第3章手动变速器

第3章手动变速器1．变速器的功用（1）变速变矩。（2）改变动力传动方向。（3）利用空挡切断动力传递。2．变速器的组成变速器由变速传动机构和操纵机构两部分组成，根据需要还可加装动力输出器。3.1概述3.变速器的分类（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。（2）按操纵方式不同，变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种。3.2普通齿轮变速器变速传动机构传动比等于主动齿轮与从动齿轮转速的正比、齿数的反比。

aba-两轴式；b-三轴式图3-2齿轮传动布置3.2.1三轴变速器三轴五挡变速器有五个前进挡和一个倒挡，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒挡轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。在该变速器上，各轴上倒挡齿轮均为直齿园柱齿轮，采用移动齿轮换挡方式。其余各齿轮全部为斜齿园柱齿轮，具有传动平稳的特点，并且全部采用同步器换挡。在五挡变速器中，往往将第五挡设计为超速挡。变速器处于超速挡工况时传动比小于1，输出轴比输入轴转得要快。润滑及密封：压力润滑、飞溅润滑；回油螺纹、橡胶油封。1．三轴式变速器的工作原理3.2.2二轴式变速器这类变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般挡位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一挡都要经过一对齿轮传动，所以任何一挡的传动效率又都不如三轴变速器直接挡的传动效率高。3.2.2两轴式变速器

1-接合齿套；2-车速表齿轮；3-同步环；4-驱动轴；5-主减速器从动齿轮；6-差速器壳；7-太阳齿轮；8-行星齿轮；9-第二轴（输出）；10-主减速器主动齿轮；11-第一轴（输入）3.2.3组合式变速器图3-8分段式组合变速器3.3变速器的操纵机构

3.3.1变速器操纵机构的功用、要求与类型

1．功用变速器操纵机构的功用是保证驾驶员能准确而可靠地使变速器挂入所需要的任一挡位工作，并可随时使之退到空挡。

2．要求为保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，对变速器操纵机构提出如下要求：保证变速器不自行脱挡或挂挡，在操纵机构中应设有自锁装置；保证变速器不同时挂入两个挡位，在操纵机构内应设互锁装置；防止误挂倒挡，在变速器操纵机构中应设有倒挡锁。

3．类型（1）直接操纵式。直接操纵式变速器的变速杆及其换挡操纵装置都设置在变速器盖上。变速器布置在驾驶员座位的附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡。它具有换挡位置容易确定、换挡快、换挡平稳等优点。目前大多数轿车和长头货车的变速器都采用这种操纵形式。（2）远距离操纵式。平头汽车以及发动机后置的汽车，由于其总体布置的需要，变速器的安装位置离驾驶员座位较远，而变速杆不能直接布置在变速器盖上，为此在变速杆与变速器之间加装了一套传动杆件，构成远距离操纵的形式。3.3.2变速器操纵机构的构造

变速器操纵机构通常由换挡拨叉机构和定位锁止装置两部分组成。1-变速杆防尘套；2-变速杆壳体；3-自锁弹簧；4-自锁销；5-换挡拨叉；6-齿轮；7-互锁装置；8-拨叉轴；9-变速器顶盖；10-球形关节；11-变速杆1．换挡拨叉机构CA1091汽车六挡变速器操纵机构1-五、六挡拨叉2-三、四挡拨叉3-一、二挡拨块4-倒挡拨块5-一、二挡拨叉6-倒挡拨叉7-倒挡拨叉轴8-一、二挡拨叉轴9-三、四挡拨叉轴10-五、六挡拨叉轴11-换挡轴12-变速杆13-叉轴拨杆14-五、六挡拨块15-自锁弹簧16-自锁钢球17-互锁销2．定位锁止装置（1）自锁装置。（2）互锁装置。（3）倒挡锁。3.3.2同步器同步器有两类：惯性式和惯性增力式。其中最为常用的是惯性式同步器。1．惯性式同步器锁环式同步器锁销式同步器多锥式同步器1）锁环式同步器（1）锁环式同步器结构。花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮1，4及花键毂7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内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。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，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，起到空挡定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。（2）锁环式同步器工作原理（a）当变速器由二挡换入三挡（直接挡）时，接合套8从二挡退到空挡，齿轮1和接合套8连同锁环9都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向（如图中箭头所示）旋转。在挂三挡时，用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。当滑块左端面与锁环9的缺口12的端面接触时，便推动锁环9压向齿轮1，使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。由于两锥面具有转速差（n1＞n9），所以一接触便产生摩擦作用。齿轮1即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面接触时，锁环便与接合套同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合（3）锁环式同步器工作原理（b）。驾驶员的换挡操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上，在此斜面上产生的法向压力为N。法向压力N可分解为轴向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使锁环相对于接合套向后（用箭头指示M2）转动的趋势，称为拨环力矩。轴向力Fl则使齿轮1通过摩擦锥面对锁环9作用一与转动方向同向摩擦力矩M1（用箭头指示M1）。这一摩擦力矩M1阻止锁环相对接合套向后退转。如果拨环力矩M2大于摩擦力矩M1，则锁环9即可相对于接合套向后退转一个角度，以便二者进入接合；若M2＜M1（此时还有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用），则二者相对位置不变，不可能进入接合。在设计同步器时，适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步（n1=n9）之前，齿轮1施加在锁环9上的摩擦力矩M1总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2，不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力有多大，接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。（4）锁环式同步器工作原理（c）。锁环9对接合套的锁止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因为此摩擦力矩的作用与锁环9（及与之连接的接合套8、花键毂7、变速器输出轴及整个汽车等）和齿轮1（及与之连接的离合器从动部分和变速器内部分齿轮）两部分的转动惯性有关，故称此种同步器为"惯性式"同步器。继续加力于接合套上，摩擦作用使齿轮1与锁环9转速很快趋于一致，紧接着两者间的相互转动趋势也迅速降低，摩擦力矩M1也相应迅速降低。当拨环力矩M2大于摩擦力矩M1时，便使锁环相对于接合套向后退转一个角度。在锁环的摩擦带动下，齿轮1及与之相连的所有零件跟锁环一起相对于接合套向后退转一个角度。当滑块对正缺口12的中央时,接合套花键齿圈与锁环的花键齿圈不再抵触，接合套8继续左移，而与锁环的花键齿圈进入接合状态，锁环的锁止作用即行消失。（5）锁环式同步器工作原理（d）。接合套与锁环接合后，轴向力F1不再存在，锥面间的摩擦力矩也就消失。如果此时接合套8花键齿与齿轮1的花键齿发生抵触，则接合套8花键齿作用在齿轮1花键齿端斜面上有切向分力，使齿轮1及其相连零件相对于锁环及接合套转过一个角度，使接合套与齿轮l进入接合，而最后完成了换入三挡（由低速挡换入高速挡）的全过程。如果是由三挡（直接挡）换入二挡（由高速挡换入低速挡），上述过程也适用。但此时齿轮4是被加速到与锁环5（亦即与接合套8）同步，从而使接合套8先后与锁环5及齿轮4进入啮合而完成换挡过程。2）锁销式同步器锁销式同步器的工作原理与锁环式同步器相仿，其摩擦面为锥盘2与锥环3的接触面，其倒角的位置是锁销8与结合套5在换挡时接触的位置。2．惯性增力式同步器1-常啮合齿轮；2-同步环；3-涨带；4-卡环；5-接合齿套；6-接合齿座；7-支承块；8-推力块；9-齿圈；图3-19惯式增力式同步器结构

abc图3-20惯性增力式同步工作原理图1-常啮合齿轮；2-同步环；3-涨带；4-卡环；5-接合齿套；6-接合齿座；7-支承块；8-推力块；9-齿圈a-空挡位置；b-同步过程；c-挂挡位置

3．自行增力式同步器图3-21保时捷同步器1-接合套；2-花键毂；3-接合齿圈；4-同步环；5-滑块；6-支承块；7-弹簧片；8-挡片

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图3-22自行增力式同步器的换挡过程3.4分动器3.4.1分动器的功用

分动器的基本作用是能在一般传动系中通过它向外作功率输出。它主要用于多轴汽车的传动，通过它把发动机输出的动力合理地分配到各驱动桥。分动器一般布置在变速器之后，它的传动方式通常为齿轮传动，因此，它可兼具有副变速器功能。故其结构上有许多方面和变速器有相似之处。3.4.2分动器的构造

1．不带轴间差速器的分动器

图3-23分动器1-缘盘；2-主动齿轮；3-输入轴；4-中间轴小齿轮；5-后桥输出轴；6-前桥接合套；7-键齿轮；8-前桥输出轴；9-常啮合高挡齿轮；10-变速滑动齿轮；11-中间轴大齿轮2．带轴间差速器的分动器3.5手动变速器的维修3.5.1手动变速器的维护1．手动变速器技术状况的变化2．手动变速器的一、二级维护3.5.2手动变速器主要零件的检修1．壳体与盖变速器壳体是变速器的基础件。壳体的技术状况对整个变速器总成的技术性能影响很大。变速器壳体与盖常见的损伤有变形、裂纹和磨损等。2．齿轮变速器齿轮常出现的损伤有：齿面磨损、齿面疲劳剥落、轮齿裂纹与断裂等。由于齿轮结构及使用条件不同，其损坏情况也不一样，一般规律是直齿轮损坏多于斜齿轮，滑动齿轮损坏多于常啮合齿轮。轮齿的断裂、齿端的磨损、齿面磨损成锥形多发生于啮合套和套合