课题三 变速器

课题三

变速器任务内容组成3.1概述一、变速器的功能（1）改变传动比。（2）实现倒挡。（3）实现空挡。二、变速器的分类分类方法分类特征按操纵方式分手动变速器靠驾驶员直接操纵变速杆进行换挡，换挡机构简单，工作可靠，操作复杂自动变速器根据汽车的运行状况自动换挡，无离合器，通过加速踏板控制车速，操作简单，结构复杂半自动变速器组合式常用挡位采用自动换挡，其余挡位由驾驶员手动操作预选式驾驶员先用按钮选定挡位，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挡按传动比变化方式分有级变速器平行轴齿轮式变速器具若干个数值一定的传动比行星齿轮式无级变速器机械传动传动比在一定范围内连续变化液力传动电力传动综合式变速器（液力自动变速器）一般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，其传动比在几个区段内无级变化。这种结构既可得到较大的传动比，又可实现无级变速表3-1 变速器类型1．按传动比变化方式分类

（1）有级式变速器。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式变速器（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。

（2）无级式变速器。其传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式（动液式）两种。

（3）综合式变速器。图3-1有级式变速器2．按操纵方式分类

（1）强制操纵式变速器。

强制操纵式变速器是靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。图3-2综合式变速器图3-3强制操纵式变速器

（2）自动操纵式变速器。自动操纵式变速器传动比选择和换挡是自动进行的。

（3）半自动操纵式变速器。如图3-4所示，这种变速器有两种型式：一种是常用的几个挡位自动操纵，其余挡位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换挡。

图3-4半自动操纵式变速器三、手动变速器的工作原理1．传动比的定义传动比i=输入轴转速/输出轴转速

多级齿轮传动的传动比i＝各级齿轮传动比的乘积，如图3-6所示。图3-5普通齿轮变速器的工作原理图3-6多级齿轮传动的传动比i2．变速器变矩原理

设主动轮转速为n1，齿数为z1，转矩为M1；从动轮转速为n2，齿数为z2，转矩为M2，则两轮传动比（主动轮转速与从动轮转速之比值）i12为i12=n1/n2=z2/z1n2=n1·z1/z2

当z1<z2时，i12＞1，n2＜n1，称为减速传动，如图3-7（a）所示；当z1>z2时，i12＜1，n2＞n1，称为增速传动，如图3-7（b）所示，这就是齿轮传动的变速原理。图3-7齿轮传动原理

汽车上使用的手动变速器，可分为两轴式和三轴式两种。图3-8两轴式变速器示意图图3-9三轴式变速器示意图3．换挡原理

变速器的换挡，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。

在变速器中，把传动比值i＞1的挡位称为降速挡，即变速器输出轴转速低于发动机转速；i＝1的挡位称直接挡，即变速器输出轴转速与发动机转速相等；i＜1的挡位称为超速挡，即变速器输出轴转速超过发动机的转速。4．变向原理

故两轴式变速器在输入轴与输出轴之间加装了一倒挡轴和倒挡齿轮（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挡轴和倒挡齿轮，就可使输出轴转向改变，从而使汽车能反向行驶。图3-10前进挡与倒挡的对比3.2变速器的变速传动机构

变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。

根据主要轴的数目可分为两轴式（见图3-11）和三轴式变速器（见图3-12）。图3-11两轴式变速器图3-12三轴式变速器一、两轴式变速器

两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。

两轴式变速器多应用在发动机前置前轮驱动（轿车）或发动机后置后轮驱动（客车）的汽车上。1.发动机前置横向布置的二轴式变速传动机构图3-13捷达王轿车五挡变速器

1—离合器壳体；2—差速器；3—输出轴；4、15、16、17、18—一、五、四、三、二挡从动齿轮；

5—输入轴；6、7、8、9、11、12—一、倒、二、三、四、五挡主动齿轮；10—三、四挡同步器；

13—五挡同步器；14—变速器壳体盖；19—一、二挡同步器；20—倒挡轴倒挡齿轮；挡位动力传递路线一动力→输入轴→输入轴一挡齿轮→输出轴一挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出二动力→输入轴→输入轴二挡齿轮→输出轴二挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出三动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴三挡齿轮→输出轴三挡齿轮→输出轴→动力输出四动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴四挡齿轮→输出轴四挡齿轮→输出轴→动力输出五动力→输入轴→输入轴五挡同步器→输入轴五挡齿轮→输出轴五挡齿轮→输出轴→动力输出倒挡动力→输入轴→输入轴倒挡齿轮→倒挡轴上倒挡齿轮→输出轴倒挡齿轮→输出轴→动力反向输出表3-2 捷达王五挡变速器动力传递路线2.发动机前置纵向布置的二轴式变速传动机构（1）基本结构。（2）动力传递路线。图3-14桑塔纳2000GSi330型两轴式变速器结构图图3-15桑塔纳2000轿车的空挡图3-16桑塔纳2000轿车挂入一挡图3-17桑塔纳2000轿车挂入三挡图3-18桑塔纳2000轿车挂入五挡图3-19桑塔纳2000轿车挂入倒挡挡位动力传递路线一变速器操纵杆从空挡向左、向前移动，实现：动力→输入轴→输入轴一挡齿轮→输出轴一挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出二变速器操纵杆从空挡向左、向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴二挡齿轮→输出轴二挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出三变速器操纵杆从空挡向前移动，实现：动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴三挡齿轮→输出轴三挡齿轮→输出轴→动力输出四变速器操纵杆从空挡向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴四挡齿轮→输出轴四挡齿轮→输出轴→动力输出五变速器操纵杆从空挡向右、向前移动，实现：动力→输入轴→输入轴五挡同步器→输入轴五挡齿轮→输出轴五挡齿轮→输出轴→动力输出倒挡变速器操纵杆从空挡向右、向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴倒挡齿轮→倒挡轴上倒挡齿轮→输出轴倒挡齿轮→输出轴→动力反向输出表3-3 桑塔纳2000型五挡变速器动力传递路线二、三轴式变速器

三轴式变速器除有第一轴、第二轴外，还增设了中间轴。

其特点是空间布置比较灵活，传动比的范围大，可设有直接挡传动。

图3-21所示为解放CA1040系列轻型载货汽车变速器的传动示意图。

在该变速器中，除倒挡外，各挡均采用同步器换挡。

同步器是一种加装了一套同步装置的接合套换挡机构。

同步装置的作用是使变速器在汽车行驶时换挡不发生接合齿的冲击。图3-20解放CA1040系列轻型载货汽车变速器结构

1—第一轴；2—第一轴常啮合齿轮；3—第一轴后轴承（球轴承）；4—第四、五挡同步器锁环；5—轴套；6—变速叉轴；

7—变速器前壳体；8—选挡拨头；9—通气塞；10—变速机构座；11—第二轴五挡齿轮；12—限位块；

13—第二轴三挡齿轮；14—变速叉杆；15、18—变速叉；16—倒车灯开关总成；17—自锁钢球；

19—接合套；20—第二轴后轴承（圈柱滚子轴承）；21—变速器后轴承盖；22—变速器第二轴；

23—油封总成；24—第二轴凸缘；25—第二轴辅助轴承；26—速度表主动齿轮；27—隔套；

28—第二轴倒挡齿轮；29、38、41—花毂键；30—中间轴后轴承；31—变速器后壳体；

32—一挡同步锁环；33—第二轴一挡齿轮；34—涂平面密封胶的平面；35—第二轴二挡齿轮；

36—放油塞；37—中间轴二、三挡双联齿轮；39—中间轴五挡齿轮；40—二、三挡同步器锁环；

42—中间轴常啮合齿轮；43—中间轴；44—中间轴前轴承；45—第一轴轴承盖；

46—第二轴前轴承（滚针轴承）；47—速度表从动齿轮；48—换挡臂；49—防尘罩；

50—倒挡阻尼弹簧；51—换挡轴；52—倒挡轴；53—减磨片；54—倒挡中间齿轮一挡传动比为图3-21解放CA1092型汽车变速器传动机构简图

1—第一轴；2—第一轴常啮合传动齿轮；3—第一轴接合齿圈；4—六挡同步器锁环；5、12、20、23—接合套；

6—五挡同步器锁环；7—五挡齿轮接合齿圈；8—第二轴五挡齿轮；9—第二轴四挡齿轮；10—四挡齿轮接合齿圈；

11—四挡同步器锁环；13、27、28、40—花键毂；14—三挡同步器锁环；15—三挡齿轮接合齿圈；

16—第二轴三挡齿轮；17—第二轴二挡齿轮；18—二挡齿轮接合齿圈；19—

一、二挡同步器摩擦盘及摩擦环；

21—

一挡齿轮接合齿圈；22—第二轴一挡齿轮；24—倒挡齿轮接合齿圈；25—第二轴倒挡齿轮；26—第二轴；

29—中间轴倒挡齿轮；30—中间轴；31—倒挡轴；32—倒挡中间齿轮；33—中间轴一挡齿轮；

34—中间轴二挡齿轮；35—中间轴三挡齿轮；36—中间轴四挡齿轮；37—中间轴五挡齿轮；

38—中间轴常啮合传动齿轮；39—变速器壳体；40—花键毂二档传动比为三档传动比为五挡传动比为倒挡传动比为

图3-22所示为解放CA1091型汽车六挡变速器结构。

在该变速器中，一挡和倒挡采用接合套换挡，二挡使用锁销式同步器，三～六挡使用锁环式同步器。各挡传动比是图3-22解放CA1091型汽车六挡变速器结构简图3.3同步器一、无同步器的换挡过程

采用直齿轮滑动齿轮或接合套换挡时，应当在待啮合的一对齿轮接合齿圈的圆周速度相等时，即达到同步的时候使两者进入啮合，才能保证换挡时齿轮之间无冲击、无噪声，做到平顺换挡。1．由低速挡换入高速挡图3-23无同步器变速器换挡机构

1—第一轴；2—第一轴常啮合传动齿轮；3—接合套；

4—第二轴低挡齿轮；5—第二轴；6—中间轴低挡齿轮；

7—中间轴；8—中间轴常啮合传动齿轮2．由高速挡换入低速挡图3-24无同步器的换挡过程二、同步器的结构和工作原理1．锁环式同步器

（1）锁环式惯性同步器的构造如图3-25、图3-26所示，它由锁环滑块、弹簧圈、花键毂及接合套等组成。（2）锁环式惯性同步器工作过程。图3-25锁环式惯性同步器图3-27锁环式惯性同步器工作过程

1—六挡接合齿圈；2—锁环（同步环）；3—接合套；

4—定位销；5—滑块；6—弹簧；7—花键毂；8—凸起部2．锁销式惯性同步器图3-28锁销式惯性同步器结构图1—一轴齿轮；2—摩擦锥盘；3—摩擦锥环；4—定位销；5—接合套；6—二轴四挡齿轮；

7—二轴；8—锁销；9—花键毂；10—钢球；11—弹簧3.4变速器操纵机构一、变速器操纵机构的结构及工作原理1．直接操纵式图3-29四挡直接操纵机构图

选挡时可使变速杆绕其中部支点横向摆动，以其下端球头对准与所选挡位相应的拨叉向前或向后移动，即实现挂挡。2．远距离操纵式

图3-30所示为奥迪100型轿车的变速器杆件式操纵机构，远距离操纵按变速器与操纵手柄之间加装的传动元件不同可分为杆件式、拉索式和变速杆安装在转向管柱上的3种形式。图3-30杆件式操纵机构

本田汽车公司雅阁（ACCORD）牌轿车的H2J4型变速器就是采用拉索式远距离操纵机构，其机构布置如图3-31所示。

选挡及换挡用两根拉索分别控制。图3-31拉索式操纵机构

图3-32所示为丰田汽车公司花冠（CORONA）牌轿车的变速操纵机构，它将选挡和换挡用两套杆件联动操纵，外选挡杆和外换挡杆分别与变速器内的选挡杆和换挡杆连接。图3-32变速杆安装在转向管柱上二、变速器安全装置

变速器操纵机构要保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，应满足下列要求。

（1）防止变速器自行挂挡或挂挡后自行脱挡，并能保持传动齿轮全齿长啮合。

（2）防止同时挂入两个挡。

（3）防止误挂入倒挡。1．自锁装置2．互锁装置（1）钢球式互锁装置。（2）钳口式互锁装置。图3-33自锁和互锁装置

1—自锁钢球；2—自锁弹簧；3—变速器盖；

4—互锁钢球；5—互锁销；6—拨叉轴图3-34钢球式互锁装置工作原理

1、2、3—拨叉轴；4、6—互锁钢球；5—互锁销图3-35钳口式互锁装置3．倒挡锁装置

为防止误挂倒挡，操纵机构中应设有倒挡锁。

它有弹簧锁销式、锁片式、扭簧式、锁簧式等多种形式，应用最多的是弹簧锁销式。图3-36倒挡锁装置3.5分动器一、分动器的功能（1）将变速器输出的动力分配到各驱动桥（2）兼起副变速器的作用（3）降速增扭二、分动器的构造1．齿轮传动机构

（1）3个输出轴式分动器。

①结构。图3-37

3个输出轴式分动器

1—输入轴；2—分动器壳；3、5、6、9、10、13、15—齿轮；

4—换挡接合套；7—分动器盖；8—后桥输出轴；

11—中间轴；12—中桥输出轴；14—换挡拨叉；

16—前桥接合套；17—前桥输出轴

②工作情况。

空挡：图3-38所示为分动器空挡位置。

高速挡：将接合套4左移与齿轮13的齿圈接合时为高速挡，动力→输入轴l→齿轮3→齿轮13→接合套4→中间轴8→齿轮9，再分别经齿轮6、11传到输出轴7和10。

低速挡：将接合套14右移，轴15和9相连接，便接上了前驱动桥，再将接合套4右移与齿轮12的齿圈接合时为低速挡，动力→输入轴→齿轮5→齿轮12→接合套4→中间轴8→齿轮9，再分别传到输出轴7、10、15，三轴的转速相同。图3-38

3个输出轴式分动器空挡位置

l—输入轴；2—分动器壳；3、5、6、9、11、12、13—齿轮；

4—换挡接合套；7—后桥输出轴；8—中间轴；10—中桥输出轴；

14—前桥接合套；15—前桥输出轴

（2）两个输出轴式分动器。

①结构。

②工作情况。

高速挡：换挡齿毂7左移与太阳轮6的内齿接合为高速挡（传动比为l）。动力→输入轴l→太阳轮6→齿毂7→后桥输出轴10。

低速挡：接合套8右移与齿轮9接合，齿毂7右移与行星架5接合，分动器处于四轮驱动低挡（4l）。动力→输入轴l→太阳轮6→行星轮3→行星架5→换挡齿毂7→输出轴10→后桥→花键毂17→齿轮9→链条16→齿轮14→前桥输出轴15。图3-39典型两轴式分动器的结构示意图

l—输入轴；2—分动器壳；3—行星轮；4—齿圈；5—行星架；

6—太阳轮；7—换挡齿毂；8—接合套；9、14—齿轮；

10—后桥输出轴；11—转子式油泵；12—里程表驱动齿轮；

13—油封；15—前桥输出轴；16—锯齿式链条；17—花键毂2．操纵机构

（1）对操纵机构的要求。

①非先接上前桥，不得换入低挡；非先退出低挡，不得摘下前桥。为此要有互锁装置。

②为防止自动换挡和脱挡，须有自锁装置。

（2）操纵机构的构造。操纵机构由操纵杆、杠杆机构（或摆板机构）、拨叉轴、拨叉、自锁及互锁装置等组成。

互锁装置有钉式、板式、球销式和摆板滑槽凸面式。图3-40螺钉式互锁装置

1—换挡操纵杆；2—前桥操纵杆；3—螺钉；

4、7—传动杆；5—换挡拨叉；6—前桥接合套拨叉；

8—摇臂；9—轴；10—支撑臂图3-41球销式互锁装置

l—前桥接合叉轴；2—互锁销；3—高低挡变速叉轴；4—自锁钢球；5—弹簧；6—螺塞图3-42摆板滑槽凸面式互锁装置l—自锁弹簧；2—自锁销；3—摆板；4—滑槽；

5—高低挡拨叉；6—接、摘前桥驱动拨叉；7—凸面；8—转轴；n—空挡；4h—四轮驱动高挡；2h—两轮（后轮）驱动高挡；4l—四轮驱动低挡3.6变速器的常见故障与维修一、漏油1．现象

变速器盖周边、壳体侧盖周边、加油口螺塞、放油口螺塞、第一轴回油螺纹、第二轴油封（或回油螺纹）或各轴承盖等处有明显漏油痕迹。2．原因

（1）结合平面变形或加工粗糙。

（2）结合平面处密封垫片太薄、硬化或损坏。

（3）变速器盖、壳体侧盖和轴承盖等处固定螺钉松动或上紧顺序不符合要求。

（4）油封与轴颈安装不同轴，油封装反，油封本身磨损、硬化或轴颈与轴不同轴。

（5）回油螺纹与轴颈安装不同轴，回油螺纹沟槽污物沉积严重或有加工毛刺阻碍回油。

（6）油封轴颈磨损成沟槽。

（7）加油口盖、放油口螺栓松动或螺纹损坏。

（8）壳体有铸造缺陷或裂纹。3．诊断方法图3-43变速器漏油诊断流程图二、异响1．现象

变速器齿轮的啮合声、轴承的运转声等噪声太大；变速器发出干磨、撞击等不正常响声。2．原因

（1）滚动轴承缺油（如第一轴前导轴承），滚珠磨损失圆，滚道有麻点、脱层、伤痕，内外滚道在轴上或壳体内转动，或轴承间隙太大。

（2）齿轮加工精度