變速箱工作原理

1、變速箱工作原理介紹上海比亞迪有限責任公司第15傳動技術部 陳廣全 2006.3.7一、簡介：n1.汽車主要由四個部分組成，即：汽車主要由四個部分組成，即：n1.1 發(fā)動機：汽車動力源；n1.2 傳動系：把動力傳遞給車輪；n1.3 底盤：支撐發(fā)動機和車身，包括制動系統(tǒng)、 n 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；n1.4 車身：安裝各種附件，包括：座椅、暖風和n 空調(diào)、燈光、雨刮，以及其他為滿足n 舒適性、安全性需要而設置的部件。1.離合器 2.變速器 3.萬向節(jié) 4.驅(qū)動橋 5.差速器 6.半軸 7.主減速器 8.傳動軸圖 1 傳動系機構圖n2.傳動系主要有四個基本功能：傳動系主要有四個基本功能：n 傳動系是指汽車發(fā)動機

2、與車輪之間的動力傳遞裝置，它應保證汽車具有在各種行使條件下所需的牽引力、車速，以及它們之間協(xié)調(diào)變化等功能，使汽車具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性；還應該保證汽車能倒車，以及左右驅(qū)動車輪適應差速要求，并使動力傳遞根據(jù)需要而平穩(wěn)地結合或徹底、迅速分離。n可以概括為以下幾個功能：n2.1 連接或切斷從發(fā)動機傳到驅(qū)動輪的動力；n2.2 選擇不同的傳動比；n2.3 實現(xiàn)倒車；n2.4 控制傳到驅(qū)動輪的動力，以使汽車安全轉(zhuǎn)n 彎和行使；n 傳動系分為機械傳動、液力-機械傳動、液力傳動和電傳動等類型，主要包括變速器、離合器、差速器和驅(qū)動橋等部分。n3.傳動系的布置形式n傳動系的布置形式主要取決于它與發(fā)動機在汽車

3、上的相對位置，通常有以下幾個類型：n3.1 前置發(fā)動機后輪驅(qū)動簡稱前置后驅(qū)（前置發(fā)動機后輪驅(qū)動簡稱前置后驅(qū)（FR）n優(yōu)點：na.發(fā)動機通風冷卻好，車廂供暖方便；nb.傳動系及操縱桿系的布置比較簡單；nc.整車軸荷分配易于合理；nd.起步加速及爬坡時的附著性好；ne.輪胎磨損均勻。n應用于絕大多數(shù)的貨車、部分客車及中高級的轎車n缺點：na.中性轉(zhuǎn)向或稍有不足轉(zhuǎn)向特性；nb.軸距較長、傳動軸較長需要加輔助支撐；nc.整車裝備質(zhì)量大；nd.傳動軸限制了轎車地板的降低。n3.2前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（前置前驅(qū)前置發(fā)動機前輪驅(qū)動（前置前驅(qū)FF）n優(yōu)點：na.機構緊湊，內(nèi)部空間大；nb.整車裝備質(zhì)量小8%左右

4、；nc.軸距小10%左右；nd.降低成本；ne.方向穩(wěn)定性好，高速行駛安全性好；n這種布置形式應用于微型、普通級和中級轎車n缺點：na.驅(qū)動車輪附著力較小，會導致側滑而失去操縱穩(wěn)定性；nb.后輪載荷小，特別是空車制動時會引起后輪抱死而側滑，現(xiàn)在一般都有ABS；nc.空間擠，維修不方便；n3.3后置發(fā)動機后輪驅(qū)動（后置后驅(qū)后置發(fā)動機后輪驅(qū)動（后置后驅(qū)RR）n優(yōu)點：na.減輕前軸負荷，減少發(fā)動機的熱、廢氣、振動、噪音等對車廂的侵擾；nb.增大車廂有效面積并在地板下布置大的行李倉或大大降低地板高度，方便旅客上下車。n缺點：na.變速及供油系統(tǒng)需遠距離操縱；nb.發(fā)動機通風冷卻條件差，散熱器布置較困難

5、。n這種布置適宜大客車采用。n3.4中置發(fā)動機后輪驅(qū)動（中置后驅(qū)中置發(fā)動機后輪驅(qū)動（中置后驅(qū)MR）n優(yōu)點：na.車廂面積利用率高，座椅布置不受發(fā)動機影響；nb.車廂內(nèi)噪音小、傳動軸短；n缺點；na.隔熱效果差；nb.地板難于降低；nc.冷卻，防塵、保溫、防污和維修條件差；nd.要求發(fā)動機要有高可靠性。n主要是現(xiàn)代的大客車采用這種方案n3.5前置發(fā)動機全輪驅(qū)動（前置全驅(qū)前置發(fā)動機全輪驅(qū)動（前置全驅(qū)4WD）n 整車的車重都成為附著力加以利用，提高了牽引力和通過性，主要應用于越野車。二、變速器：n 變速器有前置前驅(qū)，前置后驅(qū)，后置后驅(qū)等形式，變速器一般可以分為2種類型：自動變速器和手動變速器。n1.

6、目前自動變速器可以分為許多品種，常見的有：nAT -液力自動變速器(Automatic Transmission簡稱“AT”) nAMT -電控機械式自動變速器(Automated Mechanical Transmission簡稱“AMT”)nCVT -金屬帶式無級自動變速器(Continuously Variable Transmission簡稱“CVT”)。nDCT-雙離合器自動變速器（Double Clutch Transmissio）等，n1.各種自動變速器的優(yōu)缺點：n1.1液力自動變速器（AT）的優(yōu)越性是免除了手動變速器繁雜的換檔和腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開車變得簡單、省力。采

7、用液力自動變速器提高了轎車的檔次，但結構和制造工藝復雜，且增加了重量，且傳動效率不高（80%左右）。 n1.2電控機械式自動變速器（AMT）由于原有的機械傳動結構基本不變，所以齒輪傳動固有的傳動效率高、機構緊湊、工作可靠等優(yōu)點被很好的繼承下來。金屬帶無級自動變速器屬摩擦式無級變速器，若汽車在平坦的公路上行駛，駕駛員需要超車時，加大油門，電液控制系統(tǒng)就會根據(jù)信號變化迅速轉(zhuǎn)換速比，使車速提高，而且運行平穩(wěn)，使駕駛員的操作大大簡化，傳動效率高n（95%）。 n1.3金屬帶無級自動變速器商品化的時間雖不長，目前在汽車變速器中的占有率尚不高，但從目前的產(chǎn)品性能看，傳動效率較高（90%左右），燃油經(jīng)濟性高

8、，其發(fā)展前景卻十分看好，在市場上的比重約來越大。n1.4雙離合器自動變速器具有換檔動力不間斷，換檔平順性好等優(yōu)點，并且傳動效率高，但是加工工藝難度較大，成本較高。屬于目前比較先進的技術。2、手動變速器的結構： 機械式變速器有2軸和3軸之分，前者主要用于前置前驅(qū)的小型車上，后者用于前置后驅(qū)的各類汽車。圖2 ：2軸式變速器一軸二軸差速器主減速離合器2.1 兩軸式變速器：l 如圖2所示：兩軸式變速器上的一軸，作為動力輸入軸與作為輸出的第二軸平行布置，省去了中間軸，即各前進檔均由一對齒輪傳遞動力。與三軸式變速器相比，其結構簡單、緊湊，除直接檔外，其它各檔傳動效率均較高，噪音低等優(yōu)點。l 兩軸式變速器與

9、離合器、主減速器的殼體連成一體，且主減速器器的主動齒輪就裝在變速器第二周的輸出端。圖3：3軸式變速器一軸二軸中間軸2.2 三軸式變速器l如圖3所示結構：第一、二軸同心并與中間軸平行。第一軸的前端用軸承支撐與 發(fā)動機飛輪中心，并經(jīng)花鍵與離合器從動盤相連；第二軸的后端經(jīng)用花鍵連接的突緣裝有中央制動鼓和傳動軸的千萬向節(jié)。第一軸的后端與其成一體的長嚙合齒輪及第二軸的各檔齒輪分別與中間軸相應的齒輪嚙合。l特點：la.除直接檔外，其它各檔的傳動效率有所降低；lb.在齒輪中心距較小的情況下，仍然可以獲得大的一檔傳動比。l下面是我部門開發(fā)的5T17變速箱齒輪與軸的安排l1-五倒檔同步器 2-主軸五檔齒輪 3-

10、主軸四檔齒輪 4-三/四同步器 5-主軸三檔齒輪 6-主軸 7-副軸 8-副軸一檔齒輪 9-一/二檔同步器 10-副軸二檔齒輪l紅色箭頭為一檔傳動路線l黃色箭頭為二檔傳動路線l綠色箭頭為三檔傳動路線l藍色箭頭為四檔傳動路線l紫色箭頭為五檔傳動路線12345678910輸入輸出b 主軸組件1-主軸 2-軸承 3-主軸定距環(huán) 4-錐型環(huán) 5-倒檔同步環(huán) 6-五/倒檔同步彈簧 7-五檔同步齒套 8-五檔同步轂 9-五檔同步環(huán) 10-主軸五檔齒輪 11-滾針軸承12-四/五檔齒輪定距環(huán) 13-主軸四檔齒輪 14-三/四檔同步環(huán) 15-三/四檔同步彈簧16-三/四檔同步轂 17-三/四檔同步齒套 18-

11、主軸三檔齒輪 19-26mm墊片20-36mm墊片 21-軸承123456 7 86 91011121311141516 17 15 111819202114c 副軸組件1-副軸 2-副軸一檔齒輪 3-滾針軸承 4-一檔同步環(huán) 5-一二檔同步彈簧 6-一二檔同步齒套 7-副軸一檔減震器 8-一二檔同步轂 9-二檔同步環(huán) 10-副軸二檔減震器 11-副軸定距環(huán) 12-滾針軸承 13-副軸二檔齒輪 14-副軸三檔齒輪 15-副軸四檔齒輪 16-副軸五檔齒輪 17-軸承 18-軸承 19-22mm墊圈 20-鎖緊螺母12345678951011121314151617181920d 同步器n同步器的

12、主要作用是帶動以不同速度的部件成為一個同步速度，也可以使這些部件鎖定在一起。所有現(xiàn)代汽車變速器的前進檔均為同步的。一個單同步器放在兩個不同速度的齒輪之間，因此變速器具有兩個或三個同步器組件。n在同步嚙合變速器中使用四種類型的同步器：滑塊式、盤和板式、平面式和銷式。在現(xiàn)今變速器上最常用的為滑塊式。所有同步器均是利用摩擦在聯(lián)接之前使齒輪和軸的速度達到同步。e 差速器n差速器功能n差速器是一種位于兩驅(qū)動軸之間的用齒輪聯(lián)接的機械裝置。當汽車轉(zhuǎn)彎時，差速器以不同的速度轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸；當汽車以直線行駛時則以相同速度轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸。驅(qū)動軸組件把動力傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳至驅(qū)動車輪，主動小齒輪和從動齒輪齒圈之間的傳動比用來

13、增加轉(zhuǎn)矩并改進驅(qū)動性能，差速器內(nèi)的齒輪用來在驅(qū)動車輪見的力或轉(zhuǎn)矩當中建立一種平衡狀態(tài)，從而使汽車拐彎是以不同速度驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。如果對這種速度和行走上的區(qū)別沒有補償，車輪將出現(xiàn)打滑哈滑動，引起不良運行和過度輪胎磨損。差速器的工作原理n差速器主要零件有殼體、半軸齒輪、行星齒輪、主減速齒輪、行星齒輪軸等。行星齒輪裝在穿過齒輪和差速器殼的行星齒輪軸上。行星齒輪和半軸齒輪嚙合，半軸齒輪用花鍵與驅(qū)動軸聯(lián)接。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳到和差速器殼體用螺栓聯(lián)接的主減速齒輪上，驅(qū)動差速器殼體旋轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)中，旋轉(zhuǎn)的茶速器殼體引起行星齒輪軸和行星齒輪從一端到另一端與殼一起旋轉(zhuǎn)。由于行星齒輪與半軸齒輪嚙合，半軸齒輪和驅(qū)動軸也被迫旋

14、轉(zhuǎn)。n當汽車向前直線行駛時，每一個半軸齒輪均以與差速器殼體相同的轉(zhuǎn)速、相同的平面旋轉(zhuǎn)，并將其運動傳送到驅(qū)動軸，驅(qū)動軸從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動汽車向前行駛。因為每一驅(qū)動軸接受同樣的轉(zhuǎn)動，所以每一個車輪以同樣的速度旋轉(zhuǎn)。n當汽車拐彎時，內(nèi)車輪比外車輪走的距離短，因此內(nèi)車輪必須比外車輪旋轉(zhuǎn)的慢些。在這種情況下，差速器行星齒輪將在較慢轉(zhuǎn)動的齒輪上或在內(nèi)側半軸齒輪上向前“行走”。當行星齒輪繞較慢的半軸齒輪行走時，會以較大的速度驅(qū)動另一個半軸齒輪。從一根軸上傳出的速度以相等的百分率傳遞給另一根軸，然而加到每一車輪上的轉(zhuǎn)矩仍是相等的。差速器組件1-軸承 2-半軸齒輪 3-行星齒輪 4-差速器殼體 5-螺栓 6-主

15、減速齒輪7-銷 8-行星齒輪軸12345678f 換檔裝置換檔裝置l換檔裝置有兩種結構型式：一種是在變速器內(nèi)部，另一種是在變速器外部。變速桿的運動使撥叉軸和換檔撥叉移向所需要的齒輪，并移動同步器接合套將齒輪鎖定在第二軸上。3、手動變速器工作原理 1）變速器檔位介紹 變速器包括大、小齒輪的幾種組合。在低檔或一檔狀態(tài)下，輸入軸上的小齒輪驅(qū)動輸出軸上的大齒輪，由此降低了大齒輪的轉(zhuǎn)速，但增加了大齒輪的轉(zhuǎn)矩。一檔主要用于汽車起步，其傳動比雜變速器的所有檔位中最大。此檔產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也最大。 二檔的傳動比要比一檔小，二檔使用于轉(zhuǎn)矩增大的需要程度次于車速和加速度的需要時。當要增加汽車速度和希望考慮燃油經(jīng)濟性時，

16、可采用三檔，是發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的增大進一步降低。 四檔通常為直接傳動（傳動比1：1），因而變速器的輸入轉(zhuǎn)矩與變速器的輸出轉(zhuǎn)矩相同。這檔位用于經(jīng)濟行駛速度可提高燃油經(jīng)濟行。當汽車處于四檔狀態(tài)時，要超過行駛較慢的汽車，變速器常須降低檔位至三檔，利用三檔轉(zhuǎn)矩較四檔稍大的優(yōu)點，從而產(chǎn)生足夠的加速度。 五檔傳動比小于（1：1），通過一大的主動齒輪與一小的從動齒輪嚙合。輸出轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)矩減小。為高速檔，其作用是提高燃油經(jīng)濟性，并雜高速公路保持經(jīng)濟行駛速度時降低運行噪聲。2) 變速器運行n在五速變速器中，所有五個前進檔斜齒輪組件保持常嚙合。它們分別由一檔/二檔同步器、三檔/四檔同步器和五檔同步器起動。每一同步器由起自己的換檔撥叉起動。所有的三個換檔撥叉均由變速器