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1、变速箱工作原理介绍上海比亚迪有限责任公司第15传动技术部陈广全 2006.3.7一、简介：n1.汽车主要由四个部分组成，即：n1.1 发动机：汽车动力源；n1.2 传动系：把动力传递给车轮；n1.3 底盘：支撑发动机和车身，包括制动系统、 n 转向系统；n1.4 车身：安装各种附件，包括：座椅、暖风和n 空调、灯光、雨刮，以及其他为满足n 舒适性、安全性需要而设置的部件。1.离合器 2.变速器 3.万向节 4.驱动桥 5.差速器 6.半轴 7.主减速器 8.传动轴图 1 传动系机构图n2.传动系主要有四个基本功能：n 传动系是指汽车发动机与车轮之间的动力传递装置，它 应保证汽车具有在各种行使条
2、件下所需的牵引力、车速，以 及它们之间协调变化等功能，使汽车具有良好的动力性和燃 油经济性；还应该保证汽车能倒车，以及左右驱动车轮适应 差速要求，并使动力传递根据需要而平稳地结合或彻底、迅 速分离。n可以概括为以下几个功能：n2.1 连接或切断从发动机传到驱动轮的动力；n2.2 选择不同的传动比；n2.3 实现倒车；n2.4 控制传到驱动轮的动力，以使汽车安全转n 弯和行使；n 传动系分为机械传动、液力-机械传动、液力传动和电 传动等类型，主要包括变速器、离合器、差速器和驱动 桥等部分。n3.传动系的布置形式n传动系的布置形式主要取决于它与发动机在汽车上的相对 位置，通常有以下几个类型：n3.
3、1 前置发动机后轮驱动简称前置后驱（FR）n优点：na.发动机通风冷却好，车厢供暖方便；nb.传动系及操纵杆系的布置比较简单；nc.整车轴荷分配易于合理；nd.起步加速及爬坡时的附着性好；ne.轮胎磨损均匀。n应用于绝大多数的货车、部分客车及中高级的轿车n缺点：na.中性转向或稍有不足转向特性；nb.轴距较长、传动轴较长需要加辅助支撑；nc.整车装备质量大；nd.传动轴限制了轿车地板的降低。n3.2前置发动机前轮驱动（前置前驱FF）n优点：na.机构紧凑，内部空间大；nb.整车装备质量小8%左右；nc.轴距小10%左右；nd.降低成本；ne.方向稳定性好，高速行驶安全性好；n这种布置形式应用于
4、微型、普通级和中级轿车n缺点：na.驱动车轮附着力较小，会导致侧滑而失去操纵稳定性；nb.后轮载荷小，特别是空车制动时会引起后轮抱死而侧滑，现在一般 都有ABS；nc.空间挤，维修不方便；n3.3后置发动机后轮驱动（后置后驱RR）n优点：na.减轻前轴负荷，减少发动机的热、废气、振动、噪音等对车厢的侵 扰；nb.增大车厢有效面积并在地板下布置大的行李仓或大大降低地板高度 ，方便旅客上下车。n缺点：na.变速及供油系统需远距离操纵；nb.发动机通风冷却条件差，散热器布置较困难。n这种布置适宜大客车采用。n3.4中置发动机后轮驱动（中置后驱MR）n优点：na.车厢面积利用率高，座椅布置不受发动机影
5、响 ；nb.车厢内噪音小、传动轴短；n缺点；na.隔热效果差；nb.地板难于降低；nc.冷却，防尘、保温、防污和维修条件差；nd.要求发动机要有高可靠性。n主要是现代的大客车采用这种方案n3.5前置发动机全轮驱动（前置全驱4WD）n 整车的车重都成为附着力加以利用，提 高了牵引力和通过性，主要应用于越野车 。二、变速器：n 变速器有前置前驱，前置后驱，后置后驱等形式，变 速器一般可以分为2种类型：自动变速器和手动变速器。n1.目前自动变速器可以分为许多品种，常见的有：nAT -液力自动变速器(Automatic Transmission简称“AT”) nAMT -电控机械式自动变速器(Auto
6、mated Mechanical Transmission简称“AMT”)nCVT -金属带式无级自动变速器(Continuously Variable Transmission简称“CVT”)。nDCT-双离合器自动变速器（Double Clutch Transmissio ）等，n1.各种自动变速器的优缺点：n1.1液力自动变速器（AT）的优越性是免除了手动变速器 繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简 单、省力。采用液力自动变速器提高了轿车的档次，但结 构和制造工艺复杂，且增加了重量，且传动效率不高（ 80%左右）。 n1.2电控机械式自动变速器（AMT）由于原有的机械传动
7、结构基本不变，所以齿轮传动固有的传动效率高、机构紧 凑、工作可靠等优点被很好的继承下来。金属带无级自动 变速器属摩擦式无级变速器，若汽车在平坦的公路上行驶 ，驾驶员需要超车时，加大油门，电液控制系统就会根据 信号变化迅速转换速比，使车速提高，而且运行平稳，使 驾驶员的操作大大简化，传动效率高n（95%）。 n1.3金属带无级自动变速器商品化的时间虽 不长，目前在汽车变速器中的占有率尚不 高，但从目前的产品性能看，传动效率较 高（90%左右），燃油经济性高，其发展 前景却十分看好，在市场上的比重约来越 大。n1.4双离合器自动变速器具有换档动力不间 断，换档平顺性好等优点，并且传动效率 高，但是
8、加工工艺难度较大，成本较高。 属于目前比较先进的技术。2、手动变速器的结构：机械式变速器有2轴和3轴之分，前者 主要用于前置前驱的小型车上，后者用于 前置后驱的各类汽车。图2 ：2轴式变速器一轴二轴差速器 主减速离合器2.1 两轴式变速器：l 如图2所示：两轴式变速器上的一轴， 作为动力输入轴与作为输出的第二轴平行 布置，省去了中间轴，即各前进档均由一 对齿轮传递动力。与三轴式变速器相比， 其结构简单、紧凑，除直接档外，其它各 档传动效率均较高，噪音低等优点。l 两轴式变速器与离合器、主减速器的壳 体连成一体，且主减速器器的主动齿轮就 装在变速器第二周的输出端。图3：3轴式变速器一轴二轴中间轴
9、2.2 三轴式变速器l如图3所示结构：第一、二轴同心并与中间轴平行 。第一轴的前端用轴承支撑与 发动机飞轮中心， 并经花键与离合器从动盘相连；第二轴的后端经 用花键连接的突缘装有中央制动鼓和传动轴的千 万向节。第一轴的后端与其成一体的长啮合齿轮 及第二轴的各档齿轮分别与中间轴相应的齿轮啮 合。l特点： la.除直接档外，其它各档的传动效率有所降低；lb.在齿轮中心距较小的情况下，仍然可以获得大 的一档传动比。l下面是我部门开发的5T17变速箱齿轮与轴的安排l1-五倒档同步器 2-主轴五档齿轮 3-主轴四档齿 轮 4-三/四同步器 5-主轴三档齿轮 6-主轴 7-副 轴 8-副轴一档齿轮 9-一
10、/二档同步器 10-副轴二 档齿轮l红色箭头为一档传动路线l黄色箭头为二档传动路线l绿色箭头为三档传动路线l蓝色箭头为四档传动路线l紫色箭头为五档传动路线123456789 10输 入输 出b 主轴组件1-主轴 2-轴承 3-主轴定距环 4-锥型环 5-倒档同步环 6-五/倒档同步弹簧 7-五档同步齿套 8-五档同步毂 9-五档同步环 10-主轴五档齿轮 11-滚针轴承 12-四/五档齿轮定距环 13-主轴四档齿轮 14-三/四档同步环 15-三/四档同步弹簧 16-三/四档同步毂 17-三/四档同步齿套 18-主轴三档齿轮 19-26mm垫片 20-36mm垫片 21-轴承123456 7
11、86 91011121311141516 17 15 111819202114c 副轴组件1-副轴 2-副轴一档齿轮 3-滚针轴承 4-一档同步环 5-一二档同步弹簧 6-一二档同步齿套 7-副轴一档减震器 8-一二档同步毂 9-二档同步环 10-副轴二档减震器 11-副轴定距环 12-滚针轴承 13-副轴二档齿轮 14-副轴三档齿轮 15-副轴四档齿轮 16-副轴五档齿轮 17-轴承 18-轴承 19-22mm垫圈 20-锁紧螺母12345678951011121314151617181920d 同步器n同步器的主要作用是带动以不同速度的部件成为一个同步速度，也可 以使这些部件锁定在一起。所
12、有现代汽车变速器的前进档均为同步的 。一个单同步器放在两个不同速度的齿轮之间，因此变速器具有两个 或三个同步器组件。n在同步啮合变速器中使用四种类型的同步器：滑块式、盘和板式、平 面式和销式。在现今变速器上最常用的为滑块式。所有同步器均是利 用摩擦在联接之前使齿轮和轴的速度达到同步。e 差速器n差速器功能n差速器是一种位于两驱动轴之间的用齿轮联接的机械装置。当汽车转 弯时，差速器以不同的速度转动驱动轴；当汽车以直线行驶时则以相 同速度转动驱动轴。驱动轴组件把动力传动系统的转矩传至驱动车轮 ，主动小齿轮和从动齿轮齿圈之间的传动比用来增加转矩并改进驱动 性能，差速器内的齿轮用来在驱动车轮见的力或转
13、矩当中建立一种平 衡状态，从而使汽车拐弯是以不同速度驱动车轮转动。如果对这种速 度和行走上的区别没有补偿，车轮将出现打滑哈滑动，引起不良运行 和过度轮胎磨损。差速器的工作原理n差速器主要零件有壳体、半轴齿轮、行星齿轮、主减速齿轮、行星齿 轮轴等。行星齿轮装在穿过齿轮和差速器壳的行星齿轮轴上。行星齿 轮和半轴齿轮啮合，半轴齿轮用花键与驱动轴联接。发动机转矩传到 和差速器壳体用螺栓联接的主减速齿轮上，驱动差速器壳体旋转。在 运转中，旋转的茶速器壳体引起行星齿轮轴和行星齿轮从一端到另一 端与壳一起旋转。由于行星齿轮与半轴齿轮啮合，半轴齿轮和驱动轴 也被迫旋转。n当汽车向前直线行驶时，每一个半轴齿轮均
14、以与差速器壳体相同的转 速、相同的平面旋转，并将其运动传送到驱动轴，驱动轴从而产生旋 转，驱动汽车向前行驶。因为每一驱动轴接受同样的转动，所以每一 个车轮以同样的速度旋转。n当汽车拐弯时，内车轮比外车轮走的距离短，因此内车轮必须比外车 轮旋转的慢些。在这种情况下，差速器行星齿轮将在较慢转动的齿轮 上或在内侧半轴齿轮上向前“行走”。当行星齿轮绕较慢的半轴齿轮行 走时，会以较大的速度驱动另一个半轴齿轮。从一根轴上传出的速度 以相等的百分率传递给另一根轴，然而加到每一车轮上的转矩仍是相 等的。差速器组件1-轴承 2-半轴齿轮 3-行星齿轮 4-差速器壳体 5-螺栓 6-主减速齿轮 7-销 8-行星齿
15、轮轴12345678f 换档装置l换档装置有两种结构型式：一种是在变速器内部，另一种是在变 速器外部。变速杆的运动使拨叉轴和换档拨叉移向所需要的齿轮 ，并移动同步器接合套将齿轮锁定在第二轴上。3、手动变速器工作原理1）变速器档位介绍 变速器包括大、小齿轮的几种组合。在低档或一档状态下，输入 轴上的小齿轮驱动输出轴上的大齿轮，由此降低了大齿轮的转速，但 增加了大齿轮的转矩。一档主要用于汽车起步，其传动比杂变速器的 所有档位中最大。此档产生的转矩也最大。二档的传动比要比一档小，二档使用于转矩增大的需要程度次于 车速和加速度的需要时。当要增加汽车速度和希望考虑燃油经济性时 ，可采用三档，是发动机转速
16、和转矩的增大进一步降低。四档通常为直接传动（传动比1：1），因而变速器的输入转矩与 变速器的输出转矩相同。这档位用于经济行驶速度可提高燃油经济行 。当汽车处于四档状态时，要超过行驶较慢的汽车，变速器常须降低 档位至三档，利用三档转矩较四档稍大的优点，从而产生足够的加速 度。五档传动比小于（1：1），通过一大的主动齿轮与一小的从动 齿轮啮合。输出转速增加，转矩减小。为高速档，其作用是提高燃油 经济性，并杂高速公路保持经济行驶速度时降低运行噪声。2) 变速器运行n在五速变速器中，所有五个前进档斜齿轮组件保持常啮合。它们分别 由一档/二档同步器、三档/四档同步器和五档同步器起动。每一同步 器由起自己的换档拨叉起动。所有的三个换档拨
