器传动分析汽车手动变速器传动分析LOGO由NordriDesign提供Page 2LOGO要求要求n 1 1 手动变速器的结构与工作原理；手动变速器的结构与工作原理；n2 2 手动变速器的结构及装配关系；手动变速器的结构及装配关系；n3 3 齿轮基本参数；齿轮基本参数；n4 4 齿轮的几何尺寸计算方法。齿轮的几何尺寸计算方法。n 5.5.能够正确绘制手动变速器传动系统简图；能够正确绘制手动变速器传动系统简图；n 6.6.能够测量齿轮基本参数；能够测量齿轮基本参数；n 7.7.能够计算齿轮的几何尺寸；能够计算齿轮的几何尺寸；n 8.8.能够识别汽车齿轮的类型。能够识别汽车齿轮的类型。Page 3LOGO手动变速器结构手动变速器结构 传动轴传动轴 传动轴的布置形式通常有两轴式和三轴式两种。传动轴的布置形式通常有两轴式和三轴式两种。通常通常后轮驱动的汽车会采用三轴式变速器，即输入轴，输出轴后轮驱动的汽车会采用三轴式变速器，即输入轴，输出轴和中间轴。和中间轴。输入轴前端借离合器与发动机相联，输出轴输入轴前端借离合器与发动机相联，输出轴后端通过凸缘与万向传动装置相联。输入轴与输出轴置于后端通过凸缘与万向传动装置相联。输入轴与输出轴置于同一条水平线上，中间轴则与它们平行布置。同一条水平线上，中间轴则与它们平行布置。动力通过动力通过齿轮从输入轴传至中间轴再传至输出轴。齿轮从输入轴传至中间轴再传至输出轴。在许多变速器在许多变速器中输入轴和输出轴能接合在一起，因此动力不必经过中间中输入轴和输出轴能接合在一起，因此动力不必经过中间轴，这时的档位称为直接档。直接档通过单轴传动，传动轴，这时的档位称为直接档。直接档通过单轴传动，传动比为比为1:11:1，具有最高的传动效率。，具有最高的传动效率。即使在不能提供直接档即使在不能提供直接档的变速器中，把输入轴与输出轴布置在一条直线上也有利的变速器中，把输入轴与输出轴布置在一条直线上也有利于降低工作时变速器所需承受的扭矩。于降低工作时变速器所需承受的扭矩。Page 4LOGO倒档装置倒档装置 为了因应停车或其它特殊需求为了因应停车或其它特殊需求(如如 狭路让路狭路让路.等等)，所设，所设置的倒车档位，且仅有一个档位为置的倒车档位，且仅有一个档位为 了因应停车或其它特殊需求了因应停车或其它特殊需求(如如 狭路让路狭路让路.等等)，一般来说，倒档的齿轮比都会跟一档的差不多一般来说，倒档的齿轮比都会跟一档的差不多Page 5LOGO同步器同步器 在同步啮合变速式中则有同步器的设置，可使两个齿轮在接合前在同步啮合变速式中则有同步器的设置，可使两个齿轮在接合前速度先达到一致，此种同步器在所有的手动排档汽车的变速器中都已速度先达到一致，此种同步器在所有的手动排档汽车的变速器中都已使用使用离合器离合器 离合器是可以使两个齿轮分开跟结合的一个机械部分，两个齿轮离合器是可以使两个齿轮分开跟结合的一个机械部分，两个齿轮结合的时候可以传输动力，却没办法变速，所以要靠离合器先把两个结合的时候可以传输动力，却没办法变速，所以要靠离合器先把两个齿轮分开，改换齿轮比，再把两个齿轮结合，再继续传输动力齿轮分开，改换齿轮比，再把两个齿轮结合，再继续传输动力Page 6LOGO手动变速器的工作原理手动变速器的工作原理n无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸及可靠性的关无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。现在，改进的设计使得系而没有大量装备汽车。现在，改进的设计使得CVT的使用已比较普的使用已比较普遍。遍。Page 7LOGOn变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速。动机达到同步转速。Page 8LOGOn为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：Page 9LOGO 输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。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。轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动动会会带着花键轴一起转动。带着花键轴一起转动。齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。Page 10LOGOn挂进挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：色）啮合。见下图：n如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。以它不对花键轴产生影响。n 当套筒在两个齿轮中间时（第一张当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。比决定的。Page 11LOGOn如今，如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。Page 12LOGOn换档杆通过三个连杆连接着三个换换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图档叉，见下图 n 在换挡杆的中间有个旋转点，在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入当你拨入1档时，实际上是将连杆档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。和换档叉往反方向推。Page 13LOGOn你左右移动换档杆时，实际上是在你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）。（蓝色）。n倒档倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。产生很大的噪音。Page 14LOGO同步装置同步装置 同步是使得套筒上的齿和齿轮同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图触，见下图：齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合套筒的外部滑动，和齿轮啮合Page 15LOGO1 1、分度圆与模数 设一齿轮的齿数为 z，其任一圆的直径为di，该圆上的齿距为pi，则 模数 人为地把 pi/规定为一些简单的有理数，该比值称为模数 。一个齿轮在不同直径的圆周上，其模数的大小是不同的。分度圆 是齿轮上一个人为地约定的轮齿计算的基准圆，规定分度圆上的模数和压力角为标准值。（二）齿轮基本参数的计算公式（二）齿轮基本参数的计算公式Page 16LOGO国标压力角的标准值为=20=20模数的标准系列见GB1357-871357-87，参见表，参见表4-24-2。分度圆上的参数分别用d、r、m、p、e及表示。m越大，P愈大,轮齿愈大，抗弯强度也愈高。d=mz2 2、基圆前面已有公式基圆直径为基圆上的齿距进而可得：由此可见：齿数，模数，压力角是决定渐开线形状的三个基本参数。Page 17LOGO齿顶高用ha 表示，齿根高用hf 表示，齿全高用h 表示：齿顶圆直径齿根圆直径3 3、齿顶高和齿根高Page 18LOGO 标准齿轮 除模数和压力角为标准值外，分度圆上的齿厚(S)等于齿槽宽(e)，以及齿顶高(ha)、齿根高(hf)分别与模数（m）之比值均等于标准值的齿轮。、c*分别称为齿顶高系数和顶隙系数，其标准值为：即且有1.1.标准齿轮标准齿轮（三）外啮合标准齿轮传动的基本尺寸计算（三）外啮合标准齿轮传动的基本尺寸计算Page 19LOGO 顶隙 一对相互啮合的齿轮中，一个齿轮的齿根圆与另一个齿轮的齿顶圆之间在连心线上度量的距离，用C 表示。r2r1cao1o2顶隙（也称径向间隙）顶隙（也称径向间隙）Page 20LOGO2.2.中心距中心距一对齿轮啮合传动时，中一对齿轮啮合传动时，中心距等于两节圆半径之和。心距等于两节圆半径之和。一对无侧隙标准齿轮传动，一对无侧隙标准齿轮传动，其分度圆与节圆重合，啮其分度圆与节圆重合，啮合角等于分度圆压力角合角等于分度圆压力角标准中心距（标准齿轮无标准中心距（标准齿轮无侧隙传动中心距）侧隙传动中心距）r2r1cao1o2Page 21LOGO齿轮的几何尺寸计算方法齿轮的几何尺寸计算方法n斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算斜齿圆柱齿轮几何尺寸的计算n 斜齿轮法面上的参数斜齿轮法面上的参数(模数、压力角、齿顶高系数等模数、压力角、齿顶高系数等 为为 斜齿轮法面上的参数斜齿轮法面上的参数 模数、压力角、齿顶高系数等模数、压力角、齿顶高系数等)为为 模数模数 标准值，标准值，标准值，但在计算斜齿轮的几何尺寸时却标准值，但在计算斜齿轮的几何尺寸时却需按端面的参数需按端面的参数 进行计算。进行计算。进行计算。进行计算。1.1.斜齿轮的螺斜齿轮的螺旋角旋角 斜齿轮的螺旋角斜齿轮的螺旋角，表示斜，表示斜 齿轮轮齿的倾斜程度。齿轮轮齿的倾斜程度。齿轮轮齿的倾斜程度。齿轮轮齿的倾斜程度。为导程）为导程）tg =d l tg =d l（l l 为为导程）导程）基圆柱上的螺旋角基圆柱上的螺旋角:基圆柱上的螺旋角基圆柱上的螺旋角 tg b=tg b=db l db ln tg b=tg cost tg b=tg cost感谢您的关注感谢您的关注