【正文】 1?E ILbaFfs 3222? ? ?E ILababF31 ???1F2F5104d?4mm圖 3— 21 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 軸的全撓度 f為 ≤。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 。 22 sc fff ??[]cf[]sf軸的強(qiáng)度計算 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變 形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。軸 在轉(zhuǎn)矩 和彎矩同時作用下，其應(yīng)力為 式中， M= (N 在低擋工作時， [ ]≤400MPa 除此之外，對于軸上的花鍵，應(yīng)驗算齒面的擠壓應(yīng)力。 cF sF cM sMnT332dMWM????222 nsc TMM ??3mm?第五節(jié) 同步器計算 功用：使結(jié)合套與待嚙合齒圈迅速同步，縮短換檔時間， 同時防止嚙 時齒間沖擊。常壓式同步 器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下 (即角速度 相等 )換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式 和多錐式幾種。 （一）鎖銷式同步器 鎖銷式同步器結(jié)構(gòu) 上圖所示鎖銷式同步器的摩擦元件是同步環(huán) 2和齒輪 3上的 凸肩部分，分別在它們的內(nèi)圈和外圈設(shè)計有相互接觸的錐形摩 擦面。鎖銷 與同步環(huán) 2剛性連接。在空擋位置，鋼球 5在彈簧壓力作用下處在銷 6的 凹槽中，使之保持滑動齒套與同步環(huán)之間沒有相對移動。 在慣性式同步器中彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖 止元件，它用來使有關(guān)部分保持在中立位置的同時，又不妨礙 鎖止、解除鎖止和完成換擋的進(jìn)行。 第一階段：同步器離開中間位置，做軸向移動并靠在摩擦面 上。此時鎖止面接觸，阻止了滑動齒套向換擋方向移動。由于， ω3和 ωl不等，在 上述表面產(chǎn)生摩擦力。于是，在摩擦力矩作用下，滑動齒套 1 和齒輪 3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差 Δω=|ω1ω3|減小了。 第三階段： Δω=0，摩擦力矩消失，而軸向力 F仍作用在鎖 止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時滑動齒套和鎖銷上的斜面相 對移動，從而使滑動齒套占據(jù)了換擋位置。這種同步器軸向尺寸長是它的缺 點(diǎn)。 (二 )鎖環(huán)式同步器 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) 如圖 324所示，鎖環(huán)式同步器的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是同步器的摩擦 元件位于鎖環(huán) 1或 4和齒輪 5或 8突肩部分的錐形斜面上。彈性元件是位于嚙合套座兩側(cè)的彈簧圈。在不 換擋的中間位置，滑塊凸起部分嵌入口內(nèi)，而缺口的尺寸要比滑 塊寬一個接合齒。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差 ，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑 塊轉(zhuǎn)過一個角度，并有滑塊予以定位。換擋力將鎖 環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時在鎖止面處 作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。之后，摩擦力距隨之消失，而撥環(huán)力矩是鎖環(huán)回 位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，嚙合套上的結(jié)合齒在 換擋力作用下通過鎖環(huán)與齒輪上的接合齒嚙合（圖 325a），完 成同步換擋。 主要應(yīng)用于乘用車和總質(zhì)量不大的貨車變速器上。尺寸 b應(yīng)大于零，取 b=~。 尺寸 a和 b是保證同步器處于正確鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予 以控制。 滑塊寬度 d、滑塊轉(zhuǎn)動距離 c與缺口寬尺寸 E之間的關(guān)系是： E= d+2c 滑塊轉(zhuǎn)動距離 c與接合齒齒距 t的關(guān)系是： 為滑塊軸向移動后的外半徑（鎖環(huán)缺口外半徑）； 為接合齒 分度圓半徑。若 ，則換擋時，在摩擦錐面尚未接 觸時，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒的鎖止面已位于接觸位 置，即接近尺寸 b0,此刻因鎖環(huán)浮動，摩擦面處無摩擦力 距作用，致使嚙合套可以通過同步環(huán)，而使同步器失去鎖止 作用。 鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙 （圖 329） 并可以稱之為后備行程。隨著磨損的增加，這種移動量也逐漸增多，導(dǎo)致間隙 逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會在這種狀態(tài)下 出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩。一般應(yīng)取 。 ? 滑塊： 裝于花鍵轂三軸向槽內(nèi)帶定位銷以便空擋定位兩端伸入兩鎖環(huán)的三缺口 ? 卡環(huán)： 在卡壞的作用下，滑塊壓向接合套，使其凸起的端部球面正好嵌在接合套中部的凹槽中，起到空檔定位作用。 由于錐表面的有效摩擦面積成倍地增 加，同步轉(zhuǎn)矩 (在同步器摩擦錐面上產(chǎn)生的摩 擦力矩 )也相應(yīng)增加，因而具有較大的轉(zhuǎn)矩容 量和低熱負(fù)荷。若保 持換擋力不變，則可縮短同步時間。 （ 四）慣性增力式同步器 慣性增力式同步器又稱為波舍 (Porsehe)式同步器，見圖 3— 31。只要嚙合套和換擋齒輪之間存在轉(zhuǎn)速差，彈簧片的支承力就阻止同步環(huán)縮小，從而也就阻止了嚙合套移動。波舍式同步器的摩擦力矩大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、軸向尺寸短，適用于貨車變速器。同步器是在同步環(huán)與連接齒 輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的 使用壽命，應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減 小，這就為設(shè)計工作帶來困難。作為與同步環(huán)錐 面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金 鋼制成。若錐面的表面粗糙度差，在使用 初期容易損害同步環(huán)錐面。早期用青銅合金制造 的同步環(huán)因使用壽命短，已遭淘汰。 摩擦因數(shù)對換擋齒輪和軸的角速度能迅速 達(dá)到相同有重要作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞 油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽， 用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。螺紋槽設(shè)計得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為 6～ 12個，槽寬 3～ 4mm。但 過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tana≥f。 ～ 8176。 a=6176。 時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R取大以后還會影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。 ? (4)錐面工作長度 b ? 縮短錐面工作長度 b(圖 3— 23)，便使變速器的軸向長度縮短，但同時也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制 成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。段造時選用錳黃銅等材料。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 ～ 。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。影響鎖止角 選取的因素主要有摩擦因數(shù) f、擦錐面的平均半徑 R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 。 同步時間 t 同步器工作時，要連接的兩個部分達(dá)到同步的時間越短越好。軸向力大，同步時間減少。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下屬范圍內(nèi)選取對轎車變速器高檔取 ~ 。對貨車變速器高檔取 ~，低檔取~. 轉(zhuǎn)動慣量的計算 換檔過程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件，它包括第一軸及離合器的從動盤，中間軸及其上的齒輪，與中間軸上齒輪相嚙合的第二周上的常嚙合齒輪。對已有的零件，其轉(zhuǎn)動慣量值通常用扭擺法測出 。 三、同步器的計算 同步器的計算目的是確定摩擦錐面和鎖止角的角度，這些角 度是用來保證在滿足連接健角速度完全相等以前不能進(jìn)行換檔時 所應(yīng)滿足的條件，以及計算摩擦力矩和同步時間。如上所述，換檔時為保證沒有沖擊的將齒輪和軸連接起 來，必使它們的轉(zhuǎn)動角速度相等。 另一方面，設(shè)換擋時作用在變速桿手柄上的法向力為 (對轎車和大客車，取 =60N；對貨車，取 =100N)，變 速桿手柄到嚙合套的傳動比為 ，則作用在同步器摩擦錐面上 的軸向力 F應(yīng)為 (318) ? 式中， 為換擋機(jī)構(gòu)傳動效率。 ? 同步時的摩擦力矩方程式為 ? (320) 以圖 333所示同步器結(jié)構(gòu)為例，分析研究同步器應(yīng)滿足的鎖 止條件。 ?111()sinrekkJF fRt i i?? ???1s in 11()rekkJtF fR i i?????12FF?1F mM1 s inmM F fRFrr ???2F 2 t a nFF ???? 將式 (322)、式 (323)代人式 (321)中得到 因此，欲保證鎖止和滑動齒套不能繼續(xù)移動，必須滿足如下條件 (324) ta ns inF fR Fr ?? ?ta nsinfRr???第六節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。 機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)一般是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成。 變速器操縱機(jī)構(gòu) 1．直接操縱手動換擋變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。近年來，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋用同一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡化，但它要求各擋換擋行程相等。這種手動換擋變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱的動換擋變速器。要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動的可能性。 3．電控自動換擋變速器 在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用計算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實現(xiàn)自動換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。其工作原理框圖見圖 310。 齒輪尺寸小又與軸分開時，其內(nèi)孔直徑到齒根圓處的厚度 b(圖 336)影響齒輪強(qiáng)度。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪 輪轂部分的寬度尺寸 C，在結(jié)構(gòu)許可條件下應(yīng)盡可能取大些，至少 滿足尺寸 ， 為花鍵內(nèi)徑。 齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減少，齒面磨損速度減慢， 提高了齒輪壽命。 2(1 .2 ~ 1 .4 )Cd? 2d? 1D ~ R m?變速器軸 變速器軸多數(shù)情況下經(jīng)軸承安裝在殼體的軸承孔內(nèi)，第一軸前 端和中間軸式變速器的第二軸前端，分別裝在飛輪內(nèi)腔、第一軸常 嚙合齒輪的內(nèi)腔里。此時，中間軸上的齒輪應(yīng)采用全部齒輪連為一體的整體式齒 輪，它有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，也因有若一個齒圈制造不合格或是工作 損壞而使全部齒輪報廢的缺點(diǎn)。兩軸式變速器輸入軸和中間軸式變速 器中間軸上的高擋齒輪，通過軸與齒輪內(nèi)孔之間的過盈配合和鍵固 定在軸上。此時，軸的表面粗糙度不應(yīng)低于 ，硬度不低于 58~63HRC。 倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動的光軸。此外，還要注意工藝上的有關(guān)問 題。變速器橫向 斷面尺寸應(yīng)保證能布置下齒輪，而且設(shè)計時還應(yīng)當(dāng)注意到殼體 側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動齒輪齒頂之間留有 5~8mm的間隙，否則由 于增加了潤滑油的液壓阻力，會導(dǎo)致產(chǎn)生噪聲和使變速器過熱 。 為了加強(qiáng)變速器殼體的剛度，在殼體上應(yīng)設(shè)計有加強(qiáng)筋。變速器殼壁不應(yīng) 該有不利于吸收齒輪振動和噪聲的大平面 。 為了注油和放油，在變速器殼體上設(shè)計有注油孔和放油孔。放油孔應(yīng)設(shè)計在殼體的最低處。為了使從第一周或是第二軸后支承的軸承處流出的潤滑油 再流回變速器殼體內(nèi)，常在變速器殼體前或后端面的兩軸承 孔之間開設(shè)回油孔。 為了減小質(zhì)量，變速器殼體采用壓鑄鋁合金鑄造，壁厚 取 ~4mm。增加變 速器殼體壁厚，雖然能提高殼體的剛度和強(qiáng)度，但是會使質(zhì) 量加大，并使消耗的材料增加，提高了成本。 第八節(jié) 機(jī)械式無級變速器 一、結(jié)構(gòu)和工作原理 液力變矩器和借助液體壓能變化傳動或變換能量的液壓 傳動都屬于液體式無級變速器，而帶傳動式（含膠帶式、金 屬帶式和鏈條式）無級變速器屬于機(jī)械式無級變速器范疇。 CVT的主、從動輪均由活動帶輪和固定帶輪組成，如圖 337所示，因活動帶輪與固定帶輪工作面為錐面，組合后在 兩帶輪之間形成可容納傳動帶的 V形槽。