已讲过汽车原理学习工作页变速器.docx
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已讲过汽车原理学习工作页变速器
\a汽车原理学习工作页
(一)
变速器设置的理由?
当代汽车广泛采用活塞式内燃机作为动力源,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。
为了解决这一矛盾,在传动系中设置了变速器。
一、变速器的功用(技能大赛考试题)
1、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。
如起步、加速、上坡等,使发动机在有利的工况下工作。
2、在发动机旋转方向不变的前提下,使汽车能倒退行驶。
3、利用空档,中断动力传递,以便发动机能够起动、怠速,并便于变速器换挡或进行动力输出。
二、变速器的组成
变速器一般由1、变速器传动机构2、变速器操纵机构组成。
根据需要还可以加装动力输出器。
在多轴驱动的汽车上,变速器之后还装有分动器,以便把转矩分别传送给各驱动桥。
分动器图片如上
课堂要求:
1、明确变速器设置的目的;
2、变速器的基本功用;
3、变速器的基本组成;
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(二)
普通齿轮变速器的工作原理
一、变速、变矩原理
普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动来实现转速和转矩的改变的。
(一)齿轮传动原理
可知,一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以变速,而且两齿轮的转速与齿轮的齿数成反比。
设主动齿轮的转速为n1,齿数为Z1;从动齿轮的转速为n2,齿数为Z2.
(1)传动比概念:
主动齿轮(输入轴)的转速与从动齿轮(输出轴)的转速之比值称为传动比。
用i12表示。
i12=n1/n2=Z2/Z1
(2)转矩与传动比之间的关系(点拨:
对于发动机而言最终是要对外输出转矩。
)
设主动齿轮的转矩为M1,从动齿轮的转矩为M2。
根据齿轮传动原理,n1/n2=M2/M1。
i12=n1/n2=Z2/Z1=M2/M1
(3)传动过程
A.当小齿轮为主动齿轮(即Z1﹤Z2),带动大的从动齿轮转动时,则输出轴(从动齿轮)的转速就降低,同时传递的转矩增加,即n1﹥n2,M1﹤M2,实现减速增矩传动。
B、当大齿轮为主动齿轮(即Z1﹥Z2),带动小齿轮的转动时,则输出轴(从动齿轮)的转速就升高,同时传递的转矩减小,即n1﹤n2,M1﹥M2,实现增速减矩传动。
C、当主动齿轮与从动齿轮大小相等(即Z1=Z2)时,则输出轴(从动齿轮)的转速就等于输入轴(主动齿轮)的转速,同时,传递的转矩不变,即n1=n2,M1=M2,实现等速等距传动。
查阅插一幅图片
实际应用:
由以上理论可以知道:
一对齿轮传动只能得到一个固定的传动比,从而得到一种输出转速,构成一个档位。
为了扩大变速器输出转速的变化范围,普通齿轮式变速器通常都采用多对大小不同的齿轮啮合传动,这样就构成了多个不同的挡位。
对应不同的挡位,均有不同的传动比值,从而得到各种不同的输出转速。
日常汽车知识部分:
一般轿车和轻、中型客货车的变速器通常有3----6个前进挡和一个倒挡,每个档位对应一个传动比。
所谓几档变速器是指其前进挡的数目。
(技能大赛考试题)
前进挡一般为降速挡,传动比i﹥1;
传动比i=1的挡位称为直接挡;
少数汽车具有超速挡,i﹤1;
课堂作业:
1、普通齿轮变速器变速机理?
2、传动比概念?
3、减速传动、增速传动、等速传动的传动过程,请描述。
4、所谓几档变速器是指?
汽车原理学习工作页(三)
手动变速器变向原理
一对啮合的齿轮副
实际齿轮传动现象:
相啮合的一对齿轮旋向相反,每经一传动副,其轴改变一次转向。
因此,要形成与前进方向相反的倒挡,只需在啮合的齿轮之间再增加一个齿轮,从而使得输入轴和输出轴之间经过两对传动副,就能使输出轴产生反向旋转。
插一幅两个传动副的齿轮传动图
实际应用:
换挡:
变速器每次只能以一个档位工作,挡位的改变称为换挡。
换挡过程:
换挡时,将啮合的一对齿轮副脱开,然后使另一对齿轮副进入啮合,从而使传动比发生变化,实现换挡。
高低档位之分:
变速器传动比小的挡位称为高挡;
传动比大的挡位称为低挡。
加挡与减挡:
从低挡向高挡变换称为加挡;从高挡向低挡变换称为减挡。
汽车变速器就是通过换挡来改变输出转矩,以适应汽车行驶阻力的变化。
汽车原理学习工作页(四)
两轴式手动变速器基本结构和工作
说明:
按传动轴的数目(不含倒挡轴)不同,汽车上使用的手动变速器分为两轴式和三轴式两种。
两轴式手动变速器
一、主要组成:
输入轴、输出轴两根轴、齿轮等组成。
二、特点:
输入轴与输出轴的轴线平行。
主动齿轮度安装在输入轴上,从动齿轮都安装在输出轴上。
三、传动比:
所有前进挡都有一对齿轮进入啮合传动,属于单级传动,各挡传动比都等于该挡从动齿轮与主动齿轮齿数之比。
说明:
变速器在前进挡时,其输出轴旋转方向与输入轴旋转方向相反。
(由上图可知.)
倒挡传动方向如何改变?
如下图
倒挡则是在输入轴与输出轴之间加装一根倒挡轴和倒挡齿轮(为惰轮),使其输出轴的方向与前进挡的方向相反,从而使汽车倒车行驶。
三轴手动变速器示意图
课堂作业:
依据两轴手动变速器结构示意图,说明每一档位的传动过程。
汽车原理学习工作页(五)
三轴式手动变速器基本结构和工作
说明:
三轴式手动变速器用在发动机前置后轮驱动的汽车上,有三根主要的传动轴,一轴、二轴和中间轴,所以称为三轴式变速器,另外还有倒挡轴
东风EQ1092中型汽车三挡手动变速器
以上为设计原理图
一、主要组成:
输入轴(第一轴)、输出轴(第二轴)、中间轴、齿轮等组成。
二、特点:
1、输入轴与输出轴在同一条轴线上,输入轴上只有一个齿轮,与中间轴上的齿轮常啮合,组成一对常啮合齿轮,构成变速器的第一级齿轮传动。
2、中间轴上的其他齿轮均作为主动齿轮分别与输出轴上对应的齿轮(从动齿轮)相啮合,构成变速器的第二级齿轮传动。
在每一挡位,中间轴与输出轴只能有一对齿轮进行啮合传动。
3、输入轴与输出轴的轴线平行。
4、主动齿轮度安装在输入轴上,从动齿轮都安装在输出轴上。
5、三轴式变速器前进挡的输入轴与输出轴转向相同。
6、倒挡只是在中间轴与输出轴之间加装一根倒挡轴和倒挡齿轮,使输出轴与输入轴转向相反,从而实现汽车倒车行驶。
三、传动比:
双级齿轮传动的传动比等于第一级齿轮传动比与第二级齿轮传动比的乘积。
手动变速器,也称手动挡,英文全称为manualtransmission,简称MT,即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置,改变传动比,从而达到变速的目的。
踩下离合时,方可拨得动变速杆。
手动变速箱的工作原理
手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的,它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组,来实现齿比的变换。
作为分配动力的关键环节,变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件,再加上构成变速箱的齿轮,就是一个手动变速箱最基本的组件。
动力输入轴与离合器相连,从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组,齿轮组是由直径不同的齿轮组成的,不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的,平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。
接下来,让我们通过一个简单的模型来给大家讲讲,手动变速箱换挡的原理。
下图是一个简易的3轴2挡变速箱的结构模型
输入轴(绿色)也叫第一轴,通过离合器和发动机相连,轴和上面的齿轮是一个硬连接的部件。
红色齿轮轴叫做中间轴。
输入轴和中间轴的两个齿轮是处于常啮合状态的,因此当输入轴旋转时就会带动中间轴的旋转。
黄色则是输出轴,它也叫第二轴直接和驱动轴相连(只针对后轮驱动,前驱一般为两轴),再通过差速器来驱动汽车。
当车轮转动时同样会带着花键轴一起转动,此时,轴上的蓝色齿轮可以在花键轴上发生相对自由转动。
因此,在发动机停止,而车轮仍在转动时,蓝色齿轮和中间轴出在静止状态,而花键轴则随车轮转动。
这个原理和自行车后轴的飞轮很相似。
蓝色齿轮和花键轴是由套筒来连接的,套筒随着花键轴转动,但同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮。
说完这些,换挡的过程就很好理解了,当套筒和蓝色齿轮相连时,发动机的动力就会通过中间轴传递到输出轴上,在这同时,左边的蓝色齿轮也在自由旋转,但由于没有和套筒啮合,所以它不对花键轴产生影响。
而如果套筒在两个蓝色齿轮之间时,变速箱在空挡位置,此时两个蓝色齿轮都在花键轴上自由转动,互不干涉。
一个传统的5速手动变速箱换挡的原理也是一样的,只是变速箱结构中增加了套筒和齿轮组的数目,使之拥有更多的挡位。
而倒挡则是通过在中间轴(红色)和输出轴(蓝色)之间增加一个齿轮来实现的。
由于增加了一个啮合齿轮,因此倒挡的齿轮始终会朝其他齿轮相反的方向转动。
这个齿轮由于只起到改变齿轮旋转方向的作用,因此也称为惰轮。
5挡二轴变速器结构,输入轴与主动齿轮整合为一体,简化了结构也节省了空间
除了上述的传统三轴手动变速箱,目前轿车上广泛使用的是二轴手动变速箱,它的结构和三轴变速箱基本类似,只是其输入轴和中间轴整合为一根轴,因此具有结构简单,尺寸小的优势,另外,它还有中间挡位传动效率高,且噪音较小等特点,因此更适合一般的前置前驱家用车,是目前使用最广的轿车变速器形式,它的缺点是不能设置直接挡,且一挡的传动比不能设计的太高。
而在后驱车上,使用较多的仍是传统的三轴式变速箱。
斜齿齿轮和直齿齿轮
一般的手动变速箱的齿轮组都是处于常啮合状态的,这些常啮合状态的齿轮组分为斜齿和直齿两种,两种齿形相比较,斜齿齿轮在结构上具有天生的优势,倾斜布置的齿形能够提高两个齿轮啮合的重合度,使齿轮传动平稳,降低噪音,并且可以提高齿根的弯曲强度、齿面的接触强度,从而提高齿轮的使用寿命。
与之相比,直齿齿轮也并不是一无是处,其传动效率高的特点,可以使车辆获得更强大的轮上功率,因此在赛车变速箱领域应用广泛。
关于换挡动作的控制形式
上图为推杆连接的换挡方式的4速手动挡变速箱模型
一般的手动变速箱,都是通过推杆连接或者是拉线来控制换挡的。
推杆连接的换挡控制方式,更为直接但是传递的振动会很大;而拉线式的虽然没有振动,但是挡位显得不是很清晰,可谓是各有优劣。
除了这两种纯机械式的换挡控制,此外,还有使用电控装置换挡的手动变速箱,它可以很好的结合推杆和拉线换挡之间的优点。
这种变速箱在换挡的时候,挡拨动变速杆到相应的挡位,在变速器里就会有电机驱动相应的拨叉控制套筒与齿轮咬合,因此不存在挡位不清晰的问题,而且换挡的行程也可以控制在很理想的范围。
汽车原理学习工作页(六)
手动变速器传动机构和操纵机构
说明:
变速器由变速传动机构和变速操纵机构组成。
一、变速器传动机构组成:
由一系列相互啮合的齿轮副及其支承轴以及壳体组成。
二、变速器传动机构作用:
改变发动机曲轴输出的转速、转矩和转动方向。
课堂作业要求:
主要是依据相应图示能对变速器内部相关部件有一整体的了解和掌握。
汽车原理学习工作页(七)
典型三轴变速器示意图认知及基本组成
典型三轴式变速器结构示意图
27回油螺纹26一轴轴承盖25、24花键毂23中间轴常啮合齿轮22中间轴四挡齿轮21中间轴三挡齿轮20中间轴二挡齿轮19、17中间轴倒挡齿轮18中间轴一、倒挡齿轮16倒挡轴15中间轴14二轴13变速器壳体12二轴一、倒挡直齿滑动齿轮11二轴二挡齿轮10二挡齿轮接合齿圈9、4同步器接合套8三挡齿轮接合齿圈7二轴三挡齿圈6二轴四档齿圈5四档齿轮接合齿圈3一轴常啮合齿轮接合齿圈2一轴常啮合齿轮1一轴
课堂要求:
同学们能根据典型三轴手动变速器将其每个符号名称说出了。
并逐渐感受感知其传动过程。
同学们知道其组装流程吗?
汽车原理学习工作页(八)
三轴式手动变速器变速传动流程
请依据结构示意图来分析传动流程如下
各挡动力传动路线:
1、空挡:
操纵变速杆,使第二轴换挡的接合套、传动齿轮均处于中间空挡的位置,动力不传给第二轴。
(如上图所示)
2、一挡:
操纵变速杆,前移12与18啮合。
动力经过1、2、23、18、12、14后使其顺时针旋转对外输出转矩。
(与输入轴转向一致)
3、倒挡:
操纵变速杆,后移12与17啮合。
动力经过1、2、23、18、19、17、12后使其逆时针旋转对外输出转矩。
(与输入轴转向相反)
4、二挡:
操纵变速杆,后移同步器接合套9与二轴二挡齿轮11上的齿圈10啮合。
动力经过1、2、23、20、11、同步接合套9、花键毂24,传到第二轴使其顺时针旋转。
5、三挡:
操纵变速杆,前移同步器接合套9与二轴三挡齿轮7上的齿圈8啮合。
动力经过1、2、23、21、7、同步接合套9、花键毂24,传到第二轴使其顺时针旋转。
6、四挡:
操纵变速杆,后移同步接合套4与二轴四挡齿轮6上的齿圈5啮合。
动力经过1、2、23、22、6、同步接合套4、花键毂25,传到第二轴使其顺时针旋转。
7、五挡:
操纵变速杆,前移同步接合套4与二轴五挡齿轮2上的齿圈3啮合。
动力经过1、2,直接由一轴传到第二轴。
传动比等于1.由于第二轴的转速等于第一轴的转速。
所以此挡为直接挡。
课堂要求:
每一位同学都能依据变速器结构示意图将五个前进挡、一个倒挡的动力传动路径描述清楚。
汽车原理学习工作页(九)
三轴手动变速器的固定结构
(一)第一轴(输入轴)前后端用轴承分别支承在曲轴后端的中心孔、变速器壳体的前壁。
它的前部花键轴部分与离合器的从动盘毂的花键孔配合。
后部有常啮合齿轮2,后端有一短齿轮为直接挡接合齿圈。
实际探索:
第一轴轴承盖的外圆面与离合器壳相应的孔配合,保证第一轴和曲轴的轴线重合。
(二)中间轴15两端用轴承支承在壳体上。
与第一轴齿轮常啮合的齿轮23,二、三、四挡齿轮20、21、22用半圆键装在中间轴上,一挡齿轮-----倒挡齿轮18与轴制成一体。
(三)第二轴(输出轴)前后端分别用轴承支承与第一轴后端中心孔和壳体。
一挡齿轮-----倒挡齿轮与轴以花键形式配合传力,并可轴向滑动。
二、三、四挡齿轮11、7、6分别以滚针轴承形式与轴配合,并与中间轴上齿轮20、21、22常啮合,其上均有接合齿圈。
第二轴前端花键上套装四挡6、五挡同步器花键毂25,用卡环轴向定位。
接合套4在花键毂25上轴向滑动实现挡位转换。
花键毂24和接合套9实现二、三挡动力传递。
在二、四挡齿轮后面分别装有承受轴向力的推力环。
后轴承盖内装有里程表驱动蜗杆与蜗轮,轴后端花键上装有凸缘,连接万向传动装置。
倒挡轴固定在壳体上,倒挡齿轮17、19制成一体,以滚针轴承的形式套在倒挡轴上,齿轮19与中间轴齿轮18常啮合。
课堂作业:
依据三挡式变速器结构示意图能将每一个传动的链接方式叙述清楚。
有必要看着示意图抄写一遍,而后再叙述出来。
汽车原理学习工作页(九)
两轴式手动变速器变速传动机构
导入部分:
两轴式齿轮变速器
1、主要应用:
用于发动机前置前轮驱动、发动机后置后轮驱动的汽车上。
常称为变速驱动桥。
2、特点:
输入轴和输出轴平行。
分析奥迪100型轿车变速器传动示意图
P23图奥迪100型轿车变速器传动示意图说明如下:
1、变速器前壳体2、输入轴3、输入轴一挡齿轮4、变速器后壳体5、输入轴二挡齿轮6、输入轴三挡齿轮7、14、20均为同步器接合套8输入轴四挡齿轮9输入轴五挡齿轮10输入轴倒挡齿轮11倒挡中间齿轮12倒挡中间轴13输出轴倒挡齿轮15输出轴五挡齿轮16输出轴四挡齿轮17输出轴18输出轴三挡齿轮19输出轴二挡齿轮21输出轴一挡齿轮22主减速器主动齿轮
说明点:
奥迪100型轿车变速器是一种与发动机前置纵向布置形式相配合使用的两轴式变速器。
特点:
1、该变速器具有5个前进挡和1个倒挡。
2、全部采用同步器换挡。
3、主减速器、差速器和变速器装在同一个壳体中。
4、发动机纵向布置,变速器输出轴旋转方向与车轮旋转方向垂直,所以主减速器齿轮为一对圆锥齿轮。
课堂作业:
本节课认知奥迪100型轿车变速器传动示意图上各领部件的名称。
汽车原理学习工作页(十)
奥迪100型轿车变速器传动示意图如P23所示奥迪100型轿车变速器传动示意图
安装特点:
(一)输入轴部分
1、输入轴2的油封装在离合器分离轴承的分离套筒中。
2、输入轴由球轴承和2个滚针轴承支承在壳体上。
3、一挡、二挡、倒挡主动齿轮3、5、10直接在输入轴上加工而成。
4、三挡、四挡主动齿轮6、8分别用滚针轴承空套在输入轴上。
5、五挡主动齿轮9压装在输入轴上。
6、输入轴花键上套有二挡、四挡同步器的花键毂。
(二)输出轴部分
1、输出轴与主减速器主动齿轮22制成一体,两端用圆锥滚子轴承支承在壳体上。
而且在轴承后端装有一控制轴承热膨胀长度的控制器。
2、一挡、二挡、五挡、倒挡从动齿轮21、19、15、13分别用滚针轴承空套爱输出轴上,并分别装有轴向定位的卡环。
3、五挡、倒挡和一挡、二挡同步器花键毂用花键套在输出轴上,并用卡环轴向定位。
汽车原理学习工作页(十一)
奥迪100型轿车变速器传动示意图如P23所示奥迪100型轿车变速器传动示意图
动力传动路径:
空档:
操纵变速杆,使各挡同步器接合套处于中间位置,此时动力不传给输出轴,变速器处于空档位置。
一挡:
操纵变速杆,使一挡、二挡同步器接合套20左移,动力由输入轴依次经齿轮3、21、同步器花键毂传给输出轴。
二挡:
操纵变速杆,使一挡、二挡同步器接合套20右移,动力由输入轴依次经齿轮5、19、同步器花键毂传给输出轴。
三挡:
操纵变速杆,使三、四挡同步器接合套7左移,动力由输入轴依次经齿轮6、18、同步器花键毂传给输出轴。
四挡:
操纵变速杆,使三、四挡同步器接合套7右移,动力由输入轴依次经齿轮8、16、同步器花键毂传给输出轴。
五挡:
操纵变速杆,使五挡、倒挡同步器接合套14左移,动力由输入轴依次经齿轮9、15、同步器花键毂传给输出轴。
倒挡:
操纵变速杆,使五挡、到挡同步器接合套14右移,动力由输入轴依次经倒挡齿轮13、倒挡中间齿轮11、输出轴倒挡齿轮10及同步器花键毂传给输出轴,反向输出动力。
课堂练习:
会分析奥迪100变速器动力传动路径
汽车原理学习工作页(十二)
捷达王轿车5挡变速器示意图
结构布置:
1、有5个前进挡和一个倒挡,全部采用同步器换挡。
2、输入轴4和输出轴2平行安装,每挡齿轮均由一对常啮合斜齿轮组成。
3、输入轴与一挡、二挡和倒挡主动齿轮制成一体。
4、三挡、四挡、五挡主动齿轮则用滚针轴承套装在输入轴上。
汽车原理学习工作页(十二)学习考核部分:
桑塔纳轿车变速器示意图(五挡变速器)动力传输路径。
五挡手动变速器如下:
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- 汽车 原理 学习 工作 变速器