機(jī)械結(jié)構(gòu)及機(jī)械設(shè)計(jì)_變速器及分動(dòng)器詳解

1、第十五章第十五章 變速器與分動(dòng)器變速器與分動(dòng)器本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：普通齒輪式變速器、組合式變速器和分動(dòng)器。普通齒輪式變速器、組合式變速器和分動(dòng)器。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：變速原理，動(dòng)力傳遞路線，二軸式與三軸式變速原理，動(dòng)力傳遞路線，二軸式與三軸式 變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同步器的構(gòu)造和原理。變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同步器的構(gòu)造和原理。本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：同步器的構(gòu)造和工作原理。同步器的構(gòu)造和工作原理。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、變速器的功用一、變速器的功用 1. 改變傳動(dòng)比改變傳動(dòng)比 2. 倒檔倒檔 3. 空檔空檔 4. 取力取力二、變速器的組成二、變速器的組成 由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱

2、機(jī)構(gòu)組成第十二章第十二章 變速器與分動(dòng)器變速器與分動(dòng)器 普通齒輪式 軸線固定式n有級(jí)式 組合式（主、副變速） 軸線旋轉(zhuǎn)式 （行星齒輪） 液力式(動(dòng)液式)n無(wú)級(jí)式 電力式n綜合式（液力機(jī)械式） 2. 按操縱方式分按操縱方式分 手動(dòng)操縱式、自動(dòng)操縱式、半自動(dòng)操縱式三、變速器的分類三、變速器的分類 1. 按傳動(dòng)比變化方式分按傳動(dòng)比變化方式分變速器檔數(shù)（？）變速器檔數(shù)（？）本章介紹的是手動(dòng)操縱式有級(jí)變速器，本章介紹的是手動(dòng)操縱式有級(jí)變速器，以普通齒輪式變速器為主以普通齒輪式變速器為主四、普通齒輪變速器的基四、普通齒輪變速器的基本工作原理本工作原理 1. 變速原理變速原理 多級(jí)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比i1，減速

3、 因功率平衡，增矩 2. 換檔原理?yè)Q檔原理 通過(guò)改變使用不同的嚙合齒輪副，改變傳動(dòng)比。 3. 變向原理（倒檔）變向原理（倒檔） 安裝惰輪，增加一級(jí)傳動(dòng)副。主動(dòng)輪1從動(dòng)輪2i12=n1/n2= z2/z1i=主動(dòng)齒輪齒數(shù)主動(dòng)齒輪齒數(shù)從動(dòng)齒輪齒數(shù)從動(dòng)齒輪齒數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一、有級(jí)式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、工作原理一、有級(jí)式變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和常見(jiàn)的換檔方式和常見(jiàn)的換檔方式1變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成 主要由齒輪、軸主要由齒輪、軸(兩種兩種)及變速器殼體等零部件組成及變速器殼體等零部件組成。2變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作

4、原理 （1）利用不同齒數(shù)的）利用不同齒數(shù)的齒輪對(duì)相互嚙合，齒輪對(duì)相互嚙合，以改變變速器的以改變變速器的傳動(dòng)比；（動(dòng)畫）傳動(dòng)比；（動(dòng)畫）（2）通過(guò)增加齒輪傳動(dòng)）通過(guò)增加齒輪傳動(dòng)的對(duì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)倒檔。的對(duì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)倒檔。（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）3常見(jiàn)的換檔方式常見(jiàn)的換檔方式（1）利用直齒滑動(dòng)齒輪換檔（動(dòng)畫演示）利用直齒滑動(dòng)齒輪換檔（動(dòng)畫演示） （2）利用接合套換檔（動(dòng)畫演示）利用接合套換檔（動(dòng)畫演示） （3）利用同步器換檔）利用同步器換檔 （動(dòng)畫演示）（動(dòng)畫演示） 二、兩軸式變速器二、兩軸式變速器（大部分轎車都采用兩軸式變速器。大部分轎車都采用兩軸式變速器。） 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由第一軸（即動(dòng)力輸入軸）、變速

5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由第一軸（即動(dòng)力輸入軸）、第二軸（即動(dòng)力輸出軸）、倒檔軸、各檔齒輪及第二軸（即動(dòng)力輸出軸）、倒檔軸、各檔齒輪及變速器殼體所構(gòu)成。變速器殼體所構(gòu)成。兩軸是指汽車前進(jìn)時(shí)，傳遞動(dòng)力的軸只有第一軸和第二軸。兩軸是指汽車前進(jìn)時(shí)，傳遞動(dòng)力的軸只有第一軸和第二軸。2 1 4 31、兩軸式四檔轎車變速器、兩軸式四檔轎車變速器: 無(wú)中間軸，無(wú)中間軸，用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置前驅(qū)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置前驅(qū)。 輸入軸固連輸入軸固連各檔齒輪，輸出各檔齒輪，輸出軸空套各檔嚙合軸空套各檔嚙合齒輪。齒輪。結(jié)構(gòu)分析：結(jié)構(gòu)分析：輸入軸：一、二檔齒輪與軸一體；三、四檔齒輪與軸輸入軸：一、二檔齒輪與軸一體；三、四檔齒輪與軸通過(guò)軸承連接

6、。通過(guò)軸承連接。輸出軸：一、二檔齒輪與通過(guò)軸承連接；三、四檔齒輸出軸：一、二檔齒輪與通過(guò)軸承連接；三、四檔齒輪與軸一體。輪與軸一體。2、兩軸式五檔轎車變速器、兩軸式五檔轎車變速器。（動(dòng)畫）（動(dòng)畫） 奧迪奧迪100型轎車變速器簡(jiǎn)圖型轎車變速器簡(jiǎn)圖1三軸式+倒檔軸的四檔變速器 （輕型汽車）（輕型汽車） 1. 組成組成n第一軸第一軸(primary shaft)，輸入，常嚙合齒輪(constant-mash gear)三、三軸式變速器三、三軸式變速器（中、輕型貨車上廣泛采用）（中、輕型貨車上廣泛采用） 三軸是指汽車前進(jìn)時(shí)，傳遞動(dòng)力的軸有第一軸、三軸是指汽車前進(jìn)時(shí)，傳遞動(dòng)力的軸有第一軸、中間軸和第二軸

7、，直接檔除外。中間軸和第二軸，直接檔除外。 n中間軸中間軸(lay shaft)，常嚙合齒輪及各檔齒輪n第二軸第二軸(main shaft) ，輸出軸，各檔齒輪n倒檔軸倒檔軸(Reverse shaft)倒檔齒輪2. 四檔變速器工作原理和各檔傳動(dòng)路線 3.五檔變速器結(jié)構(gòu)和工作原理各軸和齒輪 5檔4檔，3檔2檔：接合套 倒檔1檔：滑動(dòng)齒輪?wèn)|風(fēng)EQ1090E汽車變速器換檔簡(jiǎn)圖：空檔一檔二檔三檔四檔五檔倒檔4、換檔原理、換檔原理4.東風(fēng)EQ1141G和東風(fēng)EQ1091E型汽車五檔變速器結(jié)構(gòu)41倒倒5.解放解放 CA1091六檔變速器傳動(dòng)示意圖六檔變速器傳動(dòng)示意圖(動(dòng)畫動(dòng)畫)四、四、 防止自動(dòng)跳檔的結(jié)

8、構(gòu)措施防止自動(dòng)跳檔的結(jié)構(gòu)措施 （1）接合套和接合齒圈的齒端制成倒斜面）接合套和接合齒圈的齒端制成倒斜面（2）花鍵轂齒端的齒厚切?。┗ㄦI轂齒端的齒厚切薄（3）接合套的齒端制成凸肩）接合套的齒端制成凸肩 四、組合式變速器四、組合式變速器 由主、副變速器串聯(lián)而成。由主、副變速器串聯(lián)而成。 主變速器有主變速器有45檔檔+倒檔，倒檔， 副變速器有副變速器有2檔檔 (低、高低、高) 目的：增加檔位數(shù)，適用于重型貨車。目的：增加檔位數(shù)，適用于重型貨車。分段式配檔：副低分段式配檔：副低+主主14=14檔檔 副高副高+主主14=58檔檔插入式配檔：主插入式配檔：主1+副低、高副低、高=12檔檔 主主2+副低、高

9、副低、高=34檔，檔， 主主4+副低、高副低、高=78檔檔 5 4 3 2 1 R裝有后置副變速器裝有后置副變速器裝有前置副變速器裝有前置副變速器第三節(jié)第三節(jié) 同步器同步器一、無(wú)同步器時(shí)的換檔過(guò)程一、無(wú)同步器時(shí)的換檔過(guò)程 用滑動(dòng)齒輪或接合套換檔時(shí)，必須待嚙合用滑動(dòng)齒輪或接合套換檔時(shí)，必須待嚙合的輪齒的圓周速度須相等，方可平順掛檔的輪齒的圓周速度須相等，方可平順掛檔依賴駕駛員的操作。依賴駕駛員的操作。 以以CA141為例：為例： 直接檔為直接檔為4檔（左檔（左齒輪），右齒輪為齒輪），右齒輪為5檔。檔。低檔換高檔（低檔換高檔（4 5） 高檔換低檔（高檔換低檔（5 4）中間軸中間軸（1 1）自低速檔

10、換入高速檔）自低速檔換入高速檔4檔接合時(shí)：n3=n2； n4n2分離瞬間：n3=n2； n4n3分離一段時(shí)間：n4下降較快 n3下降較慢在某一時(shí)刻： n4=n3換檔的最佳時(shí)刻慣性越慣性越小，下小，下降越快降越快（2 2）自高速檔換入低速檔）自高速檔換入低速檔5檔接合時(shí)：檔接合時(shí)：n3=n4； n4n2分離瞬間：分離瞬間：n3=n4； n3n2分離一段時(shí)間：分離一段時(shí)間：n2下降較快下降較快 n3下降較慢下降較慢使得使得 n2=n3不可能出現(xiàn)不可能出現(xiàn)無(wú)換檔的最佳時(shí)刻無(wú)換檔的最佳時(shí)刻需接合離合器，踩一腳油門，使n2n3二、同步器作用、組成和分類二、同步器作用、組成和分類 1. 作用作用 使接合套

11、與待接合齒圈之間迅速同步，并阻使接合套與待接合齒圈之間迅速同步，并阻止在同步前接合?？s短換檔時(shí)間，防止沖擊。止在同步前接合?？s短換檔時(shí)間，防止沖擊。 2. 組成組成 同步裝置（推動(dòng)件、摩擦件）同步裝置（推動(dòng)件、摩擦件） 鎖止裝置、鎖止裝置、 接合裝置接合裝置 3. 分類分類 按工作原理：常壓式、自動(dòng)增力式、按工作原理：常壓式、自動(dòng)增力式、 慣性式慣性式(廣泛采用廣泛采用)按摩擦鎖止元件不同慣性式分為：瑣環(huán)式和鎖銷式按摩擦鎖止元件不同慣性式分為：瑣環(huán)式和鎖銷式1.鎖環(huán)式慣性同步器鎖環(huán)式慣性同步器 （1）組成）組成鎖環(huán)：帶鎖環(huán)：帶鎖止角鎖止角的的外花鍵齒外花鍵齒（鎖止裝置）（鎖止裝置） ，缺口，缺

12、口c，凸起，凸起d，帶帶螺紋槽螺紋槽的的內(nèi)錐面內(nèi)錐面（摩擦件）（摩擦件）Cd三、同步器構(gòu)造和工作原理三、同步器構(gòu)造和工作原理 斷續(xù)的短斷續(xù)的短花鍵齒花鍵齒花鍵轂：外花鍵齒，花鍵轂：外花鍵齒，滑塊、定位銷、彈簧滑塊、定位銷、彈簧（推動(dòng)件）（推動(dòng)件）滑塊滑塊定位銷定位銷接合套（接合裝置）接合套（接合裝置） ：帶內(nèi)花鍵齒，有：帶內(nèi)花鍵齒，有凹槽凹槽a（空檔定位）（空檔定位）a接合齒圈：外錐面，外花鍵齒接合齒圈：外錐面，外花鍵齒同步器裝配圖（剖視圖）同步器裝配圖（剖視圖）瑣環(huán)式慣性同步器的工作過(guò)程瑣環(huán)式慣性同步器的工作過(guò)程瑣環(huán)式慣性同步器適用于瑣環(huán)式慣性同步器適用于轎車和輕型貨車轎車和輕型貨車（2）工

13、作原理）工作原理（5檔掛檔掛6檔）檔） a）5檔進(jìn)入檔進(jìn)入空檔，空檔，n3n4=n7 鎖環(huán)凸起接鎖環(huán)凸起接觸花鍵轂通槽后觸花鍵轂通槽后端端6 檔 5檔b）接合套左移，接合套左移，鎖環(huán)左移，摩擦鎖環(huán)左移，摩擦產(chǎn)生，接觸花鍵產(chǎn)生，接觸花鍵轂通槽前端，接轂通槽前端，接合套與鎖環(huán)錯(cuò)開(kāi)合套與鎖環(huán)錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒，齒尖接半個(gè)齒，齒尖接觸但不嚙合，鎖觸但不嚙合，鎖止作用產(chǎn)生。止作用產(chǎn)生。撥環(huán)力（矩）撥環(huán)力（矩）鎖環(huán)上作用著兩個(gè)力矩：撥環(huán)力矩鎖環(huán)上作用著兩個(gè)力矩：撥環(huán)力矩M M2 2和慣性力矩和慣性力矩M M1 1，只有，只有M M2 2MM1 1, ,才能結(jié)合。才能結(jié)合。M M2 2正比于正比于F F2 2，取決

14、于鎖止角。，取決于鎖止角。M M1 1正比正比于摩擦錐角。通過(guò)設(shè)置合理的鎖止于摩擦錐角。通過(guò)設(shè)置合理的鎖止角和錐角，可以保證在未達(dá)到同步角和錐角，可以保證在未達(dá)到同步前，無(wú)論駕駛員施加多大的力，均前，無(wú)論駕駛員施加多大的力，均為為M M2 2Mn3=n5 b）接合套左移，鋼球、銷帶錐環(huán)左移，摩擦面接合套左移，鋼球、銷帶錐環(huán)左移，摩擦面接觸。接觸。c）摩擦作用，錐環(huán)、鎖銷向前轉(zhuǎn)一角度，倒角相）摩擦作用，錐環(huán)、鎖銷向前轉(zhuǎn)一角度，倒角相抵，鎖止作用產(chǎn)生：抵，鎖止作用產(chǎn)生： 鎖止面上作鎖止面上作用力用力F1，推銷向，推銷向后；傳遞慣性力，后；傳遞慣性力，使銷向前，阻止使銷向前，阻止套左移。力套左移。力

15、F2壓壓錐環(huán)，二者摩擦錐環(huán)，二者摩擦使套、圈同步。使套、圈同步。 同步時(shí)，慣同步時(shí)，慣性力矩消失，銷性力矩消失，銷向后，套可左移。向后，套可左移。 (動(dòng)畫動(dòng)畫)3自行增力式同步器（摩擦同步）自行增力式同步器（摩擦同步） 其特點(diǎn)：同步環(huán)內(nèi)有彈簧片，使其產(chǎn)生的摩擦其特點(diǎn)：同步環(huán)內(nèi)有彈簧片，使其產(chǎn)生的摩擦力得到成倍的增長(zhǎng)力得到成倍的增長(zhǎng)第四節(jié)第四節(jié) 變速器變速器操縱機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)一、功用：安全行駛一、功用：安全行駛(準(zhǔn)確可靠準(zhǔn)確可靠)二、要求二、要求 1. 防止自動(dòng)跳檔（自鎖）防止自動(dòng)跳檔（自鎖） 2. 防止同時(shí)掛兩檔（互鎖）防止同時(shí)掛兩檔（互鎖） 3. 防止誤掛倒檔（倒檔鎖）防止誤掛倒檔（倒檔鎖）三

16、、類型三、類型 直接操縱機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)距離（間接）操縱機(jī)構(gòu)直接操縱機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)距離（間接）操縱機(jī)構(gòu)四、直接操縱機(jī)構(gòu)四、直接操縱機(jī)構(gòu)(?) 1. 選檔換檔機(jī)構(gòu)選檔換檔機(jī)構(gòu)作用：作用：完成換檔的基本動(dòng)作。完成換檔的基本動(dòng)作。組成：組成：變速桿、撥塊、變速桿、撥塊、 撥叉軸和撥叉等。撥叉軸和撥叉等。2、操縱機(jī)構(gòu)的安全裝置、操縱機(jī)構(gòu)的安全裝置 作用：保證變速器在任作用：保證變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作。安全、可靠地工作。 （1）自鎖）自鎖（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）組成：自鎖鋼球和自鎖組成：自鎖鋼球和自鎖 彈簧；撥叉軸上彈簧；撥叉軸上 三個(gè)凹槽。三個(gè)凹槽。作用：保證換檔到位；作用：保證換檔

17、到位； 防止自動(dòng)脫檔。防止自動(dòng)脫檔。 特點(diǎn)：只能移動(dòng)一根撥叉軸特點(diǎn)：只能移動(dòng)一根撥叉軸要移動(dòng)另一撥叉軸，須將已移要移動(dòng)另一撥叉軸，須將已移動(dòng)的撥叉軸退回原位。動(dòng)的撥叉軸退回原位。（2）互鎖）互鎖（動(dòng)畫）（動(dòng)畫）組成：互鎖銷，互鎖鋼球；組成：互鎖銷，互鎖鋼球；作用：防止同時(shí)掛入兩檔。作用：防止同時(shí)掛入兩檔。 （3）倒檔鎖）倒檔鎖（動(dòng)畫）（動(dòng)畫） 用更大的力方能掛入檔位用更大的力方能掛入檔位。組成：倒檔鎖銷，倒檔鎖彈簧；組成：倒檔鎖銷，倒檔鎖彈簧；作用：防止誤掛倒檔。作用：防止誤掛倒檔。倒檔撥叉軸倒檔撥叉軸 需要加裝一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或輔助杠桿，需要加裝一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或輔助杠桿，要求其要有足夠要求其要有足

18、夠的剛度。的剛度。由外部操縱機(jī)構(gòu)和內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成由外部操縱機(jī)構(gòu)和內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成五、遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)五、遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)組成：從變組成：從變速桿到選檔換檔速桿到選檔換檔軸之間的所有傳軸之間的所有傳動(dòng)件。動(dòng)件。作用：實(shí)現(xiàn)作用：實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器的遠(yuǎn)距對(duì)變速器的遠(yuǎn)距離操縱。離操縱。 1外部操縱機(jī)構(gòu)外部操縱機(jī)構(gòu)2內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)組成：選檔換檔軸、撥叉軸、撥叉、自鎖裝置、組成：選檔換檔軸、撥叉軸、撥叉、自鎖裝置、 互鎖裝置和倒檔鎖裝置等?；ユi裝置和倒檔鎖裝置等。 六、其它操縱機(jī)構(gòu)六、其它操縱機(jī)構(gòu) 1、預(yù)選氣動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)、預(yù)選氣動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu) 副變速器多采用預(yù)選氣動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)，副變速器多采用預(yù)選氣動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的有機(jī)械式和電控式常見(jiàn)的有機(jī)械式和電控式機(jī)械式機(jī)械式2、變速器的電控操縱機(jī)構(gòu)、變速器的電控操縱機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：換檔換檔 加速、功率加速、功率 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性 遠(yuǎn)距離操縱遠(yuǎn)距離操縱電控機(jī)械式自動(dòng)變速器電控機(jī)械式自動(dòng)變速器第四節(jié)第四節(jié) 分動(dòng)器分動(dòng)器一、作用一、作用 將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，同將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，同時(shí)起副變速器作用（時(shí)起副變速器作用（有高低兩個(gè)檔）有高低兩個(gè)檔）。二、分動(dòng)器的構(gòu)造二、分動(dòng)器的構(gòu)造 分動(dòng)器的輸入軸