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變速器(transmissiongearbox)是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置,又稱變速箱。變速器由傳動機構和變速機構組成,可製成單獨變速機構或與傳動機構合裝在同一殼體內。傳動機構大多用普通齒輪傳動,也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構一般用滑移齒輪和離合器等。

1 變速器 -科技名詞定義

中文名稱:變速器 
變速器.
 
英文名稱:transmission 
定義:用於改變轉速和轉矩的機構。 
所屬學科:機械工程(一級學科);
傳動(二級學科);傳動一般名詞(三級學科) 
本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

2 變速器 -概述

變速器奧迪A6變速箱
汽車變速器是通過改變傳動比,改變發動機曲軸的轉拒,適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。通俗上分為手動變速器(MT),自動變速器(AT),手動/自動變速器,無級式變速器。

變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。

滑移齒輪有多聯滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯滑移齒輪變速,軸向尺寸大;用變位滑移齒輪變速,結構緊湊,但傳動比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時,變速應在停車或轉速差很小時進行,用摩擦式離合器可在運轉中任意轉速差時進行變速,但承載能力小,且不能保證兩軸嚴格同步。為克服這一缺點,在嚙合式離合器上裝以摩擦片,變速時先靠摩擦片把從動輪帶到同步轉速后再進行接合。行星齒輪傳動變速器可用制動器控制變速。變速器廣泛用於機床、車輛和其他需要變速的機器上。機床主軸常裝在變速器內,所以也叫主軸箱,其結構緊湊,便於集中操作。在機床上用以改變進給量的變速器稱為進給箱。

3 變速器 -功能

變速器雷克薩斯LS430變速箱
(1)改變傳動比,滿足不同行駛條件對牽引力的需要,使發動機盡量工作在有利的工況下,滿足可能的行駛速度要求。在較大範圍內改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。由於汽車行駛條件不同,要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大範圍內變化。例如,在高速公路上車速應能達到100km/h,而在市區內,車速常在50km/h左右。空車在平直的公路上行駛時,行駛阻力很小,則當滿載上坡時,行駛阻力便很大。而汽車發動機的特性是轉速變化範圍較小,而轉矩變化範圍更不能滿足實際路況需要。

(2)實現倒車行駛,用來滿足汽車倒退行駛的需要。實現倒車行駛汽車,發動機曲軸一般都是只能向一個方向轉動的,而汽車有時需要能倒退行駛,因此,往往利用變速箱中設置的倒檔來實現汽車倒車行駛。

(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。

(4)實現空檔,當離合器接合時,變速箱可以不輸出動力。例如,可以保證駕駛員在發動機不熄火時鬆開離合器踏板離開駕駛員座位。

4 變速器 -基本結構

變速器路虎新神行者變速箱
變速箱由變速傳動機構和變速操縱機構兩部分組成。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數值和方向;操縱機構的主要作用是控制傳動機構,實現變速器傳動比的變換,即實現換檔,以達到變速變矩。

簡單式變速器的基本結構:由殼體、傳動部分和操縱部分組成。

(1)殼體:殼體是基礎件,用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油).:其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷,所以殼體應有足夠的剛度,內壁有加強,形狀複雜,多為鑄件(材料為灰鑄鐵,常用HT200)。

為便於安裝,傳動部分和操縱部分常做成剖分式,箱蓋與殼體用螺栓聯接並可靠定位。殼體上有加油、放油口,油麵檢查尺口,還應考慮散熱。

(2)傳動部分:是指齒輪、軸、軸承等傳動件。軸的幾何尺寸通過強度、剛度計算確定。因主要決定於剛度,而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等,所以一般用碳鋼(常用45鋼)。只有齒輪與軸製成一體或軸載荷嚴重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯接(對中性好,能可靠傳遞動力,擠壓應力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經表面淬火處理。軸多用滾動軸承支承,潤滑簡單,效率高、徑向間隙小,軸向定位應可靠。潤滑方式多用飛濺(υ>25m/s,只要粘度適宜可甩到壁上)。

(3)操縱部分:主要零件位於變速器蓋內。

5 變速器 -工作原理

機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說,變速箱內有多組傳動比不同的齒輪副,而汽車行駛時的換檔行為,也就是通過操縱機構使變速箱內不同的齒輪副工作。如在低速時,讓傳動比大的齒輪副工作,而在高速時,讓傳動比小的齒輪副工作。

6 變速器 -基本分類

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。

變速器F15-5手動變速器
(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信號和車速信號來控制執行元件,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。

7 變速器 -結構特點

簡單式變速器有效率高、構造簡單使用方便鈞優點礦但檔數少,i變化範圍小(牽引力、速度範圍小),只宜在檔數不多的某些車工採用。若增加i的範圍,則使變速器尺寸加大,軸跨度增加,為了既增加檔數又不使軸跨度過大,可採用組成式變速器。所謂組成式變速器,通常由兩個簡單式變速器組合而成,其中檔數較多的稱為主變速器,較少的稱為副變速器。

8 變速器 -優點缺點

組成式變速器的優點:

變速器凱迪拉克SRX變速箱
(1)可以減少齒輪個數,而且檔數越多減少齒輪個數的優點愈明顯。同簡單式變速器相比,它可縮短軸的長度,減少整個變速器的外部尺寸和重量,並且能方便地得到不止一個倒檔。所以當前進檔數超過六個檔時,幾乎都用組成式變速器。
(2)傳動:比變化率Ω大:若主變速器傳動比變化率Ωzu=3,副變速器Ωfu=4則Ω=12;若使簡單式變速器Ω=12,結構往往很難合理。

缺點:
1)檔組間傳動比有對應關係,不易使每檔的2,(速度及牽引力)都很理想。
2)換檔操縱麻煩,有時要操縱兩個變速部分,若為插花換檔還不便記憶。

為了減少操縱動作,最好能順序換檔。為此要求重視檔次編排十使第滅檔組傳動比全部大於第11檔組,達到多數相領排檔的變換隻需操縱主變速的目的,這樣才最為方便。

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