汽车构造（下册） 课件 第14章 手动变速器与分动器

第14章

手动变速器与分动器2025/1/2114.1概述14.2齿轮变速器变速传动机构14.3同步器14.4变速器操纵机构14.5分动器14.6OBB变速器结构简介第14章

手动变速器与分动器2变速器的位置变速器在传动系中位于离合器的后面（或液力偶合器的后面），万向传动装置的前面。14.1概述31.变速器的功用1）实现变速、变矩；2）实现倒车；3）实现中断动力传动要求有一定的档位和传动比；操纵方便可靠；足够的强度、刚度和耐磨性；结构简单，传动效率高，维修方便；换档轻便，档位安排合理。14.1概述42.变速器的类型（1）按传动比的变化方式分类：有级变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：轴线固定式变速器（普通齿轮变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）。无级变速器：传动比可在一定范围内连续变化。有电力式和液力式两种。综合式变速器：由液力变矩器和有级变速器共同组成，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化14.1概述2.变速器的类型（2）按变速器操纵方式分类：手动操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。变速器档位指前进档位数。半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。14.1概述3.普通齿轮传动的基本原理又称为定轴式变速器,是利用不同齿数的齿轮啮合传动来实现变速、变矩和改变旋转方向。（1）变速原理14.1概述传动比为a)减速传动b)增速传动Ⅰ－输入轴

Ⅱ－输出轴1－主动齿轮2－从动齿轮

变速基本原理：当小齿轮为主动齿轮，i＞1，称为减速传动；当大齿轮为主动齿轮，i＜1，称为加速传动。3.普通齿轮传动的基本原理（1）变速原理14.1概述两级齿轮传动传动比为

从动轮齿数连乘积主动轮齿数连乘积i==各级齿轮传动比的连乘积多级齿轮传动传动比为图14-2两级齿轮传动示意图1、3－主动齿轮2、4－从动齿轮3.普通齿轮传动的基本原理（1）变速原理对于变速器，各档的传动比i就是变速器输入轴转速与输出轴转速之比14.1概述

3.普通齿轮传动的基本原理（2）换档原理14.1概述图14-3普通三轴式变速器齿轮传动原理示意图a)前进档

b)倒档Ⅰ-输入轴

Ⅱ-输出轴

Ⅲ-中间轴

手动变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。变速传动机构的主要作用是改变转矩的大小和方向；操纵机构的作用是实现换档。变速传动机构按工作轴的数量（不包括倒档轴）可分为两轴式变速器和三轴式变速器14.2齿轮变速器变速传动机构图14-4两轴式变速器和三轴式变速器a)两轴式b)三轴式Ⅰ-输入轴

Ⅱ-输出轴Ⅲ-中间轴一、两轴式变速器的变速传动机构两轴式变速器用于发动机前置前轮驱动的汽车1.发动机纵置14.2齿轮变速器变速传动机构某轿车012型手动变速器的结构图一、两轴式变速器的变速传动机构1.发动机纵置5个前进档和1个倒档,全部采用锁环式惯性同步器换档。14.2齿轮变速器变速传动机构某轿车012型手动变速器动力传动路线示意图该变速器各个档位齿轮均为斜齿圆柱齿轮,平时处于常啮合状态。1）空档2）一档3）二档4）三档5）四档6）五档：超速档7）倒档一、两轴式变速器的变速传动机构2.发动机横置（五档变速器）14.2齿轮变速器变速传动机构一、两轴式变速器的变速传动机构大部分轿车都采用两轴式变速器。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，在一般档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；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。14.2齿轮变速器变速传动机构某中型载货汽车三轴式变速器结构二、三轴式变速器的变速传动机构14.2齿轮变速器变速传动机构某中型载货汽车三轴式变速器结构二、三轴式变速器的变速传动机构14.2齿轮变速器变速传动机构某中型载货汽车三轴式变速器动力传动路线示意图1）空档2）一档3）二档4）三档5）四档6）五档：直接档7）倒档三、组合式变速器1.组合式变速传动机构重型货车装载质量大，使用条件复杂。欲保证其具备良好的动力性、经济型和加速性能，则必须扩大传动比范围并增多档数。一般采用组合式变速器。组合式变速传动机构的特点是以1~2种变速器为主体，通过更换齿轮副和配置不同的变速器，得到一组不同传动比范围的变速器系列。即由主变速器和副变速器组合（串联）而成。14.2齿轮变速器变速传动机构三、组合式变速器1.组合式变速传动机构14.2齿轮变速器变速传动机构换档装置有三种：直齿滑动齿轮、接合套、同步器。14.3同步器直齿滑动齿轮换档装置有三种：直齿滑动齿轮、接合套、同步器。14.3同步器手动普通齿轮变速器几乎都是采用同步器进行换档。同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间，且防止在同步前啮合而产生换档冲击。无同步器时变速器的换挡过程14.3同步器无同步器五档变速器的四、五档示意图1-第一轴

2-第一轴常啮合齿轮

3-接合套

4-第二轴四档齿轮

5-第二轴

6-中间轴四档齿轮

7-中间轴8-中间轴常啮合齿轮

9-花键毂采用滑动齿轮或接合套换挡时，必须使待啮合的轮齿或接合套与接合齿圈花键齿的圆周速度一致（同步），才能顺利进入啮合而完成挂挡。而高挡换低挡和低挡换高挡实现同步的方法还有所不同。无同步器时变速器的换挡过程1．低档换高档(四档换五档)14.3同步器

无同步器时变速器的换挡过程2．高档换低档(五档换四档)14.3同步器

无同步器时变速器的换挡过程14.3同步器结论：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。按锁止装置不同,可分为锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器。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。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。14.3同步器1.构造（锁环式-CA1091）一、锁环式惯性同步器图14-12锁环式惯性同步器l-第一轴2、13-滚针轴承3-六档接合齿圈4、8-锁环（同步环）5-滑块

6-定位销7-接合套9-五档接合齿圈l0-第二轴五档齿轮11-衬套12、18、19-卡环14-第二轴15-花键毂16-弹簧17-中间轴五档齿轮20-挡圈1.构造一、锁环式惯性同步器一个花键毂、接合套，二个锁环、摩擦锥面，三个滑块、锁销、弹簧锁环锁环接合套花键毂滑块定位销Cdeab1.构造一、锁环式惯性同步器一个花键毂：花键毂两侧各一个青铜锁环；圆周有三个轴向槽b，放入滑块及定位销锁环锁环接合套花键毂滑块定位销Cdeab1.构造一、锁环式惯性同步器一个结合套：内花键与花键毂套合，可与两侧的锁环齿圈及接合套齿圈套合（挂挡）；结合套内套齿两端有倒角（锁止角）—锁止件。锁环锁环接合套花键毂滑块定位销Cdeab1.构造一、锁环式惯性同步器二个青铜锁环（同步环）：环上有断续的短花键齿圈，有与接合套齿端倒角相同的倒角（锁止角）。环的内锥面与相邻外锥面配合形成摩擦副；内锥面上有破坏油膜的螺纹槽，以增加摩擦——摩擦件。锁环锁环接合套花键毂滑块定位销Cdeab1.构造一、锁环式惯性同步器二个青铜锁环（同步环）：环上有三个凸起部d，分别伸入花键毂三个通槽e中，e的宽度大于环的凸起d，只有d位于e的中央时，接合套与锁环方可啮合。锁环锁环接合套花键毂滑块定位销Cdeab2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器1）五档退到空档时n3n4n7滑块结合套内齿锁环六档结合齿圈n4=n7n3>n7n3>n4定位销2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器2）产生摩擦和锁止作用摩擦作用：接合套通过定位销带动滑块一起左移，使锁环压向齿圈。两锥面一经接触便产生摩擦作用，锁环被带动相对接合套超前转过一个角度。n3n4n7滑块结合套内齿锁环六档结合齿圈定位销2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器2）产生摩擦和锁止作用锁止作用：锁环超前转过一个角度，此时刚好使接合套的齿端倒角与锁环相应的齿端倒角相抵触而不能进入啮合。FN为锁环的锁止角斜面上作用的法向压力。力FN可以分解为轴向力F1和切向力F2。F2形成拨环力矩M2；M1为惯性力矩；设计保证M1>M2。2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器3）接合套与锁环进入接合，锁止作用消失。只要驾驶员继续加力于接合套上,摩擦作用就迅速使齿圈的转速降到与锁环的转速相同，M1消失，只有M2使锁环退转一个角度，接合套左移进入啮合。2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器4）同步啮合接合套与锁环接合后，F1消失，锥面间摩擦力矩消失；同步换挡。同步前惯性力矩始终大于拨环力矩（M1>M2），无法进入啮合,这是由惯性力矩M1造成的。所以称“惯性式同步器”。这是设计时适当选取锁止角β和锥面角α保证的。同步后，Δn=0，M1消失，只剩下M2将锁环相对于接合套倒退，接合套顺利进入接合——挂挡。若接合套与齿圈齿再发生锁止现象，则工作过程与上述相同。2.工作原理（以五档换六档为例）一、锁环式惯性同步器工作过程（五挡加六挡）驾驶员施力于变速杆

接合套移动

滑块顶动锁环移动（压紧摩擦锥面）

摩擦工作面接触产生摩擦力矩—齿圈带动锁环前转一个角度

接合套与锁环齿端倒角相抵

二者不能进入啮合（锁止元件起锁止作用）

阻止接合套前移

摩擦力矩增长至同步

惯性力矩消失锁止作用消失

接合套进入啮合完成换挡锁销式惯性式同步器结构特点：二、锁销式惯性同步器1-第一轴齿轮2-摩擦锥盘3-摩擦锥环4-定位销5-接合套6-第二轴四档齿轮7-第二轴8-锁销9-花键毂10-钢球1l-弹簧

锁销式惯性式同步器结构特点：二、锁销式惯性同步器一个齿毂、接合套，二个锥盘、锥环，三个定位销（弹簧销）、锁销其摩擦面为锥盘与锥环的接触面，其倒角的位置是锁销与接合套在换档时接触的位置。1.变速器操纵机构的功用与要求功用：

根据使用条件，保证驾驶员能准确可靠地将变速器挂入所需要的挡位工作，并可随时使之退入空挡。要求：设自锁装置：防止自动换挡、脱挡。设互锁装置：保证变速器不会同时换入两个挡位。设倒挡锁：防止误换倒挡。14.4变速器操纵机构2.变速器操纵机构的类型根据其操纵杆与变速器的相互位置不同，可分为直接操纵式远距离操纵式14.4变速器操纵机构（1）直接操纵式：直接操纵式变速器的变速杆及所有换档操纵装置都设置在变速器盖上,驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换档操纵装置进行换档。它具有换档位置易确定、换档快、换档平稳等优点。一般发动机前置后轮驱动汽车的变速器距离驾驶员座位较近，使用此种操纵形式较多。14.4变速器操纵机构（1）直接操纵式：换档拨叉机构主要由变速杆、叉形拨杆、换档轴、各档拨块、拨叉轴及拨叉等组成。各种变速器由于档位及档位排列位置不同。其拨叉和拨叉轴的数量及排列位置也不相同。如图所示为CA1091型汽车六档变速器操纵机构的组成与布置图。14.4变速器操纵机构（2）远距离操纵式：在发动机后置或前置前驱的汽车上，汽车变速器距离驾驶员座位较远，因而变速杆不能直接布置在变速器盖上，变速杆和变速器之间通常需要用连杆机构联接，进行远距离操纵。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型式。它具有变速杆占据的驾驶室空间小，驾驶室乘坐方便等优点，但换档操作的准确性和可靠性稍差。14.4变速器操纵机构3.换档锁装置为了保证变速器能够准确无误的挂入所选定的档位，并安全、可靠的工作，变速器必须具备：自锁装置、互锁装置和倒档锁装置。14.4变速器操纵机构3.换档锁装置（1）自锁装置自锁装置用于防止变速器自动脱档或挂档，并保证轮齿以全齿宽啮合。组成：由自锁钢球及自锁弹簧组成14.4变速器操纵机构图14-18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3.换档锁装置（1）自锁装置变速器盖中钻有三个深孔，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。14.4变速器操纵机构图14-18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3.换档锁装置（1）自锁装置原理：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（此动作传到手柄上，使驾驶员具有手感），此时拨叉所带动的接合套或滑动齿轮便被拨入空档或被拨入另一工作档位。14.4变速器操纵机构图14-18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3.换档锁装置（1）自锁装置防止自动脱档结构——齿轮制成倒斜面

14.4变速器操纵机构

3.换档锁装置（1）自锁装置防止自动脱档结构——花键毂齿端的减薄齿结构14.4变速器操纵机构

3.换档锁装置（2）互锁装置用于防止同时挂上两个档位。组成：互锁钢球、互锁顶销14.4变速器操纵机构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顶销5，顶销长度等于拨叉轴直径减凹槽的深度图14-18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（2）互锁装置原理：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2时，轴2两侧的钢球从其侧面凹槽中被挤出，钢球被挤嵌入拨叉轴1、3的侧面凹槽中，将轴1、3锁定在空档位置。若要移动拨叉轴3，必须先将拨叉轴2退回至空档位置，拨叉轴3移动时钢球从凹槽中挤出，通过顶销推动另一侧钢球移动，拨叉轴1、2被锁止在空档位置。14.4变速器操纵机构（2）互锁装置锁销式

14.4变速器操纵机构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。有的三档变速器将自锁装置和互锁装置合二为一图14-22合而为一的自锁和互锁装置1－锁销2－锁止弹簧3－拨叉轴3.换档锁装置（3）倒档锁装置作用：使驾驶员必须对变速杆施加较大的力才能挂入倒档。起到提醒作用，防止误挂倒档。构造：倒档锁销、弹簧14.4变速器操纵机构图14-23锁销式倒档锁装置1-倒档锁销2-倒档锁弹簧3-一档、倒档拨块4-变速杆5-四档、五档拨块6-二档、三档拨块一、分动器的功用将变速器输出的动力分配到各个驱动桥；多数越野汽车的分动器还有高低两个挡，兼起副变速器的作用。14.5分动器二、分动器的构造分动器的输入轴与变速器的第二轴相连，输出轴有两个或两个以上，通过万向传动装置分别与各驱动桥相连。由齿轮传动机构

和操纵机构组成。14.5分动器二、分动器的构造1.齿轮传动机构—EQ2080型三轴越野车14.5分动器二、分动器的构造1.齿轮传动机构—EQ2080型三轴越野车14.5分动器二、分动器的构造1.齿轮传动机构—行星齿轮式两轴越野车14.5分动器行星齿轮式分动器两输出轴行星齿轮式分动器传动示意图1-输入轴

2-分动器壳

3-行星齿轮

4-齿圈

5-行星架

6-太阳轮