17路2018-04-04 20:39:46變速器的構造和原理 1．變速器功用 （1）改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發動機儘量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。 （2）實現倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要。 （3）中斷動力傳遞，在發動機起動，怠速運轉，汽車換檔或需要停車進行動力輸出時，中斷向驅動輪的動力傳遞。 2．變速器分類 （1）按傳動比的變化方式劃分，變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種。 （a）有級式變速器：有幾個可選擇的固定傳動比，採用齒輪傳動。又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪（行星齒輪）軸線旋轉的行星齒輪變速器兩種。 （b）無級式變速器：傳動比可在一定範圍內連續變化，常見的有液力式，機械式和電力式等。 （c）綜合式變速器：由有級式變速器和無級式變速器共同組成的，其傳動比可以在最大值與最小值之間幾個分段的範圍內作無級變化。 （2）按操縱方式劃分，變速器可以分為強制操縱式，自動操縱式和半自動操縱式三種。 （a）強制操縱式變速器：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。 （b）自動操縱式變速器：傳動比的選擇和換檔是自動進行的。駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據發動機的負荷訊號和車速訊號來控制執行元件，實現檔位的變換。 （c）半自動操縱式變速器：可分為兩類，一類是部分檔位自動換檔，部分檔位手動（強制）換檔；另一類是預先用按鈕選定檔位，在採下離合器踏板或鬆開加速踏板時，由執行機構自行換檔。 3．普通齒輪變速器 普通齒輪變速器主要分為三軸變速器和兩軸變速器兩種。它們的特點將在下面的變速器傳動機構中介紹。 變速器傳動機構 （1）三軸變速器 這類變速器的前進檔主要由輸入（第一）軸、中間軸和輸出（第二）軸組成。 三軸五檔變速器有五個前進檔和一個倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機構等幾部分組成。 （2）兩軸變速器 這類變速器的前進檔主要由輸入和輸出兩根軸組成。與傳統的三軸變速器相比，由於省去了中間軸，在一般檔位只經過一對齒輪就可以將輸入軸的動力傳至輸出軸，所以傳動效率要高一些；同樣因為任何一檔都要經過一對齒輪傳動，所以任何一檔的傳動效率又都不如三軸變速器直接檔的傳動效率高。 4．變速器操縱機構 變速器操縱機構能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔，從而改變變速器的工作狀態。 為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機構應能滿足以下要求： （1）掛檔後應保證結合套於與結合齒圈的全部套合（或滑動齒輪換檔時，全齒長都進入齧合）。在振動等條件影響下，操縱機構應保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機構中設有自鎖裝置。 （2）為了防止同時掛上兩個檔而使變速器卡死或損壞，在操縱機構中設有互鎖裝置。 （3）為了防止在汽車前進時誤掛倒檔，導致零件損壞，在操縱機構中設有倒檔鎖裝置。 五．萬向傳動裝置 1．概述 在汽車傳動系及其它系統中，為了實現一些軸線相交或相對位置經常變化的轉軸之間的動力傳遞，必須採用萬向傳動裝置。萬向傳動裝置一般由萬向節和傳動軸組成，有時還要有中間支承，主要用於以下一些位置： 1-萬向節；2-傳動軸；3-前傳動軸；4-中間支承 發動機前置後輪驅動汽車（見圖 （a））的變速器與驅動橋之間。當變速器與驅動橋之間距離較遠時，應將傳動軸分成兩段甚至多段，並加設中間支承。 多軸驅動的汽車的分動器與驅動橋之間或驅動橋與驅動橋之間 （見圖（b））。 由於車架的變形，會造成軸線間相互位置變化的兩傳動部件之間。 如圖（c）所示為在發動機與變速器之間。 採用獨立懸架的汽車的與差速器之間（見圖 （d））。 轉向驅動車橋的差速器與車輪之間（見圖 （e））。 汽車的動力輸出裝置和轉向操縱機構中（見圖 （f））。 2．萬向節 萬向節是實現變角度動力傳遞的機件，用於需要改變傳動軸線方向的位置。 （1）萬向節的分類 按萬向節在扭轉方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節和撓性萬向節。剛性萬向節又可分為不等速萬向節（常用的為十字軸式）、準等速萬向節（如雙聯式萬向節）和等速萬向節（如球籠式萬向節）三種。 （2）不等速萬向節 十字軸式剛性萬向節為汽車上廣泛使用的不等速萬向節，允許相鄰兩軸的最大交角為15゜～20゜。下圖所示的十字軸式萬向節由一個十字軸，兩個萬向節叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對軸頸上。這樣當主動軸轉動時，從動軸既可隨之轉動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。在十字軸軸頸和萬向節叉孔間裝有滾針軸承5，滾針軸承外圈靠卡環軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴並有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。 十字軸萬向節結構 1- 套筒；2-十字軸；3-傳動軸叉；4-卡環；5-軸承外圈；6-套筒叉 十字軸式剛性萬向節具有結構簡單，傳動效率高的優點，但在兩軸夾角α不為零的情況下，不能傳遞等角速轉動。 當滿足以下兩個條件時，可以實現由變速器的輸出軸到驅動橋的輸入軸的等角速傳動： 1）傳動軸兩端萬向節叉處於同一平面內； 2）第一萬向節兩軸間夾角α1與第二萬向節兩軸間夾角α2相等。 因為在行駛時，驅動橋要相對於變速器跳動，不可能在任何時候都有α1＝α2，實際上只能做到變速器到驅動橋的近似等速傳動。 在以上傳動裝置中，軸間交角α越大，傳動軸的轉動越不均勻，產生的附加交變載荷也越大，對機件使用壽命越不利，還會降低傳動效率，所以在總體佈置上應儘量減小這些軸間交角。 （3）準等速萬向節 常見的準等速萬向節有雙聯式和三銷軸式兩種，它們的工作原理與雙十字軸式萬向節實現等速傳動的原理是一樣的。 1，4-萬向節叉；2-十字軸；3-油封；5-彈簧；6-球碗；7-雙聯叉； 8-球頭 雙聯式萬向節實際上是一套將傳動軸長度減縮至最小的雙十字軸式萬向節等速傳動裝置，雙聯叉相當於傳動軸及兩端處在同一平面上的萬向節叉。在當輸出軸與輸入軸的交角較小時，處在圓弧上的兩軸軸線交點離上述中垂線很近，使得α1與α2 的差很小，能使兩軸角速度接近相等，所以稱雙聯式萬向節為準等速萬向節。 （4）等速萬向節 目前轎車上常用的等速萬向節為球籠式萬向節，也有采用球叉式萬向節或自由三樞軸萬向節的。 球籠式萬向節的結構見下圖。星形套7以內花鍵與主動軸1相連，其外表面有六條弧形凹槽，形成內滾道。球形殼8的內表面有相應的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個鋼球6分別裝在由六組內外滾道所對出的空間裡，並被保持架4限定在同一個平面內。動力由主動軸1（及星形套）經鋼球6傳到球形殼8輸出。 球籠式等速萬向節 1- 主動軸 2，5-鋼帶箍；3-外罩 4-保持架（球籠）6-鋼球；7-星形套（內滾道） 8-球形殼（外滾道） 9-卡環 球籠式等速萬向節內的六個鋼球全部傳力，承載能力強，可在兩軸最大交角為42゜情況下傳遞扭矩，其結構緊湊，拆裝方便，得到廣泛應用。 3．傳動軸及中間支承 在有一定距離的兩部件之間採用萬向傳動裝置傳遞動力時，一般需要在萬向節之間安裝傳動軸。若兩部件之間的距離會發生變化，而萬向節又沒有伸縮功能時，則還要將傳動軸做成兩段，用滑動花鍵相連線。為減小傳動軸花鍵連線部分的軸向滑動阻力和摩損，需加註潤滑脂進行潤滑，也可以對花鍵進行磷化處理或噴塗尼龍層，或是在花鍵槽內設定滾動元件。 1-蓋子；2-蓋板；3-蓋墊；4-萬向節叉；5-加油嘴；6-伸縮套； 7-滑動花鍵槽；8-油封；9-油封蓋；10-傳動軸管 在採用獨立懸架連線的驅動橋上，差速器與驅動輪之間的傳動軸又稱為驅動半軸。在工作時，差速器與驅動輪之間的距離變化是靠內側伸縮型萬向節來適應的。 獨立懸架驅動半軸型式 1-短軸；2-外側等速萬向節；3-驅動軸；4-內側等速萬向節 驅動軸總成 傳動軸動平衡問題 傳動軸在高速旋轉時，任何質量的偏移都會導致劇烈振動。生產廠家在把傳動軸與萬向節組裝後，都進行動平衡。經過動平衡的傳動軸兩端一般都點焊有平衡片，拆卸後重裝時要注意保持二者的相對角位置不變。 在傳動距離較長時，往往將傳動軸分段，即在傳動軸前增加帶中間支承的前傳動軸。 1-變速器；2-中間支承；3-後驅動橋；4-後傳動軸；5-球軸承；6-前傳動軸 當變速器和後橋之間距離較長時常使用兩段傳動軸 傳動軸中間支承 如圖所示為一種中間支承結構，它實際上是一個透過支承座和緩衝墊安裝在車身（或車架）上的軸承，用來支承傳動軸的一端。橡膠緩衝墊可以補償車身（或車架）變形和發動機振動對於傳動軸位置的影響。 1-滾球軸承；2-中間軸承緩衝墊；3-支承座 中間軸承 六。驅動橋 驅動橋由主減速器、差速器、半軸和驅動橋殼等組成。其主要功用是將萬向傳動裝置傳來的發動機動力經過降速，將增大的轉矩分配到驅動車輪。 驅動橋一般可分為非斷開式和斷開式兩種。 1。非斷開式驅動橋 非斷開式驅動橋也稱為整體式驅動橋，它由驅動橋殼1，主減速器（圖中包括6、7），差速器（圖中包括2、3、4）和半軸7組成。驅動橋殼1由中間的主減速器殼和兩邊與之剛性連線的半軸套管組成，透過懸架與車身或車架相連。兩側車輪安裝在此剛性橋殼上，半軸與車輪不可能在橫向平面內作相對運動。 輸入驅動橋的動力首先傳到主減速器主動小齒輪7，經主減速器減速後轉矩增大，再經差速器分配給左右兩半軸5，最後傳至驅動車輪。 1-後橋殼；2-差速器殼；3-差速器行星齒輪；4-差速器半軸齒輪；5-半軸； 6-主減速器從動齒輪齒圈；7-主減速器主動小齒輪 後輪驅動驅動橋的主要部件 2。斷開式驅動橋 為了與獨立懸架相適應，驅動橋殼需要分為用鉸鏈連線的幾段，更多的是隻保留主減速器殼（或帶有部分半軸套管）部分，主減速器殼固定在車架或車身上，這種驅動橋稱為斷開式驅動橋。為了適應驅動輪獨立上下跳動的需要，差速器與車輪之間的半軸也要分段，各段之間用萬向節連線。 1-主減速器；2-半軸；3-彈性元件；4-減振器；5-車輪；6-擺臂；7-擺臂軸 斷開式驅動橋的構造 具有轉向功能的驅動橋，又稱之為轉向驅動橋。前輪驅動汽車的前橋都是轉向驅動橋。