《汽车底盘构造与维修(高职版)》项目3-手动变速器

项目3手动变速器COMPANYNAME手动变速器是利用人力控制挡位变化的一类变速器，其构造相对简单、工艺成熟、制造成本低、可靠性高，在乘用车中使用广泛。另外，对于很多汽车驾驶爱好者来说，手动变速器能够带来更强的操纵愉悦感。项目导读知识目标1掌握变速器的类型。2掌握手动变速器的构造及工作原理。技能目标1能够拆装手动变速器。2能够诊断常见的手动变速器故障。3能够对手动变速器的主要部件进行检修。思政目标1培养安全操作的意识。2提高科学、辩证统一认识和分析事物的能力。3培养环境保护意识。目录任务3.1认识手动变速器任务3.2手动变速器故障诊断与检修任务3.1

认识手动变速器刘先生想买辆手动挡轿车。店员给他介绍了两款，一款小一些，是发动机前置前轮驱动的；另一款大一些，是发动机前置后轮驱动的。刘先生担心小一些的汽车的挡位也会少。店员了解刘先生的顾虑后，向他解释。

刘先生了解后，综合考虑了自己的需要和经济能力，选择了采用两轴式手动变速器的汽车。本任务要求学生从普通齿轮传动机构的工作原理、手动变速器的构造等方面来认识手动变速器。任务引入3.1.1变速器的功用1．改变汽车行驶速度一般来说，汽车主要通过变速器来改变传动比，从而在较大范围内改变行驶速度，以适应不同的行驶条件和需要。2．实现汽车倒向行驶若没有变速器，汽车便只能向前行驶。有了变速器，汽车便能在发动机曲轴转动方向不变的条件下，利用倒挡实现倒向行驶。3．中断发动机动力传递在发动机不熄火的情况下，利用变速器的空挡能够中断发动机向驱动轮的动力传递，使发动机能够怠速运行，满足汽车暂时停车和滑行的需要。3.1.2变速器的分类有级变速器是指具有若干个定值传动比（即固定挡位）的变速器。

有级变速器采用齿轮传动，按所用齿轮形式的不同，有级变速器可分为普通齿轮变速器（轴线固定式变速器）和行星齿轮变速器（轴线旋转式变速器）。

有级变速器具有结构简单、易于制造、工作可靠、传动效率高等优点。1）有级变速器1．按传动比的级数不同分类无级变速器是指传动比在一定范围内可按无限多级连续变化的变速器。

按传动方式不同，常见的无级变速器有电力式、液力式和机械式三种。2）无级变速器综合变速器是指由液力变矩器和有级变速器组合而成的变速器，也称为液力机械式变速器。

其传动比可以在最大值与最小值之间的几个间断的范围内连续变化。3）综合变速器手动变速器是指通过驾驶人手动操纵变速杆选定挡位，并直接操纵变速器的换挡机构进行挡位变换的变速器。1）手动变速器2．按操纵方式不同分类自动变速器是指在某一传动比范围内，能够根据发动机的负荷和车速变化自动选定挡位，并进行挡位变换的变速器。2）自动变速器指同时存在驾驶人手动操纵和自动操纵两种操纵方式的变速器。它结合了手动变速器和自动变速器的优点，能够最大限度减少变速系统的功率损耗。3）手动/自动一体变速器3.1.3普通齿轮传动机构的工作原理同速。1当一对齿数相同的齿轮啮合时，主动齿轮带动从动齿轮同速转动，输出转速没有变化，如图3-1（a）所示。减速。2当一对齿数不同的齿轮啮合时，若主动齿轮为小齿轮，带动大齿轮转动时，大齿轮转速小于小齿轮，输出转速降低，如图3-1（b）所示。增速。3当一对齿数不同的齿轮啮合时，若主动齿轮为大齿轮，带动小齿轮转动时，小齿轮转速大于大齿轮，输出转速升高，如图3-1（c）所示。1．变速原理（a）同速

（b）减速

（c）增速图3-1

普通齿轮传动机构的变速原理一对齿轮只有一个固定的传动比，因此只能得到一种输出速度，构成一个挡位。而采用多组大小不同的齿轮传动，就可构成多个不同的挡位。如图3-2所示，将图中的齿轮3与齿轮4脱开，让齿轮5与齿轮6啮合，传动比即发生变化，输出轴的转速、转矩随之发生变化，也就改变了挡位。2．换挡原理Ⅰ—输入轴；Ⅱ—输出轴；Ⅲ—中间轴；1

、2、3、4、5

、6—齿轮。图3-2

普通齿轮传动机构的换挡原理如图3-3（a）所示，通常将这种汽车向前行驶的挡位称为前进挡。1）前进挡3．变向原理如图3-3（b）所示，通常将这种汽车向后行驶的挡位称为倒挡2）倒挡图3-3普通齿轮传动机构的变向原理（a）（b）手动变速器主要由变速传动机构和操纵机构两大部分组成，如图3-4所示。◎变速传动机构：主要由齿轮、传动轴、同步器、手动变速器壳和支承件等组成。◎操纵机构：主要由换挡拨叉机构和定位锁止装置组成。3.1.4手动变速器的构造1—操纵机构；2—变速传动机构。图3-4手动变速器1．变速传动机构变速传动机构的主要作用是改变输出轴转速和变向，其按前进挡工作轴的数量可分为两轴式和三轴式。1）两轴式变速传动机构构造。11—主减速器从动锥齿轮；2—输入轴；3—输入轴4挡齿轮；4—3、4挡同步器；5—输入轴3挡齿轮；6—输入轴2挡齿轮；7—输入轴倒挡齿轮；8—输入轴1挡齿轮；9—输出入轴5挡齿轮；10—5挡同步器；11—输出轴5挡齿轮；12—输出轴1挡齿轮；13—1、2挡同步器；14—输出轴倒挡齿轮；15—输出轴2挡齿轮；16—输出轴3挡齿轮；17—输出轴；18—输出轴4挡齿轮；19—主减速器主动锥齿轮。图3-5两轴式变速传动机构的构造

1—输入轴；2—输入轴1挡齿轮；3—输出轴1挡齿轮；4—1、2挡同步器；5—输出轴；6—输入轴2挡齿轮；7—输出轴2挡齿轮；8—3、4挡同步器；9—输入轴3挡齿轮；10—输出轴3挡齿轮；11—输入轴4挡齿轮；12—输出轴4挡齿轮；13—5挡同步器；14—输入轴5挡齿轮；15—输出轴5挡齿轮；16—输入轴倒挡齿轮；17—倒挡中间齿轮；18—输出轴倒挡齿轮。图3-6两轴式变速传动机构的传动路线传动路线。2（a）1挡

（b）2挡（c）3挡（d）4挡（e）5挡（f）倒挡1—输入轴；2—输入轴常啮合齿轮；3—4、5挡同步器；4—输出轴5挡齿轮；5—输出轴3挡齿轮；6—2、3挡同步器；7—输出轴2挡齿轮；8—输出轴1挡齿轮；9—1、倒挡同步器；10—输出轴倒挡齿轮；11—输出轴；12—倒挡齿轮；13—倒挡轴；14—中间轴1挡齿轮；15—中间轴2挡齿轮；16—中间轴3挡齿轮；17—中间轴5挡齿轮；18—中间轴；19—中间轴常啮合齿轮。图3-7三轴式变速传动机构的构造2）三轴式变速传动机构构造。1图3-8三轴式变速传动机构的传动路线传动路线。2（a）1挡

（b）2挡（c）3挡（d）4挡（e）5挡（f）倒挡为了让待啮合齿轮能够平顺同步，手动变速器中便设置了同步器这一装置。同步器能够消除换挡冲击、简化换挡过程、缩短换挡时间、延长手动变速器的使用寿命。同步器有多种类型，如常压式、惯性式、惯性增力式等。惯性式同步器一般由同步装置、锁止装置和接合装置组成。按其锁止装置不同，惯性式同步器又可分为锁环式惯性同步器、锁销式惯性同步器等。3）同步器1、7—锁环；2—花键毂；3—弹簧圈；4—滑块运动的轴向槽；5—接合齿；6—接合套；8—锁环缺口；9—滑块；10、12—齿轮；11—拨叉。图3-9锁环式惯性同步器的构造锁环式惯性同步器。1锁环式惯性同步器的构造如图3-9所示。它结构紧凑、径向尺寸小、锥面间摩擦力矩小，常用在所传递转矩不大的乘用车和轻型货车的手动变速器中。1—输入轴齿轮；2—摩擦锥盘；3—摩擦锥环；4—定位销；5—接合套；6—输出轴齿轮；7—输出轴；8—锁销；9—花键毂锁销式惯性同步器。2图3-10锁销式惯性同步器的构造锁销式惯性同步器的构造如图3-10所示。其的摩擦锥面间可产生较大的摩擦力矩，能更有效地缩短同步时间，因此多用在中、重型汽车的手动变速器中。2．操纵机构此类操纵机构结构简单、换挡位置容易确定、换挡平稳、操纵手感好，常用于发动机前置后轮驱动汽车。（1）直接操纵式操纵机构。1—变速杆；2—倒挡锁机构；3—变速叉；4—互锁钢球；5—自锁弹簧；6—拨块；7—换挡轴；8—变速叉轴。图3-11直接操纵式操纵机构此类操纵机构应具备足够的刚性，且各连接部件之间的间隙不能过大，否则会影响操纵手感，多用于发动机后置的汽车。

（2）远距离操纵式操纵机构。1—变速杆；2—纵向拉线；3—横向拉线。图3-12远距离操纵式操纵机构手动变速器的操纵机构基本都由换挡拨叉机构和定位锁止装置两部分组成。1—变速杆；2—换挡轴；3—5、6挡拨叉轴；4—3、4挡拨叉轴；5—1、2挡拨叉轴；6—倒挡拨叉轴；7—倒挡拨叉；8—1、2挡拨叉；9—倒挡拨块；10—1、2挡拨块；11—3、4挡拨叉；12—5、6挡拨叉；13—5、6挡拨块；14—叉形拨杆。1）换挡拨叉机构图3-13换挡拨叉机构的构造（6挡手动变速器）手动变速器的操纵机构必须具备自锁、互锁和倒挡锁装置，这些装置统称为定位锁止装置，如图3-14所示。1—1挡、倒挡拨叉轴；2—2、3挡拨叉轴；3—2、3挡拨块；4—拨杆；5—4、5挡拨块；6—自锁弹簧；7—自锁钢球；8—4、5挡拨叉轴；9—互锁销；10—互锁钢球；11—1挡、倒挡拨块。2）定位锁止装置图3-14定位锁止装置自锁装置能够对各挡位拨叉轴进行轴向定位锁止，防止其自动产生轴向移动而造成自动换挡或掉挡，其构造及外观如图3-15所示。1—自锁弹簧；2—自锁钢球；3—拨叉轴；4—互锁钢球；5—互锁销。（a）构造（b）外观图3-15自锁装置的构造及外观互锁装置互锁装置的结构形式很多，最常用的有锁球式和锁销式。锁球式互锁装置的构造如图3-16所示，1、5、6—拨叉轴；2、4—互锁钢球；3—互锁销。（a）拨叉轴6移动挂挡（b）拨叉轴5移动挂挡（c）拨叉轴1移动挂挡图3-16锁球式互锁装置的构造倒挡锁装置倒挡锁装置由倒挡拨块中的倒挡锁销和倒挡锁弹簧组成，其构造如图3-17所示。1—倒挡锁销；2—倒挡锁弹簧；3—倒挡拨叉轴；4—变速杆。（a）构造图（b）简化图图3-17倒挡锁装置的构造案例分析——拆装手动变速器实践操作以2009款北京现代伊兰特轿车为例，拆装手动变速器。12准备工作拆装手动变速器拆装手动变速器详细操作步骤请扫描二维码查看任务3.2

手动变速器故障诊断与检修刘先生买了一辆手动挡轿车，开了一年之后发现，挂入3挡时经常自动跳回空挡，他随即将汽车送去店里维修。维修人员诊断出的故障原因是手动变速器3挡齿轮副磨损严重，挂挡后容易脱开，给手动变速器换了一副新齿轮后，汽车掉挡的问题便解决了。

本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、找出故障原因、排除故障、检修等方面完成手动变速器的故障诊断与检修。任务引入3.2.1掉挡汽车在加速、减速或爬坡时，变速杆自动跳回空挡位置。1．故障现象2．故障原因挂入挡位后齿轮未达到全齿长啮合。1齿轮沿轴线方向磨损成锥形，在汽车行驶过程中因振动、惯性等，在齿轮轴向方向产生推力，迫使啮合齿轮沿轴线方向脱开。2各轴轴向或径向间隙过大。3掉挡挡位输出轴齿轮或输出轴常啮合齿轮轴向或径向间隙过大。4自锁装置的自锁钢球或拨叉轴凹槽磨损严重、自锁弹簧弹力下降或折断等原因导致自锁装置自锁效能不良。5输入轴、输出轴轴承过于松旷，导致二者与曲轴轴线不同心，或使手动变速器壳与离合器壳接合平面相对曲轴轴线的垂直度发生变动。61）确定掉挡挡位3．故障诊断方法进行路试，采用连续加、减速的方法逐挡检查，便可确定掉挡挡位。（1）检查齿轮是否达到全齿长啮合。（2）检查齿轮啮合部位磨损情况。（3）检查输出轴上该挡位齿轮、常啮合齿轮及各轴的轴向、径向间隙。2）检查掉挡齿轮3）检查自锁装置把手动变速器壳夹在台虎钳上，用手摇动变速杆，若自锁装置的止动阻力很小，甚至感觉自锁钢球未进入凹槽，则故障由自锁装置自锁效能不良引起。3.2.2乱挡1．故障现象在离合器技术状况正常的情况下，挂需要挡位时却挂入了别的挡位、挂入挡位后无法退回空挡或换挡时同时挂入两挡。2．故障原因变速杆下端球头定位销与定位槽配合松旷，或球头、球孔磨损严重。1变速杆下端球头定位销折断。2互锁装置失效，如拨叉轴、互锁销或互锁钢球磨损严重等。3叉形拨杆下端球头磨损严重，或拨块的凹槽磨损严重，导致变速杆下端从拨块凹槽中脱出。41）检查变速杆3．故障诊断方法若在挂需要挡位时，却挂入别的挡位，则应先检查变速杆。2）检查能否退回空挡及再次挂挡若变速杆摆转角度正常，但退不回空挡或无法再次挂挡，则故障由变速杆下端从拨块凹槽中脱出引起。3）检查是否会同时挂入两挡若没有上述情况，应确认是否会同时挂入两挡，若会，则故障由互锁装置失效引起。3.2.3挂挡困难1．故障现象及原因离合器技术状况良好，且手动变速器的操纵机构工作正常，但挂挡困难。1）故障现象导致挂挡困难的主要原因是同步器出现故障，如同步器磨损、卡滞等。2）故障原因2．故障诊断方法若锁环出现变形、裂纹或内锥面螺旋槽磨损严重，则故障由此引起。若无问题，则继续检查。1）检查锁环若滑块有磨损、变形、损坏等情况，则故障由此引起。若无问题，则继续检查。2）检查滑块检查同步器花键毂与接合套的轴向移动是否卡滞。拨叉轴弯曲，锁紧弹簧过硬，钢球损伤。1手动变速器操纵机构调整不当或损坏。2输入轴花键损伤或输入轴弯曲。33）检查同步器花键毂与接合套的轴向移动4手动变速器油不足或过量，手动变速器油不符合规格。4）检查手动变速器其他机构3.2.4手动变速器异响1．故障现象手动变速器工作时会发出不均匀碰撞声。由于手动变速器内发生相对运动的机构较多，所以发出异响的原因也较为复杂。2．故障原因（1）齿轮磨损严重、变薄，间隙过大，导致工作中产生冲击。（2）齿面啮合不良，如修理时没成对更换齿轮，导致新、旧齿轮不能正确啮合。（3）齿轮的齿面有金属剥落，或个别轮齿损坏、折断。（4）齿轮与轴上的花键配合松旷，或齿轮的轴向间隙过大。（5）轴弯曲或轴承松旷引起齿轮啮合间隙改变。1）齿轮异响（1）轴承磨损严重。（2）轴承内（外）座圈与轴颈（孔）配合松旷。（3）轴承滚珠碎裂或有烧蚀麻点。2）轴承异响（1）手动变速器油的油量不足、黏度过低、品质不好或规格不符合要求。（2）手动变速器内掉入异物。（3）某些固定螺栓松动。3）其他原因异响（4）里程表软轴或里程表齿轮异响。1）检查手动变速器油3．故障诊断方法2）试驾检查3）其他检查3.2.5手动变速器漏油手动变速器漏油时，其周围会出现油污，齿轮传动机构内的油量减少。1．故障现象手动变速器漏油的故障原因及解决方法如表3-4所示。2．故障原因及解决方法表3-4

手动变速器漏油的故障原因及解决方法3.2.6手动变速器的检修观察齿轮的轮齿有无斑点、裂缝、金属剥落、边缘破损、齿端毛刺等。若有轻微斑点、边缘破损等，在不影响齿轮质量的情况下，可用油石修磨。1．齿轮的检修1）目视检测用塞尺、百分表等工具测量齿轮与齿轮、齿轮与轴及花键的啮合间隙，及其轴向间隙、径向间隙，若超出该车型规定值，应进行修整或更换。2）齿轮间隙检测1）磨损度检测2．轴的检修2）径向圆跳动检测3）轴承检测检查壳体是否有裂纹、砂眼，若有则应进行更换。检查轴承孔，若磨损严重应进行更换。（1）（2）3．手动变速器壳的检修检查壳体结合面是否翘曲变形，若平面度误差超过该车型的规定值，应进行修复或更换。（3）检查变速叉。检查拨叉轴。（1）（2）4．操纵机构的检修检查自锁及互锁装置。（3）5．同步器的检修1）检查锁环的内锥面螺旋槽磨损情况图3-19按压转动检查同步器锁环按压转动检查同步器锁环