1章3节 变速器.docVIP

第三节 变速器 一、变速器的功用与类型 1．变速器的功用 汽车上广泛使用的活塞式发动机，其输出的转矩和转速变化范围很小，而汽车在行驶时所遇到的复杂的道路条件和使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为此。在汽车的传动系中设置了变速器。 变速器的主要功用是： ⑴改变传动比,在较大的范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利(功率较高而耗油率较低)的工况下工作。 ⑵在汽车发动机旋转方向不变的前提下，利用倒挡实现汽车倒向行驶。 ⑶在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置，且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。 2．变速器的类型 (1)按传动比变化 变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。 1)有级式变速器 具有若干个数值一定的传动比，传动比的变化呈阶梯式或跳跃式。有级式变速器应用最为广泛，传动方式采用齿轮传动(包括轴线固定的普通齿轮传动和部分齿轮轴线旋转的行星齿轮传动)。目前，轿车和轻、中型载货汽车装用的有级式变速器多为3~6个前进挡和一个倒挡。 2）无级式变速器 无级式变速器的传动比可以在一定数值范围内连续变化。有电力式和液力式无级变速器两种。传动部件分别为直流串励电动机和液力变矩器。 3）综合式变速器 综合式变速器由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可以在最大值和最小值之间的几个间断的范围内作无级变化。目前应用较多。 (2)按操纵方式变速器还可分为强制操纵式变速器、自动操纵式变速器和半自动操纵式变速器三种。 1）强制操纵式变速器 靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。 2）自动操纵式变速器 传动比的选择和换挡是自动进行的，驾驶员只需操纵加速踏板,变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现挡位的变换。 3）半自动操纵式变速器 分为两类，一类是部分挡位自动换挡，部分挡位手动换挡；另一类是预先按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自动换挡。 在多轴驱动的汽车上，还配有分动器，通过分动器可以将动力分别传到不同的驱动轴上。 二、普通齿轮变速器工作原理 普通齿轮变速器也叫定轴式变速器，它由一个变速器壳、轴线固定的几根轴和若干齿轮等零件组成，可实现变速、变扭和改变旋转方向。 1．变速原理 一对齿数不同的齿轮啮合传动时，如图1-3-1所示，设主动齿轮2的转速为n2，齿数为z2,从动齿轮3的转速为n3,齿数为z3,若小齿轮带动大齿轮转动时。转速就降低了；若大齿轮驱动小齿轮时，转速升高。在相同的时间内啮合的齿数相等，即n2 z2＝n3 z3。齿轮窗的传动比为i＝n2/ n3= z3/ z2 齿轮传动机构的传动比定义为主动齿轮的转速与从动齿轮的转速之比，它也等于从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比。即 图1-3-1 齿轮变速原理 1－主动轴 2－主动齿轮 3－从动齿轮 4－从动轴 5－车轮 这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。 如图1-3-2所示，发动机的转矩经输入轴Ⅰ输入，经两对齿轮传动，由输出轴Ⅱ输出，其中第一级齿轮传动，l为主动齿轮，2为从动齿轮；第二级齿轮传动，3为主动轮，4为从动轮，传动比计算过程如下： 图1-3-2 两级齿轮传动简图 齿轮2、3在同一中间轴Ⅲ上，转速相同，即，总传动比 同理，多级齿轮传动的传动比 汽车变速器某一挡位的传动比就是这一挡位各级齿轮传动比的连乘积。 由于（M表示转矩），可见传动比既是变速比又是变扭比。降速则增扭，增速则降扭。汽车变速器就是利用这一关系通过改变速比来适应汽车行驶阻力变化的需要。 2．换挡原理 若将图1-3-2中齿轮3与4脱开，再将齿轮6与5啮合，传动比变化。输出轴Ⅱ的转速、转矩也发生变化，即挡位改变。当齿轮4、6都不与中间轴上的齿轮3、5啮合时，动力不能传到输出轴，这就是变速器的空挡。 图1-3-3 齿轮传动的转向关系 a）前进挡 b）倒挡 3．变向原理 汽车发动机在工作过程中是不能逆转的。为了能使汽车倒退行驶，在变速器中设置了倒挡(R)。倒挡传动机构是在主动齿轮与从动齿轮之间增加一个中间齿轮，利用中间齿轮来改变输出轴的转动方向，因此，这个中间齿轮又称之为倒挡换向齿轮。 如图1-3-3所示，相啮合的一对齿轮旋向相反，每经一级传动，其轴的转向改变一次。图1-3-3a所示的两对齿轮传动(1和2、3和4)。其输出轴与输入轴的转向相同，这是普通三轴式变速器前进挡的传动情况。图1-3-3b所示的齿轮4装在中间轴与输出轴之间的倒挡轴