04第四章手动变速器

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1、第四章 手动变速器,第一节 概述 第二节 手动变速器的变速机构 第三节 同步器 第四节 变速器操纵机构 第五节 手动变速器故障诊断与检修,第一节 概述,一、变速器的功用 1、通过改变传动比扩大汽车驱动力和速度的变化范 围，以适应经常变化的行驶条件，同时，使发动机在最有利的条件下工作。 2、在发动机 旋转方向不变的条件下，使汽车能倒向行驶。 3、中断发动机向驱动桥的动力传递，以使发动机能够起步、怠速，满足汽车暂时停车的需要。此外，还可作为其他动力输出装置（举升、起吊装置等）,第一节,二、变速器的类型,（1）按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。 (a)有级式变速器：有几

2、个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固 定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。 (b)无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。 (c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，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。,第一节,（2）按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。 (a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 (b)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

3、信号来控制执行元件，实现档位的变换。 (c)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。,第一节,三、手动变速器的工作原理,普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩的改变。图1 在一对齿轮逐齿啮合传动中，相同时间内，两个齿轮参加啮合的齿数比定相等，故 n1Z1 = n2Z2 。 传动比 i12 = n1 / n2 = Z2 / Z1 。 即 输入轴转速与输出轴转速之比或被动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比，称为传动比。 组合齿轮传动中，其传动比为 被动齿轮齿数的

4、连乘积与主动齿轮齿数的连乘积之比。图3,第一节,根据能量守恒定律，齿轮传动中，输入轴功率P1应等于输出轴功率P2，即 P1=P2 因为P1=M1n1/9550千瓦， P2=M2n2/9550千瓦 所以 M1n1=M2n2， 传动比 i12 = n1 / n2 = M2 / M1。 上式表明 若 n2 M1，得到降速增扭 目的，速度降低越多，扭矩增加越大。图2 视频1,第一节,归纳： i=1，为直接档； i1，为低速档。,第一节,第二节 手动变速器的变速传动机构,变速器由变速传动机构、变速操纵机构组成 形式：三轴式和二轴式 一、三轴式变速器 1.应用范围：发动机前置后轮驱动 2.特点：传动比范围

5、大，具有直接档传动效 率提高。 3.组成： 1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈 4-同步环 5-输出轴6-中间轴 7-接合套 8-中间轴常啮合齿轮 9-倒档移动齿轮 图44,第二节,花键毂上分别套有带有内花键的啮合套。通过啮合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给二轴。 视频2,第二节,4.变速器的换档装置：1）直接滑动式换档装置：直接滑动式用于直齿轮传动的档位，换档齿轮和轴通过花键联接。常用于一档、倒档。2）接合套式换档装置：这种换档装置用于斜齿轮传动的档位。,第二节,5.防止自动跳档措施： CA1091型汽车,花键毂,接合套,接合齿圈,第二节,东风E

6、Q1090E型汽车,花键毂,接合套,接合齿圈,第二节,二、两轴式变速器,1.结构：图41 、 40DH 、 视频31-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、11-输出轴 12-主减速器主动齿轮 13-花键毂与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，所以一般档位传动效率要高一些；但是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。,第二节,第三节 同步器,一、无同步器的换档过程 1.低档换高档 高档速度V2 接合套速度V3 低档速度V4 踩离合器，脱空档，V3=V4（瞬时） 因为V2V4,则V2V3

7、 （不同步） ， 由于V3下降慢（转动惯量大），V2下降快（转动惯量小），等待一会时间，当V3=V2时， 再踩离合器，挂档。,第三节,2.高档换低档 踩离合器，脱空档，V3=V2（瞬时） 因为V2V4,则V3V4（不同步） V3下降慢（转动惯量大）, V4下降快（转动惯量小）， 若不采取措施， V3与V4 不同步差距会更大，此时， 应抬起离合器，加油门， 迅速提高V4，当V3=V4时， 再踩离合器，挂档。,第三节,归纳,无同步器换档 低档换高档两脚离合器，中间不加油门。 高档换低档-两脚离合器，中间加油门。,第三节,二、同步器的构造及其工作原理,同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅

8、介绍目前广泛采用的惯性式同步器。 惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。 惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种,第三节,1.锁环式惯性同步器 1）构造 北京BJ212型汽车三档变速器中的二、三档同步器（图45）为例说明。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。视频4,第三节,2）工作原理a)在挂三档时，用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。当滑块左端面与锁环9的缺口12的端面接触时，便推动锁环9压向齿轮1，使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。由于两锥面具有转速差（n1n

9、9），所以一接触便产生摩擦作用。图46,第三节,c)齿轮1即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面,接触时，锁环便与接合套同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合(此时，无论驾驶员施加多大的力，都挂不上档。由于拨环力矩总是小于摩擦力矩，设计上予以保证，即与具有一定关系式。图46 b)同步后，摩擦力矩消失，再拨环力矩作用下，锁环被拨动一个角度，滑块此时位于缺口中央，实现顺利挂档。 d)最后，完成挂档。,第三节,2.锁销式惯性同步器,1）构造 以东风EQ1090E型

10、汽车变速器四、五锁销式惯性同步器为例，有三个定位销和三个锁销，间隔穿过接合套。 特点：摩擦锥盘磨损后，可更换，成本低。 2）原理：挂档时，接合套带动定位销及摩擦锥环，顶压在摩擦锥盘上，由于不同步产生摩擦力矩，此时锁销与接合套倒角相对，无论驾驶员施加多大的力都无法挂上档。同步后，摩擦力矩消失，再F1产生的拨环力矩作用下，锁销被拨动一个角度，顺利挂档。,第三节,归纳： 同步器的作用： 1）挂档操作简便，减轻驾驶员的疲劳。 2）避免挂档时，由于驾驶员挂档时机掌握不好造成挂档响声。 3）挂档迅速，提高燃料经济性。,第三节,第四节 变速器操纵机构,变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档，从而改

11、变变速器的工作状态。 为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应能满足以下要求： （1）挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换档时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。 （2）为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。 （3）为了防止在汽车前进时误挂倒档，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒档锁装置。,第四节,如图：前置发动机后轮驱动汽车变速器的外操纵机构 一般前置发动机后轮驱动汽车的变速器距离驾驶员座位较近，换档杆等外操纵机构多集中安装在变速器箱盖上，结构简单、操纵容易并且准确

12、。,变速器壳体,变速器连动杆,变 速 杆,第四节,如图：变速器远距离外操纵机构 在发动机后置或前轮驱动的汽车上，通常汽车变速器距离驾驶员座位较远，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。,变速杆,横向拉杆,纵 向 拉 杆,第四节,一、换档拨叉机构 视频5,第四节,二、定位锁止装置,1.自锁装置 挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换档时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。换档拨叉轴上方有三凹坑，上面有被弹簧压紧的钢珠。当拨叉轴位置处于空档或某一档位置时，钢珠压在凹坑内。起到了自锁的

13、作用。 图42,第四节,2.互锁锁装置 当中间换档拨叉轴移动挂档时，另外两个拨叉轴被钢球琐住。防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，起到了互锁作用。,第四节,互锁装置工作示意图,第四节,自锁、互锁装 置统一的结构,第四节,3.倒档锁装置 当换档杆下端(红色的长方块部分)向倒档拨叉轴移动时，必须压缩弹簧才能进入倒档拨叉轴上的拨块槽中。防止了在汽车前进时误挂倒档，而导致零件损坏，起到了倒档锁的作用。当倒档拨叉轴移动挂档时，另外两个拨叉轴被钢球琐住。,第四节,倒档锁结构,第四节,第五节 手动变速器故障诊断与检修,一、变速器常见故障与诊断 1.变速器的异常声响 1）空档发响 （1）现象：怠速空档响，

14、踩离合器响声消失。 （2）原因：第一轴、常啮齿轮、轴承,第五节,2）挂档后发响 （1）现象：挂入某档法响；随转速升高响声加大 （2）原因：轴、花键、轴承、齿轮、操纵机构 （3）诊断： 各档均响，多为基础件、轴承、花键、齿轮 某档响，该档齿轮,第五节,2.变速器跳档 （1）现象：多为中、高速负荷变化或汽车剧烈振动时发生跳入空档。 （2）原因：自锁装置、齿轮、叉轴等 （3）诊断：挂档无阻力或阻力甚小，说明自锁失效。否则为其他方面。,第五节,3.挂档困难 1）现象：不能顺利挂入档位，常发生齿轮撞击声。 2）原因：叉、自锁或互锁、连接杆、同步器、轴。 3）诊断：开盖检查,第五节,4.变速器乱档 1）现

15、象：所挂档位不符，挂档后不能退回空档或一次挂入两个档。 2）原因：换档杆、互锁装置等 3）诊断：重点检查换档杆、互锁装置。,第五节,5.变速器发热 1）现象：由烫手感觉 2）原因：轴承装配过紧、齿轮啮合间隙过小、齿轮油缺少或不符 3）诊断：先检查油平面，油质量；在检查内部,第五节,6.变速器漏油 1）现象：齿轮油从轴承该或结合部为渗漏 2）原因：密封、壳破、油过多、通气塞堵 3）诊断：根据油迹逐一查找,第五节,二、变速器零件的检修,1.齿轮与花键的检修 1）齿面斑点小时，可用油石修磨后继续适用。 2）齿路端面磨损长度齿长15%，否则更换。 3）齿轮啮合面应在齿高中部，接触面积应60%。,第五节

16、,2.轴的检修 1）弯曲变形可用百分表检查，超标应校正或更换，如图。 2）用千分尺检查轴径磨损程度，磨损超过规定值，可堆焊后修磨、镀铬修复或更换。,第五节,3.同步器的检修 用厚薄规测量锁环和换档齿轮端面之间的间隙。解放CA1091标准间隙为1.2-1.8mm，磨损极限为0.3mm。,第五节,4.变速器壳体的检修 检查是否裂纹、变形；如有，应维修或更换。 螺纹损伤不得超过2牙。,第五节,5.变速器盖的检修,检查是否裂纹，结合面平面度是否超限，如油，可采用铲、刨、锉、铣等方法修复或更换。,第五节,6.轴承的检修 检查轴承是否有麻点、麻面、斑疤和烧灼，保持架是否完好，如有，应更换。,第五节,7.操纵机构的检修 检查操纵机构是否磨损、变形、连接松动、弹簧失效，如有，应更换、校正、紧固。,第五节,三、变速器的装配与调整,装配：清洗、润滑、安装。 调整： 常啮齿轮啮合间隙0.150.40mm 滑动齿轮啮合间隙0.150.50mm 第一轴轴向间隙0.15mm 其余各轴轴向间隙0.30mm 各齿轮轴向间隙0.40mm,