变速器

第四章:手动变速器学习目标：知识目标(1)叙述手动变速器的功能和类型(2)正确描述齿轮变速器的变速传动原理(3)正确描述典型二轴、三轴变速器基本组成和动力传递路线(4)简单叙述同步器功用、类型、结构和工作原理(5)简单叙述变速器操纵机构的功用、类型和结构能力目标(1)能对手动变速器进行拆装、维护与检修(2)能分析手动变速器常见故障的原因第一节.概述一.变速器的功能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3．必要时中断传动。利用变速器中的空挡，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，利用变速器的倒挡，实现汽车的倒向行驶按传动比的变化方式分类1、有级式变速器采用齿轮传动，具有若干个定值传动比，传动比成阶梯式变化按采用轮系形式不同，有轴线固定式变速器(普通齿轮式)和轴线旋转式变速器（行星齿轮式）目前，轿车和轻、中型货车通常有3-6个前进档和一个倒档变速器挡数：前进挡的位数2、无级式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两种，多用液力式；液力式无级变速器多采用液力变矩器以及锥形轮带传动来完成3、综合式变速器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，其传动比可以在几个区段内无级变化，目前应用较多二.变速器的分类（1）手动操纵式变速器。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，目前应用最广（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按操纵方式不同分类三.手动变速器分类1.按齿轮传动方式分类二轴式:只有输入轴和输出轴（不包括倒挡轴），无中间轴，且输入轴与输出轴平行。它在任何前进挡工作时，都只有一对齿轮副工作。二轴式变速器主要应用于发动机前置、前轮驱动的轿车。如：一汽奥迪A6、上海桑塔纳2000、二汽神龙富康、上海通用赛欧等三轴式:除输入轴和输出轴外，还有中间轴。每个档位都是由由两对齿轮传动，输入轴和输出轴旋转方向相同。其特点是传动比范围较大，有直接挡，传动效率高。这种变速器适应于发动机前置、后轮驱动的中型以上汽车和部分轿车，如：解放CA1091、南京依维柯、日本皇冠3.02.按齿轮啮合方式分类滑动选择式：采用平行的两根轴或多根轴，通过移动直齿啮合齿轮副中的一个齿轮，使之与另一个齿轮进行或退出啮合，从而实现挂档或退档。当其中有一个齿轮正在转动，那么进入啮合相当困难，传动中冲击大、噪音大、承受能力低。同步器式：可实现换挡轻便、平稳结合套式：同样应用于平行轴式变速器，其轴上装有啮合齿轮。通过使用滑动结合套锁定空转齿轮来实现速比的改变。欲挂某一档时，拨动结合套使之与花键毂及结合齿圈同时啮合，即挂入该档。相对滑动选择式变速器，其齿轮和结合套上的花键齿均有圆角，使换挡冲击减小，但在齿轮换挡时仍有齿轮碰撞四.手动变速器的变速传动原理传动比：输入轴转速与输出轴转速的比值通常用被动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数得出12i1减速增扭12i1增速减扭i=主动齿轮齿数从动齿轮齿数多级齿轮传动的传动比i＝i1Xi2Xi3…Xin主动轮1从动轮2对于多级传动：i14=?i12=n1/n2=z2/z1i34=n3/n4=z4/z3i14=i12i34=n1/n4=(z2z4)/(z1z3)换挡原理1）传动比变化，即挡位改变。2）当动力不能传到输出轴，这就是空挡。i1，为减速增矩传动，称为减速传动，该档位称为减速挡，且i越大，挡位越低；i=1，为等速传动，该档位称为直接挡；i1，为增速减矩传动，称为增速传动，该档位称为超速挡。习惯上把变速器传动比值较小的挡位称为高挡，传动比值较大的挡位称为低挡；变速器挡位的变换称为换挡，由低挡向高挡变换称为加挡（或升挡），反之称为减挡（或降挡）。变速器就是通过挡位变换来改变传动比，从而实现多级变速的。变向原理：相啮合的一对齿轮旋向相反，因此每经一对齿轮传动副，动力方向改变一次。经两对齿轮传动，其输入轴与输出轴转向一致。若增加一倒挡轴，变成三对传动副传递动力，则输入轴与输出轴的转向相反（惰轮）。传动原理视频第二节.手动变速器的变速传动机构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。一.二轴式变速器二轴式齿轮变速器主要应用于发动机前置、前轮驱动轿车上。这种变速器的特点是输入轴与输出轴平行，且无中间轴，各前进档的动力分别经一对齿轮传递；取消了万向传动装置，并将主减速器和差速器与变速器三者为一体，共同安装于变速器壳体内。整个传动系都集中在汽车的前部，这种布置型式结构紧凑，传动效率高，有效地减少了体积和重量，便于汽车的整体布置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。右图所示为一汽宝来的MQ200—02T五挡变速器结构图。它有五个前进挡和一个倒挡，全部采用同步器换挡。结构结构简图5档主动齿轮1档主动齿轮2档主动齿轮倒档齿轮3档主动齿轮4档主动齿轮3，4档同步器5档同步器5档从动齿轮1档从动齿轮2档从动齿轮1，2档同步器3档从动齿轮4档从动齿轮输入轴输出轴主减速器主动小齿轮主减速器从动齿轮倒档一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：一档：操纵换档装置使一、二档同步器左移，发动机动力经输入轴、一档主动齿轮传、一档从动齿轮、一二档同步器接传至输出轴输出。一档传动比n1=33/10=3.3，由于一档传动比数值较其他档位大，可产生较大的减速增扭效果，有利于汽车起步动力传递路线一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：二档：操纵换档装置使一二档同步器右移，发动机动力经输入轴、二档主动齿轮、二档从动齿轮、一二档同步器传至输出轴输出。二档传动比n2=35/18=1.944，仍产生减速增扭效果，但相对于一档车速较快，有利于汽车升速。一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：三档：操纵换档装置使三、四档同步器左移，发动机动力经输入轴、三四档同步器、三档主动齿轮、三档从动齿轮，传至输出轴输出。三档传动比n3=34/26=1.308。仍产生减速增扭效果，但相对于二档车速较快，有利于汽车升速。一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：四档：操纵换档装置使三、四档同步器右移，发动机动力经输入轴、三四档同步器、四档主动齿轮、四档从动齿轮传至出轴输出。四档传动比n4=35/34=1.029，由于四档传动比接近1，所以近似直接档效果。一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：五档：操纵换档装置使五档同步器右移，发动机动力经输入轴、五档同步器、五档主动齿轮、五档从动齿轮、传至输出轴输出。五档传动比n5=36/43=0.837，由于五档传动比小于1，所以产生超速效果，输出转速增加，转矩减小一汽宝来MQ200—02T各档齿轮动力传递路线：倒档：操纵换档装置使倒档轴上的倒档齿轮移向与处于空档位置的一、二档同步器接合套外壳上的直齿轮啮合，发动机动力经输入轴、倒档主动齿轮、倒档惰轮、一二档同步器传至输出轴输出。因为相对于其它前进档位多出一个传动齿轮，改变了转向，所以得到反向输出效果。视频二.三轴式变速器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，有直接挡，传动效率高。三轴式四挡位变速器解放CA1091型汽车六挡变速器结构图第一轴传动齿轮及接合齿圈第二轴倒挡轴解放CA1091型汽车六挡变速器传动示意图中间轴第一轴（输入轴）—驱动第二轴（输出轴或主轴）—动力输出中间轴（副轴）—传动倒挡轴—改变齿轮传动方向第二轴前、后分别由滚针、滚柱轴承支承于第一轴尾孔和变速器壳体上；轴上空套（滚针轴承）6个常啮斜齿轮轴上有4个花键毂和接合套，以及相应接合齿圈，用以变换挡位和传递动力。中间轴倒挡齿轮倒挡齿轮传动齿轮五挡齿轮四挡齿轮三挡齿轮二挡齿轮一挡齿轮解放CA1091型汽车六挡变速器传动示意图中间轴上7个齿轮均与轴固定。倒档轴上空套一个倒挡齿轮。五挡齿轮及接合齿圈四挡齿轮及接合齿圈三、四挡花键毂与接合套三挡齿轮及接合齿圈二挡齿轮及接合齿圈一、二挡花键毂与接合套一挡挡齿轮及接合齿圈倒挡齿轮及接合套齿倒挡接合套倒挡花键毂第二轴倒挡轴中间轴中间轴倒挡齿轮倒挡齿轮传动齿轮五挡齿轮四挡齿轮三挡齿轮二挡齿轮一挡齿轮解放CA1091型汽车六挡变速器结构简图第一轴传动齿轮及结合齿圈五、六挡花键毂及结合齿圈CA1091型汽车各挡传动比：i1=Z38/Z2×Z22/Z33=7.640；i2=Z38/Z2×Z17/Z34=4.835i3=Z38/Z2×Z16/Z35=2.857；i4=Z38/Z2×Z9/Z36=1.895i5=Z38/Z2×Z8/Z37=1.337；i6=1（直接挡）iR=Z38/Z2×Z32/Z29×Z25/Z32=7.107一、倒挡用接合套换挡；二挡用锁销式惯性同步器换挡；三～六挡用锁环式惯性同步器换挡。直接挡的传动效率最高。考虑安全，倒挡传动比数值较大（与一挡相近）。东风EQ1090E型汽车的变速器1.一档2.二档3.三档4.四档5.五挡6.倒挡结构分析1、轴的支承滚动轴承中心孔二轴支承滚动轴承滚动轴承滚动轴承三轴式变速器的视频三.同步器——使待啮合的一对齿轮顺利进入啮合（换挡的基本条件），以减少齿轮冲击、磨损和噪声。1、什么叫同步？——待啮合的一对齿轮，其圆周速度相等。2、为什么要同步？3、怎样同步？（1）同步器换挡——结构保证（2）无同步器换挡——操作保证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。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。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。1）锁止机构：利用自锁作用，在同步前阻止进入啮合。2）同步机构：包括推动件及摩擦件，利用摩擦作用，使待啮合齿轮自动迅速地达到同步。同步器的构造及工作原理1、同步器作用使待啮合齿轮迅速同步，同步前阻止待啮合齿轮进入啮合，以免齿轮冲击；同时简化操作。2、同步器基本结构在接合套换挡型式基础上，增设两个机构—锁止机构和同步机构。3、锁环式惯性同步器结构及