机械式变速器设计(PPT84页)11527.ppt

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1、第三章第三章机械式变速器设计机械式变速器设计汽车设计讲义汽车设计讲义1 1车辆工程教研室车辆工程教研室 时培成时培成 编著编著第三章第三章机械式变速器设计机械式变速器设计本章主要学习本章主要学习本章主要学习本章主要学习（1 1）变速器的基本设计要求；）变速器的基本设计要求；）变速器的基本设计要求；）变速器的基本设计要求；（2 2）各种形式变速器的特点；）各种形式变速器的特点；）各种形式变速器的特点；）各种形式变速器的特点；（3 3）变速器主要参数的选择）变速器主要参数的选择）变速器主要参数的选择）变速器主要参数的选择；（4 4）齿轮变位系数的选择原则）齿轮变位系数的选择原则）齿轮变位系数的选择

2、原则）齿轮变位系数的选择原则；（5 5）各挡齿轮齿数的分配）各挡齿轮齿数的分配）各挡齿轮齿数的分配）各挡齿轮齿数的分配；（6 6）变速器操纵机构）变速器操纵机构）变速器操纵机构）变速器操纵机构。汽车设计讲义2车辆工程教研室 时培成 编著第三章 机械式变速器设计第一节第一节概述概述第二节第二节变速器传动机构布置方案变速器传动机构布置方案第三节第三节变速器主要参数的选择变速器主要参数的选择第四节第四节变速器的设计和计算变速器的设计和计算第五节第五节同步器设计同步器设计第六节第六节变速器操纵机构变速器操纵机构第七节第七节变速器结构元件变速器结构元件汽车设计讲义3车辆工程教研室 时培成 编著第一节第一

3、节概述概述复习：复习：变速器的结构？功用？汽车构造变速器的结构？功用？汽车构造变速器功用：变速器功用：（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较功率较高而油耗较低低)的工况下工作；的工况下工作；（2）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；）在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；（3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。便于变速

4、器换档或进行动力输出。组成：组成：变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。以加装动力输出器。汽车设计讲义4车辆工程教研室 时培成 编著变速器的基本设计要求：变速器的基本设计要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。）保证汽车有必要的动力性和经济性。2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。）设置倒挡，使汽车能倒退行驶。4）设置动力输出装置。）设置动力输出装置。5）换挡迅速、省力、方便。）换挡迅速、省力、方便。6）工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换）

5、工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换 挡冲击等现象发生。挡冲击等现象发生。7）变速器应有高的工作效率。）变速器应有高的工作效率。8）变速器的工作噪声低。）变速器的工作噪声低。除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和 质量小、制造成本低、维修方便等要求。质量小、制造成本低、维修方便等要求。汽车设计讲义5车辆工程教研室 时培成 编著变速器的分类变速器的分类根据前进挡数三挡变速器四挡变速器五挡变速器多挡变速器根据轴的形式固定轴式旋转轴式汽车设计讲义6车辆工程教研室 时培成 编著固定轴式两轴式变速器中间轴式变速器双中间轴式变速器多中间轴式变速器固定轴式应用广泛，其中两轴

6、式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。汽车设计讲义7车辆工程教研室 时培成 编著第二节第二节第二节第二节 变速器传动机构布置方案变速器传动机构布置方案变速器传动机构布置方案变速器传动机构布置方案1 1、两轴式变速器的特点、两轴式变速器的特点、两轴式变速器的特点、两轴式变速器的特点两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、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。两轴式变速器中间

7、挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。两轴式变速器两轴式变速器两轴式变速器两轴式变速器 多用于前置前驱、后置后驱型式汽多用于前置前驱、后置后驱型式汽多用于前置前驱、后置后驱型式汽多用于前置前驱、后置后驱型式汽车车车车。结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：汽车设计讲义8车辆工程教研室 时培成 编著（1 1）输出轴与主减速主动齿轮成一

8、体；）输出轴与主减速主动齿轮成一体；）输出轴与主减速主动齿轮成一体；）输出轴与主减速主动齿轮成一体；（2 2）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动；）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动；）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动；）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动；（3 3）同步器多数）同步器多数）同步器多数）同步器多数装在输出轴上；装在输出轴上；装在输出轴上；装在输出轴上；（4 4）各前进挡均）各前进挡均）各前进挡均）各前进挡均经过一对齿轮传递经过一对齿轮传递经过一对齿轮传递经过一对齿轮传递动力动力动力动力；（5 5）只有两个轴。）只有两个轴。）只有两个轴。）只有两个轴。汽车设计讲义9车辆工程教研

9、室 时培成 编著两两轴五五档档变速器速器组成与组成与传动简图1-输入轴输入轴 2-接合套接合套 3-里程表齿轮里程表齿轮 4-同步环同步环 5-半轴半轴 6-主减速器被动主减速器被动齿轮齿轮 7-差速器壳差速器壳 8-半轴齿轮半轴齿轮 9-行星齿轮行星齿轮 10、十字轴、十字轴 11-输出轴输出轴 12-主减速器主动主减速器主动齿轮齿轮 13-花键毂花键毂与传统的三轴变速与传统的三轴变速器相比，由于器相比，由于省去省去了中间轴了中间轴，所以一，所以一般档位传动效率要般档位传动效率要高一些；但是任何高一些；但是任何一档的传动效率又一档的传动效率又都不如三轴变速器都不如三轴变速器直接档的传动效率高

10、。直接档的传动效率高。汽车设计讲义10车辆工程教研室 时培成 编著两轴式变速器基本结构两轴式变速器基本结构汽车设计讲义11车辆工程教研室 时培成 编著动力传递路线动力传递路线汽车设计讲义12车辆工程教研室 时培成 编著一档一档汽车设计讲义13车辆工程教研室 时培成 编著汽车设计讲义14车辆工程教研室 时培成 编著汽车设计讲义15车辆工程教研室 时培成 编著汽车设计讲义16车辆工程教研室 时培成 编著汽车设计讲义17车辆工程教研室 时培成 编著汽车设计讲义18车辆工程教研室 时培成 编著2.2.中间轴式变速器中间轴式变速器中间轴式变速器中间轴式变速器 多用于前置后驱的型式汽车。结构特点：多用于前

11、置后驱的型式汽车。结构特点：多用于前置后驱的型式汽车。结构特点：多用于前置后驱的型式汽车。结构特点：（1 1）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直）第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直接挡；接挡；接挡；接挡；（2 2）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，）除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，故在中心距不大的情况下，可以提高传动比；故在中心距不大的情况下，可以提高传动比；故在中心距不大的情况

12、下，可以提高传动比；故在中心距不大的情况下，可以提高传动比；(3)一挡有较大的传动比；一挡有较大的传动比；(4)挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；(5)除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；除一挡以外，其他挡位采用同步器或啮合套换挡；(6)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效率略低。汽车设计讲义19车辆工程教研室 时培成 编著三三轴五档五档变速器速器传动简图（参图（参图151、1512）。）。1-输入入轴 2-轴

13、承承 3-接合接合齿圈圈 4-同步同步环 5-输出出轴 6-中中间轴 7-接合套接合套 8-中中间轴常常啮合合齿轮此此变速器有五个前速器有五个前进档和档和一个倒档，由壳体、第一一个倒档，由壳体、第一轴（输入入轴）、中）、中间轴、第二、第二轴（输出出轴）、）、倒档倒档轴、各各轴上上齿轮、操、操纵机构等几部分机构等几部分组成成。输入入轴与与输出出轴平行共线。平行共线。输入入轴输出出轴倒档倒档轴中中间轴汽车设计讲义20车辆工程教研室 时培成 编著三三轴五档五档变速器速器剖视图剖视图输入入轴输出出轴倒档倒档轴换换档档杆杆轴（操纵机构）（操纵机构）中间中间轴汽车设计讲义21车辆工程教研室 时培成 编著图

14、图3-23-2中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图3-2a3-2a、b b所示方案有四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮所示方案有四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮换挡，图换挡，图3-2c3-2c所示传动方案的二、三、四挡用常啮合齿轮传所示传动方案的二、三、四挡用常啮合齿轮传动，而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。动，而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。图3-2 中间轴式四挡变速器传动方案 汽车设计讲义22车辆工程教研室 时培成 编著 凡采有常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可凡采有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，挡

15、位以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。各种中间轴式变速器区别：各种中间轴式变速器区别：（1）常啮合齿轮对数不同；）常啮合齿轮对数不同；（2）换挡方式不同）换挡方式不同；（3）倒挡传动方案不同。）倒挡传动方案不同。汽车设计讲义23车辆工程教研室 时培成 编著中间轴式变速器的特点中间轴式变速器的特点中间轴式变速器的特点中间轴式变速器的特点图图图图3-43-4为中间轴式六挡变速器传动方案。图为中间轴式六挡变速器传动方案。图为中间轴式六挡变速器传动方案。图为中间轴式六挡变速器传动方案。图3-4a3-4a所示方案中的

16、一挡、所示方案中的一挡、所示方案中的一挡、所示方案中的一挡、倒挡和图倒挡和图倒挡和图倒挡和图3-4b3-4b所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均匀常所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均匀常所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均匀常所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均匀常啮合齿轮。啮合齿轮。啮合齿轮。啮合齿轮。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。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。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。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

17、，一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。同一变速器中，一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。同一变速器中，一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。同一变速器中，一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。图图3-4 中间轴式六挡变速器传动方案中间轴式六挡变速器传动方案 汽车设计讲义24车辆工程教研室 时培成 编著两轴式与中间轴式的比较：两轴式与中间轴式的比较：形式形式形式形式两轴式两轴式两轴式两轴式中间轴式中间轴式中间轴式中间轴式结构复杂程度结构复杂程度结构复杂程度结构复杂程度简单简单简单简单复杂复杂复杂复杂 工作噪声工作噪声工作噪声工作噪声低低低低高高

18、高高传动效率传动效率传动效率传动效率 高高高高低低低低 传动比范围传动比范围传动比范围传动比范围 小小小小大大大大有无直接档有无直接档有无直接档有无直接档 没有没有没有没有 有有有有汽车设计讲义25车辆工程教研室 时培成 编著二、零、部件结构方案分析二、零、部件结构方案分析1 1齿轮形式齿轮形式齿轮形式齿轮形式齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用

19、寿命长、时噪声低的优点；时噪声低的优点；时噪声低的优点；时噪声低的优点；缺点缺点缺点缺点 是制造时稍复杂，工作时有轴向力。是制造时稍复杂，工作时有轴向力。是制造时稍复杂，工作时有轴向力。是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用变速器中的常啮合齿轮均采用变速器中的常啮合齿轮均采用变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。汽车设计讲义26车辆工程教研室 时培成 编著（一）齿轮形式的选择（一）齿轮形式的选择斜斜斜斜 齿齿齿齿

20、直直直直 齿齿齿齿工作时有轴向力工作时有轴向力工作时有轴向力工作时有轴向力工作时无轴向力工作时无轴向力工作时无轴向力工作时无轴向力寿命长寿命长寿命长寿命长短短短短噪声低噪声低噪声低噪声低高高高高用于二档以上用于二档以上用于二档以上用于二档以上用于低档、倒档用于低档、倒档用于低档、倒档用于低档、倒档汽车设计讲义27车辆工程教研室 时培成 编著2换挡机构形式换挡机构形式 变速器换挡机构有变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡步器换挡三种形式。三种形式。采用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产采用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏

21、，并伴随着生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此，除一挡、倒挡外已很少使用。噪声。因此，除一挡、倒挡外已很少使用。直齿滑动齿轮直齿滑动齿轮直齿滑动齿轮直齿滑动齿轮 缺点：换挡时齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张，缺点：换挡时齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张，缺点：换挡时齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张，缺点：换挡时齿轮端面有冲击噪声，使驾驶员紧张，舒适性降低舒适性降低舒适性降低舒适性降低 优点：结构简单优点：结构简单优点：结构简单优点：结构简单汽车设计讲义28车辆工程教研室 时培成 编著常啮合齿轮可用移动常啮合齿轮可用移动啮合套啮合套换挡。因承受换挡冲击载换挡。因承受换挡冲击载荷

22、的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换挡冲击。目前这种换挡方法只在某些要求不高消除换挡冲击。目前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。的挡位及重型货车变速器上应用。使用使用同步器同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，得到能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，得到广泛应用。但结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸广泛应用。但结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大。大。利用利用同步器或啮合套同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比换挡，其换挡行程要比滑动齿轮滑动齿轮换挡行程小。换挡行程小。汽车设计讲义29车辆工程教研室 时培成 编著3、防

23、止自动脱挡的结构措施：、防止自动脱挡的结构措施：（1）啮合套做的长些）啮合套做的长些（2）前齿圈齿厚切薄）前齿圈齿厚切薄（3）将接合齿工作面加工成斜面）将接合齿工作面加工成斜面汽车设计讲义30车辆工程教研室 时培成 编著2汽车设计讲义31车辆工程教研室 时培成 编著3汽车设计讲义32车辆工程教研室 时培成 编著4变速器轴承变速器轴承变速器轴承常采用变速器轴承常采用变速器轴承常采用变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套承、圆锥滚子轴承、滑动轴套承、圆锥滚子轴承、滑动轴套承、圆锥滚子

24、轴承、滑动轴套等。等。等。等。第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。轴承或圆柱滚子轴承。汽车设计讲义33车辆工程教研室 时培成 编著滚针轴承、

25、滑动轴承套滚针轴承、滑动轴承套滚针轴承、滑动轴承套滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连主要用在齿轮与轴不是固定连主要用在齿轮与轴不是固定连主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。接，并要求两者有相对运动的地方。接，并要求两者有相对运动的地方。接，并要求两者有相对运动的地方。圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承因有直径较小、宽度较宽因而容量大、因有直径较小、宽度较宽因而容量大、因有直径较小、宽度较宽因而容量大、因有直径较小、宽度较宽因而容量大、可承受高负荷和通过轴承预紧能消除轴向间隙及轴向可承受高负荷和通过轴承预紧能消除轴向间隙及轴向可承受高负荷和通过轴承

26、预紧能消除轴向间隙及轴向可承受高负荷和通过轴承预紧能消除轴向间隙及轴向跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也跳动等优点，故在一些变速器上得到广泛应用。但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。齿轮正确啮合的缺点。齿轮正确啮合的缺点。齿轮正确啮合的缺点。汽车设计讲义34车辆工程教研室 时培成 编著5 5、其它问题、其它问题、其它问题、

27、其它问题 1.1.挡位布置：考虑到径向力对轴的影响，挡位布置：考虑到径向力对轴的影响，挡位布置：考虑到径向力对轴的影响，挡位布置：考虑到径向力对轴的影响，1 1挡布置挡布置挡布置挡布置在靠近壳体的位置；在靠近壳体的位置；在靠近壳体的位置；在靠近壳体的位置；2.2.变速器孔口：开在上方，侧面变速器孔口：开在上方，侧面变速器孔口：开在上方，侧面变速器孔口：开在上方，侧面 3.3.加油孔：考虑油量确定油孔位置加油孔：考虑油量确定油孔位置加油孔：考虑油量确定油孔位置加油孔：考虑油量确定油孔位置 4.4.变速器壳体易设计制造，装拆和调整方便变速器壳体易设计制造，装拆和调整方便变速器壳体易设计制造，装拆和

28、调整方便变速器壳体易设计制造，装拆和调整方便汽车设计讲义35车辆工程教研室 时培成 编著第二节结束第二节结束汽车设计讲义36车辆工程教研室 时培成 编著第三节第三节变速器主要参数的选择变速器主要参数的选择一、挡数一、挡数一、挡数一、挡数增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济性。性。性。性。挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和质量加大，而

29、且在使用时换挡频率也增高。质量加大，而且在使用时换挡频率也增高。质量加大，而且在使用时换挡频率也增高。质量加大，而且在使用时换挡频率也增高。在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减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。小，使换挡工作容易进行。小，使换挡工作容易进行。小，使换挡工作容易进行。汽车设计讲义

30、37车辆工程教研室 时培成 编著挡数选择的要求：挡数选择的要求：挡数选择的要求：挡数选择的要求：相邻挡位之间的传动比比值在相邻挡位之间的传动比比值在相邻挡位之间的传动比比值在相邻挡位之间的传动比比值在1.81.8以下。以下。以下。以下。高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡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。位之间的比值小。位之间的比值小。位之间的比值小。目前，乘用车一般用目前，乘用车一般用目前，乘用车一般用目前，乘用车一般用4 45 5个挡位变速器，个挡位变速器，个挡

31、位变速器，个挡位变速器，商用车商用车商用车商用车变速器采用变速器采用变速器采用变速器采用4 45 5个挡或多挡，多挡变速器多用于重个挡或多挡，多挡变速器多用于重个挡或多挡，多挡变速器多用于重个挡或多挡，多挡变速器多用于重型货车和越野汽车。型货车和越野汽车。型货车和越野汽车。型货车和越野汽车。汽车设计讲义38车辆工程教研室 时培成 编著二、传动比范围二、传动比范围变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动传动比的比值。挡传动传动比的比值。挡传动传动比

32、的比值。挡传动传动比的比值。传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关。车速和使用条件等因素有关。车速和使用条件等因素有关。车速和使用条件等因素有关。目前轿车的传动比范围在目前轿车的传动比范围在目前轿车的传动比范围在目前轿车的传动比范围在3 34 4之间，轻型货车在之间，轻型货车在之间，轻型货车在之间，轻型货车在5 56 6之间，其它货车则更大。之间，其它货车则更大。之间，其它货车则更大。之间，其它货车则更大。i ig超速档超速档

33、超速档超速档轿车轿车轿车轿车3.04.53.04.50.70.80.70.8货、大客货、大客货、大客货、大客5.08.05.08.0越野、牵引车越野、牵引车越野、牵引车越野、牵引车10201020汽车设计讲义39车辆工程教研室 时培成 编著最高挡通常是直接挡，传动比为最高挡通常是直接挡，传动比为1.0；有的变速；有的变速器最高档位超速挡，传动比为器最高档位超速挡，传动比为0.70.8。影响最低档传动比选取的因素有：影响最低档传动比选取的因素有：发动机的最大转矩、要求的最大爬坡能力、主发动机的最大转矩、要求的最大爬坡能力、主减速器的减速比、要求的最低稳定车速。减速器的减速比、要求的最低稳定车速。

34、汽车设计讲义40车辆工程教研室 时培成 编著三、中心距三、中心距A对中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称对中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距为变速器中心距A A。变速器中心距是一个基本参数，。变速器中心距是一个基本参数，对变速器的外形尺寸、体积和质量大小、轮齿的接触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。强度有影响。中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。强度来确定。汽车设计讲义41车辆工程教研

35、室 时培成 编著初选中心距初选中心距A时，可根据下面的经验公式计算时，可根据下面的经验公式计算 式中，KA为中心距系数，乘用车：KA=8.99.3，商用车：KA=8.69.6，多挡变速器：KA=9.511.0。乘用车变速器的中心距在6580mm范围内变化，而商用车的变速器中心距在80170mm范围内变化。中心距系数中心距系数KA乘用车乘用车8.99.3 A6580mm商用车商用车8.69.6 A80170mm汽车设计讲义42车辆工程教研室 时培成 编著四、外形尺寸四、外形尺寸四、外形尺寸四、外形尺寸 变速器横向尺寸，可根据齿轮直径及换挡机构初步确定；变速器横向尺寸，可根据齿轮直径及换挡机构初步

36、确定；变速器横向尺寸，可根据齿轮直径及换挡机构初步确定；变速器横向尺寸，可根据齿轮直径及换挡机构初步确定；乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（3.03.03.43.4）A A。商。商。商。商用车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列数据用车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列数据用车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列数据用车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列数据选用：选用：选用：选用：四挡四挡四挡四挡（2.22.22.72.7）A A五挡五挡五挡五挡（2.72.73.0

37、3.0）AA六挡六挡六挡六挡（3.23.23.53.5）AA当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时，应取当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时，应取当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时，应取当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时，应取给出范围的上限。给出范围的上限。给出范围的上限。给出范围的上限。汽车设计讲义43车辆工程教研室 时培成 编著变速器前端面到后端面的距离变速器前端面到后端面的距离变速器前端面到后端面的距离变速器前端面到后端面的距离L L，对传动轴的，对传动轴的，对传动轴的，对传动轴的夹角、传动轴的长度、质量有影响，与挡数、夹角、传动轴的长度、质量有影响，与挡数、夹角、传动

38、轴的长度、质量有影响，与挡数、夹角、传动轴的长度、质量有影响，与挡数、换挡方式有关系，同步器长则轴向尺寸长。换挡方式有关系，同步器长则轴向尺寸长。换挡方式有关系，同步器长则轴向尺寸长。换挡方式有关系，同步器长则轴向尺寸长。货车货车货车货车 四挡四挡四挡四挡（2.22.22.72.7）A A 五挡五挡五挡五挡 （2.72.73.03.0）A A 轿车轿车轿车轿车 六挡六挡六挡六挡 （3.23.23.53.5）A A 四挡四挡四挡四挡 （3.03.03.43.4）A A 汽车设计讲义44车辆工程教研室 时培成 编著五、轴的直径五、轴的直径五、轴的直径五、轴的直径 中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部

39、直径中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径d0.45Ad0.45A，轴的最大直径，轴的最大直径，轴的最大直径，轴的最大直径d d和支承间距离和支承间距离和支承间距离和支承间距离L L的比值，对的比值，对的比值，对的比值，对中间轴，中间轴，中间轴，中间轴，d d d d/L L L L0.160.160.180.18，对第二轴，对第二轴，对第二轴，对第二轴，d d d d/L L L L0.180.180.210.21。第一轴花键直径第一轴花键直径第一轴花键直径第一轴花键直径d d（mmmm）可按下式初选）可按下式初选）

40、可按下式初选）可按下式初选 式中：式中：式中：式中：K K为经验系数，为经验系数，为经验系数，为经验系数，K=4.0K=4.04.64.6；T T T Temaxemaxemaxemax为发动机最为发动机最为发动机最为发动机最大转矩（大转矩（大转矩（大转矩（NmNm）。）。）。）。汽车设计讲义45车辆工程教研室 时培成 编著六、齿轮参数六、齿轮参数1 1模数的选取模数的选取模数的选取模数的选取齿轮模数选取的一般原则：齿轮模数选取的一般原则：齿轮模数选取的一般原则：齿轮模数选取的一般原则：1 1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为了减少噪声应合

41、理减小模数，同时增加齿宽；为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；2 2）为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；3 3）从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；4 4）从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。对于轿车，减

42、少工作噪声较为重要，因此模数应选得对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；小些；小些；小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。选得大些。选得大些。选得大些。汽车设计讲义46车辆工程教研室 时培成 编著变速器齿轮模数范围大致如下：变速器齿轮模数范围大致如下：变速器齿轮模数范围大致如下：变速器齿轮模数范围大致如下：微型、普通级轿车微型、普

43、通级轿车微型、普通级轿车微型、普通级轿车中级轿车中级轿车中级轿车中级轿车中型货车中型货车中型货车中型货车重型货车重型货车重型货车重型货车2.252.252.752.752.752.753.003.53.003.54.54.54.54.56.06.0 所选模数值应符合国家标准的规定。所选模数值应符合国家标准的规定。所选模数值应符合国家标准的规定。所选模数值应符合国家标准的规定。车型车型车型车型微微微微、轻轻轻轻型型型型轿轿轿轿车车车车中中中中 级级级级 以以以以 上上上上轿车轿车轿车轿车中型货车中型货车中型货车中型货车重型货车重型货车重型货车重型货车模数模数模数模数2.252.752.252.7

44、52.753.02.753.03.54.53.54.54.56.04.56.0汽车设计讲义47车辆工程教研室 时培成 编著2压力角压力角压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。接触强度。接触强度。接触强度。对于轿车，为了降低噪声，应选用对于轿车，为了降低噪声，应选用对于轿车，为了降低噪

45、声，应选用对于轿车，为了降低噪声，应选用14.514.5、1515、1616、16.516.5等小些的压力角。等小些的压力角。等小些的压力角。等小些的压力角。对货车，为提高齿轮强度，应选用对货车，为提高齿轮强度，应选用对货车，为提高齿轮强度，应选用对货车，为提高齿轮强度，应选用22.522.5或或或或2525等大些的压力角。等大些的压力角。等大些的压力角。等大些的压力角。国家规定的标准压力角为国家规定的标准压力角为国家规定的标准压力角为国家规定的标准压力角为2020，所以普遍采用的，所以普遍采用的，所以普遍采用的，所以普遍采用的压力角为压力角为压力角为压力角为2020。啮合套或同步器的压力角有

46、啮合套或同步器的压力角有啮合套或同步器的压力角有啮合套或同步器的压力角有2020、2525、3030等，等，等，等，普遍采用普遍采用普遍采用普遍采用3030压力角。压力角。压力角。压力角。汽车设计讲义48车辆工程教研室 时培成 编著3螺旋角螺旋角 齿轮的螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力齿轮的螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增有影响。选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。加，因而工作平稳、噪声降低。试验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度相应提高，试验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度相应提高，但当螺旋角大于但

47、当螺旋角大于30时，其抗弯强度骤然下降，而接触强时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，度仍继续上升。因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角；而从提高高挡齿轮的接触强并不希望用过大的螺旋角；而从提高高挡齿轮的接触强度着眼，应当选用较大的螺旋角。度着眼，应当选用较大的螺旋角。斜齿轮螺旋角选用范围：斜齿轮螺旋角选用范围：轿车变速器：轿车变速器：两轴式为两轴式为2025 中间轴式为中间轴式为2234 货车变速器：货车变速器：1826 汽车设计讲义49车辆工程教研室 时培成 编著斜齿轮传递转矩时，要产生轴斜齿轮传递转矩时，要产生轴斜齿轮传递

48、转矩时，要产生轴斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应向力并作用到轴承上。设计时应向力并作用到轴承上。设计时应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力求中间轴上同时工作的两对齿力求中间轴上同时工作的两对齿力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡。轮产生轴向力平衡。轮产生轴向力平衡。轮产生轴向力平衡。根据图根据图根据图根据图3-73-7可知，欲使中间轴可知，欲使中间轴可知，欲使中间轴可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须上两个斜齿轮的轴向力平衡，须上两个斜齿轮的轴向力平衡，须上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件：满足下述条件：满足下述条件：满足下述

49、条件：F F F Fa a a a1 1=F F F Fn n n n1 1tantan 1 1 F F F Fa a a a2 2=F F F Fn2n2n2n2tantan 2 2 由于由于由于由于T=FT=Fn1n1r r1 1=F=Fn2n2r r2 2，为使两，为使两，为使两，为使两轴向力平衡，必须满足轴向力平衡，必须满足轴向力平衡，必须满足轴向力平衡，必须满足图3-7 中间轴轴向力的平衡 式中，式中，Fa1、Fa2为作用在中间轴承为作用在中间轴承齿轮齿轮1、2上的轴向力；上的轴向力；Fn1、Fn2为为作用在中间轴上齿轮作用在中间轴上齿轮1、2上的圆周上的圆周力；力；r1、r2为齿轮

50、为齿轮1、2的节圆半径；的节圆半径；T为中间轴传递的转矩为中间轴传递的转矩。汽车设计讲义50车辆工程教研室 时培成 编著 齿宽对变速器的轴向尺寸、齿轮工作平稳性、齿齿宽对变速器的轴向尺寸、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度等均有影响。轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度等均有影响。选用较小的齿宽可以缩短变速器的轴向尺寸和减选用较小的齿宽可以缩短变速器的轴向尺寸和减小质量。但齿宽减少使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，小质量。但齿宽减少使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，齿轮的工作应力增加。齿轮的工作应力增加。选用较大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮选用较大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾