【正文】 、 變速原理 一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動時，設(shè)主動齒輪的轉(zhuǎn)速為 n1，齒數(shù)為 z1，從動齒輪的轉(zhuǎn)速為 n2，齒數(shù)為 z2。若小齒輪帶動大齒輪時，轉(zhuǎn)速就降低了；若大齒輪帶動小齒輪時，轉(zhuǎn)速即升高。在相同的時間內(nèi)嚙合的齒數(shù)相等，即 n1z1=n2z2。齒輪的傳動比為 i=n1/n2=z2/z1。齒輪傳動機(jī)構(gòu)的傳動比定義為主動齒輪的轉(zhuǎn)速與從動齒輪的轉(zhuǎn)速之比，它也等于從動齒輪的齒數(shù)與主動齒輪的齒數(shù)之比。 這就是齒輪傳動的變速原理。汽車變速器就是根據(jù)這一原理利用若干大小不同的齒輪副傳動而實(shí)現(xiàn)變速的。傳動比隨著齒輪數(shù)的改變而改變。 變向原理 汽車發(fā)動機(jī)在工作過程中是不能逆轉(zhuǎn)的。為了能使汽車倒退行駛，在變速器中設(shè)置了倒擋（ R）。倒擋傳動機(jī)構(gòu)是在主動齒輪與從動齒輪之間增加一個中間齒輪，利用中間齒輪來改變輸出軸的轉(zhuǎn)動方向，因此，這個中間齒輪稱之為倒擋換擋齒輪 （四）、 兩軸式變速器 兩軸變速器則由輸入和輸出軸兩根傳動軸組成，二軸平行布置，輸入軸也是 離合器 的從動軸，輸出軸也是主減速器的 主動錐齒輪軸。兩軸式變速器是汽車使用最廣的變速器，主要是使用在前置前驅(qū)的 車型 上。 兩軸式變速器的動力傳遞主要依靠兩根相互平行的軸（輸入軸與輸出軸）完成。此外，還有一根比較短的倒檔軸來幫助汽車實(shí)現(xiàn)倒退行駛。動力從輸入軸（第一軸）輸入，經(jīng)一對齒輪傳動后，直接由輸出軸（第二軸）輸出。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，機(jī)械效率高，噪聲小。 7 圖 兩軸式變速器 （五）、 三軸式變速器 三軸式變速器除有第一軸、第二軸外，還增設(shè)了中間軸。其特點(diǎn)是空間布置比較靈活，傳動比的范圍大，可設(shè)有直接擋傳動。 圖 三軸式變速器 8 三 、 2020款朗逸轎車變速器的結(jié)構(gòu)及特性 （ 一）、 2020 款朗逸轎車變速器的結(jié)構(gòu) 2020 款朗逸 品悠版采用的是兩軸式五檔 手動變速器 ， 它由傳動機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、變速器殼體等組成，其結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、操作靈活可靠。該變速器的五個前進(jìn)檔均裝有鎖環(huán)慣性式同步器，換檔 方 便，所有檔位都采用防跳檔措施。 圖 手動變速器構(gòu)造示意圖 其內(nèi)部原理是利用大小各異的輸入主動齒輪來與動力輸出齒輪軸相結(jié)合，從而滿足不同速度和扭矩的需要。主動輸入齒輪越大（擋位升高），對應(yīng)的輸出齒輪就會越小，致使車速也會隨之更大，扭矩則會減小，反之則車速較小，扭矩增大。 朗逸采用軸 的 圓錐滾子軸承 ，從而簡化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；高檔的同步器裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一 軸的后端，速器沒有直接檔，因此在高檔工作時，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動比取值的上限（ igⅠ=~）也受到較大限制 ,但這一缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來取消。 9 （ 二）、 2020 款朗逸轎車變速器的特性 2020 款朗逸 品悠版采用的是兩軸式五檔 手動變速器， 手動車型到目前為止還是車市中最主流的車型。目前手動變速器的技術(shù)已經(jīng)非常的成熟，它是通過齒輪的嚙合來傳動發(fā)動機(jī)的動力。因其傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維修保養(yǎng)成本低，所以備受青睞。 手動變速器如果操作熟練的話燃油經(jīng)濟(jì)性也比一般的自動擋車型要好，同時能夠充分享受駕駛的樂趣。但不太適合在城市里交通擁堵情況下使用，而且如果無法掌握好換檔時機(jī)，油離配合不好的話，燃油經(jīng)濟(jì)性也無法保證。 特點(diǎn)：又稱機(jī)械式變速器，即必須用手撥動變速桿（俗稱“擋把”）才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達(dá)到變速的目的。 手動變速器為五檔有級式齒輪傳動變速器，有同步器，換擋方便，噪音小。變速在操縱時必須踩下離合，方可撥得動變速桿。手動變速器是與自動變速器相對而言的，其實(shí)在自動變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采用 手動變速器。手動變速器是利用大小不同的齒輪配合而達(dá)到變速的。 優(yōu)點(diǎn)：維修保養(yǎng)成本低，能夠帶來駕駛樂趣。一般來說，手動變速器的傳動效率要比自動變速器的高，因此駕駛者如果技術(shù)好的話，手動變速的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油。 缺點(diǎn)：操作復(fù)雜，而且惡劣的交通狀況下駕駛起來比較累人。 10 四、 變速器的裝配工藝、主要工藝參數(shù)及裝配方案 （一）、 變速器的裝配工藝 圖 朗逸 變速器總成圖 1— 離合器殼體總成 ； 2— 差速器總成 ； 3— 差速器墊片 ； 4— 輸出軸總成 ； 5— 輸出軸 墊片 ； 6— 輸入軸墊片 ； 7— 輸入軸總成 ； 8— 變速器殼體總成 變速器總成裝配工藝： 變速器總成的裝配質(zhì)量直接影響到汽車駕駛的平穩(wěn)性以及舒適性等。而其中的關(guān)鍵則是變速器輸入輸出軸以及差速器總成的裝配，而裝配的關(guān)鍵就是選擇合適的變速器墊片。墊片選擇是否合理直接影響變速器的性能和可靠性，太厚會使軸承燒死，太薄會造成軸定位不準(zhǔn)，從而使齒輪嚙合不良，產(chǎn)生噪聲，甚至打齒，也會引起脫檔現(xiàn)象以及軸承的早期點(diǎn)蝕。為此，在結(jié)構(gòu)上一方面要使輸入輸出軸有足夠的支承剛度，使其在傳動過程中不至于發(fā)生較大變形而影響嚙合；另一方面應(yīng)該選擇合適的墊片。為保證結(jié)構(gòu)上有足夠的支承剛度，輸入軸與差速器殼支承在大端相向的兩個圓錐滾 子軸承 2 和 3 上 (以輸出軸為例 )，而兩個軸承外圈分別壓裝在變速器殼體和離合器殼體上，形成跨置式支承。而輸入軸則用兩個深溝球軸承支承在變殼和離殼的座孔中，離殼和變殼通過螺栓連接。 11 1— 輸出軸總成 ； 3— 圓錐滾子軸承 圖 輸出軸總成圖 裝配變速器時，圓錐滾子軸承應(yīng)有一定的裝配預(yù)緊度，即在消除軸承間隙的基礎(chǔ)上再給予一定的壓緊力，目的是為了減小在齒輪傳動過程中產(chǎn)生的軸向力引起的齒輪軸的軸向位移，以提高軸的支承剛度 ，保證齒輪能夠正常嚙合。但預(yù)緊力不能過大，過大則傳動效率低而且加速軸承的磨損。如輸出軸總成圖所示，仍以輸出軸為例，為調(diào)整圓錐滾子軸承 2 和 3 的預(yù)緊度，在輸出軸后軸承 3與變速器殼體之間裝有一組厚度不同的調(diào)整墊片 5(圖 41)。如果發(fā)現(xiàn)預(yù)緊度過大，則適當(dāng)減小墊片 5 的厚度；反之增大墊片的厚度。 （二）、 主要工藝參數(shù)的分析 朗逸 變速器技術(shù)參數(shù) 表 1 一檔傳動比 二檔傳動比 三檔傳動比 四檔傳動比 五 檔傳動比 倒檔傳動比 一檔齒數(shù)之比 40:12 二檔 齒 數(shù)之比 36:19 主減速 比 12 同步環(huán)背與齒輪花鍵端之間的間隙，應(yīng)約為 。 換擋撥叉與接合套的軸向最大間隙為 。 輸入、輸出軸的彎曲度，最大不超過 。 齒輪和軸間間隙應(yīng)小于 。 尺寸鏈原理及應(yīng)用 尺寸鏈理論是機(jī)械裝配理論的基礎(chǔ)、核心和源泉，裝配過程中如何正確的測量和校正各零部件的位置精度，如何正確的安排裝配工藝等都有賴于正確的建立和應(yīng)用裝配尺寸鏈，搞清楚公差、尺寸鏈設(shè)計理論的來龍去脈可以有效地指導(dǎo)整個汽車變速器的裝配。 （ 1） 尺寸鏈的基本概念 : 在汽車及機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計、制造的過程中，普遍存在尺寸鏈的問題，尺寸鏈理論最初是在機(jī)器組裝過程中發(fā)展而形成的。首先，產(chǎn)品設(shè)計工程師要根據(jù)產(chǎn)品、部件或者總成的使用以及特殊要求，規(guī)定必需的裝配精度，以此確定各工序尺寸及公差；其次機(jī)械加工人員通過尺寸鏈換算，確定 各工序尺寸及公差；最后，裝配工藝工程師要根據(jù)裝配要求確定合適的裝配方法。 （ 2） 尺寸鏈的定義 一組互相聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中各個尺寸的誤差互相積累，形成誤差相互制約的尺寸鏈關(guān)系。如下齒輪裝配尺寸鏈圖 圖 尺寸鏈簡圖 齒側(cè)間隙Δ N為設(shè)計時確定的裝配精度，其中尺寸 A1和 A2,構(gòu)成一組尺寸鏈。這個結(jié)構(gòu)裝配后形成一組傳動件，要求間保留一定的間隙△ N。由尺寸 A AΔ N 按一定順序形。 13 （ 3） 尺寸鏈的組成 形成的內(nèi)腔尺寸 A A2和 A0構(gòu)成一組尺寸鏈。這個結(jié)構(gòu)裝配后形成一組傳動件，要求軸肩和軸套凸緣間保留一定的間隙Δ N。這些尺寸環(huán)節(jié)組成尺寸鏈圖。其關(guān)系可用下式來表示： Δ N=A0一 (A1+A2) 在尺寸鏈中，由于各個組成環(huán)的性質(zhì)不同，所以誤差的相互影響作用也就各不相同。尺寸鏈中各有關(guān)的組成部分，包括尺寸、角度、過盈量、間隙、或者位移等叫做尺寸鏈的“鏈環(huán)”，或者簡稱為“環(huán)”。在組成一組尺寸鏈的所有組成環(huán)中，有兩類不同性質(zhì)的組成部分，一種叫做“封閉環(huán) ，另一種叫做“組成環(huán)”。關(guān)于封閉環(huán)和組成環(huán)的定義及特點(diǎn)說明如下： ① 封閉環(huán) 尺寸鏈中封閉環(huán)是由其它環(huán)尺寸所決定而間接形成的最終環(huán)。封閉環(huán)可能是一個尺寸或一個角度，也可能是一個間隙、過盈或其它數(shù)值的偏差。在裝配中封閉環(huán)代表裝配技術(shù)要求，體現(xiàn)裝配質(zhì)量指 標(biāo)。在加工中封閉環(huán)代表間接獲得尺寸，或者被代換的原設(shè)計要求尺寸。封閉環(huán)的特點(diǎn)是：其它環(huán)的誤差必然累積在這個環(huán)上，因此封閉環(huán)誤差是所有各組成環(huán)誤差的綜合。 ② 組成環(huán) 尺寸鏈中除封閉環(huán)外的其它環(huán)都稱為組成環(huán)，每一組成環(huán)的變動必然引起 封閉環(huán)的變動，組成環(huán)是在加工或裝配中直接獲得的，組成環(huán)本身的誤差是由 其本身的制造條件獨(dú)立產(chǎn)生而存在的，不受其它環(huán)的影響；根據(jù)組成環(huán)對封閉環(huán)影響的不同，又把組成環(huán)增環(huán)與減環(huán)。 ③增環(huán)：尺寸鏈中，某組成環(huán)的變動將引起封閉環(huán)的同向變動，則稱該環(huán)為增環(huán)。所謂同向變動，是指 組成環(huán)增大，封閉環(huán)也增大，組成環(huán)減小，封閉環(huán)也減小， ④減環(huán)：尺寸鏈中，某組成環(huán)的變動將引起封閉環(huán)的反向變動，則稱該環(huán)為減環(huán)。反向變動是指組成環(huán)增大，封閉環(huán)減?。唤M成環(huán)減小，封閉環(huán)也增大。 中心距的確定： 中心距對變速器的尺寸，質(zhì)量和體積都有直接影響，所選的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。 初選中心距可以由發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩按照下式直接求出： A= 3 1m ax geA iTK ???? 14 式中 AK 按發(fā)動機(jī)最大扭矩 maxeT 直接求 A 時的中心距系數(shù)，對 朗逸 轎車取 ，其中 maxeT =121N m， 1i =， g? =。則 A=（ ~） ? ~ ??? ，對 A 進(jìn)行修正，初選 A為 66mm。 齒輪參數(shù)的初步了解 齒輪模數(shù)選取的一般原則： 為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時增加齒寬； 為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬； 從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)； 從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對于朗逸轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)得小些。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) m 3 lTm ? 其中 maxeT =121N m，可得出 m =。取 m = 則一檔直齒輪的模數(shù) m,通過計算得 m= ，取 m=。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。變速器中齒輪上的花鍵和結(jié)合套模數(shù)取 或 2。 齒輪的壓力角 α 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，本論文中朗逸汽車變速器齒輪壓力角 α =25176。，嚙合套或同步器壓力角 α =30176。 斜齒輪的螺旋角 β 為減輕工作噪音和提高強(qiáng)度，汽車變速器齒輪多采用斜齒輪，因?yàn)樗鼈儌鲃悠椒€(wěn)。 斜齒輪螺旋角應(yīng)注意以下方面：增大 β 時，齒輪 的嚙合系數(shù)增大，是傳動平穩(wěn)，噪音低，而且隨著 β 角的增加，齒輪的強(qiáng)度也隨之增大。但是，當(dāng) β 角大于 30176。時，彎曲疲勞強(qiáng)度驟然下降，而解除疲勞強(qiáng)度繼續(xù)上升。因此，從提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度方面考慮， β 不宜過大，從提高齒輪的解除疲勞強(qiáng)度方面考慮， β 不宜過小，所 15 以朗逸汽車中 β =30。 齒輪嚙合間隙的計算 模數(shù) =齒頂圓直徑 /（齒數(shù) +2） 分度圓 直徑 = 齒數(shù) *齒頂圓直徑 /（齒數(shù) +2） 齒頂圓直徑 =模數(shù) *（齒數(shù) +2） 根據(jù)以上分析可知中心距 A0=66mm，模數(shù) m＝ mmmmmmmmmmmmzmzmm i nm a x0202211016506616225022??????????????????????????