1、机电工程学院毕业设计外文资料翻译设计题目: ZY1160货车底盘总体及车架设计 译文题目: 汽车工程学I：汽车纵向动力学 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 正文：外文资料译文 附 件：外文资料原文指导教师评语： 签名： 年 月 日24正文：（选自汽车工程学：汽车纵向动力学P111-122 ）变速器3.4.1.2 变速器设计 机械有级式变速器被分成两类： 1）双轴式变速器 2）周转式变速器（行星齿轮变速器） 双轴式变速器又被称为中间轴变速器，这是适用于所有传统有级式变速器的通用术语。在这种变速器中。在这种变速器中，非直齿轮之间的转矩传递发生在两个平行轴上相互啮合的齿轮对。 前进挡的直
2、齿轮对是常啮合的。这个齿轮对是由一个与轴固定在一起齿轮与一个空套在轴上的齿轮组成。后者是在第二轴上并且可以自由旋转但是不能轴向移动。同步器可以按照各个不同要求使空转的齿轮对与轴相连进行传动。 双轴式变速器可以根据输入和输出轴的安装位置被分为： 1）共轴双轴变速器 2）非共轴双轴变速器 （1）共轴双轴变速器 对于传统驱动形式（发动机前置后驱）的车辆，这种双轴有级式变速器被广泛的采用。这种设计的显著特点是可以把输出轴与输入轴直接相连进行传动。剩余的能量齿轮对间的能量传递是通过中间轴进行的（图3-52）。图3-52 共轴式双轴变速器的能量传递路线及其布置（来源：电机专用驱动系统） 一般来言，共轴的中
3、间轴变速器直接与离合器总成装配在一起。输出转矩通过传动轴进行传递。这将导致不合理的轴荷分配。正是这样的原因在有些车辆上将变速器安装在后轴附近（驱动桥设计).传动轴的转速与发动机发动机的转速一致。图3-53展示了一种客车上使用用的共轴的五挡变速器。图3-53 五挡手动变速器（福特） 图3-54 非共轴式双轴变速器的能量传递路线及其布置（ 来源：电机专用驱动系统 ）图3-55 非共轴五挡手动变速器（萨博）（2）非共轴的双轴变速器 这种双轴变速器被用于发动机前置前驱或者发动机后置后驱的车辆，这种变速器的输入输出轴常常被安置在变速器的同一边。靠近输出轴的是差速器，差速器是集成在变速器壳上的。这种变速器
4、的动力传递路线如图3-54所示。每个挡位中，动力传递是通过一对啮合的齿轮对进行的。这种变速器对于前轮驱动的车辆来言是不合适的因为曲轴与输入轴之间的轴向移动必须被桥接。图3-55展示前轮驱动且发动机橫置的汽车的非共轴式双轴变速器的实例。 3）换挡机构 在双轴变速器中是通过适当的离合机构来进行换挡的。在这种情况下，有一些不同： 1) 同步器 2）粘附换挡离合器 在手动变速器中换挡是通过换挡杆进行操作的。在换挡的时候，换挡齿轮和轴的同步时间是确定的，齿轮和轴的速度必须是相同的。这种无同步器换挡的方法曾经被用了很长时间，这是通过驾驶员两次的离合操作来实现速度的同步的。对于无同步器的变速器来言选择正确的
5、换挡时机是需要一定技巧的。这就导致了现在这种换挡方式仅仅被应用在一些卡车上。在有级式变速器的前进挡中是通过摩擦部件来保证齿轮轴向移动过程中旋转部件速度的同步来实现操作的方便和快捷以及低噪声和少磨损的目的的。图3-56 博格华纳系统单锥同步器（ZF）1-在滚针轴承支持下空转的惰齿轮 2-有摩擦锥面的结合齿圈3-主要功能元件，有反锥面的摩擦面及起锁止作用的齿的锁环。4-能够使变速器轴与结合套相互联系一起转动的花键毂5-压紧弹簧 6-球销 7-推力块 8-具有内齿的结合套 图3-57展示了锁环式同步器的工作原理。同步器的主体花键毂4与变速器的输出轴相联。锁环3被花键毂带动一起旋转。锁环上有比花键毂上
6、槽窄的凸起，可以保证锁环可以相对于花键毂有一定的转动角度。 在换挡开始之前，拨叉被止动器保持在中间位置。换挡时，拨叉强制移动结合套8，这会使滑块7带动球销6向锁环3施加压力。锁环的锥面与齿圈上的锥面相抵触。与齿轮1有关的结合套8与锁环3之间的速度差会使齿轮1与锁环的速度相等，这就是同步过程。换挡拨叉进一步移动，结合套8上的斜面与锁环3上对应齿端倒角斜面相接触。重要的同步动作开始，就像图2展示的那样，换挡力通过滑块7与凸牙8作用于同步环上。换挡力被分解成两个力产生在斜面之间的拔环力矩TZ有使锁环后退的趋势。在存在摩擦的过程中不能进行换挡。经计算可得当拔环力矩TZ小于作用在锁紧装置上的摩擦力矩Tr
7、的阶段将会是锁止装置锁死。在文献中常常称拔环力矩TZ为转位转矩Ti，称摩擦力矩Tr为锥面力矩Tc。当速度同步的时候摩擦力矩为零，如图3 。解锁过程开始，拔环力矩大于摩擦力矩，使锁环相对于齿轮锥面转动一个角度。在这个阶段，换挡力迅速的减少。通过换挡拨叉的轴向移动弹簧支承球销进入结合套的凹槽中，这把弹簧5按压到滑块中，直到被结合套覆盖。图3-57 同步过程。用半满的提示箭头指示的方向移动，扭矩箭头指示作用同步器环上的力矩 当齿轮啮合时，结合套上齿越过锁环使花键毂2与齿圈啮合。在图4中球销被覆盖。锁环只有通过推力块施加于花键毂进而施加在摩擦锥面上的残余压力。残余压力产生于移动结合套和滑块(包括球销）
8、移动时产生的摩擦力。结合套相对与锁环转动一个角度而与花键毂结合。换挡动作完成。结合套把转矩由齿轮传到变速器轴上，如图5.图5-38五挡双离合变速器（保时捷）同步的过程无论如何都是要耗费一些时间的。为了缩短换挡的时间，保时捷公司已经研发能过在受载时还能实现换挡的双离合式变速器很长时间了。在以一个挡位前进时，相邻的高档位或者低档位已经被换上，但是真正的换挡发生在分离当前离合器而同时结合另一个离合器。这意味着这这种换挡操作是基于摩擦的换挡操作。图3-58展示了非共轴双离合器式变速器布置图。第二个离合器通过空心轴与齿轮2和4相联，第一个离合器通过空心轴的内轴与齿轮1,3和5相联。因此，两个连续的挡位可
9、以被同时以合适的啮合时机被换上。但是无论如何在常规的双轴变速器中在不中断动力传递是进行换挡是不可能实现的。为了有足够的换挡速度和舒适性，离合器的电动自动控制换挡机构是必不可少的。此外，驾驶者还可以直接手动操作。2. 周转式变速器（行星齿轮变速器）周转式变速器的特点是至少三个同轴杆通过各自齿轮的啮合而被永久的联系在一起。图3-59展示一个周转式变速器上不同中心轴上齿轮的各自位置。两根轴分别与太阳轮和齿圈相联，第三根轴与行星架相联。为了实现较小的轴向尺寸，采用简单的齿轮形式以及较好的受力情况而选择了这种设计。这种周转式变速器设计被称为直齿行星齿轮变速器。图3-59 行星齿轮变速器周转式变速器的特征
10、参数是公称变速比i0，它是齿圈与太阳轮的半径比。 周转式变速器的传动比可由下面的基本方程得到： 这里 -行星架的角速度； -齿圈的角速度； -太阳轮的加速度； -公称变速比。 图3-60展示了在稳定情况下行星齿轮的受力情况。图3-60 作用在行星齿轮上的力由行星齿轮上的力和力矩平衡可以得到： 这里 考虑到各个量的大小，我们可以得到： 因为 我们可以类似的得到剩余的传动比： 因此，如果忽略传动过程中的能量损失，三根轴的转矩比可以仅仅用行星齿轮机构的几何参数来确定。因为力矩平衡,我们可以得到 图3-61 行星齿轮变速比以及理论变速比的变化范围因为转矩即不会增加也不会减少，这样，行星架转矩MB的方向
11、与太阳轮转矩MS方向以及齿圈转矩MH方向的方向相反。当所有轴都向一个方向转动时行星齿轮传动的输出也同样适应这种情况。与传统有级式变速器相比，自由转动的行星齿轮变速器不受力。如果一个轴被固定，它成为力矩传递的支承。另两根轴之间的转速比固定这个比值可由它的特征方程决定。依靠与发动机相联的轴以及被固定的转速器壳，行星齿轮传动机构可以有六个不同的传动比，其中两个是倒挡。 而且，还可以通过第三根轴直接与发动机相联而获得直接挡。所有的行星轮作为一个整体旋转。传动比i=2,i=0.5以及i=-1不能通过简单的圆柱行星齿轮来实现。为了实现一定的传动比，齿圈的齿数应该根据太阳轮的齿数来选定。这可以用锥齿轮或者准
12、配多排行星齿轮变速机构。图3-62 行星齿轮变速器上制动齿圈的多片离合装置由于所受作用力被分布到几个啮合的齿轮（几个行星轮）上，使这种优良的对称设计同时具有了较小的体积以及较轻的质量和较大的最大传递转矩。因此大量的行星齿轮变速器被应用在汽车上（自动变速箱，分动器，轮边减速器）。在这种设计中包括一些可变的传动比，行星齿轮变速器可以用制动离合机构来实现在承载的条件下换挡。在现在的变速器中，这些换挡单元有多盘制动器和离合器以及带式制动器组成（图3-62）它们大多是由液压系统操纵的。为了使变速箱中有较少的换挡机构并且有较多的挡位以及能够很好地设计各挡位之间传动比的关系，双排行星齿轮变速器出现了。图3-
13、63 双排行星齿轮变速器的设计和挡位安排（戴姆勒奔驰）C- 离合器 B-制动器图3-63展示了4挡双排行星齿轮变速器的原理示意图以及其适合的变速离合机构。通过一个太阳轮输入，在后排行星传动机构锁止的时候通过两个太阳轮输入，通过后排行星齿轮传动机构的行星架输出。传动比根据行星齿轮传动机构的数量多次重复应用特征方程求得。在自动变速器中，采用的双排行星齿轮变速器。图3-64展示了一个各挡位传动比排列合理并且占用空间较小的拉维挪式变速器，它的设计原理及换挡机构简图在图3-65上展示。图3-64 拉维挪式变速器 （来源：电机专用驱动系统 ）由太阳轮输入由齿圈输出就像图3-64展示的那样。短的和长的行星轮
14、用一个行星架连接。图3-65 拉维挪式变速器的设计及挡位安排（博格华纳）在有一个固定传动比的圆柱行星齿轮传动机构被用作轮边减速器。这样输入轴的转矩低于输出轴的转矩，且转速高于输出轴转速。减速器被安装在车轮上会减少非簧载质量（对比：车辆工程）。用双级主减速器，可以明显减少“短”半轴的长度就像一些工程车辆，而且因为需要较小传动比的主减速器可以使空间的利用率提高。一个缺点就是由于多级传动不可避免地减少了传动效率，所以轮边减速仅仅被用于商用车（图3-66）。行星齿轮变速器也用于分动器（3.5节）或者增距变速器（在功率分流设计中）周转式变速器中没有中间轴被固定。在分动器中输入转矩被分成两个输出在增距变速器中输入转矩可以被相加之后进行输出，可是在这种情况下，周转式变速器不再是一个功率转换器，这是因为少
