汽车设计0302第三章 第二节 变速器传动机构布置方案

工作时有轴向力 工作时无轴向力
寿命长
短
噪声低
高
用于二档以上 用于低档、倒档
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§3-2 变速器传动机构布置方案
2.换挡结构形式 （1）直齿滑动齿轮
缺点：换挡时齿轮端面有冲击—噪声，使驾 驶员紧张，舒适性降低。 优点：结构简单。 （2）啮合套换挡 特点：同时承受换挡冲击载荷的结合齿数多。 （3）同步器 优点：保证快速、无冲击、无噪声换挡 缺点：结构复杂、制造精度高、轴向尺寸大， 同步环寿命短。
§3-2 变速器传动机构布置方案
5. 其它问题
（1）挡位布置：考虑到径向力对轴的影响， 1挡布置在靠近壳体的位置；
（2）变速器孔口：开在上方，侧面 （3）加油孔：考虑油量确定油孔位置 （4）变速器壳体易设计，装拆和调整方便
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§3-2 变速器传动机构布置方案
三、换挡操纵机构 1.要求：换挡时只能挂入一个挡；防止误挂
§3-2 变速器传动机构布置方案
机械变速器具有结构简单、效率高、制造成本 低和工作可靠等优点，故得到广泛应用。
一、传动机构布置方案分析 1.固定轴式变速器 （1）两轴式变速器 多用于前置前驱、后置后驱型式汽车上。 结构特点： a. 输出轴与主减速主动齿轮成一体 b. 除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动 1
凡采有常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方 式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器 中，挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合 套换挡。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-4 中间轴式六挡变速器传动方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
（2）中间轴式变速器
各种中间轴式变速器区别： a. 常啮合齿轮对数不同； b. 轴的支承方式不同； c. 换挡方式不同； d. 倒挡传动方案不同； e. 挡位布置顺序上不同。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
3. 自动脱挡 防止自动脱挡的结构措施： （1）啮合套做的长些 （2）前齿圈齿厚切薄 （3）将接合齿工作面加工成斜面
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-15 防止自 动脱挡 的结构 措施Ⅲ
图3-13 防止自动脱挡的结构措施Ⅰ
图3-14 防止自动脱挡的结构措施Ⅱ
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-9 发 动机横置 时的两轴 式五挡变 速器结构
1-离合器
2-输入轴
3-输出轴
4-同步器
5-主减速
器从动齿
轮
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-10为中间轴式四挡变速器结构。其结 构特点是：前进挡全部采用常啮合齿轮传动， 用同步器换挡，同步器装在第二轴上；第二轴 在附加壳体内向后延伸得较长，因而可缩短传 动轴长度；中间轴上全部齿轮制成一体，经滚 针轴承支承在固定不动的中间轴上。
常用档位的齿轮因接触应力而易表面点蚀，高挡齿轮布 置在靠近轴的支承中部区域较为合理，该区域因轴的变形而 引起的齿轮偏转角较小，齿轮保持较好的啮合状态，能提高 齿轮寿命。
超速档位的设置目的是减小发动机磨损和降低油耗，缺 点是传动效率低、工作噪声增加。
机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包 括传递动力时处于工作的齿轮对数、每分钟转数、传递的功 率、润滑系统的有效性、齿轮和壳体等零件的制造精度等。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-3 中间轴式五挡变速器传动方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-3为中间轴式五挡变速器传动方案 。图 3-3a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3-3b、c、 d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动； 图3-3d所示方案中的倒挡和超速挡安装在副箱 体内，可以提高轴的刚度、减少齿轮磨损和降 低工作噪声。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
4. 轴承型式 （1）滚珠轴承 （2）滚柱轴承 （3）滚针轴承 （4）圆锥滚柱轴承 圆锥滚柱轴承优点： 直径小、宽度大、容量大，可承受高负荷， 滚子能自动对中，可确保轴承的可靠性，使用 寿命长；接触线长，可提高轴和齿轮的刚度， 降低齿轮噪声，减少脱挡的可能性。
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倒挡；换挡后应使齿轮在全齿长啮合，防 止自动脱挡 2.操纵方式 （1）直接操纵 （2）远距离操纵
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图3-11为中间轴式五挡变速器结构。其结 构特点是：全部挡位均采用啮合套或滑动齿轮 方式换挡；第二轴设有中间支承，因而轴的刚 度得到加强；为了解决拆、装齿轮、轴的困难， 变速器壳体沿轴线所在平面分开。
图3-12 中间轴式多挡变速器结构。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-10 中间轴式四挡变速器结构 1-连体齿轮 2-输入轴 3-输出轴 4、5-同步器 6-附加壳体 7-挡油环 26
图3-8为发动机纵置时两轴式变速器结构图。其特点是
高挡同步器布置在输入轴上，而低挡同步器布置在输出轴上。
为提高轴的刚度，增加了中间支承。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-8 发动机纵置时两轴式变速器结构图
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-9为发动机横置时的两轴式五挡变速 器结构。其结构特点是：前进挡全部采用常 啮合齿轮传动，故有五对常啮合齿轮，且换 挡机构皆为同步器，并全部装在输出轴上； 高挡常啮合齿轮布置在附加变速器壳体内呈 悬臂状的输入、输出轴上；变速器输入轴为 三点支承，其上多数齿轮与轴制成一体；离 合器壳体、变速器壳体及附加变速器壳体和 主减速器壳体连为一体；因主减速器齿轮用 斜齿圆柱齿轮，故可与变速器齿轮用同一种 润滑油来润滑。
作噪声增加。为此，无论是两轴式变速器还是中间轴式变
速器的一挡与倒挡，都应当布置在靠近轴的支承处，以便
改善上述不良状况，然后按照从低挡到高挡的顺序布置各
挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易
装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使
用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在
靠近轴的支承处，如图3-2b、图3-3b、图3-4s等所示，然后
再布置倒挡。此时在倒挡工作时，轮齿磨损与噪声在短时
间内略有增加，而在一挡工作时轮齿的磨损与噪声有所减
少。图3-1c将倒挡齿轮布置在附加壳体内，并紧靠轴的支承
处，而一挡布置在在变速器壳体右侧紧靠支承处，这个方
案能很好地解决两个传动比大的挡位都布置靠近支承的地
§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-11 中间轴式五挡变速器结构 1-第一轴 2-第二轴中间支承 3-第二轴 4-倒挡齿轮 5-中间轴 27
§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-12为中间轴式多挡变速器结构。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
二、零、部件结构方案分析 1. 齿轮形式
斜齿
直齿
§3-2 变速器传动机构布置方案
（1）两轴式变速器 结构特点： c. 同步器多数装在输出轴上 d. 各前进挡均经过一对齿轮传递动力 e. 只有两个轴 两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、 布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优 点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比 不可能设计得很大。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
为了缩短变速器轴向长度，倒挡传动采用图 3-5g所示方案。缺点是一、倒挡各用一根变速器 拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
变速器的一挡或倒挡因传动比大，工作时在齿轮上作
用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，
使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工
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两轴式与中间轴式的比较：
形式
两轴式
中间轴式
结构复杂程度
简单
复杂
工作噪声
低
高
传动效率
高
低
传动比范围
小
大
有无直接档
百度文库
没有
有
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（3）双中间轴式变速器 多挡重型汽车多采用双中间轴式 或多中间轴式汽车。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
2. 倒档布置方案
与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停 车状态下实现换倒挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮 方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴 和第二轴上的齿轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的 方案，如图3-1a、b、c和图3-2a、b所示；也有利用两个 联体齿轮方案的，如图3-2c和图3-3a、b所示。前者虽然 结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿是在最不利的正、 负交替对称变化的弯曲应力状态下工作；而后者是在较 为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒挡传动 比略有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增 加的啮合套或同步器方案换人倒挡，如图3-1f所示。
除此之外，倒挡的中间齿轮位于变速器的 左侧或右侧对倒挡轴的受力状况有影响，如图 图3-7所示。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-6 变速杆换挡位置与顺序
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-7 倒挡轴位置与受力分析
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§3-2 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
3. 其它问题
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-2 中间 轴式四挡变 速器传动方 案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-2中的中间轴式四挡变速器传动 方案示例的区别为图3-2a、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3-2c所示传动方案的二、三、四 挡用常啮合齿轮传动，而一、倒挡用直 齿滑动齿轮换挡。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-1为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式 变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与 主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡 传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮 传动。图3-1f中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并 用同步器换挡；图3-1d所示方案的变速器有辅 助支承，用来提高轴的刚度。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
(2)中间轴式变速器
多用于前置后驱型式的汽车和后置后驱的客车。 结构特点： a.第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直 接挡； b.除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，故 在中心距不大的情况下，可以提高传动比。 中间轴式变速器传动方案的共同特点是：(1)设有直接 挡； (2)一挡有较大的传动比； (3)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； (4) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或 啮合套换挡； (5)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效 率略低。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-5 倒挡布置方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-5为常见的倒挡布置方案。图3-5b方案的 优点是倒挡利用了一挡齿轮，缩短了中间轴的长 度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡 困难。图3-5c方案能获得较大的倒挡传动比，缺 点是换挡程序不合理。图3-5d方案对3-5c的缺点 做了修改。图3-5e所示方案是将一、倒挡齿轮做 成一体，将其齿宽加长。图3-5f所示方案适用于 全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。
方这一问题。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
倒挡设置在变速器的左侧或右侧，在结构 上均能实现，不同之处是挂倒挡时驾驶员移动 变速杆的方向改变了。为防止意外挂人倒挡， 一般在挂倒挡时设有一个挂倒挡时需克服弹簧 所产生的力，用来提醒驾驶员注意。从这一点 来考虑，图3-6a、b的换挡方案比图3-6c的方案 更合理。图3-6c所示方案在挂一挡时也需克服 用来防止误挂倒挡所产生的力，这对换挡技术 不熟练的驾驶员是不利的。