汽车变速器设计.docx

汽车变速器设计.docx

《汽车变速器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车变速器设计.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

汽车变速器设计

汽车变速器设计

----------外文翻译

我们知道，汽车发动机在一定的转速下能够达到最好的状态，此时发出的功率比较大，燃油经济性也比较好。

因此，我们希望发动机总是在最好的状态下工作。

但是，汽车在使用的时候需要有不同的速度，这样就产生了矛盾。

这个矛盾要通过变速器来解决。

汽车变速器的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。

为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？

设发动机输出的功率不变，功率可以表示为N=wT，其中w是转动的角速度，T是扭距。

当N固定的时候，w与T是成反比的。

所以增速必减扭，减速必增扭。

汽车变速器齿轮传动就根据变速变扭的原理，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。

一般的手动变速器内设置输入轴、中间轴和输出轴，又称三轴式，另外还有倒档轴。

三轴式是变速器的主体结构，输入轴的转速也就是发动机的转速，输出轴转速则是中间轴与输出轴之间不同齿轮啮合所产生的转速。

不同的齿轮啮合就有不同的传动比，也就有了不同的转速。

例如郑州日产ZN6481W2G型SUV车手动变速器，它的传动比分别是：

1档3.704:

１；2档2.202:

1；3档1.414:

1；4档1:

1；5档（超速档）0.802:

1。

当汽车启动司机选择1档时，拨叉将1/2档同步器向后接合1档齿轮并将它锁定输出轴上，动力经输入轴、中间轴和输出轴上的1档齿轮，1档齿轮带动输出轴，输出轴将动力传递到传动轴上（红色箭头）。

典型1档变速齿轮传动比是3:

1,也就是说输入轴转3圈，输出轴转1圈。

      当汽车增速司机选择2档时，拨叉将1/2档同步器与1档分离后接合2档齿轮并锁定输出轴上，动力传递路线相似，所不同的是输出轴上的1档齿轮换成2档齿轮带动输出轴。

典型2档变速齿轮传动比是2.2:

1，输入轴转2.2圈，输出轴转1圈，比1档转速增加，扭矩降低。

      当汽车加油增速司机选择3档时，拨叉使1/2档同步器回到空档位置，又使3/4档同步器移动直至将3档齿轮锁定在输出轴上，使动力可以从轴入轴—中间轴—输出轴上的3档变速齿轮，通过3档变速齿轮带动输出轴。

典型3档传动比是1.7:

1，输入轴转1.7圈，输出轴转1圈，是进一步的增速。

当汽车加油增速司机选择4档时，拨叉将3/4档同步器脱离3档齿轮直接与输入轴主动齿轮接合，动力直接从输入轴传递到输出轴，此时传动比1:

1，即输出轴与输入轴转速一样。

由于动力不经中间轴，又称直接档，该档传动比的传动效率最高。

汽车多数运行时间都用直接档以达到最好的燃油经济性。

换档时要先进入空档，变速器处于空档时变速齿轮没有锁定在输出轴上，它们不能带动输出轴转动，没有动力输出。

  一般汽车手动变速器传动比主要分上述1－4档，通常设计者首先确定最低（1档）与最高（4档）传动比后，中间各档传动比一般按等比级数分配。

另外，还有倒档和超速档，超速档又称为5档。

  当汽车要加速超过同向汽车时司机选择5档，典型5档传动比是0.87:

1，也就是用大齿轮带动小齿轮，当主动齿轮转0.87圈时，被动齿轮已经转完1圈了。

  倒档时输出轴要向相反方向旋转。

如果一对齿轮啮合时大家反向旋转，中间加上一个齿轮就会变成同向旋转。

利用这个原理，倒档就要添加一个齿轮做“媒介”，将轴的转动方向调转，因此就有了一根倒档轴。

倒档轴独立装在变速器壳内，与中间轴平行，当轴上齿轮分别与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合时，输出轴转向会相反。

  通常倒档用的同步器也控制5档的接合，所以5档与倒档位置是在同一侧的。

由于有中间齿轮，一般变速器倒档传动比大于1档传动比，增扭大，有些汽车遇到陡坡用前进档上不去就用倒档开上去。

  从驾驶平顺性考虑，变速器档位越多越好，档位多相邻档间的传动比的比值变化小，换档容易而且平顺。

但档位多的缺点就是变速器构造复杂，体积大，现在轻型汽车变速器一般是4－5档。

同时，变速器传动比都不是整数，而是都带小数点的，这是因为啮合齿轮的齿数不是整倍数所致，两齿轮齿数是整倍数就会导致两齿轮啮合面磨损不均匀，使得轮齿表面质量产生较大的差异。

手动变速器与同步器

手动变速器是最常见的变速器，简称MT。

它的基本构造用一句话概括，就是两轴一中轴，即指输入轴、轴出轴和中间轴，它们构成了变速器的主体，当然还有一根倒档轴。

手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变扭目的。

典型的手动变速器结构及原理如下。

输入轴也称第一轴，它的前端花键直接与离合器从动盘的花键套配合，从而传递由发动机过来的扭矩。

第一轴上的齿轮与中间轴齿轮常啮合，只要轴入轴一转，中间轴及其上的齿轮也随之转动。

中间轴也称副轴，轴上固连多个大小不等的齿轮。

输出轴又称第二轴，轴上套有各前进档齿轮，可随时在操纵装置的作用下与中间轴的对应齿轮啮合，从而改变本身的转速及扭矩。

输出轴的尾端有花键与传动轴相联，通过传动轴将扭矩传送到驱动桥减速器。

由此可知，变速器前进档位的驱动路径是：

输入轴常啮齿轮－中间轴常啮齿轮－中间轴对应齿轮－第二轴对应齿轮。

倒车轴上的齿轮也可以由操纵装置拨动，在轴上移动，与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合,以相反的旋转方向输出。

多数汽车都有5个前进档和一个倒档，每个档位有一定的传动比，多数档位传动比大于1，第4档传动比为1，称为直接档，而传动比小于1的第5档称为加速档。

空档时输出轴的齿轮处于非啮合位置，无法接受动力传输。

由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换档位时合存在一个"同步"问题。

两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。

因此，旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。

但这个操作比较复杂，难以掌握精确。

因此设计师创造出"同步器"，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。

目前全同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。

锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。

当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程

自动变速器

自动变速器的选挡杆相当于手动变速器的变速杆，一般有以下几个挡位：

P（停车）、R（倒挡）、N（空挡）、D（前进）、S（or2，即为2速挡）、L（or1，即为1速挡）。

这几个挡位的正确使用对于驾驶自动变速器汽车的人来说尤其重要，下面就让我们一起来熟悉一下自动变速器各挡位的使用要领。

●P（停车挡）的使用

发动机运转时只要选挡杆在行驶位置上，自动变速器汽车就很容易地行走。

而停放时，选挡杆必须扳入P位，从而通过变速器内部的停车制动装置将输出轴锁住，并拉紧手制动，防止汽车移动。

●R（倒挡）的使用

R位为倒挡，使用中要切记，自动变速器汽车不像手动变速器汽车那样能够使用半联动，故在倒车时要特别注意加速踏板的控制。

●N（空挡）的使用

N位相当于空挡，可在起动时或拖车时使用。

在等待信号或堵车时常常将选挡杆保持在D位，同时踩下制动。

若时间很短，这样做是允许的，但若停止时间长时最好换入N位，并拉紧手制动。

因为选挡杆在行驶位置上，自动变速器汽车一般都有微弱的行驶趋势，长时间踩住制动等于强行制止这种趋势，使得变速器油温升高，油液容易变质。

尤其在空调器工作、发动机怠速较高的情况下更为不利。

有些驾驶员为了节油，在高速行驶或下坡时将选挡杆扳到N位滑行，这很容易烧坏变速器，因为这时变速器输出轴转速很高，而发动机却在怠速运转，油泵供油不足，润滑状况恶化，易烧坏变速器。

●D（前进挡）的使用

正常行驶时将选挡杆放在D位，汽车可在1～4挡（或3挡）之间自动换挡。

D位是最常用的行驶位置。

需要掌握的是：

由于自动变速器是根据油门大小与车速高低来确定挡位的，所以加速踏板操作方法不同，换挡时的车速也不相同。

如果起步时迅速将加速踏板踩下，升挡晚，加速能力强，到一定车速后，再将加速踏板很快松开，汽车就能立即升挡，这样发动机噪声小，舒适性好。

D位的另一个特点是强制低挡，便于高速时超车，在D位行驶中迅速将加速踏板踩到底，接通强制低挡开关就能自动减挡，汽车很快加速，超车之后松开加速踏板又可自动升挡。

●S、L位低挡的使用

自动变速器在S位或L位上处于低挡范围，可以在坡道等情况下使用。

下坡时换入S位或L位能充分利用发动机制动，避免车轮制动器过热，导致制动效能下降。

但是从D位换入S位或L位时，车速不能高于相应的升挡车速，否则发动机会强烈振动，使变速器油温急剧上升，甚至会损坏变速器。

另外在雨雾天气时，若路面附着条件差，可以换入S位或L位，固定在某一低挡行驶，不要使用能自动换挡的位置，以免汽车打滑。

同时必须牢记，打滑时可将选挡杆推入N位，切断发动机的动力，以保证行车安全。

原文：

Transmissiondesign

Asweallknow,automobileenginetoacertainspeedcanbeachievedunderthebestconditions,whencomparedissuedbythepower,fueleconomyisrelativelygood.Therefore,wehopethattheengineisalwaysinthebestofconditionstoworkunder.However,theuseofmotorvehiclesneedtohavedifferentspeeds,thuscreatingaconflict.Transmissionthroughthisconflicttoresolve.

AutomotiveTransmissionrolesumupinonesentence,calledvariablespeedtwisting,twistingorslowdownthegrowthratebyincreasingtorsional.Whycanslowdownbytwisting,andthegrowthratebutalsobytwisting?

Forthesameenginepoweroutput,powercanbeexpressedasN=wT,wherewistheangularvelocityofrotation,andTNiuju.WhenNfixed,wandTisinverselyproportionaltothe.Therefore,thegrowthratewillreducetwisting,twistingslowdownwillincrease.AutomotiveTransmissionspeedgearbasedontheprincipleofvariabletwistedintovariousstallsofdifferenttransmissionratiocorrespondingtoadapttodifferentoperationalconditions.

Generaltosetupamanualgearboxinputshaft,intermediateshaftandoutputshaft,alsoknownasthethree-axis,aswellasDaodangaxis.Three-axisisthemaintransmissionstructure,inputshaftspeedisthespeedoftheengine,theoutputshaftspeedistheintermediateshaftandoutputshaftgearmeshingbetweendifferentfromthespeed.Differentgearsaredifferenttransmissionratio,andwillhaveadifferentspeed.ForexampleZhengzhourichanZN6481W2Gmanualtransmissioncar-SUV,itstransmissionratioare:

1;stalls2.202:

1;stalls1.414:

1;stalls1:

15stalls（speedingfile）0.802:

1.

Whendriverschoosealaunchvehiclestalls,Plectrumwillbe1/2engagementwithabackstallgearandoutputshaftlockit,thepowerinputshaft,intermediateshaftandoutputshaftgearofastall,astalltheoutputshaftgeardriven,andtheoutputshaftpowerwillbetransmittedtothedriveshaft（redarrow）.AtypicalstallBiansuchiluntransmissionratiois3:

1,thatistosaythreelapstotheinputshaftandoutputshafttoacircle.

Whenthegrowthrateofcardriverschoosetwostalls,Plectrumwillbe1/2-andfileajointseparationafter2stallandlocktheoutputshaftgear,powertransmissionlinesimilar,thedifferenceisthattheoutputshaftgearofastall2stallreplacedbytheoutputshaftgeardriven.2stallBiansuchiluntypicaltransmissionratiois2.2:

1,2.2lapstotheinputshaftandoutputshafttoacirclethanastallspeedincrease,lowertorque.

Whenrefuelingvehicledriversgrowthstallsoption3,Plectrumto1/2backtothefreeposition,andalsoallowsthe3/4Mobilestalluntil3intheoutputshaftgearlock,powercanbeintotheshaftaxis-intermediateshaft-theoutputshaftofthethreestallsBiansuchilun,ledthroughthreestallsBiansuchilunoutputshaft.3stallstypicaltransmissionratiois1.7:

1,1.7lapstotheinputshaftandoutputshafttoacircleisfurthergrowth.

WhencardriversOption4refuelinggrowthstalls,Plectrumwillbe3/4fromthe3-stallgeardirectlywiththeinputshaftgearjointinitiative,andpowertransmissiondirectlyfromtheinputshafttotheoutputshaft,thetransmissionratioat1:

1,thattheinputshaftandoutputshaftspeedthesame.Thedrivingforcewithoutintermediateshaft,alsoknownasdirectfile,thethanthemaximumtransmissionefficiency.Mostcarsrun-timefilesareuseddirectlytoachievethebestfueleconomy.

Shiftintothefirstintervalwhen,inafreetransmissionwhenBiansuchilunoutputshaftisnotlockedin,theycannotrotatetheoutputshaftdriven,notpoweroutput.

Generalautomotivemanualtransmissionthanthemain1-4stalls,usuallythefirstdesignerstodeterminetheminimum（onestall）andmaximum（4files）transmissionratio,themiddlestalldrivebygeometricprogressionthanthegeneraldistribution.Inaddition,therearestallsDaodangandspeeding,speedingalsoknownasthefivestalls.

Whenthecartoacceleratetomorethancardriverswiththechoiceoffivestalls,andatypicalfive-transmissionratiois0.87:

1,whichisdrivenbyapiniongear,thegearwhentheinitiativeto0.87zone,passivegearhavebeentransferredtoacircleoftheEnd.

DaoDang,theoppositedirectiontotheoutputshaftrotation.Ifonepairofmeshinggearswhenwereverserotation,withamiddlegear,itwillbecomethesametotherotation.Useofthisprinciple,weshouldaddagearDaodangthe"media"willberotationaldirectionreversed,itwillhaveaDaodangaxis.Daodanginstalledinthetransmissionshaftindependentcrust,andtheintermediateshaftparallelaxisgearwiththeintermediateshaftandoutputshaftgearmeshinggears,willbecontrarytotheoutputshaft.

Daodangusuallyusedforthesynchronizationcontrolalsojoinsfivestalls,stallsandDaodang5positioninthesameside.Asamiddlegear,thegeneraltransmissionDaodangtransmissionratiogreaterthan1ratio,bytwisting,steepslopewithsomevehiclesencounteredontheprogressstallsfalterswithaDaodangboost.

Ridefromthedriveroftheconsiderations,bettertransmissionstall,stalladjacentstallmorethanthetransmissionchangestheratioofsmall,andeasytoshiftsmoothly.However,theshortcomingsofthestallsismoretransmissionstructureiscomplicated,bulky,lightvehicletransmissionisgenerally4-5stalls.Atthesametime,transmissionratioisnotintegral,butwithallofthedecimalpoint,itisbecauseofthegearteethmeshingisnotcausedbythewholemultiplesoftwogearteethcanleadtothewholemultiplesoftwomeshinggearsofunevenwear,makingthetoothsurfacequalityhaveagreaterdifference.

Manualtransmissionandsynchronizer

Manualtransmissionisthemostcommontransmission,orMT.Itsbasicstructuresumupinonesentence,isatwo-axleshaft,whereinputshaft,theshaftaxisandintermediateshaft