变速机

机械概述

    变速机转动手轮带动调速凸轮改变角向位置的同时，调速凸轮的端面曲线经平面弹子夹和固定凸轮的端面曲线作用，使调速凸轮产生轴向移动，从而均匀改变调速凸轮和固定环之间的间隔，使锥度行星摩擦轮产生径向移动。后均匀地改变了行星摩擦轮与主动轮、压盘及固定环、调速凸轮摩擦处的工作半径，实现稳定的无级变速。

    变速机高强度，在加冲击负栽或机器逆转时，本机性能可靠，能转动。变速范围大：变速比均为1：5，即输出转速可在1：45至1：7.25之间任意变化。调速精度高：调速精度为1-0.5转。性能稳定，本机的传动部件都经过特殊的热处理，精密度加工摩檫部位，润滑良好，运行平稳、噪音低、寿命长。同轴结构，输入轴、输出轴同向旋转，体积小、重量轻。组合能力强，本机可与各种类型减速机组合，实现低转速，大扭规的变速效果。在允许负载的情况下，调定的转速恒定；全机密封，可适用于潮湿、多尘、有轻度腐蚀性的工作环境。

    减速机体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。大输入功率可达104kW。减速机在中国的发展已有近40年的历史，广泛应用于国民经济及国防工业的各个领域。主要行业有：电力机械、冶金机械、环保机械、电子电器、筑路机械、化工机械、食品机械、轻工机械、矿山机械、输送机械、建筑机械、建材机械、水泥机械、橡胶机械、水利机械、石油机械等，这些行业使用减速机产品的数量已占全国各行业使用减速机总数的60%～70%。

    由于国家采取了积极的财政政策，拉动了内需，固定资产投资力度加大，各行业的发展驶入了快车道。特别是基础建设的投资，使冶金、电力、建筑机械、建筑材料、能源等加快了发展，因此，对减速机的需求也逐步扩大。预计随着国家对机械制造业的重视，重大装备国产化进程的加快以及城市改造、场馆建设等工程项目的开工，减速机的市场前景看好，整个行业仍将保持快速发展态势，尤其是齿轮减速机的增长将会大幅度提高，这与进口设备大多配套采用齿轮减速机有关。因此，业内专家希望企业抓紧开发制造齿轮减速机，尤其是大型硬齿面减速机及中、小功率减速机，以满足市场的需求。

机械分类

    变速机外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由液力变矩机和齿轮式自动变速机组合起来的。常见的组成部分有液力变矩机、行星齿轮机构、离合器、制动机、油泵、滤清机、管道、控制阀体、速度调压机等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩机、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。

    无级变速机

    无级变速机主要由压紧的主动装置、摩擦传动机构、调速控制机构组成。带锥度的主动轮和压盘被一组碟形弹簧压紧，输入轴与主动轮用键联接，而组成压紧的主动装置。一组带锥度的行星摩擦轮内侧夹在压紧的主动轮和压盘之间，外侧夹在带锥度的固定环和调速凸轮之间，而组成摩擦副；当压紧的主动装置运转时，摩擦轮就做纯滚动，由于固定环和调速凸轮不动，因此，摩擦轮在自转的同时作公转运转，通过行星摩擦轮的中心轴及滑块轴承而带动行星架转动。

    同步啮合式变速机

    同步啮合式变速机一般用于手排变速箱内，在齿轮啮合前先由设置在两齿轮的摩擦圆锥体机构接触，使两个齿轮在啮合前其回转成一致后，同时啮合方式的变速箱，通常在档到档，档到档，或档到第四档时才有此种装置，倒文件并没有。

    自动变速机

    自动变速机，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。自动变速汽车没有离合机，但自动变速机中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。

    手动/自动变速机

    手动/自动变速机由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动挡束缚，让驾驶者也能享受手动换挡种类的乐趣。此型车在其挡位上设有“+”、“-”选择挡位。在D挡时，可自由变换降挡（-）或加挡（+），如同手动挡一样。驾驶者可以在入弯前像手动挡般地强迫降挡减速，出弯时可以低中挡加油出弯。现在的自动挡车的方向盘上又增加了“+”、“-”换挡按钮，驾驶者就能手不离开方向盘加减挡。

机械结构

    变速机的结构并不复杂，主要由两个平行的轴组成。其中一个是动力输入轴，称为主轴，上面装配了各个变速档的主动齿轮，由曲轴通过初级减速齿轮驱动。另外一个是将动力输出的驱动轴，它的上面装配有各变速档的从动齿轮。如果采用链传动的话，驱动轴会伸出曲轴箱，并在伸出端的轴颈上安装用来驱动链条的主动链轮。离合器一般是装在主轴上。

    变速机齿轮

    齿轮可与轴设计为一体或分开，然后用花键，过盈配合或滑动支撑等方式与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开时，其内孔直径到齿根圆处的厚度b影响齿轮强度，要求尺寸b应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装到轴上以后保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分宽度尺寸C，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2为花键内径。为了减小质量，轮辐处厚度δ应在满足强度的条件下设计得薄些。中尺寸D1，可取为花键内径的1．25-1．40倍。齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减小，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。汽车齿轮齿面的表面粗糙度应在 0．80～0．40 m范围内选用。

    变速机的轴

    变速机的轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内，轴前端和中间轴式变速机的轴前段分别装在飞轮内腔，轴常啮合齿轮的内腔里。当变速机中心距小，在壳体的同一端面布置两个滑动轴承有困难时，轴可以直接压入壳体空中，并固定不动。变速机的轴上装有轴承，齿轮，齿套等零件，有的轴上又有矩形或渐开线花键，所以设计时不经要考虑到装配上的可能，且要可以顺利拆装轴上各件。还要注意工艺上的问题。

    变速机壳体

    壳体有整体式和对分时两种。整体式壳体与上盖组成一体，优点是变速机前后轴承孔的同心度以保证，装配，检查方便，壳体多用铸铁制造，上盖多用铝合金压铸；对分式壳体又分为前后对分和上下（左右）对分式。壳体尺寸要尽量小，质量也要小，并有足够大的强度，用来保证轴和轴承工作时不歪斜。为了加强壳体刚度，再壳体上有加强肋。为了注油和放油，壳体上有注油孔和放油孔。为了减少质量，采用铝合金造，壁厚3.5~4.0MM。用铸铁，取5~6货车变速机壳体应设置动力输出孔。

机械原理

    液力变矩机位于自动变速机的前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速机的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速机的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。

    自动变速机中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速机，由于尺寸较大，大传动比较小，只有少数车型采用。绝大多数轿车自动变速机中的齿轮变速机采用的是行星齿式。

    自动变速机的重要组成部分，主要由于太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。

    换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住，使之不动。单向离合器也是行星齿轮变速机的换挡元件，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速机组成不同传动比的挡位。原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速机中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡。

机械使用

    在变速机的两个轴上，每个档位的齿轮相互对应啮合在一起，其中一个齿轮是松套在轴上，可以在轴上空转。另一个齿轮用花键固定在另一个轴上，和轴一同旋转，也可以沿着花键做轴向滑动，但轴向滑动量不大，所以两个齿轮不会因此而脱离啮合。 变速机由于加工工件一般是大批量的，因此不像普通车床那样在切削过程中需要频繁变速，而是通过交换齿轮和三联滑移齿轮联合变速，使其结构更简单，且满足要求。

    当每个档位的两个齿轮中都有一个在空转时，动力不能从主动轴传递给驱动轴，这时，变速机处于空档档位。当某一档位的空转齿轮被固定在轴上时，该齿轮与轴将一起转动，动力也就得到了传递。这时，变速机位于某一前进档位。为了把空转齿轮固定到轴上，在轴上还安装有滑动齿轮，滑动齿轮内孔上有花键，可以利用花键做轴向滑动。

    在滑动齿轮的侧面还布置了凸形卡爪，当滑动齿轮沿花键做轴向滑动时，滑动齿轮的卡爪插进了空转齿轮的卡爪槽内，从而使空转齿轮和轴一同旋转。摩托车上专门设计安装了驱使滑动齿轮沿轴的花键滑动的专用机构——变速操纵机构。变速操纵机构的主体是变速凸轮轴，该轴是一个粗大的中空轴，和主轴和驱动轴平行布置。在这个轴的表面上，布置了几个弯曲的槽，变速叉上的滑动销插入槽内。当变速凸轮轴旋转时，变速叉的滑动销沿槽滑动。

    交换齿轮是专用机床常用的一种主运动及进给运动变速方法，该机床变速交换齿轮位于工一 Ⅱ轴之间，在主轴箱体之外，因此手动更换齿轮方便，变速时，打开挂轮箱盖，松开紧固 螺钉9，取出有缺口的档盖10，挂轮11便可以从轴上取出。挂轮与轴用花键联结。交换齿轮放在传动链的前端(即靠近电动机)，这是由于越靠近电动机，传动FAG轴承及齿轮的转速越高，其传递的扭矩越小，使得传动件的几何尺寸也越小，使得结构紧凑且节约原材料。 交换齿轮的主、被动轮是可以相互使用的，这就可以用较少的齿轮而得到较大的变速范。