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1、金杯小海狮X30三轴五档变速器1 绪论1.1变速器的简介1.1.1手动变速器（MT）手动变速器（Manual Transmission，简称MT, 又称机械式变速器）采用齿轮组1，它的原理是用手拨动变速杆改变变速器内齿轮的啮合位置，而改变传动比，以达到变速的目的。现代轿车的手动变速器大多为五挡的有级式齿轮传动变速器，由于大多采用同步器的原因，所以，噪音小，换挡方便。但是，手动变速器在操纵时必须踩下离合，才能拨得动变速杆。 曾有人预言，驾驶操作繁杂等缺点，阻碍了汽车迅猛的发展，手动变速器会在不久便会被淘汰，从事物发展的角度来说，的确有它的道理所在。但从目前市场的适用角度和需求来看，我认为手动变速
2、器暂时还不会离开太快。 首先，从微车的特性上来说，其他变速器的功用不能完全代替手动变速器。以货车为例，货车用于运输，通常要装载大量的货物，面对如此高的重力，除了需要强劲的发动机动力之外，还需要变速器的全力配合。大家都知道一挡功率最大，这样，在起步的时候才有足够大的牵引力将车带动。尤其是在爬坡路段，它的优势就更加明显了。与其他新型的变速器相比较，它们虽然具有简便的操作等优势，但这些优势却十分欠佳。 其次，虽然自动变速器和无级变速器已非常普遍，但是大多数年轻的司机还是喜欢手动，尤其是喜欢在超车时手动变速器带来的那种快速超越感。所以，一些中高级别的汽车（特别是轿车）也不敢果断的换掉手动变速器。还有一
3、个原因是，我国的汽车驾驶学校中大部分教练车都是使用的手动变速器，除了经济性之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及驾驶协调性。 第三，现在轿车已经进入了生活水平不断提高的寻常百姓中，对于一般的家庭来说，经济适用型轿车最为合适。经济型轿车厂家采用性价比高的手动变速器，这就使得经济适用型轿车占据着在中国车市销量的大部分份额。例如，长安、吉利、奇瑞等国内厂家的经济型轿车都配备的手动变速，而且各款车型基本上都是采用的5挡手动变速。1.1.2自动变速器（AT）自动变速器（Automatic Transmission），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板行程和车速变化而自动变速。驾驶者只需操作加
4、速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器踏板，但自动变速器里面有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动合闭或者分离，从而达到自动变速的目的。 在中档级别的汽车市场上，自动变速器有着自己的一席之地。驾驶这种车型的用户希望能够操作简便，降低驾驶疲劳感，从而享受高速驾驶的带来的愉悦。特别是在高速公路上，这个体现几乎完美。况且，以重庆市的交通状况来说，堵车更是家常便饭，有时要不断的停停走走，像蜗牛般蠕动，司机如果使用手动变速器，就会反复地踩离合并挂挡摘挡，繁琐的操作，尤其对于新手和女式来说更是有苦难言。使用自动挡，就不会再有这样麻烦了。 在市场上，这种汽车的销售状况还是十分可观，特别适合女性朋
5、友，因为她们需要的是驾车时的便捷性。然而，对于我国现在的不均匀道路的状况，普及这种车型还是有相当的难度，因为自动挡汽车的优势无法完全发挥出来。1.1.3手动/自动变速器（AMT）在了解了一些车友后，知道他们既希望拥有传统的手动变速器的驾驶乐趣，有时候又希望驾驶的便捷。这样，手/自一体变速器应运而生。这种变速器第一次推出是在德国保时捷车厂的911车型上面，称为Tiptronic。它解放了高性能跑车受传统自动挡的束缚，让驾驶者享受了手动换挡的无尽乐趣。这种车型在挡位上面设有 “-”和“+”选择挡位。当拨挡杆选择D挡时，可自由选择加档(+)或减挡(-)，和手动挡操作一样。自动手动变速系统向驾驶者提供
6、的两种驾驶方式，既可以满足手动挡的驾驶乐趣，又可以在拥堵的交通道路中切换成自动挡，这种变速方式也非常适合我国的道路现状。并且，这种变速器十分适合那些夫妻双方都会驾车的家庭，既满足了男性驾驶者喜爱手动挡的乐趣，又兼顾了女性驾驶者驾驶简捷的要求，可谓真正的“夫妻挡”。虽然这种二合一的配置技术含量要求比较高，但这类汽车在价格上也并不是高得离谱，比如长安CS35、起亚K2、捷达2013款等等，这些“二合一”的车型价格均在8-9万元左右，这个价格大众还是比较能够接受的。所以，手动/自动变速器的汽车销售上面还是有相当大优势。因此，这类型的变速器的市场还是比较比较广阔。1.1.4无级变速器(CVT)当今，汽
7、车产业以其迅猛的速度发展着，然而，用户对于汽车性能的要求也是越来越高。汽车变速器的发展也并没有停滞不前，无级变速器成了人们的“终极”追求。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯（VanDoornes）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换挡的突跳感觉2。它能克服普通自动变速器“突然换挡”、油门反应慢、油耗高等缺点3。通常有些朋友错误的将自动变速器称为无级变速器，虽然它们有共同之处，但是，自动变速器是有级式传动比，只有换挡是自动的，一般自动变速器有27个挡。而无级变速器能在一定范围内实现无级的速度比变化，并可以将几个常用的
8、速度比选定为常用的“挡”。配备这种变速器的发动机可在任何转速下自动获得最适合的传动比。从市场需求分析，虽然无级变速器的技术含量相比其他变速器较高，但是，也已经装配到了普通的家庭轿车之上。1.2变速器的确定与设计车型参数本设计就是根据金杯小海狮X30车型而开展的，变速器依旧是采用经典的手动变速器，而设计中所采用的相关参数均来源于此种车型：最高时速：135km/h 轮胎型号：175/70 R14 总质量： ma=1860Kg 最大扭矩：105Nm/3200r/min 最大功率：60kw/5500r/min 转矩转速: nT=3200r/min 2 变速器传动机构布置方案的确定2.1变速器结构方案的
9、确定2.1.1变速器传动机构的结构分析与型式选择有级变速器与无级变速器相比，其制造低廉、结构简单，具有高的传动效率（=0.93），因此，在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、挡数及各挡的传动比，因为它们对汽车的燃料经济性和动力性都有重要的直接影响。传动比范围是变速器低挡传动比与高挡传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围也应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为3.04.5；一般用途的货车和轻型以上的客车为5.08.0；越野车与牵引车传动比10.020.04。通常，有级变速器具有4、5个前进
10、挡；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多挡变速器，其前进挡位数多达616个甚至20个4。变速器挡位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换挡，对于多于5个前进挡的变速器来说是相当困难的。因此，直接操纵式变速器挡位数的上限为5挡。多于5个前进挡将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速挡。可以更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗
11、。但与传动比为1的直接挡比较，采用超速挡会降低传动效率。有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。三轴式变速器如图2-1所示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各挡齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接挡。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接挡的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进挡需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影
12、响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一挡传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：处直接挡外其他各挡的传动效率有所下降。 图2-1 轿车中间轴式变速器1第一轴；2第二轴；3中间轴两轴式变速器如图2-2所示。与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到挡外其他各挡的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量降低6%10%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时
13、则可用圆柱齿轮，从而简化了降低了成本。除倒挡常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他挡均采用常啮合斜齿轮传动；个挡的同步器多装在第二轴上，这是因为一挡的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高挡的同步器也可以装在第一轴的后端，如图示。两轴式变速器没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低挡传动比取值的（ig=4.04.5）也受到较大限制,但这一缺点可通过减小各挡传动比同时增大主减速比来取消。图2-2 两轴式变速器1-第一轴；2第二轴；3同步器图2-3、图2-4、图2-5分别示出了几种中间轴式四，五，六挡变速器传动方案。它们的共同特点是：变速器第
14、一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接得到直接挡。使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接挡的利用率高于其它挡位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进挡位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下，一挡仍然有较大的传动比；挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或
15、啮合套换挡，少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡，还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接挡以外的其他挡位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在挡数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和到挡传动方案上有差别。图2-3 中间轴式四挡变速器传动方案如图2-3中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别：图2-3a、b所示方案有四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮换挡；图2-3c所示传动方案的一，二，三，四挡用常啮合齿轮传动，而倒挡用直齿滑动齿轮换挡。图2-4a所示方案，除一，倒挡用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图2-4b、c、d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动；图2-4d所示方案中的倒挡和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速挡的条件下，很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。 图2-4 中间轴式五挡变速器传动方案图2-5a 所示方案中的一挡、倒挡和图b所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均用常
