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动力传输之道 汽车齿轮知识知多少

发表日期:2011-03-07 摄影器材: 点击数: 投票数:

 

    在机械领域里,齿轮机构是不可或缺的部分。这在要求较大功率输出,且要求高效率高速度的汽车上,齿轮的精度和强度,以及平顺性耐用性都有很高的要求,今天我们就来看一下,动力,在发动机与轮胎之间都经过了哪些齿轮转换。www.0755car.com

变速箱里,动力在悄悄的变化

    在发动机提供了充沛的动力之后,却也伴随着与车轮之间的速度匹配问题。我们知道,一般发动机转速为每分钟700-5000转,高低比率约为7倍,而正常行车速度为5-120Km/h(超速什么的最讨厌了),比率为24倍,这就要求有一套变速机构将动力优化,从而合理使用动力资源。而变速器的核心部件,就是一系列齿轮。

从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮   从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮

这种啮合方式的齿轮用在汽车传动机构上是很不负责任的

    汽车上的齿轮可不是简单的三角锯齿啮合在一起,传输动力,那是玩具车上用的,也不能设计成上图方形的轮齿,否则会有极大的磨损和动力的损耗。我们可以想象,一个齿廓为平面的齿轮在啮合时,相当于我们穿一双很硬的平底鞋,走路时着地的过程为“后鞋跟”——“全鞋底”——“前鞋尖”,一段时间会发现鞋底前后磨损很大。而带来的冲击……想想木屐的感觉,就清楚了。

从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮   从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮

渐开线圆柱齿轮啮合效果,近似滚动传递过程。蓝色和绿色线条的曲线部分为渐开线造型共轭齿廓

    在大负荷的机械上,齿轮的边线——齿廓会设计成圆弧或渐开线或更复杂的曲线造型,以减轻啮合时的摩擦造成的“根切”和“削尖”。圆弧齿轮在啮合时,齿廓还是有一定滑动摩擦的,而渐开线齿轮则极大减小滑动,以接近混动的方式传播扭矩。这就像荷兰木鞋,虽然一样是硬底,但因为鞋底是圆润的,就不会想木屐一样“啪嗒啪嗒”的,只有“咚”的一声。冲击和磨损自然也减轻了。当然,这样方式的传动仍然是有一定冲击的,我们是否可以避免这“咚”的一声呢?肯定可以。

从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮   从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮

    我们经常见到左图这种斜齿齿轮的设计,它的啮合情况是右图右侧这样的:首先啮合的是最先结合的一点,然后随着齿轮的转动,这条点延长成一条线,并向轮齿的一边移动,当转到一定程度后,结合线啮处,从一条线又缩短成一点,直至啮出。这就让啮合的过程变得柔和了许多,而且可以多齿同时啮合,力矩的传播也接近线性,这就如同我们穿了一双软底的运动鞋,冲击和噪声都明显减弱了。而右图左侧为直齿齿轮啮合情况,从一开始就完全结合形成等于齿宽的啮合线,力量传播直接,震动和噪声也就明显了。

从引擎到轮胎 细数动力经过的齿轮

老式奥迪100车型手动变速器,倒档时,会将下方倒档轴上的齿轮卡在输入输出轴上直齿齿轮中间

    我们可以直观感受到这种差异吗?当然。细心的朋友会发现,有些手动挡车型在倒车时会有“嗡嗡”的声音,这个声音就是因为变速箱中倒档使用了直齿齿轮的缘故。由于倒档平时较少使用且通常在车辆静止状态下使用,所以为了节省空间和成本,倒档齿轮不单独配备一组常啮合齿轮,而把其中一个齿轮结合在同步器上,在切入倒档时,用一个单独的惰轮连接该同步器与另一轴上的齿轮,并且因为增加了这个惰轮因而改变了输出轴的旋转方向。前进挡理所当然的用了斜齿齿轮,而因为斜齿齿轮交错轮齿的造型,使得惰轮无法顺利结合,所以这种方案下的倒档也就退而求之,采用了直齿齿轮。

作者:car20101125

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