一、手动变速器

图14四冲程柴油机示意图变速器的位置变速器在传动系中位于离合器的后面（或液力变矩器的后面），万向传动装置的前面。图14四冲程柴油机示意图图14四冲程柴油机示意图手动变速器与分动器一、变速器的功用与分类1.变速器的功用1）实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作；2）实现汽车倒驶。由于内燃机是不能反向旋转的，利用变速器的倒档，实现汽车的倒向行驶；3）必要时中断传动。利用变速器中的空档，中断动力传递，使发动机能够起动和怠速运转，满足汽车暂时停车或滑行的需要；4）实现动力输出，驱动其他机构。如有需要，可将变速器作为动力输出器，驱动其他机构。如自卸车的液压举升装置等。第一节概述图14四冲程柴油机示意图手动变速器与分动器2.变速器的类型1）按传动比变化方式分类（1）有级变速器。目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比，传动比成阶梯式变化。轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-6个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。（2）无级变速器。其传动比在一定范围内可连续地变化。常见的有电力式和液力式及机械式，多用液力式。（3）综合式变速器。它是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，目前应用较多。图14四冲程柴油机示意图手动变速器与分动器2.变速器的类型2）按操纵方式不同分类（1）强制操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档。这种变速器的换档机构简单，工作可靠并且经济省油。（2）自动操纵式变速器。其传动比的选择和换档是自动进行的。所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板和制动装置来控制车速。此种方式因操作简便，目前运用较多。（3）半自动操纵式变速器。此种变速器有两种形式：一种是几个常用档位可自动操纵，其余几个档位由驾驶员操纵；另一种是预选式的，即驾驶员先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通自动控制和执行机构进行自动换档。图14四冲程柴油机示意图手动变速器与分动器二、普通齿轮变速器的工作原理1．变速变矩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改变的。单级齿轮传动的传动比——主动轮转速与从动轮转速之比值。多级齿轮传动的传动比积各级齿轮传动比的连乘积所有主动齿轮齿数的乘积所有从动齿轮齿数的乘i12212,1zznni12212,11221MMnniMMnn故而图14四冲程柴油机示意图从上述公式可知：当i1时，为降速增扭矩传动，其档位称为降速档；当i1时，为增速降扭矩传动，其档位称为超速档；当i=1时，为等速等扭矩传动，其档位称为直接档。习惯上把变速器传动比值较小的档位称为高档，传动比值较大的档位称为低档；变速器档位的变换称为换档，由低档向高档变换称为加档（或升档），反之称为减档（或降档）。变速器就是通过档位变换来改变传动比，从而实现多级变速的。第十三章手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图2．换档原理变速器的换档，通常采用接合套、滑移齿轮或同步器等装置使齿轮或齿圈啮合或脱开来实现。两轴式变速器示意图三轴式变速器示意图第十三章手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图3.变向原理由齿轮传动原理可知，一对相啮合的外齿轮旋向相反，每经过一传动副，其轴改变一次转向。故两轴式变速器在输入轴与输出轴之间加装了一倒档轴和倒档齿轮（也称为惰轮），而三轴式变速器则在中间轴与输出轴之间加装了一倒档轴和倒档齿轮，就可使输出轴转向改变，从而使汽车能倒向行驶。手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图变速器包括变速传动机构和换档操纵机构两部分。变速传动机构是变速器的主体，主要有一系列相互啮合的齿轮副及其支承轴，以及作为基础件的壳体组成。其功用是改变转速、转矩和旋转方向。操纵机构的功用是实现换档。按照工作轴数量（不含倒档轴）可分为3轴式变速器和2轴式变速器。第十三章手动变速器与分动器第二节齿轮变速器的变速传动机构图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器一.两轴式齿轮变速器在发动机前置前轮驱动（FF型）和发动机后置后轮驱动（RR型）的中、轻型轿车上，由于布置的需要，采用了两轴式变速器，如奥迪100型、一汽捷达、神龙富康、天津威驰、东南菱帅等轿车。其特点是，只有输入轴和输出轴（不包括倒档轴）两根轴，无中间轴，且输入轴与输出轴平行。前置发动机又有纵向布置（如奥迪100、桑塔纳）和横向（宝来、捷达、东南菱帅、花冠、威驰）布置两种形式，所以与其配用的两轴式变速器也有两种不同的结构形式。补充：前置后驱(FR)、前置前驱(FF)、后置后驱(RR)、中置后驱(MR)、4轮驱动（4WD）图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器发动机前置纵向布置的二轴式变速传动机构当发动机前置纵向布置时，发动机旋转方向与车轮旋转方向垂直，所以主减速齿轮为一对圆锥齿轮。图14四冲程柴油机示意图图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器2．发动机前置横向布置的二轴式变速传动机构当发动机横置时，由于变速器的输出轴与驱动桥轴线平行，故主减速器采用一对圆柱斜齿轮。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器一.两轴式变速器变速传动机构图13-3是一汽奥迪100型轿车变速器传动简图，该变速器具有五个前进挡和一个倒挡，所有挡位均用锁环式惯性同步器换挡。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器图13-4变速器动力传递简图1-输入轴2、3、4、9、10-一、二、三、四、五挡主动齿轮5、8、16、19、24、27-同步器锁环6、17、25-同步器接合套7、18、26-同步器花键毂11、13-倒挡主、从动齿轮12-输出轴14-倒挡齿轮轴15-倒挡中间齿轮20、21、22、23、28-五、四、三、二、一挡从动齿轮29-主减速器主动锥齿轮图14四冲程柴油机示意图奥迪100型轿车变速器的动力传递路线及传动比档位动力传递路线传动比空档操纵变速杆，使各档同步器接合套处于中间位置，此时动力不传给输出轴。一档操纵变速杆,将接合套25左移，动力由输入轴依次经齿轮2、齿轮28、同步器花键毂传给输出轴。39/11=3.545二档操纵变速杆，将接合套25右移，动力由输入轴依次经齿轮3、齿轮23、同步器花键毂传给输出轴。40/19=2.105三档操纵变速杆，将接合套6左移，动力由输入轴依次经同步器的花键毂、齿轮4、齿轮22传给输出轴。40/28=1.429四档操纵变速杆,将接合套6右移，动力由输入轴依次经同步器花键毂、齿轮9，齿轮21传给输出轴。35/34=1.029五档操纵变速杆,将接合套17左移，动力由输入轴依次经齿轮10、齿轮20、同步器花键毂传给输出轴。31/37=0.838倒档操纵变速杆,将接合套17右移，动力由输入轴依次经倒档齿轮11，倒档中间齿轮15，输出轴倒档齿轮13及同步器花键毂传给输出轴。反向输出动力。35/10=3.5第十三章手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器二.三轴式齿轮变速器传动机构在发动机前置后轮驱动（FR型）的汽车上，常采用三轴式变速器，如丰田皇冠、日产公爵等轿车、各类皮卡、面包车及国产解放型和东风载货汽车等。其特点是传动比范围较大，有直接档，传动效率高。图13-5所示为东风EQ1090E型汽车变速器的结构图。变速器通过四个螺栓固定在飞轮壳后端面上，其传动部分主要由第一轴、第二轴、中间轴和传动齿轮构成。另外还有倒档轴。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器图13-5东风EQ1090E型汽车变速器结构图。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器东风EQ1090E变速器动力传递简图。图14四冲程柴油机示意图东风EQ1090E型汽车变速器的动力传递路线及传动比档位动力传递路线传动比空档操纵变速杆，使各档同步器接合套处于中间位置，此时动力不传给输出轴，一档操纵变速杆,将一档从动齿轮12左移，与齿轮18相啮合，动力便从第一轴依次经过齿轮2、23、中间轴15、齿轮18、12经花键传给第二轴输出。7.31二档操纵变速杆，将接合套9右移，与接合齿圈10接合，动力由第一轴依次经过齿轮2、23、中间轴15、齿轮20、11、接合齿圈10、接合套9和花键毂24传给第二轴。4.31三档操纵变速杆，将接合套9左移，与接合齿圈8接合，动力由第一轴依次经过齿轮2、23、中间轴15、齿轮21、7、接合齿圈8、接合套9和花键毂24传给第二轴。2.45四档操纵变速杆,将接合套4右移，使之与接合齿圈5接合，动力由第一轴依次经过齿轮2、23、中间轴15、齿轮22、6、接合齿圈5、接合套4和花键毂25传给第二轴。1.54五档操纵变速杆,将接合套4左移，使之与接合齿圈3接合，动力由第一轴依次经过齿轮2、接合齿圈3、接合套4和花键毂25传给第二轴。1倒档操纵变速杆,将一档从动齿轮12右移，与齿轮17相啮合，动力便从第一轴依次经过齿轮2、23、中间轴15、齿轮18、19、17、12经花键传给第二轴反向输出。7.66第十三章手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器第三节、同步器手动变速器的换档方式1．直齿滑动齿轮式换档装置（多用于倒档）。它是通过移动齿轮直接换档，齿轮为直齿，内孔有花键孔套在花键轴上，由拨叉移动齿轮与另一轴上的齿轮进入啮合或退出啮合。由于直齿轮传动冲击大，噪声大。承载能力低，所以这种换档装置应用得越来越少。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器手动变速器的换档方式2.接合套式换档这种换档装置。用于常啮合斜齿轮传动的档位，它利用移动套在花键毂上的接合套与传动齿轮上的接合齿圈相啮合或退出来进行换档。该换档装置由于其接合齿短，换档时拨叉移动量小，故操作轻便，且换档元件承受冲击的工作面积增加，使换档冲击减小，换档元件的寿命增长。图14四冲程柴油机示意图第十三章手动变速器与分动器3．同步器式换档装置。它是在接合套式换档装置的基础上又加装了同步元件而构成的一种换档装置，可以保证在换档时使接合套与待啮合齿圈的圆周速度迅速达到同步，并防止二者同步前进入啮合，从而可消除换档时的冲击，并使换档操纵简单，因而得到广泛应用。图14四冲程柴油机示意图无同步器的换档过程1．由低速档换入高速档当变速器在低速档工作时，有v3=v4，且v4v2；刚拨入空档瞬时，v3=v4，故有v3v2，为了避免产生冲击，这时不能立即挂高速档，而应在空档位置稍停片刻。由于空档位置时，v2和v3都将会逐渐地下降，但v2下降得较快,v3下降较慢，因此，必然会出现两直线相交于一点（同步点）。即此时两者达到同步状态，如果驾驶员恰好在此时将变速器挂入高速档，即将接合套3左移与齿轮2上的齿圈接合，就会使两者平顺地进入啮合而不会产生冲击。图14四冲程柴油机示意图无同步器的换档过程2．由高速档换入低速档当变速器在高速档工作时，有v3=v2，并且v2v4，因而v3v4。变速器在退入空档后,v4比v3比下降快，v4与v3相差得愈来愈远，因而不会自然地出现两者相交的同步点。故驾驶员须在变速器由高速档退入空档时随即抬起离合器踏板，使离合器重新接合，同时踩一下加速踏板使发动机加速，待加速到v4v3后，再踏下离合器踏板，使离合器分离并稍等片刻，待到v3与v4出现相交的同步点时即可挂入低速档。图14四冲程柴油机示意图无同步器的换档过程结论：由上述可见，采用上述无同步器的换档装置的变速器操纵起来相当复杂，不仅易使驾驶员产生疲劳，而且容易加速齿轮的损坏。因此，现代汽车齿轮式变速器越来越多地采用同步器换档装置。第十三章手动变速器与分动器图14四冲程柴油机示意图同步器的构造及工作原理同步器的功用是使接合套与待接合的齿圈二者之间迅速达到同步，并阻止二者在同步前进入啮合；消除换档时的冲击，缩短换档时间；简化换档过程，使换档操作简捷而轻便。同步器有惯性式、常压式、自增力式多种等多种类型，它们均是由同