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1、无锡职业技术学院备课纸第七章 变速器与分动器7-1手动变速器概述一、为什么要设装变速器？ 由于活塞式内燃机转矩和转速变化范围小，而复杂的使用条件则要求汽车牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。二、变速器的功用 改变传动比。扩大驱动轮转矩和转速变化范围，适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高油耗较低）的工况下工作； 在发动机不改变旋转方向的前提下，使汽车能倒退行驶； 利用空挡，中断动力传递，以使发动机能启动怠速和换档； 有动力输出装置，便于改装。如水泥搅拌车、消防车等特种车辆。三、变速器的分类按传动比变化方式，分为有级式、无级式、综合式（自动
2、变速器）按操纵方式分，强制式、自动式和半自动式。变速器的档位数指变速器所有前进档数，不包括倒档。因每一变速器均设置倒档。无级自动变速器中有两对锥盘。每对中各有一块锥盘与主动轴或从动轴相连，另一块则可以轴向滑动。每对锥盘之间靠链带传动，链带由许多根小钢片用两根钢绳穿串而成。一个单级行星齿轮变速器与两个液压控制的多片离合器串接。这两个离合器，一个供前进档用，另一个供倒档用。两对斜齿轮常啮合将动力输送给驱动桥。通过移动那两块可轴向滑动的锥盘，链带的传动半径被改变，其中一个增大，另一个减小。为保持链带的长度不变，一对锥盘的直径增大则对应另一对锥盘的直径减小，且这两对锥盘的有效直径可以无级变速。动力经链
3、带以推力的形式传递，而不同于三角皮带通过拉力来传递动力。两对锥盘的开合由液压控制，液压控制取决于l 当时的变速比关系，l 加速踏板位置，l 发动机转速，l 选择手柄位置。7-2 齿轮传动齿轮机构：非圆齿轮机构；圆形齿轮机构。圆形齿轮机构平面齿轮机构（圆柱齿轮）；空间（用来传递两相交轴或交错轴）平面齿轮机构：直齿圆柱齿轮机构（直齿轮）外啮合；内啮合；齿轮齿条平行轴斜齿齿轮机构（斜一）：外；内；齿轮齿条空间：圆锥齿轮机构直齿；斜一；曲线齿交错轴斜齿轮机构： 蜗杆机构：两轴垂直交错 齿廓啮合基本定律 传动比：常数圆齿轮；f(t)非圆齿轮一、齿廓啮合基本定律 节曲线：非圆齿轮节曲线是非圆曲 圆齿轮节圆
4、（轮1的节圆是以O1为圆心，O，P为半径的圈，每一瞬时，P位置唯一确定。）齿廓啮合基本定律：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的该瞬时的节点。轮齿齿廓正确啮合的条件定传动比传动，定律描述：设节圆半径（概念：节点，节圆，）二、共轭齿廓，共轭曲线（关于共轭齿廓的求法自己看书）（凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称）三、齿廓曲线的选择满足定传动比的要求；考虑设计、制造等方面。（对于定传动比的齿轮机构，通常采用渐开线、摆线、变态摆线）渐开线及渐开线齿廓一、渐开线的形成及性质 1、形成（当一直线n-n沿一个圆的圆周作纯滚动时，直线上任一点K的轨迹）AK渐开
5、线基圆，rbn-n：发生线K：渐开线AK段的展角2、性质（1）（2）NK为渐开线在K点的法线，NK为曲半半径，渐开线上任一点的法线与基圆相切。（3）渐开线离基圆愈远，曲半半径愈大，渐开线愈平直（4）渐开线的形状决定于基圆的大小K相同时，rb越大，曲半半径越大 rb，渐开线N3K的直线（5）基圆内无渐开线（因渐开线从基圆开始向外展开）3、渐开线方程 渐开线方程二、渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律（或者说满足定传动比要求） 常数 式（1）三、渐开线齿廓啮合的特点1、渐开线齿廓啮合的啮合线是直线N1N2啮合点的轨迹啮合线、公法线、两基圆的内公切线三线重合。2、渐开线齿廓啮合的啮合角不变：N1N2与节圆
6、公切线之间的夹角=渐开线在节点处啮合的压力角3、渐开线齿廓啮合具有可分性。式（1）表明，i12决定于基圆大小（这一特点对渐开线齿轮的制造、安装都是十分有利的）。渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸一、标准齿轮的基本参数1、模数m模数或 d=mz 单位：mm（m是决定齿轮尺寸的一个基本参数） m标准化。2、分度圆压力角分度圆和节圆有原则性的区别。分度圆是一个齿轮的几何参数，每个齿轮都有一个大小确定的分度圆，而节圆则是表示一对齿轮啮合特性的圆。对于单个齿轮而言，节圆无意义；当一对齿轮啮合时，它们的节圆随中心距的变化而变化（可分性）。因此节圆和分度圆可以重合，也可以不重合。另外，分度圆压力角是一个
7、大小确定的角，啮合角可以与之相等，也可不相等，但啮合角与节圆压力角始终相等。是决定渐开线齿廓形状的一个基本参数）GB1356-88规定标准值=20某些场合：=14.5、15、22.5、25。至此：分度圆就是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆。3、齿数z：齿轮的大小和渐开线齿轮形状4、齿顶高系数和顶隙系数三、标准直齿轮的几何尺寸 见表7-2四、标准齿条z1、p=m 分度线：s=e2、=齿形角（20）3、尺寸计算：同标准齿轮一样五、任意圆上的齿厚（课后自己看书）渐开线直齿圆柱齿轮的传动一、啮合过程起始啮合点：从动轮的齿顶点与主动轮的齿根处某点接触，在啮合线上为从动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B
8、2。终止啮合点：主动轮的齿顶点与从动轮的齿根处某点接触，在啮合线N1N2上为主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点B1。实际啮合线理论啮合线轮1EF和轮2DG齿廓工作段，齿廓非工作段二、正确啮合条件三、无侧隙啮合条件标准中心距： 顶隙标准值四、渐开线齿轮连续传动的条件 重合度（重叠系数）：齿轮传动的连续性条件重合度的定义还有其他形渐开线齿廓的加工及根切一、加工方法简介铸造法、冲压法、挤压法切削法 仿形法 展成法二、仿形法铁削法 、拉削法（铣削法加工）圆盘铣刀、指状铣刀圆盘铣刀的外形和齿轮的齿槽形状相同。铣齿时，将毛坯安装在机床工作台上，圆盘铣刀绕其自身轴线旋转，而毛坯沿平行于齿轮轴线方向，作直线
9、移动，铣出一个齿槽后，将齿轮毛坯转过，再铣第二个齿槽，依此类推。仿形法加工特点：无须专用机床；加工精度低（生产效率低）齿轮，欲制造精确，需每一种齿数配一把齿刀，这是不可能的。为简化刀具数量，采用八把一套或十五把一套铣刀，其每把铣刀可切削齿数在一定范围内的齿轮。为保证加工出来的齿轮在啮合时不会被卡住，每一号铣刀的齿形都是按所加工的一组齿轮中齿的最少的那个齿轮的齿形制成的。因此，当用这把铣刀切削同组齿轮中其他齿数的齿轮时，齿形有误差。）三、展成法（范成法、包络法）1、展成原理：找共轭齿廓（一对渐开线齿廓是共轭齿廓，因此当刀刃齿廓是渐开线时，加工出齿轮的齿廓也一定是渐开线）2、展成加工方法：3、特点
10、：被加工齿轮的模数和压力角相同。一把刀具可加工出任意齿数的齿轮。四、标准齿条形刀具切制标准齿轮1、刀具刀具齿顶线（区别刀具顶刀线） 中线被加工齿轮：要求： 刀具比标准齿条在齿顶部高出一段2、切制标准齿轮将轮坯的外圆按被切齿轮的齿顶圆直径预先加工好。将刀具的中线与轮坯的分度圆相切。齿轮和刀具有相同的模数和压力角展成运动相当于无侧隙啮合。齿轮的齿厚=刀具的齿槽宽=加工出的齿轮为标准齿轮。四、渐开线齿廓的根切现象1、 根切：危害：切掉部分齿廓；削弱了齿根强度；严重时，切掉部分渐开线齿廓，降低重合度。2、齿轮不发生根切的最少齿数， ， 斜齿轮一、斜齿轮齿廓曲面的形成和啮合特点1、直齿轮：基圆柱，发生面
11、S，KK基圆柱母线NN渐开线柱面（啮合特点：齿廓曲面的接触线NN受力突变，噪音较大。2、斜齿轮：基圆柱，发生面S，KK与NN有夹角渐开线螺旋面基圆柱上的螺旋角渐开线螺旋面齿廓的特点：与基圆柱相切的平面与齿廓曲面的交线为斜直线（与NN交角）端面（垂直于齿轮轴线的面）与齿廓曲面的交线为渐开线。与基圆柱同的圆柱面与渐开线螺旋面的交线为一螺旋线。不同面螺旋角不同斜齿轮的啮合特点：（1）两斜齿齿廓的公法面既是两基圆柱的公切面，又是传动的啮合面（2）两齿廓的接触线与轴线夹角（3）接触线0长0，传动平稳二、斜齿轮的基本参数1、斜齿轮的切削加工：仿形法；已成法：滚齿（用仿形法加工斜齿轮时，铣刀是沿螺旋齿的方向
12、进刀的）法面：垂直于分度圆柱面螺旋线的切线的平面。进刀方向法面法面齿形与刀具相同法面上的模数和压力角为标准值端面：轴线的面计算斜齿轮端面参数与尺寸：齿距： 模数：压力角：，BD=CE齿顶高系数，顶隙系数：, ()螺旋角：螺旋线的导程（螺旋线绕同一周时它沿轴线方向前进的距离） （1）（上式表明，各圆柱面的螺旋角不等）三、平行轴斜齿轮传动的正确啮合条件和重合度 1、正确啮合条件（斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合） 2、重合度（两个端面参数（Z,m,）完全相同的标准直齿轮和标准斜齿轮）分度圆柱面的展开图纵向作用弧总作用弧与Pt的比值总重合度设端面重合度（相当于相应的直齿轮的重合度）73 轮系的
13、分类轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。定轴轮系（普通轮系）周转轮系复合轮系 定+周（复杂轮系） 周+周 定轴轮系及其传动比计算一、传动比A输入轴 B输出轴二、定轴轮系的传动比计算三、输出轴转向的表示1、首末两轴平行，用“+”、“-”表示。Z惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向2、首末两轴不平行（将轮5擦掉）用箭头表示3、所有轴线都平行 m外啮合的次数 周转轮系的传动比计算一、周转轮系差动轮系：F=2行星轮系：F=1（轮3固定）（）二、周转轮系的构件行星轮行星架（系杆）、中心轮基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）行星架绕之转动的轴线称为主轴线。ZK-H（K中心轮；H行量架；V输出构件）还有其他：3K，K-H-V三、周转轮系传动比的计算以差动轮系为例（反转法）周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。四、圆锥齿轮组成的周转轮系1，3中心轮2行星轮给整机构“-WH”绕OO轴转动原机构 转化机构W1 W3 WH W2 （用角速度多边形求）（作矢量作）7-4轴系零件一轴（一）、轴的用途与分类1、功用：1）支承回转零件；2）传递运动和动力2、分类按承基情况分 转轴T和M的轴齿轮轴心轴而不受扭矩：转动心轴；固定心轴传动轴
