手动变速器原理及应用-变速器研究所.ppt

手动变速器原理及应用 变速器研究所 ——选换挡性能 目 录 * 1、变速器基本功能及要求 2、选换挡性能指标 3、同步器工作原理及实际应用 4、同步器结构分析 5、换挡定位方式 6、防脱档结构 7、换挡系统结构分析 8、换挡故障模式分析 * 1 变速器基本功能及要求 1）保证汽车具有良好的动力性与经济性； 2）设置空档，使发动机与传动系分离； 3）设置倒档，实现倒车功能； 4）操纵简单、可靠、方便、迅速、省力； 5）传动效率高，工作平稳、低噪声； 6）体积小，质量轻，承载能力强，工作可靠； 档位数：影响发动机功率的利用率、燃料的经济性； 最大速比：影响动力性及爬坡性； 最小速比：影响汽车的最高车速及经济性； 整车动力性、经济性计算 实现整车功能需要； 实现整车功能需要； 简单、方便：整车布置要求； 可靠：变速器不得有跳档、脱档、乱档等现象； ☆ 迅速、省力：对变速器选换挡性能提出的要求； ☆ 传动效率高：整车经济性提出的要求； 工作平稳、低噪声：整车对变速器提出的性能要求； 体积小、质量轻：整车对变速器提出的性能要求； 承载能力强,工作可靠：整车对变速器提出的功能要求;☆ 同步器工作原理及计算 齿轮强度计算轴承寿命分析 * 2 选换挡性能指标 1）选换挡力适中； 2）选换挡过程无卡滞，具有吸入感； 3）换挡无抖动、异响，脱档、乱档等现象； 1）各弹性元件取力适中； ★ 2）同步器锁止角合理； 1）各运动元件活动间隙合理； 2）同步器滑动灵活； ★ 3）选档准确定位； 4）同步环准确分度； ★ 1）合理调整换挡定位行程、齿套运动行程的关系； 2）同步环活动间隙合理（轴向/径向）； ★ 3）设置防脱档结构:结合齿/同步器齿套； ★ 4）设置自锁、互锁、五倒档互锁装置； 换挡力 轿车、微型车变速器≤300N; 轻、中型货车变速器≤400N; * 3.1 同步器工作原理 预同步 锁 止 滑 移 穿 越 结 合 拨叉受F作用力推动齿套带动滑块+弹簧前移消除同步环活动间隙，在摩擦力矩的作用下同步环发生偏转。 同步器弹簧，分度 同步器齿套在F的作用下继续前移，由于同步环偏转使得齿套锁止角面受阻产生摩擦力矩、拨环力矩,△ω↓ 摩擦力矩,拨环力矩 当摩擦力矩等于拨环力矩时，使得齿套在同步环锁止面上滑移， △ω↓→0 当△ω=0时，摩擦力矩消失，齿套脱离同步环随机进入结合齿 齿套内花键进入结合齿外花键实现结合， △ω=0 换挡困难、冲击、打齿 1）摩擦锥面锥角α 摩擦锥面锥角过小，导致铜环与齿轮锥面脱不开抱死，导致换挡困难。根据右上图模型可推导出:α atanμ 其中，μ——摩擦系数，一般取0.1 ～0.12。 在实际应用中α一般取6.5～10° 2）同步器弹簧工作力P及刚度: P过小，预同步过程中使同步环发生偏转的摩擦力矩小，容易产生换挡冲击，严重情况下（快速换挡）出现换挡打齿；P过大，容易造成同步器齿套及滑块过早磨损导致同步器失效。同时，由于P过大导致静摩擦力过大导致换挡困难、卡滞等现象。在实际应用中，同步器弹簧工作里一般取8 ～15N. 3）同步器结构尺寸 如右下图，在实际应用中，一般 X1X2,其中： X2——同步环有效活动间隙； X1——锁止尖角距离； 若X2大于X1,则容易出现预同步过程中，摩擦锥面尚未接触，还没有产生使同步环发生偏转并形成锁止位置的摩擦力矩时，同步器齿套就穿越同步环，导致不同步啮合造成换挡打齿及换挡冲击冲击。 在设计过程中，一般同步环活动间隙为0.7mm, X1-X2=0.2 ～0.3mm. * 前提条件 整车条件下，从动盘与压盘彻底分离 3.2 同步器实际应用 3.2 同步器实际应用 换挡困难、冲击、打齿 4）同步环接近尺寸、分度尺寸 接近尺寸Z——同步环偏转角度后，同步器齿套相对滑块开始轴向移动时，同步器齿套与同步环倒角之间的轴向距离； 分度尺寸a——同步环偏转角度后，同步器齿套与同步环花键齿中心线的距离； 接近尺寸应大于0，一般为0.2 ～0.3mm;分度尺寸一般等于花键齿的1/4周节，即同步环旋转圆周方向的间隙。 * 右图为非对称结合齿同步器结构升档过程完成预同步过程的状态(ω1 ω2),同步过程完成预同步过程、产生摩擦力矩之后同步环反方向发生偏转一定角度，齿套结合齿接近同步环结合齿，其中齿套与同步环倒角轴向距离即为接近尺寸Z,齿套结合齿中心与同步环中心之间距离即为分度尺寸a.在换挡过程中，已发生的动作有： 齿套受力轴向移动→齿套带动滑块推动同步环→锥面形成摩擦力矩Tc →同