第3章手動變速器

第3章手動變速器1．變速器的功用（1）變速變矩。（2）改變動力傳動方向。（3）利用空擋切斷動力傳遞。2．變速器的組成變速器由變速傳動機構和操縱機構兩部分組成，根據(jù)需要還可加裝動力輸出器。3.1概述3.變速器的分類（1）按傳動比的變化方式劃分，變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種。（2）按操縱方式不同，變速器又可分為強制操縱式、自動操縱式和半自動操縱式三種。3.2普通齒輪變速器變速傳動機構傳動比等于主動齒輪與從動齒輪轉(zhuǎn)速的正比、齒數(shù)的反比。

aba-兩軸式；b-三軸式圖3-2齒輪傳動布置3.2.1三軸變速器三軸五擋變速器有五個前進擋和一個倒擋，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒擋軸、各軸上齒輪、操縱機構等幾部分組成。在該變速器上，各軸上倒擋齒輪均為直齒園柱齒輪，采用移動齒輪換擋方式。其余各齒輪全部為斜齒園柱齒輪，具有傳動平穩(wěn)的特點，并且全部采用同步器換擋。在五擋變速器中，往往將第五擋設計為超速擋。變速器處于超速擋工況時傳動比小于1，輸出軸比輸入軸轉(zhuǎn)得要快。潤滑及密封：壓力潤滑、飛濺潤滑；回油螺紋、橡膠油封。1．三軸式變速器的工作原理3.2.2二軸式變速器這類變速器主要由輸入和輸出兩根軸組成。與傳統(tǒng)的三軸變速器相比，由于省去了中間軸，在一般擋位只經(jīng)過一對齒輪就可以將輸入軸的動力傳至輸出軸，所以傳動效率要高一些；同樣因為任何一擋都要經(jīng)過一對齒輪傳動，所以任何一擋的傳動效率又都不如三軸變速器直接擋的傳動效率高。3.2.2兩軸式變速器

1-接合齒套；2-車速表齒輪；3-同步環(huán)；4-驅(qū)動軸；5-主減速器從動齒輪；6-差速器殼；7-太陽齒輪；8-行星齒輪；9-第二軸（輸出）；10-主減速器主動齒輪；11-第一軸（輸入）3.2.3組合式變速器圖3-8分段式組合變速器3.3變速器的操縱機構

3.3.1變速器操縱機構的功用、要求與類型

1．功用變速器操縱機構的功用是保證駕駛員能準確而可靠地使變速器掛入所需要的任一擋位工作，并可隨時使之退到空擋。

2．要求為保證變速器在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，對變速器操縱機構提出如下要求：保證變速器不自行脫擋或掛擋，在操縱機構中應設有自鎖裝置；保證變速器不同時掛入兩個擋位，在操縱機構內(nèi)應設互鎖裝置；防止誤掛倒擋，在變速器操縱機構中應設有倒擋鎖。

3．類型（1）直接操縱式。直接操縱式變速器的變速桿及其換擋操縱裝置都設置在變速器蓋上。變速器布置在駕駛員座位的附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可直接操縱變速桿來撥動變速器蓋內(nèi)的換擋操縱裝置進行換擋。它具有換擋位置容易確定、換擋快、換擋平穩(wěn)等優(yōu)點。目前大多數(shù)轎車和長頭貨車的變速器都采用這種操縱形式。（2）遠距離操縱式。平頭汽車以及發(fā)動機后置的汽車，由于其總體布置的需要，變速器的安裝位置離駕駛員座位較遠，而變速桿不能直接布置在變速器蓋上，為此在變速桿與變速器之間加裝了一套傳動桿件，構成遠距離操縱的形式。3.3.2變速器操縱機構的構造

變速器操縱機構通常由換擋撥叉機構和定位鎖止裝置兩部分組成。1-變速桿防塵套；2-變速桿殼體；3-自鎖彈簧；4-自鎖銷；5-換擋撥叉；6-齒輪；7-互鎖裝置；8-撥叉軸；9-變速器頂蓋；10-球形關節(jié)；11-變速桿1．換擋撥叉機構CA1091汽車六擋變速器操縱機構1-五、六擋撥叉2-三、四擋撥叉3-一、二擋撥塊4-倒擋撥塊5-一、二擋撥叉6-倒擋撥叉7-倒擋撥叉軸8-一、二擋撥叉軸9-三、四擋撥叉軸10-五、六擋撥叉軸11-換擋軸12-變速桿13-叉軸撥桿14-五、六擋撥塊15-自鎖彈簧16-自鎖鋼球17-互鎖銷2．定位鎖止裝置（1）自鎖裝置。（2）互鎖裝置。（3）倒擋鎖。3.3.2同步器同步器有兩類：慣性式和慣性增力式。其中最為常用的是慣性式同步器。1．慣性式同步器鎖環(huán)式同步器鎖銷式同步器多錐式同步器1）鎖環(huán)式同步器（1）鎖環(huán)式同步器結(jié)構?；ㄦI轂7與第二軸用花鍵連接，并用墊片和卡環(huán)作軸向定位。在花鍵轂兩端與齒輪1和4之間，各有一個青銅制成的鎖環(huán)（也稱同步環(huán)）9和5。鎖環(huán)上有短花鍵齒圈，花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒輪1，4及花鍵轂7上的外花鍵齒均相同。在兩個鎖環(huán)上，花鍵齒對著接合套8的一端都有倒角（稱鎖止角），且與接合套齒端的倒角相同。鎖環(huán)具有與齒輪1和4上的摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面，內(nèi)錐面上制出細牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后破壞油膜，增加錐面間的摩擦。三個滑塊2分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽11內(nèi)，并可沿槽軸向滑動。在兩個彈簧圈6的作用下，滑塊壓向接合套，使滑塊中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空擋定位作用?；瑝K2的兩端伸入鎖環(huán)9和5的三個缺口12中。只有當滑塊位于缺口12的中央時，接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合。（2）鎖環(huán)式同步器工作原理（a）當變速器由二擋換入三擋（直接擋）時，接合套8從二擋退到空擋，齒輪1和接合套8連同鎖環(huán)9都在其本身及其所聯(lián)系的一系列運動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向（如圖中箭頭所示）旋轉(zhuǎn)。在掛三擋時，用撥叉3撥動接合套8并帶動滑塊2一起向左移動。當滑塊左端面與鎖環(huán)9的缺口12的端面接觸時，便推動鎖環(huán)9壓向齒輪1，使鎖環(huán)9的內(nèi)錐面壓向齒輪1的外錐面。由于兩錐面具有轉(zhuǎn)速差（n1＞n9），所以一接觸便產(chǎn)生摩擦作用。齒輪1即通過摩擦作用帶動鎖環(huán)相對于接合套超前轉(zhuǎn)過一個角度，直到鎖環(huán)9的缺口12與滑塊的另一側(cè)面接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉(zhuǎn)動。此時，接合套的齒與鎖環(huán)的齒錯開了約半個齒厚，從而使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)相應的齒端倒角面正好互相抵觸而不能進入嚙合（3）鎖環(huán)式同步器工作原理（b）。駕駛員的換擋操縱力通過接合套作用于鎖環(huán)的鎖止角斜面上，在此斜面上產(chǎn)生的法向壓力為N。法向壓力N可分解為軸向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使鎖環(huán)相對于接合套向后（用箭頭指示M2）轉(zhuǎn)動的趨勢，稱為撥環(huán)力矩。軸向力Fl則使齒輪1通過摩擦錐面對鎖環(huán)9作用一與轉(zhuǎn)動方向同向摩擦力矩M1（用箭頭指示M1）。這一摩擦力矩M1阻止鎖環(huán)相對接合套向后退轉(zhuǎn)。如果撥環(huán)力矩M2大于摩擦力矩M1，則鎖環(huán)9即可相對于接合套向后退轉(zhuǎn)一個角度，以便二者進入接合；若M2＜M1（此時還有滑塊對鎖環(huán)缺口一側(cè)的阻擋作用），則二者相對位置不變，不可能進入接合。在設計同步器時，適當?shù)剡x擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步（n1=n9）之前，齒輪1施加在鎖環(huán)9上的摩擦力矩M1總是大于切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2，不論駕駛員通過操縱機構加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環(huán)齒端總是互相抵觸而不能接合。（4）鎖環(huán)式同步器工作原理（c）。鎖環(huán)9對接合套的鎖止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因為此摩擦力矩的作用與鎖環(huán)9（及與之連接的接合套8、花鍵轂7、變速器輸出軸及整個汽車等）和齒輪1（及與之連接的離合器從動部分和變速器內(nèi)部分齒輪）兩部分的轉(zhuǎn)動慣性有關，故稱此種同步器為"慣性式"同步器。繼續(xù)加力于接合套上，摩擦作用使齒輪1與鎖環(huán)9轉(zhuǎn)速很快趨于一致，緊接著兩者間的相互轉(zhuǎn)動趨勢也迅速降低，摩擦力矩M1也相應迅速降低。當撥環(huán)力矩M2大于摩擦力矩M1時，便使鎖環(huán)相對于接合套向后退轉(zhuǎn)一個角度。在鎖環(huán)的摩擦帶動下，齒輪1及與之相連的所有零件跟鎖環(huán)一起相對于接合套向后退轉(zhuǎn)一個角度。當滑塊對正缺口12的中央時,接合套花鍵齒圈與鎖環(huán)的花鍵齒圈不再抵觸，接合套8繼續(xù)左移，而與鎖環(huán)的花鍵齒圈進入接合狀態(tài)，鎖環(huán)的鎖止作用即行消失。（5）鎖環(huán)式同步器工作原理（d）。接合套與鎖環(huán)接合后，軸向力F1不再存在，錐面間的摩擦力矩也就消失。如果此時接合套8花鍵齒與齒輪1的花鍵齒發(fā)生抵觸，則接合套8花鍵齒作用在齒輪1花鍵齒端斜面上有切向分力，使齒輪1及其相連零件相對于鎖環(huán)及接合套轉(zhuǎn)過一個角度，使接合套與齒輪l進入接合，而最后完成了換入三擋（由低速擋換入高速擋）的全過程。如果是由三擋（直接擋）換入二擋（由高速擋換入低速擋），上述過程也適用。但此時齒輪4是被加速到與鎖環(huán)5（亦即與接合套8）同步，從而使接合套8先后與鎖環(huán)5及齒輪4進入嚙合而完成換擋過程。2）鎖銷式同步器鎖銷式同步器的工作原理與鎖環(huán)式同步器相仿，其摩擦面為錐盤2與錐環(huán)3的接觸面，其倒角的位置是鎖銷8與結(jié)合套5在換擋時接觸的位置。2．慣性增力式同步器1-常嚙合齒輪；2-同步環(huán)；3-漲帶；4-卡環(huán)；5-接合齒套；6-接合齒座；7-支承塊；8-推力塊；9-齒圈；圖3-19慣式增力式同步器結(jié)構

abc圖3-20慣性增力式同步工作原理圖1-常嚙合齒輪；2-同步環(huán)；3-漲帶；4-卡環(huán)；5-接合齒套；6-接合齒座；7-支承塊；8-推力塊；9-齒圈a-空擋位置；b-同步過程；c-掛擋位置

3．自行增力式同步器圖3-21保時捷同步器1-接合套；2-花鍵轂；3-接合齒圈；4-同步環(huán)；5-滑塊；6-支承塊；7-彈簧片；8-擋片

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圖3-22自行增力式同步器的換擋過程3.4分動器3.4.1分動器的功用

分動器的基本作用是能在一般傳動系中通過它向外作功率輸出。它主要用于多軸汽車的傳動，通過它把發(fā)動機輸出的動力合理地分配到各驅(qū)動橋。分動器一般布置在變速器之后，它的傳動方式通常為齒輪傳動，因此，它可兼具有副變速器功能。故其結(jié)構上有許多方面和變速器有相似之處。3.4.2分動器的構造

1．不帶軸間差速器的分動器

圖3-23分動器1-緣盤；2-主動齒輪；3-輸入軸；4-中間軸小齒輪；5-后橋輸出軸；6-前橋接合套；7-鍵齒輪；8-前橋輸出軸；9-常嚙合高擋齒輪；10-變速滑動齒輪；11-中間軸大齒輪2．帶軸間差速器的分動器3.5手動變速器的維修3.5.1手動變速器的維護1．手動變速器技術狀況的變化2．手動變速器的一、二級維護3.5.2手動變速器主要零件的檢修1．殼體與蓋變速器殼體是變速器的基礎件。殼體的技術狀況對整個變速器總成的技術性能影響很大。變速器殼體與蓋常見的損傷有變形、裂紋和磨損等。2．齒輪變速器齒輪常出現(xiàn)的損傷有：齒面磨損、齒面疲勞剝落、輪齒裂紋與斷裂等。由于齒輪結(jié)構及使用條件不同，其損壞情況也不一樣，一般規(guī)律是直齒輪損壞多于斜齒輪，滑動齒輪損壞多于常嚙合齒輪。輪齒的斷裂、齒端的磨損、齒面磨損成錐形多發(fā)生于嚙合套和套合