第3章手動變速器

1、一、變速器的功用與分類一、變速器的功用與分類（1 1）在較大范圍內(nèi)改變汽車的行駛速度和汽車驅(qū)動輪上轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值；）在較大范圍內(nèi)改變汽車的行駛速度和汽車驅(qū)動輪上轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值；（2 2）在汽車發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，利用倒擋實(shí)現(xiàn)汽車倒向行駛；）在汽車發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，利用倒擋實(shí)現(xiàn)汽車倒向行駛；（3 3）在發(fā)動機(jī)不熄火的情況下，利用空擋中斷動力傳遞，可使駕駛員松開）在發(fā)動機(jī)不熄火的情況下，利用空擋中斷動力傳遞，可使駕駛員松開 離合器踏板離開駕駛位置，且便于汽車起動、怠速、換擋和動力輸出。離合器踏板離開駕駛位置，且便于汽車起動、怠速、換擋和動力輸出。1 1、變速器的功用：、變速器的功用：第三章第

2、三章 手動變速器手動變速器2 2、變速器的分類、變速器的分類（1）按操縱方式分：）按操縱方式分： 強(qiáng)制操縱式：強(qiáng)制操縱式：直接由司機(jī)通過操縱桿換檔，為大多數(shù)汽車采用。直接由司機(jī)通過操縱桿換檔，為大多數(shù)汽車采用。 自動操縱式：自動操縱式：由電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷及車速自行換擋，司機(jī)只需操縱加速由電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷及車速自行換擋，司機(jī)只需操縱加速 踏板控制車速。踏板控制車速。 半自動操縱式：半自動操縱式：常用檔位自動換擋，其余擋位由司機(jī)操縱。常用檔位自動換擋，其余擋位由司機(jī)操縱。 （2）按傳動比的變化情況分：）按傳動比的變化情況分： 有級變速器：有級變速器： 具有若干個定值傳動比。具有若干個定值傳動比

3、。 齒輪傳動：齒輪傳動： 檔位：檔位：3 5個前進(jìn)擋，一個倒擋。個前進(jìn)擋，一個倒擋。 組合式變速器（由主、付兩個有級變速器串聯(lián)組成）組合式變速器（由主、付兩個有級變速器串聯(lián)組成） 6 16個擋位。個擋位。 變速器擋數(shù)，均指前進(jìn)擋位數(shù)。變速器擋數(shù)，均指前進(jìn)擋位數(shù)。 無級變速器：無級變速器：傳動比在一定范圍內(nèi)可按無限多級變化。液力變矩器或傳動比在一定范圍內(nèi)可按無限多級變化。液力變矩器或 電力式電力式 綜合變速器：綜合變速器：傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無 級變級變 化。由液力變扭器化。由液力變扭器 + 齒輪式有級變速器組成。齒輪式有

4、級變速器組成。 普通齒輪式普通齒輪式行星齒輪式行星齒輪式二、普通齒輪變速器二、普通齒輪變速器1 1、組成：、組成： 傳動機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu) 2 2、分類：、分類： 三軸式變速器、二軸式變速器三軸式變速器、二軸式變速器 3 3、兩軸式變速器、兩軸式變速器應(yīng)用：應(yīng)用：發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動，發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動的汽車。發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動，發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動的汽車。 特點(diǎn)特點(diǎn): : 輸入軸與輸出軸平行，無中間軸輸入軸與輸出軸平行，無中間軸。組成：組成：輸入軸、輸出軸、倒檔軸、軸承、變速齒輪輸入軸、輸出軸、倒檔軸、軸承、變速齒輪。主動輪主動輪1 1從動輪從動輪2 2輸入軸輸入軸輸出軸輸出軸兩軸

5、式變速器動力傳遞示意圖兩軸式變速器動力傳遞示意圖i i主從主從= n= n主主/n/n從從= z= z從從/z/z主主 = R= R從從/R/R主主= M= M從從/M/M主主 n n主主 ， Z Z主主 ， R R主主 ， M M主主 為主動齒輪的參數(shù)。為主動齒輪的參數(shù)。 n n從從 ， Z Z從從 ， R R從從 ， M M從從 為從動齒輪的參數(shù)。為從動齒輪的參數(shù)。 i i1 1 i i2 2 i i3 3 i i4 4結(jié)構(gòu)分析：結(jié)構(gòu)分析： 一軸：一軸：一、二檔齒輪與軸一體；三、四檔齒輪與軸通過軸承連接。一、二檔齒輪與軸一體；三、四檔齒輪與軸通過軸承連接。二軸：二軸：一、二檔齒輪與通過軸承

6、連接；三、四檔齒輪與軸一體。一、二檔齒輪與通過軸承連接；三、四檔齒輪與軸一體。 各擋位的傳遞路線各擋位的傳遞路線桑塔納轎車兩軸式變速器桑塔納轎車兩軸式變速器兩軸式變速器無直接檔。兩軸式變速器無直接檔。因因“直接檔直接檔”是指動力經(jīng)是指動力經(jīng)輸入軸上的齒輪及相關(guān)接輸入軸上的齒輪及相關(guān)接合套等，直接傳給輸出軸，合套等，直接傳給輸出軸，而不經(jīng)過其它任何中間齒而不經(jīng)過其它任何中間齒輪傳動的檔位輪傳動的檔位2 2、三軸式變速器、三軸式變速器應(yīng)用：應(yīng)用：發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動，多用發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動，多用于轎車以外的各種車型。于轎車以外的各種車型。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：第一軸為輸入軸，第第一軸為輸入軸，第二軸輸出軸，第

7、三軸二軸輸出軸，第三軸中間軸。中間軸。三軸五擋位變速器結(jié)構(gòu)三軸五擋位變速器結(jié)構(gòu)三軸式五擋位變速器模型圖三軸式五擋位變速器模型圖一擋一擋i i1 1（Z Z2 2/Z/Z1 1 ） （Z Z4 4/Z/Z3 3）二擋二擋i i2 2（Z Z2 2/Z/Z1 1 ） （Z Z6 6/Z/Z5 5）三擋三擋i i3 3（Z Z2 2/Z/Z1 1 ） （Z Z8 8/Z/Z7 7）四擋四擋i i4 4（Z Z2 2/Z/Z1 1 ） （Z Z1010/Z/Z9 9）五擋五擋直接檔（直接檔（i=1）：）：動力經(jīng)輸動力經(jīng)輸入軸上的齒輪及相關(guān)接合入軸上的齒輪及相關(guān)接合套等，直接傳給輸出軸，套等，直接傳給輸

8、出軸，而不經(jīng)過其它任何中間齒而不經(jīng)過其它任何中間齒輪傳動的檔位輪傳動的檔位i i超超（Z Z7 7/Z/Z2 2 ） （Z Z4 4/Z/Z6 6）倒擋倒擋i i倒倒（Z Z2 2/Z/Z1 1 ） （Z Z1111/Z/Z3 3） （Z4/Z12）三軸式五檔位變速器三軸式五檔位變速器 防跳檔的結(jié)構(gòu)形式：防跳檔的結(jié)構(gòu)形式： 在花鍵鼓兩齒端齒厚切薄，即在花鍵鼓兩齒端齒厚切薄，即 中部形成中部形成0.30.4的凸臺。的凸臺。在接合套齒圈及被接合齒輪的接在接合套齒圈及被接合齒輪的接 合齒圈的端面兩側(cè)制有倒斜面。合齒圈的端面兩側(cè)制有倒斜面。 變速器的潤滑方式及防漏措施：變速器的潤滑方式及防漏措施： 在

9、變速箱上有加油孔，殼底有放油孔，潤滑油為齒輪油。在變速箱上有加油孔，殼底有放油孔，潤滑油為齒輪油。 潤滑方式為：飛濺式潤滑。潤滑方式為：飛濺式潤滑。 為防止油流入離合器，在第一軸與軸承蓋間安裝油封為防止油流入離合器，在第一軸與軸承蓋間安裝油封 總成，軸承蓋內(nèi)孔中有回油螺紋。總成，軸承蓋內(nèi)孔中有回油螺紋。 為防止油流入第二軸后端的手制動器上，為防止油流入第二軸后端的手制動器上， 在二軸后軸承蓋內(nèi)設(shè)有油封總成。在二軸后軸承蓋內(nèi)設(shè)有油封總成。 在各軸承蓋、后蓋、上蓋、前后殼體等在各軸承蓋、后蓋、上蓋、前后殼體等結(jié)合面間結(jié)合面間 裝入密封片，并涂密封膠，以裝入密封片，并涂密封膠，以防止漏油。防止漏油。

10、 為防止油溫過高而滲漏，在變速器上為防止油溫過高而滲漏，在變速器上開設(shè)有通氣塞。開設(shè)有通氣塞。三、組合式變速器：三、組合式變速器：用于重型汽車，使其具有良好的動力和經(jīng)濟(jì)性。用于重型汽車，使其具有良好的動力和經(jīng)濟(jì)性。由四檔主變速器由四檔主變速器 + 兩檔（高、低速檔）副變速器串聯(lián)而成，兩檔（高、低速檔）副變速器串聯(lián)而成，可獲得：可獲得：八個前進(jìn)檔八個前進(jìn)檔 + 兩個倒檔兩個倒檔四、同步器四、同步器（一）無同步器時變速器的換擋過程（一）無同步器時變速器的換擋過程1.1.從低速擋換入高速擋從低速擋換入高速擋（1 1）在四擋時）在四擋時 V3=V4 V3=V4 （2 2）踩離合器）踩離合器, ,退入空

11、擋退入空擋 V3=V4 V4V3=V4 V4V2 V2 故故V3V2V3V2（3 3）空擋停留片刻）空擋停留片刻 V2V2下降快下降快 V3V3下降慢下降慢（4 4）當(dāng)）當(dāng)V3=V2V3=V2時時 接合套接合套 左移掛入五擋左移掛入五擋2.2.從高速擋換入低速擋從高速擋換入低速擋（1 1）在五擋時）在五擋時 V3=V2V3=V2（2 2）踩離合器）踩離合器, ,退入空擋退入空擋 V3=V2 V4V2 V3=V2 V4V4V3V4（3 3）由于）由于V4V4下降快，下降快，V3V3下降慢下降慢（4 4）重新接合離合器，）重新接合離合器， 同時踩油門，使同時踩油門，使V4V3V4V3（5 5）再分

12、離離合器，等到）再分離離合器，等到V4=V3V4=V3， 即可掛入四擋。即可掛入四擋。 由此可見，要使一般變速器由此可見，要使一般變速器換檔時不產(chǎn)生輪齒或花鍵齒換檔時不產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊，需進(jìn)行較復(fù)雜的間的沖擊，需進(jìn)行較復(fù)雜的操作，并應(yīng)在短時間內(nèi)迅速操作，并應(yīng)在短時間內(nèi)迅速而準(zhǔn)確地完成。這對于即使而準(zhǔn)確地完成。這對于即使技術(shù)很熟練的司機(jī)也易造成技術(shù)很熟練的司機(jī)也易造成疲勞。因此，要求在變速器疲勞。因此，要求在變速器結(jié)構(gòu)上采取措施，既保證掛結(jié)構(gòu)上采取措施，既保證掛檔平順，又使操作簡化，減檔平順，又使操作簡化，減輕司機(jī)勞動強(qiáng)度。同步器即輕司機(jī)勞動強(qiáng)度。同步器即是在這樣的要求下產(chǎn)生的。是在這樣

13、的要求下產(chǎn)生的。1、鎖環(huán)式慣性同步器、鎖環(huán)式慣性同步器（二）同步器（二）同步器分類：分類：常壓式，常壓式， 慣性式（鎖環(huán)式、鎖銷式），慣性式（鎖環(huán)式、鎖銷式）， 自行增力式自行增力式功用：功用：使結(jié)合套與待嚙合齒圈的圓周速度迅速達(dá)到并保持一致（同步），使結(jié)合套與待嚙合齒圈的圓周速度迅速達(dá)到并保持一致（同步）， 縮短換擋時間，同時防止嚙合時齒間沖擊?？s短換擋時間，同時防止嚙合時齒間沖擊。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：同步裝置、鎖止裝置、結(jié)合裝置同步裝置、鎖止裝置、結(jié)合裝置（3 3）原理）原理：（假設(shè)由二檔掛入三檔）（假設(shè)由二檔掛入三檔）（a）空檔位置：）空檔位置： 踩下離合器，使接合套踩下離合器，使接合套7從二檔

14、退到從二檔退到 空檔，此時，空檔，此時，n7=n檔檔檔檔=n3。 4、3內(nèi)外錐面不接觸，內(nèi)外錐面不接觸， 鎖環(huán)在軸向鎖環(huán)在軸向 是自由的。是自由的。（b）左移接合套使兩錐面接觸：）左移接合套使兩錐面接觸：左移接合套左移接合套7，帶動滑塊，帶動滑塊5一起左移，當(dāng)滑塊左一起左移，當(dāng)滑塊左端面與鎖環(huán)端面與鎖環(huán)4缺口端面接觸時，便推動鎖環(huán)缺口端面接觸時，便推動鎖環(huán)4移移向齒輪向齒輪3，使兩錐面接觸，于是兩錐面便產(chǎn)生，使兩錐面接觸，于是兩錐面便產(chǎn)生磨擦作用，磨擦作用，374，鎖環(huán)鎖環(huán)4便隨齒便隨齒輪輪3向前轉(zhuǎn)動一個角度，直到鎖環(huán)的凸塊緊靠向前轉(zhuǎn)動一個角度，直到鎖環(huán)的凸塊緊靠花鍵轂缺口的另一側(cè)。而此時，接

15、合套花鍵轂缺口的另一側(cè)。而此時，接合套7的內(nèi)的內(nèi)齒端倒角與鎖環(huán)齒端倒角與鎖環(huán)4的齒端倒角相抵觸而不能進(jìn)的齒端倒角相抵觸而不能進(jìn)入。（當(dāng)滑塊位于缺口中央時，方能進(jìn)入）。入。（當(dāng)滑塊位于缺口中央時，方能進(jìn)入）。 觀看動畫觀看動畫c、鎖止作用的產(chǎn)生：、鎖止作用的產(chǎn)生：在兩齒端倒角相抵觸的情況下，由于司機(jī)始終作用于接合套在兩齒端倒角相抵觸的情況下，由于司機(jī)始終作用于接合套上一個軸向力上一個軸向力F，于是鎖環(huán)，于是鎖環(huán)4齒端倒角面上產(chǎn)生正壓力齒端倒角面上產(chǎn)生正壓力FN ， FN 可分解為（可分解為（F1、F2）。）。F2 將對鎖環(huán)產(chǎn)生一個拔環(huán)力矩將對鎖環(huán)產(chǎn)生一個拔環(huán)力矩M2拔拔， 而軸向力而軸向力F1則

16、使兩個錐面繼續(xù)壓緊，根據(jù)則使兩個錐面繼續(xù)壓緊，根據(jù) I=1/2R可知，可知，4下降很慢，可近似認(rèn)為不變，下降很慢，可近似認(rèn)為不變，3則下降很快，由慣性原則下降很快，由慣性原理可知，齒輪理可知，齒輪3一定會產(chǎn)生一個慣性力矩一定會產(chǎn)生一個慣性力矩M1慣慣，力圖保持其，力圖保持其運(yùn)動狀態(tài)不變，其方向與旋轉(zhuǎn)方向相同，通過與鎖環(huán)運(yùn)動狀態(tài)不變，其方向與旋轉(zhuǎn)方向相同，通過與鎖環(huán)4相接相接觸的錐面?zhèn)鞯芥i環(huán)觸的錐面?zhèn)鞯芥i環(huán)4上。這樣，鎖環(huán)上。這樣，鎖環(huán)4上則作用兩個力矩上則作用兩個力矩M1慣慣、M2拔拔。由分析可知，當(dāng)。由分析可知，當(dāng)M1慣慣M2拔拔，則鎖環(huán)，則鎖環(huán)4相對于接合套相對于接合套7反向拔動一個角度，

17、二者的阻塞作用消除，進(jìn)入接觸。而當(dāng)反向拔動一個角度，二者的阻塞作用消除，進(jìn)入接觸。而當(dāng)M1慣慣M2拔拔，則鎖環(huán)，則鎖環(huán)4不能反轉(zhuǎn)，阻塞作用不會消失，二者不能反轉(zhuǎn)，阻塞作用不會消失，二者不可能接合。于是在設(shè)計(jì)同步器時，就應(yīng)在結(jié)構(gòu)上保證在二不可能接合。于是在設(shè)計(jì)同步器時，就應(yīng)在結(jié)構(gòu)上保證在二者末達(dá)到同步之前，者末達(dá)到同步之前，M1慣慣M2拔拔，這樣二者末達(dá)到同步前，這樣二者末達(dá)到同步前，無論司機(jī)用多大的力無論司機(jī)用多大的力F，接合套與鎖環(huán)總是相抵觸不能接合。，接合套與鎖環(huán)總是相抵觸不能接合。d、消除鎖止作用：、消除鎖止作用：隨著司機(jī)加力于接合套使隨著司機(jī)加力于接合套使F，摩擦作用迅速，摩擦作用迅速

18、，使齒輪，使齒輪3與鎖環(huán)與鎖環(huán)4進(jìn)入同步旋轉(zhuǎn)，這時候慣性力矩消失，鎖環(huán)在進(jìn)入同步旋轉(zhuǎn)，這時候慣性力矩消失，鎖環(huán)在拔環(huán)力矩作用下后退一角度，兩齒圈即進(jìn)入嚙合，鎖止拔環(huán)力矩作用下后退一角度，兩齒圈即進(jìn)入嚙合，鎖止作用消除。作用消除。e、完成換檔：、完成換檔：待相接合的元件進(jìn)入接合，完成換檔。待相接合的元件進(jìn)入接合，完成換檔。 2 2、鎖銷式慣性同步器、鎖銷式慣性同步器以鎖銷代替鎖環(huán)，鎖銷中部和接合套上相應(yīng)的銷孔兩個端面的倒角產(chǎn)生鎖止。以鎖銷代替鎖環(huán)，鎖銷中部和接合套上相應(yīng)的銷孔兩個端面的倒角產(chǎn)生鎖止。：（假設(shè)由四檔掛入五檔）（假設(shè)由四檔掛入五檔） 五、變速器操縱機(jī)構(gòu)五、變速器操縱機(jī)構(gòu) （1 1）功用：）功用：保證駕駛員能準(zhǔn)確可靠地使變速器換入某個擋位。保證駕駛員能準(zhǔn)確可靠地使變速器換入某個擋位。 （2 2）要求：）要求：