【文章內(nèi)容簡介】 兩軸式 變速箱傳動方案主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均采用常嚙合齒輪傳動 。 圖 22 兩軸式變速箱 傳動方案 2） 中間軸 式變速箱 中間 軸式變速 箱 多用于 FR 和 RR(發(fā)動機(jī) 后置后輪驅(qū)動， rear engine rear wheel drive，簡稱為 RR)的 汽車和客車上。 變速箱第一軸 的前端經(jīng) 軸承支承 在發(fā)動機(jī)飛輪上，第一軸的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。 圖 23中 的中間軸 式四擋變速箱傳動方案示例的區(qū)別為圖 23a、 b 所示 方案有四對常嚙合齒輪，倒擋 用 直齒 滑動 齒輪變擋 。 第二軸 為 三點(diǎn)支承，前端支承在第一軸的末端孔 內(nèi)，軸的中部 和 后端分別支承在變速箱殼體和附加殼體上。圖 23a 所示 傳動方案又能達(dá)到提高中間軸和第二軸剛度的目的；圖 23c 所示 傳動 方案 的 二 、三、四擋用常嚙 14 合齒輪傳動，而一 、 倒擋用直齒 滑動 齒輪換擋，第二軸為兩點(diǎn) 支承 。 圖 24所示 為中間軸式五 擋 變速箱傳動方案示例。 圖 24a 所示方案中，除一、倒擋用直齒 滑動齒輪 換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 24b、 c、 d 所示 方案 的各 前進(jìn) 擋 ，均用常嚙合齒輪傳動。圖 24d 所示 方案中的 倒擋 和超速擋 安裝 在位于變速 箱 后 部 的副箱體內(nèi)，這樣 布置 可以提高軸的剛度、減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以 在 不需要超速擋的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速箱。圖 25a 所示 方案中的一 擋 、倒擋和圖 25b 所示方案中的倒擋用直齒 滑動 齒輪換擋，其 余各擋均為常嚙合齒輪。 圖 2圖 2 圖 25 分別示出了 幾種 中間軸式四 、 五 、 六 擋變速箱傳動 方案。 各 傳動方案 的共同特點(diǎn)是：變速箱的第一軸后端與常嚙合齒輪做成一 體 。 絕大多數(shù) 方案的 第二軸前端經(jīng)軸承支撐 在 第一軸后端的孔內(nèi)，且保持兩 軸 軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后 可 得到 直接 擋 。使用 直接擋 ，變速箱的齒輪 和軸承及中間軸 均不 圖 23 中間軸式 四擋變速 箱 傳動方案 承載 ， 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速箱 第一軸 和第二軸直接輸出，此時(shí)變速箱的傳動效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低、齒輪和軸承的磨損減 少 。 因?yàn)?直接擋的利用率要高于其他擋位，因而提高了變速箱的使用 壽命； 在其他前進(jìn)擋位工作 時(shí) ，變速箱 傳遞 的動力需要經(jīng)過第一軸、中間軸和第二軸上的 兩對 嚙合齒輪 傳遞 ， 因此 在變速箱中間軸與第 二軸之間的距離（ 中心距 ） 不大 的情況下 ， 一 擋 仍有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一 擋 以外的其 它 擋位 的 換擋機(jī)構(gòu) ， 均采用同步器或嚙合套 15 換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu) 的 一 擋 也采用 同步器 或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝置第二軸上。 【本設(shè)計(jì) 采用中間軸式 五 擋 傳動方案 ， 具體 結(jié)構(gòu) 見 相關(guān) 圖紙 】 圖 24 中間軸式 五 擋 變速箱傳動方案 圖 25 中間軸式 六擋變速箱傳動方案 以上各 方案中 ， 凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其它換擋方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。同一 變速箱 中，有的擋位用同步器換 擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。 FR乘用車 采用中間軸式變速箱，為縮短傳動軸長度，將第二軸加長， 如圖 23a、 b所示 。如果 在 附加殼體 內(nèi) 布置倒擋傳動齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減小變速箱主體部分的外形尺寸及提高中間軸和輸出軸的剛度，如圖 24c所示。 變速箱 用如圖 24c 所示的多 支承 結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí) ， 如果在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸荷齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 24c 所示 16 方案的高 擋 從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一擋和倒擋齒輪布置在變速 箱 殼體的中 間跨距里 ， 而中間 擋 的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。 倒擋 方案布置方案 與 前進(jìn)擋比較， 倒擋 使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動齒輪方式倒擋。為實(shí)現(xiàn) 倒擋傳動 ，有些方案利用 在 中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中加入一個(gè)中間傳動齒輪方案， 如圖 22a、 b、 c 和圖 23a、 b 所示；也有利用兩個(gè)連體齒輪方案的，如圖 23c 和圖 24a、 b 所示。前者 雖然 結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳 動 的齒輪式在最不利的正、負(fù)交變彎曲應(yīng)力 狀態(tài)下 工作的；而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作， 并使 倒擋傳動比略有增加。也有 少數(shù) 變速箱采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜和是成本增加的嚙合套 或 同步器方案換入倒擋，如圖 22f 所示。 圖 26 為 常見的倒擋布置 擋 案 。 圖 26b 所示方案的 優(yōu)點(diǎn)是 換倒 擋時(shí) 利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度；但換擋時(shí)要求有兩對齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 26c所示 方案能獲得 較大 的倒擋傳動比，缺點(diǎn)是 換擋 程序不合理。圖 26d 所示 方案 針對 前者的缺點(diǎn)進(jìn)行了修改，取代了圖 26c 所示方案。圖 36e 所示方案是將中間軸上的一、倒 擋 齒輪做成一體，將其齒寬加長 。圖 26f 所示方案適用于全部齒輪副均 為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為了 充分 利用，縮短變速 箱的 軸 向 長度 ， 有的 貨車 倒擋傳動采用圖 26g 所示方案；其缺點(diǎn)是一、倒擋須 各用 一根變速箱撥叉軸，致使變速箱上蓋中的操縱機(jī)構(gòu) 復(fù) 雜 一 些。 【本設(shè)計(jì) 采用圖 36f 所示方案 ， 具體結(jié)構(gòu)見相關(guān)圖紙】 圖 26 倒擋布置 方案 變速箱 的一 擋 或倒擋因傳動比大，工作時(shí)在齒輪上作用得 力 也增大，并導(dǎo)致變速箱軸產(chǎn)生較大 的 擾度和轉(zhuǎn)角，使 工作齒輪嚙合 狀態(tài)破壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作 17 圖 27 變速桿 換擋位置與順序 圖 28 換擋 軸位置與受力分析 噪聲增加。為此 ， 無論是兩軸式變速箱還是中間軸式變速箱的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近 軸 的 支承 處 ，一邊改善上述不 良 狀況。然后 按照 從低 擋到 高 擋 的順序布置各擋齒輪，這樣既能使 軸 有足夠 大 的剛 性 ，又能保證容易裝配。 倒擋的 傳動比雖然與一 擋 的傳動比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，考慮到 這點(diǎn) ，有些方案將一擋布置在靠近軸的支承 處 ， 如圖 23b、圖 23b、圖 25a等所示，然后在 布置 倒擋 。此時(shí)在倒擋 工作時(shí)，輪齒磨損與 噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有增加，而在一擋工作時(shí)輪齒的 磨損與噪聲有所減少。圖22c 將倒擋齒輪布置在附加殼體內(nèi)，并緊靠軸的支承處，而一擋布置在 變速箱 殼體右側(cè)緊靠支撐處，這個(gè)方案能 很好 得 解決 兩個(gè)傳動比大的擋位都布置在靠近支承的地方的這一問題。 倒擋 設(shè)置在變速 箱 的左側(cè)和右側(cè)， 在 結(jié)構(gòu) 上均 能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋是駕駛員移動變速桿的方向 改 變了 。 為了 防止 意外掛入倒擋，一般在掛倒擋是設(shè)有一個(gè)掛 倒擋 時(shí)需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。從這一點(diǎn) 考慮 ，圖 27a、 b的換擋方案比圖 27c的方案更合理。圖 27c所示方案在掛一 擋 時(shí)也需要克服用來防止 誤掛 倒擋所產(chǎn)生的力 ，這對換擋技術(shù)不熟練的駕駛員是不利的。 除此 之外，倒擋的中間齒輪位于變速 箱 的左側(cè)或右側(cè)對倒擋 軸 的 受力 狀況有影響，如圖 28 所示 。 部件 結(jié)構(gòu) 方案 分析 變速箱的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定 18 變速箱結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換 擋 結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 齒輪 型式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn)、 工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力， 這對軸承不利 。變速箱中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡 管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速箱的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低 擋 和倒擋。【本設(shè)計(jì)中由于倒擋采用常嚙合方案，故 倒 擋 采用斜齒輪傳動方式，即除一 擋 外，均采用斜齒輪傳動】 換擋 機(jī)構(gòu)型式 變速箱換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種形式。 直齒滑動齒輪換 擋 的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換 擋 不輕便、換 擋 時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫 擋 、噪聲大等原因，除一 擋 、倒 擋 外很少采用。 嚙合套換 擋 型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和 動載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換 擋 結(jié)構(gòu)簡單，但還不能完全消除換 擋 沖擊，目前在要求不高的 擋 位上常被使用。 同步器能 保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的 熟練 程度無關(guān)， 提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同 上述 兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 【本設(shè)計(jì) 采用同步器 換擋 】 自動脫擋 自動脫 擋 是變速箱的主要障礙之一。為解決這個(gè) 問題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種： 1）將接合齒的工作面 設(shè)計(jì) 加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 20～ 30），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫 擋 的軸向力（圖 29）。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多。 圖 29 防止自動脫 擋 的結(jié)構(gòu)措施 Ⅰ 19 2） 將嚙合套做得長一些（如圖 210a）或者兩接合齒的嚙合位置錯開（圖 210b），這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過被接合齒約 1～ 3mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫 擋 。 3）將嚙合套齒座上前齒圈的 齒厚切?。?～ ），這樣，換 擋 后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫 擋 （圖 211）。 此段 切薄 a b 圖 210 防止自動脫 擋 的結(jié)構(gòu)措施 Ⅱ 圖 211 防止自動脫 擋 的結(jié)構(gòu)措施 Ⅲ 在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，如 圖 212 所示。 花鍵轂 7 用內(nèi) 花鍵套裝在二軸外花鍵上，用墊圈、卡環(huán)軸向定位?；ㄦI轂 7兩端 與齒輪 1和 4之間 各有一個(gè)青銅制成 的鎖環(huán) （即同步環(huán) ） 5 和 9。鎖環(huán) 上有短花鍵齒圈 ，其花鍵的尺寸和 齒數(shù) 與花鍵轂齒輪 1和 4的 外花鍵齒 相同 。 兩個(gè)齒輪 和鎖環(huán)上的花鍵齒 ， 靠近 接 合套 8的 一 端 都有倒角（ 鎖止角 ） ，且 與結(jié)合套齒端的倒角相同。鎖環(huán) 有 內(nèi)錐面，與齒輪 4的 外錐面倒角相同。在鎖環(huán) 內(nèi)錐面 上有細(xì)密的螺紋（ 或 直槽） ，當(dāng) 錐面接觸后，它能及時(shí)破壞油膜，增加錐面間的摩擦力。鎖環(huán)內(nèi) 錐面 摩擦副成為摩擦件，外沿帶倒角的齒圈是鎖止件，鎖環(huán)上還有 3個(gè) 均布的缺口 12。 3個(gè) 滑塊 2分別 裝在花鍵轂 7上 3個(gè) 均布的軸向槽 11 內(nèi) ，沿槽可以軸向移動?；瑝K 被 兩個(gè)彈簧 6的 徑向力壓 向接 合套，滑塊中部的凸起部位壓嵌在接合套 中部 的 環(huán)槽 10 內(nèi) ?；瑝K 和 彈簧是推動 件 ?；瑝K兩端伸入鎖環(huán) 5的 缺口 12中 ，滑塊窄而缺口寬，兩者只差等于鎖環(huán)的花鍵齒寬。鎖環(huán) 相對于 滑塊順轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)都只能轉(zhuǎn) 20 動半個(gè)齒寬，且只有當(dāng)滑塊位于鎖環(huán)缺口的中央 時(shí)， 接合套與鎖環(huán)才能接合。 圖 212 鎖環(huán)式 慣性同步器 1一軸常嚙合齒輪； 2滑塊 ； 3撥叉； 4二軸齒輪； 9鎖環(huán) （ 同步環(huán) ） ； 6彈簧圈 ； 7花鍵轂； 8接合套； 10環(huán)槽； 113個(gè) 軸向槽； 12缺口 變速箱 軸承 做旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動的變速 箱 軸支承在殼體或其他部位的地方以及 齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。 變速箱 軸承常采用圓柱滾子軸承 、 球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動軸套等。 汽車 變速箱結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸較小的特點(diǎn)，采用尺寸大 些 的軸承 受 結(jié)構(gòu)限制 。 如 變速箱 的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時(shí)可 布置 圓錐滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。第二軸 后端 常采用球軸承，用來承受軸向力和徑向力。變速箱 第一軸 前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間， 常 采用一端有密封圈的球軸承 來承受徑向力。作用在第一軸 常嚙合 齒輪上的軸向力， 經(jīng) 第一軸后部軸承傳給變速