轿车5+1汽车变速器变速箱同步器操纵机构机械结构设计CAD汽车工程 |
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wx供重浩:创享日记 对话框发送:汽车变速器 获取完整论文报告+说明书+工程源文件 §1.1 变速器的功用和要求 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求,改变发动机的扭矩和转速,使汽车具有适合的牵引力和速度,并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离,变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时,还应有功率输出装置。 对变速器的主要要求是: 应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时,根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求,选择合理的变速器档数及传动比,来满足这一要求。工作可靠,操纵轻便。汽车在行驶过程中,变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度,提高行驶安全性,操纵轻便的要求日益显得重要,这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材,采用合理的热处理,设计合适的齿形,提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。传动效率高。为减小齿轮的啮合损失,应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量,采用适当的润滑油都可以提高传动效率。噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数,提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。§1.2 变速器结构方案的确定 变速器由传动机构与操纵机构组成。 1. 变速器传动机构的结构分析与型式选择 有级变速器与无级变速器相比,其结构简单、制造低廉,具有高的传动效率(η=0.96~0.98),因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比,因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。 传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样,发动机的功率与汽车质量之比愈小,则变速器的传动比范围应愈大。目前,轿车变速器的传动比范围为3.04.5;一般用途的货车和轻型以上的客车为5.08.0;越野车与牵引车为10.0~20.0。 通常,有级变速器具有3、4、5个前进档;重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器,其前进档位数多达6~16个甚至20个。 变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速,从而可提高汽车的运输效率,降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时,要实现迅速、无声换档,对于多于5个前进档的变速器来说是困难的。因此,直接操纵式变速器档位数的上限为5档。多于5个前进档将使操纵机构复杂化,或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器,后者仅用于一定行驶工况。 某些轿车和货车的变速器,采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于1(0.7~0.8)的超速档,可以更充分地利用发动机功率,降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数,因而会减少发动机的磨损,降低燃料消耗。但与传动比为1的直接档比较,采用超速档会降低传动效率。 有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关,包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。 三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。 三轴式变速器如图1-1所示,其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合,且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时,齿轮、轴承及中间轴均不承载,而第一、第二轴也传递转矩。因此,直接档的传递效率高,磨损及噪音也最小,这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距(影响变速器尺寸的重要参数)较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比,这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是:处直接档外其他各档的传动效率有所下降。 (其余完整详见下载) §1.3变速器主要零件结构的方案分析 变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时,也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。 1.齿轮型式 与直齿圆柱齿轮比较,斜齿圆柱齿轮有使用寿命长,工作时噪声低等优点;缺点是制造时稍复杂,工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮,尽管这样会使常啮合齿轮数增加,并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。但是,在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案,因此倒档也采用斜齿轮传动方案,即除一档外,均采用斜齿轮传动。 2.换档结构型式 换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。 直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑,但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因,初一档、倒档外很少采用。 啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合,因而减少了噪声和动载荷,提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套,视结构布置而选定,若齿轮副内空间允许,采用内齿结合式,以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单,但还不能完全消除换档冲击,目前在要求不高的档位上常被使用。 采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击,使齿轮强度得以充分发挥,同时操纵轻便,缩短了换档时间,从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性,此外,该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂,制造精度要求高,轴向尺寸有所增加,铜质同步环的使用寿命较短。目前,同步器广泛应用于各式变速器中。 自动脱档是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题,除工艺上采取措施外,在结构上,目前比较有效的方案有以下几种: 1)将啮合套做得长一些(如图1-7a) 或者两接合齿的啮合位置错开(图1-7b),这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约1~3mm。使用中因接触部分挤压和磨损,因而在接合齿端部形成凸肩,以阻止自动脱档。 2)将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄(0.3~0.6mm),这样,换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住,从而减少自动脱档(图1-8)。 3)将接合齿的工作面加工成斜齿面,形成倒锥角(一般倾斜20~30),使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力(图1-9)。这种结构方案比较有效,采用较多。
设计变速器操纵机构时,应满足以下要求: 换档时只允许挂一个档。这通常靠互锁装置来保证,其结构型式有如右图所示:![]() |
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