第15章变速器与分动器

15.1变速器的功用与类型

1．变速器的功用

（1）改变传动比，从而改变传递给驱动轮的转矩和转速；

（2）实现倒车；

（3）利用空挡中断动力的传递。

2．变速器的组成

（1）变速传动机构；

（2）变速操纵机构。3．变速器的类型

（1）按传动比变化方式的不同，变速器可分为有级式、无级式和综合式3种。

（2）按换挡操纵方式的不同，变速器可分为手动操纵式、自动操纵式和半自动操纵式3种。15.2变速器的变速传动机构一、有级式变速器变速传动机构的组成、工作原理和常见的换挡方式

1．变速传动机构的组成

变速传动机构主要由齿轮、轴及变速器壳体等零部件组成。输入轴结合套输出轴倒档轴中间轴变速齿轮2．变速传动机构的工作原理传动比计算：第一对：第二对：总传动比：（1）变速原理当一对齿数不同的齿轮啮合传动，小齿轮为主动轮，带动大齿轮转动时，转速降低；反之，大齿轮驱动小齿轮时，转速升高。123456ⅠⅡⅢ同理：多级齿轮传动的传动比可见，传动比既是变速比又是变扭比。降速则增扭，增速则降扭。（3）变向原理123412354（2）换档原理将图中齿轮3与4脱开，再将齿轮6与5啮合，传动比变化，输出轴的转速、扭矩也发生变化，3．常见的换挡方式（1）利用滑动齿轮换挡

（2）利用接合套换挡（3）利用同步器换挡

4三轴式变速器

三轴是指汽车前进时，传递动力的轴有第一轴、中间轴和第二轴，直接挡除外。

齿轮3常啮齿24一档齿17一档齿11接合套10第二轴花键毂（1）一档：（2）空档：324（3）直接档：齿轮3接合套4第二轴花键毂（4）倒档齿轮3常啮齿24倒档齿18倒档齿9接合套10第二轴倒档齿205两轴式变速器

两轴式变速器变速传动机构主要由第一轴（即动力输入轴）、第二轴（即动力输出轴）、倒挡轴、各挡齿轮及变速器壳体所构成。

两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。

大部分轿车都采用两轴式变速器。7组合式变速传动机构

组合式变速传动机构的特点是由主变速器和副变速器组合（串联）而成。15.3同步器1无同步器时变速器的换挡过程1）低挡换高挡

(四挡换五挡）V2V2V3V3t2t3tV因V4<V2V3<V2；为避免齿轮冲击，不能立即换入五档四挡工作：V3=V4，欲换挡—踩离合器—接合套左移—处空挡在空挡时：V2下降很快，V3下降缓慢（整个汽车转动惯量大）两直线的交点为同步状态，此时挂挡不会产生冲击2）高挡换低挡V3V4t2t3tVBA’AV3V4五档工作时：V3=V2，因V2>V4—V3>V4空档时：V4比V3下降得快，直线V3、V4不会有交点，不可能达到自然同步状态，驾驶员应在变速器退到空档后，立即抬起离合器，同时踩加速踏板，使发动机连同离合器和第一轴都从B点升速，让V4>V3，再踩离合器等到V3=V4，可以换档。2同步器构造及工作原理

同步器是利用摩擦原理实现同步的，现代汽车上广泛使用的是惯性式同步器，可以从结构上保证待啮合的接合套与接合齿轮的花键齿在达到同步之前不可能接触，可以避免齿间冲击和噪音。1．锁环式惯性同步器作用：迅速同步，缩短换挡时间，防止啮合冲击（1）构造带内外花键的花键毂套装在轴上锁环、齿轮、接合套上的花键齿圈尺寸、齿数均相同，花键齿一端有倒角。锁环有内锥面，与齿轮的外锥面相同，称为摩擦件，外沿带倒角的齿圈是锁止件。锁环上有三个均布缺口，三个滑块分别装在花键毂上三个均布轴向槽内，沿槽可轴向移动，滑块被弹簧压向接合套，销头部压嵌在接合套中部环槽内,滑块两端伸入锁环缺口。滑块窄缺口宽，两者之差等于花键齿宽，且只有当滑块位于锁环缺口的中央时，接合套与锁环才能接合。（2）锁环式同步器工作原理8912aaNPaNP2ββP11）空档位置：接合套8退入空档，三档齿轮1、接合套8、锁环9因惯性继续旋转n1>n8=n9（因接合套通过滑块前侧推动锁环旋转）锁环与齿轮1的内外锥面没有接触2）摩擦力矩形成与锁止过程拨叉推动接合套8、滑块左移—滑块推动锁环移向齿轮—锥面接触作用在接合套上的轴向推力使锥面有正压力，因两者间有转速差，产生摩擦，齿轮1带动锁环相对接合套向前转一个角度，此时接合套的内齿与锁环上的齿错开大约半个齿，齿端倒角面相互抵触，不能接合。NP2ββP1驾驶员的轴向推力—接合套、锁环的齿端倒角面—产生正压力，P2—企图拨动锁环相对于接合套反转，P1—使锁环、齿轮1进一步压紧，两锥面间的摩擦力矩M1使齿轮1速度迅速下降趋向与锁环同步锁环上作用着两方向相反的力矩——摩擦力矩M1和拨环力矩M2M1=NμR1=（P1／sina）μR1；M2=P2*R2=P1×tanβR2同步器要产生有效的锁止作用，防止在同步前挂上档，须满足：M1>M2，即：3）同步啮合达同步后，M1消失，在M2作用下，锁环相对接合套后转一角度，滑块2处于缺口中央，两花键齿不再抵触，进入啮合（二）锁销式惯性同步器（1）构造带内锥面的摩擦锥盘带外锥面的摩擦锥环，圆周上均布三个锁销，三个定位销定位销中部切有一小段槽，接合套上钻斜孔，内装弹簧、把钢球顶向定位销中部环槽定位销两端伸入锥环内侧面浅坑中，与浅坑有周向间隙。锁销中部环槽的两端和接合套相应孔两端切有相同的倒角。锁销与孔对中时，接合套才能沿锁销轴向移动。（2）工作原理接合套受到轴向推力P作用—通过钢球10、定位销—推动摩擦锥环前移因摩擦锥环与锥盘有转速差—接触后摩擦作用下—使锥环和锁销相对接合套转过一个角度—锁销与接合套上相应孔不再同心—锁销中部倒角与接合套孔端锥面相抵触同步前：作用在摩擦面上的摩擦力矩总大于切向分力F2形成的拨销力矩，接合套被锁止不能前移同步后：惯性力消失，拨销力矩使锁销、摩擦锥盘和相应齿轮相对接合套转过一个角度，锁销与接合套对中，接合套克服弹簧力压下钢球沿锁销继续前移，换入五档P15.4变速器操纵机构一、功用：保证驾驶员根据使用条件，将变速器换入某个档位。要求：1）设有自锁装置，防止变速器自动换档和自动脱档2）设有互锁装置，保证变速器不会同时换入两个档，否则产生运动干涉3）设有倒档锁，防止误挂倒档，否则容易发生安全事故二、变速器操纵机构的构造变速器操纵机构多为机械式，分为直接操纵式和远距离操纵式（一）构造（1）直接操纵式：变速器操纵机构多集装于上盖或变速器侧面组成：变速杆、拨块、拨叉轴及锁止装置变速杆球节支承于变速器盖顶部的球座内，球座上开有竖槽，固定于变速器盖的销钉伸入该槽内且为滑动配合，变速杆只能以球座为支点前后摆动但不能转动。变速杆下端球头带动叉形拨杆绕换档轴的轴线转动，叉形拨杆下端球头对准某一拨块的凹槽，然后纵向移动，带动拨叉轴及拨叉向前向后移动，实现换档2远距离操纵机构

当变速器在汽车上的布置离驾驶员座位较远时，需要在变速杆与拨叉轴之间加装一套传动机构或辅助杠杆，实现对变速器的远距离操纵。此时，操纵机构由外部操纵机构和内部操纵机构两部分构成。

1）外部操纵机构

组成：从变速杆到选挡换挡轴之间的所有传动件。

作用：实现对变速器的远距离操纵。

2）内部操纵机构

组成：选挡换挡轴、拨叉轴、拨叉、自锁装置、互锁装置和倒挡锁等。

5.变速器的安全装置作用：保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作。（1）自锁装置组成：自锁钢球和自锁弹簧；作用：保证换挡到位;防止自动脱挡。变速器盖前端凸起部位钻有三个深孔，位于拨叉轴的上方。每根拨叉轴对着钢球的一面有三个凹槽（槽深度小于钢球半径），中间的凹槽为空挡定位，中间凹槽至两侧凹槽距离等于滑动齿轮由空挡换入相应档的距离

自锁钢球被弹簧压入拨叉轴相应凹槽内，起锁止档位的作用，防自动换档和自动脱档。换档时：驾驶员施加到拨叉轴上的轴向力克服弹簧与钢球的自锁力，钢球克服弹簧预压力升起，拨叉轴移动，当钢球与另一凹槽对正时，钢球压入凹槽内。（2）互锁装置

组成：互锁销，互锁钢球；

作用：防止同时挂入两挡。互锁钢球对着每根拨叉轴的侧面都制有一个凹槽，中间拨叉两侧各有一个凹槽，任一拨叉轴处于空档时，其侧面凹槽正好对准互锁钢球。两钢球直径之和等于相邻两拨叉轴间距离加一凹槽深度。中间拨叉轴上两个侧面之间有通孔，孔中装一根横向移动的互锁销，互锁销长度等于拨叉轴长度减凹槽的深度互锁原理：当变速器处于空档时，所有拨叉轴的侧面凹槽同钢球、顶销都在同一直线上。移动中间拨叉轴3时，轴3两侧的钢球从其侧面凹槽中被挤出，钢球2、4被挤嵌入拨叉轴1、5的侧面凹槽中，将轴1、5锁定在空档位置。若要移动拨叉轴5，必须先将拨叉轴3退回至空档位置，拨叉轴5移动时钢球4从凹槽中挤出，通过顶销推动另一侧钢球移动，拨叉轴1、3被锁止在空档位置。互锁装置保证了当一根拨叉轴移动的同时，其它两根拨叉轴均被锁止在空档位置，防止同时换入两个档。（3）倒挡锁

组成：倒挡锁销，倒挡锁弹簧；

作用：防止误挂倒挡。锁销杆部装弹簧，杆部右端的螺母可调整弹簧的预压力和锁销的长度，欲换倒档时，须用较大的力向一侧摆动变速杆，推动倒档锁销压缩弹簧，变速杆下端进入倒档拨块才能实现换档，有效防止误挂倒档15.5分动器

1．分动器的功用

（1）利用分动器可以将变速器输出的动力分配到各个驱动桥；

（2）多数汽车的分动器还有高低两个挡，兼起副变速器的作用。

2．