手动变速器课件

2019/10/14汽车传动系12019/10/14汽车传动系2汽车传动系第一节概念第二节离合器第三节手动变速器第四节自动变速器第五节万向传动装置2019/10/14汽车传动系3第三节手动变速器•一、变速器概述•二、齿轮式变速器的变速传动原理•三、齿轮式变速器的构造•四、变速器常见故障与诊断2019/10/14汽车传动系4一、变速器概述•1.变速器的功用•(1)改变传动比：•通过改变传动比扩大汽车驱动力和速度的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时，使发动机在最有利的条件下工作。•(2)设置倒挡：•在发动机旋转方向不变的条件下，使汽车能倒向行驶。•(3)设置空挡：•中断发动机向驱动桥的动力传递，以使发动机能够起步、怠速，满足汽车暂时停车的需要。2019/10/14汽车传动系52.变速器的性能要求•(1)具有合理的挡数和适当的传动比。•(2)具有倒挡和空挡。•(3)传动效率高，操纵轻便，工作可靠，无噪声。•(4)结构简单，体积小，重量轻，维修方便。2019/10/14汽车传动系63.变速器的形式•(1)按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。•(a)有级式变速器有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：普通齿轮变速器(齿轮轴线均固定)行星齿轮变速器(部分齿轮(行星齿轮)轴线不固定)。•(b)无级式变速器传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。•(c)综合式变速器由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。2019/10/14汽车传动系7•(2)按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种。•(a)强制操纵式变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换档。•(b)自动操纵式变速器•传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。•(c)半自动操纵式变速器可分为两类：一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。2019/10/14汽车传动系8二、齿轮式变速器的变速传动原理•1.变速及变扭原理•普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩的改变。•在一对齿轮逐齿啮合传动中，相同时间内，两个齿轮参加啮合的齿数一定相等，即n1Z1=n2Z2。•传动比：输入轴转速与输出轴转速之比或被动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比。即：i12=n1/n2=Z2/Z1。2019/10/14汽车传动系9至传动轴来自发动机•在齿轮系传动中，总传动比等于各级齿轮传动的传动比的连乘积。•在图示二级传动中，其传动比为:•i14=n1/n4=i12×i34=(Z2/Z1)×(Z4/Z3)2019/10/14汽车传动系10•根据能量守恒定律，齿轮传动中，输入轴功率P1应等于输出轴功率P2，即P1=P2•因为：P1=M1n1/9550千瓦，P2=M2n2/9550千瓦•所以：M1n1=M2n2，•则传动比：i12=n1/n2=M2/M1。•上式表明若n2n1，则M2M1，得到降速增扭目的，速度降低越多，扭矩增加越大。2019/10/14汽车传动系11•2.变向原理•由于相啮合的一对齿轮旋向相反，所以每经过一对外啮合齿轮副则改变一次转向。图示即为三轴式变速器倒车时的传动情况。•归纳：•i=1，直接挡；•i＜1，超速挡；•i＞1，低速挡2019/10/14汽车传动系12三、齿轮式变速器的构造•变速器由变速传动机构、变速操纵机构组成。2019/10/14汽车传动系13(一)变速传动机构•普通有级式变速器的传动机构有二轴式和三轴式两种。•1.二轴式变速器•发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽车，由于受总体布置的影响，一般广泛采用二轴式变速器，如我国常见的桑塔纳、捷达、夏利、奥迪和富康等轿车，均采用此变速器。即只设有输入轴、输出轴和倒挡轴，而不设中间轴。图示为桑塔纳2000型轿车五挡手动变速器2019/10/14汽车传动系142019/10/14汽车传动系15(1)变速器的构造2019/10/14汽车传动系161)Ⅰ、Ⅱ轴总成2019/10/14汽车传动系172)输入轴总成2019/10/14汽车传动系183)输出轴总成2019/10/14汽车传动系19(2)动力传动路线2019/10/14汽车传动系20空挡：一、二挡和三、四同步器接合套均位于中间位置。2019/10/14汽车传动系21一挡：一、二挡同步器接合套12右移与二挡齿轮14接合齿圈接合。输入轴-输入轴二挡齿轮4-输出轴二挡齿轮14-一、二挡同步器接合套12-一、二挡同步器齿轮毂19-输出轴。i1=3.4552019/10/14汽车传动系22二挡：一、二挡同步器接合套12左移与一挡齿轮11接合齿圈接合。输入轴-输入轴一挡齿轮6-输出轴一挡齿轮11-一、二挡同步器接合套12-一、二挡同步器齿轮毂19-输出轴。i2=1.9442019/10/14汽车传动系23三挡：三、四挡同步器接合套2左移与三挡齿轮3接合齿圈接合。输入轴–三、四挡同步器齿轮毂18-三、四挡同步器接合套2-输入轴三挡齿轮3-输出轴三挡齿轮15-输出轴。i3=1.2862019/10/14汽车传动系24四挡：三、四挡同步器接合套2左移与四挡齿轮1接合齿圈接合。输入轴–三、四挡同步器齿轮毂18-三、四挡同步器接合套2-输入轴四挡齿轮1-输出轴四挡齿轮16-输出轴。i4=0.9692019/10/14汽车传动系25•五挡：五挡同步器接合套8右移与五挡齿轮7接合齿圈接合。输入轴–五挡同步器齿环9–五挡同步器接合套8-输入轴五挡齿轮7-输出轴五挡齿轮10-输出轴。五挡传动比：i4=0.802019/10/14汽车传动系26倒挡：倒挡滑移齿轮13右移，分别与输入轴倒挡齿轮5和一、二挡同步器接合套12外齿圈啮合。输入轴–输入轴倒挡齿轮5–倒挡滑移齿轮13–一、二挡同步器接合套12–一、二挡同步器齿轮毂19–输出轴。i倒=3.1672019/10/14汽车传动系27(3)传动路线动画没有直接挡两轴五当变速器传动简图：1-输入轴2-接合套3-里程表齿轮4-同步环5-半轴6-主减速器被动齿轮7-差速器壳8-半轴齿轮9-行星齿轮10、11-输出轴12-主减速器主动齿轮13-花键毂2019/10/14汽车传动系282.三轴式变速器•对于客车或中重型载货汽车，在传动系中，要求输出更大的扭矩和实现较大的速度变动范围，一般广泛采用三轴式变速器。即变速器除了输入轴、输出轴、倒挡轴外，还设有中间轴(如图示)。2019/10/14汽车传动系29三轴示意图至传动轴来自发动机Ⅰ轴(输入轴)Ⅱ轴(输出轴)倒挡轴中间轴2019/10/14汽车传动系30•与二轴式相比：•a.在相同的径向尺寸下，可获得较大的传动比；•b.可获得高传动效率的直接挡。•(1)变速器构造•东风EQ1092型汽车五挡变速器。2019/10/14汽车传动系31东风EQ1092型汽车变速器结构图2019/10/14汽车传动系32•变速传动机构输入轴中间轴输出轴倒档轴变速齿轮结合套2019/10/14汽车传动系33(2)动力传递示意图五挡接合齿圈四、五挡接合套四、五挡固定齿座四挡接合齿圈三挡接合齿圈二、三挡接合套二、三挡固定齿座二挡接合齿圈2019/10/14汽车传动系34(3)变速器工作情况2019/10/14汽车传动系35(3)各挡的传动路线及传动比•一档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴一、倒挡齿轮-第二轴一、倒挡滑动齿轮-第二轴；i1=7.31。2019/10/14汽车传动系36二档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴二挡齿轮-第二轴二挡齿轮-二、三挡接合套组件-第二轴；i2=4.31。2019/10/14汽车传动系37三档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴三挡齿轮-第二轴三挡齿轮-二、三挡接合套组件-第二轴；i3=2.45。2019/10/14汽车传动系38四档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴四挡齿轮-第二轴四挡齿轮-四、五挡接合套组件-第二轴；i4=1.54。2019/10/14汽车传动系39五档：第一轴-四、五挡接合套组件-第二轴；i5=1。(直接挡)2019/10/14汽车传动系40倒档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴一、倒挡齿轮-倒挡常啮合中间齿轮-倒挡中间齿轮-第二轴一、倒挡滑动齿轮-第二轴；i倒=7.66。2019/10/14汽车传动系41(4)切诺基车三轴式4/5挡变速器2019/10/14汽车传动系42•与东风EQ1092型汽车五挡变速器相比：•a.前者壳体采用整体式,后者采用三段式，即由前壳体、中间连接器(中间支承板)和后壳体(或二轴后轴承盖)组成。•b.前者每根轴采用二点支承，后者采用三点支承，提高了轴的刚性。•c.五挡、倒挡采用桑塔纳二轴式五挡变速器的结构形式，使轴的跨度减小，刚度提高。•d.前者采用部分同步的换挡方式，后者采用全同步换挡方式。2019/10/14汽车传动系43各挡动力传动路线示意图2019/10/14汽车传动系44•3.变速器的换挡装置(1)直接滑动式(即滑移齿轮)换挡装置：直接滑动式用于直齿轮传动的挡位，换挡齿轮和轴通过花键联接。常用于一挡、倒挡，如东风EQ1092型汽车五挡变速器。(2)接合套式(即同步器)换挡装置：这种换挡装置用于斜齿轮传动的挡位，如左边示意图所示。2019/10/14汽车传动系45一、倒挡齿轮直接滑移式四、五挡同步器接合套式换挡装置的两种类型2019/10/14汽车传动系46•根据换挡装置的不同，变速器又可分为全同步式变速器和部分同步式变速器。•部分同步式变速器•即变速器中既有滑移齿轮式换挡装置，又有接合套式换挡装置。•全同步式变速器•即变速器中的各挡(除倒挡)均采用同步器(接合套式)换挡机构。2019/10/14汽车传动系47三轴五挡全同步变速器传动简图1-输入轴2-轴承3-接合齿圈4-同步环5-输出轴6-中间轴7-接合套8-中间轴常啮合齿轮2019/10/14汽车传动系484.同步器的构造及其工作原理•同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。•惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。•惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种，见图示。2019/10/14汽车传动系49东风EQ1092型汽车锁销式惯性同步器2019/10/14汽车传动系50桑塔纳2000型轿车锁环式惯性同步器2019/10/14汽车传动系51(1)锁环式惯性同步器•1)构造•锁环式惯性同步器主要部件有：接合套、花键毂、锁环、滑块、弹簧等。•图示为北京BJ2120型汽车三档变速器中的二、三档同步器。2019/10/14汽车传动系521、4-齿轮2-滑块3-拔叉5、9-锁环（同步环）6-弹簧圈7-花键毂8-接合套10-接合套中部凹槽11-花键毂轴向槽12-锁环缺口北京BJ2120型汽车三档变速器中的二、三档同步器2019/10/14汽车传动系53•花键毂7：a.内用花键与第二轴连接；b.两端用垫片和卡环作轴向定位；c.两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环(也称同步环)9和5。•锁环5、9：a.外有短花键齿圈，其齿形、尺寸与齿轮1、4及花键毂7上的外花键齿均相同；b.内有锥面，锥度与齿轮1和4的外锥面相同；锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦；c.正对接合套8的一端有倒角(称锁止角)，且与接合套齿端的倒角相同。•三个滑块2：a.分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动；b.两个弹簧圈6将滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作