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变速器结构和工作原理
作者:AG8    发布日期:2020-07-22 05:11


  第三节 变速器构造与维修 请各技师小组思考(五分钟后看那一小组总结得最全面) 1、汽车在行驶到不同的道路上一般会用不同的速度,比如 在高速公路上就能够飞驰,在乡间小道只能够慢慢前行,为 什么? 2、汽车在上长陡坡时一般不是快速冲上去,而是慢慢爬上 去,为什么? 3、在做移库动作时发动机没有反转,但是汽车会时进、时 退,为什么? 4、当驾驶员在路边临时停车时,驾驶员已经下车,没有熄 灭发动机,为什么车不动? 变速器结构及工作原理 1 变速器作用 本讲综述3.1 2 变速器分类 3 手动变速器工作原理 4 手动变速器结构概述 本 讲 一、变速器作用 展 开 知识点直通车: 汽车变速器是汽车传动系统中仅次于发动机的重要部件,主 要用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速,目的是在各种 行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动 机在最有利的工况范围内工作. 5 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。 第一节 二、变速器分类 手动变速器: 1、两轴手动 变速器 2、三轴手动 变速器 自动变速器: 1、有级自动 变速器 2、无级自动 变速器 (一)变速器的类型: (1)按传动比的变化方式划分: ①有级式变速器:有几个可选择的固定传动比, 采用齿轮传动。又可分为: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。 ②无级式变速器(CVT):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。 ③综合式变速器:由液力变矩器和齿轮式有级 变速器组成 注:目前运用比较广泛。 第一节 (2)按操纵方式划分 ①强制操纵式变速器:靠驾驶员直接操纵变速 杆换档。 ②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。 ③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 注: 手动变速器(MT) 自动变速器(AT、CVT) 半自动变速器(AMT) 双离合器变速器(DCT) 10 手动变速器(MT) 手动变速器(ManualTransmission,简称MT)又称机械 式变速器,即必须用手拨动变速杆,才能改变变速器内的 齿轮啮合位置,改变传动比,从而达到变速的目的。 手动变速器大多为五个档位,也是四挡和六挡甚至更多档 位。 手动变速器通常带同步器,换挡方便,噪音小。 手动变速在操纵时必须踩下离合,方可拨得动变速杆。 11 手动变速器(MT) 优点 传输效率比高,理论上会比较省油,价格便宜 。 缺点 开车的时候要控制离合器换档非常的麻烦,新手常常由 于操作不当会在马路上熄火,特别是上坡的时候。 12 自动变速器(AT、CVT) 自动变速器是相对于手动变速器而出现的一种能够自动根 据引擎转速来换挡的变速器。 汽车自动变速器常见的有两种型式: 液力自动变速器(AT) 机械无级自动变速器(CVT) 目前轿车普遍使用的是AT,AT几乎成为自动变速器的代 名词。 自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳。 装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾 驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙 脚乱。 13 自动变速器(AT、CVT) 液力自动变速器(AT) AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过 液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变 扭器是AT最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件 组成,兼有传递扭矩和离合的作用。 14 自动变速器(AT、CVT) 机械无级自动变速器(CVT) CVT (Continuously Variable Transmission)技术即无 级变速技术,它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮 相配合来传递动力,可以实现传动比的连续改变,从而得 到传动系与发动机工况的最佳匹配。 常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式 无级变速器(VDT-CVT), 15 半自动变速器(AMT) 半自动变速器AMT又称为电控机械式自动变速器,该技 术是指在不改变原机械变速器主体结构的基础上,通过加 装特殊的电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作 完成的换挡动作,实现变速器内部换挡过程的自动化。 半自动变速器与以往变速器的不同之处在于,由电子系统 完成操作离合器和选挡两个动作,在最大程度上解放了驾 驶者的操作强度。由于半自动变速器是在传统手动变速器 基础上改造得来,因此很容易地继承了手动变速器机械结 构简单紧凑、制造成本低的特点,同时在一定程度上弥补 了自动变速器响应时间慢的缺点。 16 双离合器变速器(DCT) 双离合变速器(Dual Clutch Transmission) DCT有别于 一般的自动变速器系统,它基于手动变速器而又不是自动 变速器,除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒 适性外,还能提供无间断的动力输出。而传统的手动变速 器使用一台离合器,当换挡时,驾驶员须踩下离合器踏板, 使不同挡的齿轮做出啮合动作,而动力就在换挡期间出现 间断,令输出表现有所断续。 17 (3)根据主要轴的数目可分为 两轴式和三轴式变速器 二轴式手动变速器 三轴式手动变速器 18 ①三轴变速器:输入轴、中间轴、输出轴 输入轴动力——输入轴齿轮/中间轴齿轮——输出轴齿轮——输出轴 动力 ②两轴变速器:输入轴、输出轴 输入轴动力——输入轴齿轮/输出轴齿轮——输出轴动力 19 补充:汽车变速器档位及各档功用 一档:主要用于汽车起步,其传动比在变速器所有 的档位中最大,此档产生的转矩也最大。 二档:使用于转矩的增大的需要程度次于车速和加 速度的需要时。由于汽车已在行驶,因此推动汽车 前进所需的转矩较起动时小。 三档:当要增加汽车速度和考虑燃油经济性时,可 采用三档,使发动机转速和转矩的增大进一步降低。 四档:通常为直接传动(1:1),因而变速器的输 入转矩与输出转矩相同。这档位用于经济性行驶速 度,可提高燃油经济性。 五档:为超速档,其作用是提高燃油经济性,并在 高速公路保持经济行驶速度时降低运动噪声。 20 图9-2 两轴式变速器 图9-3 三轴式变速器 三、手动变速器工作原理 二轴式手动变速器 三轴式手动变速器 现代发动机普遍应用三轴变 速器。 主动轮1 从动轮2 1、传动比 i12=n1/n2= z2/z1 z1 ,n1 为主动齿轮的 参数。 z2 ,n2 为从动齿轮的参数。 从动齿轮齿数 i= 主动齿轮齿数 注:i1 低速档 i=1 直接档 i1 高速档 1 2 i1 减速增扭 2 1 i1 增速减扭 25 注:习惯上把变速器传动比值较小的 挡位称为高挡,传动比值较大的挡位称 为低挡;变速器挡位的变换称为换挡, 由低挡向高挡变换称为加挡(或升挡), 反之称为减挡(或降挡)。变速器就是 通过挡位变换来改变传动比,从而实现 多级变速的。 2、原理 注:手动变速器通常采用平行轴式,由齿轮 传动的原理可知,一对齿数不同的齿轮啮合传动 时可以变速变矩。 图9-1 变速器类型 3、组成 ①传动机构 传动机构主要由齿轮、齿轴、差速器总成等。 ②操纵机构 操纵机构主要由:选、换档杆(控制杆)、移动 轴、拨叉、同步器、同步环等。 28 (一)三轴式变速器: 三轴式变速器除有第一轴、第二轴外, 还增设了中间轴。 1、特点:空间布置比较灵活,传动比的范 围大,可设有直接挡传动。 图9-6 原理与动力传递 ◆三轴五档变速器视频 ◆一档动力传递路径 输入轴 输处轴 中间轴 ◆二档动力传递路径 ◆四档动力传递路径 ◆五档动力传递路径 ◆倒档动力传递路径 倒档惰轮 倒档被动齿轮 倒档主动齿轮 2、动力传递 ①变速器一轴,动力 取自离合器; ②中间轴,常啮合齿 轮与一轴常转; ③变速器二轴,通过 不通档位齿轮啮合, 实现不同档位,输出 至差速器。 明白 了吗? 三轴变速器工作原理 请注意倒档齿 轮介入,实现 倒档功能。 注意 到了吗? 三轴五档位变速器结构简图 三 轴 变 速 器 一 档 三 轴 变 速 器 二 档 三 轴 变 速 器 三 档 三 轴 变 速 器 四 档 三 轴 变 速 器 五 档 三 轴 变 速 器 六 档 三 轴 变 速 器 倒 档 解放CA1091型汽车六挡变速器结构图 第一轴(输入轴)—驱动 第二轴(输出轴或主轴)—动力输出 中间轴(副轴)—传动 倒挡轴—改变齿轮传动方向 传动齿轮及接合齿圈 第二轴 第一轴 中间轴 倒挡轴 解放CA1091型汽车六挡变速器传动示意图 第二轴前、后分别由滚针、滚柱轴承支承于第一轴尾孔和 变速器壳体上;轴上空套(滚针轴承)6个常啮斜齿轮 轴上有4个花键 毂和接合套,以及相 应接合齿圈,用以变 换挡位和传递动力。 中间轴上7个齿轮均与轴固定。 倒档轴上空套一个倒挡齿轮。 传动齿轮 五挡齿轮 四挡齿轮 三挡齿轮 二挡齿轮 一挡齿轮 中间轴倒挡齿轮 倒挡齿轮 解放CA1091型汽车六挡变速器传动示意图 解放CA1091型汽车六挡变速器结构简图 三、四挡花键 二挡齿轮及 一挡挡齿轮 五挡齿轮及接合齿圈 四挡齿轮及 接合齿圈 毂与接合三接套挡合齿齿轮接圈及合一齿、圈二及挡接花合键齿圈倒接挡合齿套轮齿及 传动齿轮及结合齿圈 毂与接合套 倒挡接合套 第一轴 第二轴 五、六挡花键 毂及结合齿圈 传动齿轮 五挡齿轮 四挡齿轮 三挡齿轮 二挡齿轮 一挡齿轮 中间轴 倒挡花键毂 中间轴倒挡齿轮 倒挡轴 倒挡齿轮 CA1091型汽车各挡传动比: i1=Z38/Z2×Z22/Z33=7.640; i2=Z38/Z2×Z17/Z34=4.835 i3=Z38/Z2×Z16/Z35=2.857; i4=Z38/Z2×Z9/Z36=1.895 直i5=接Z3挡8/Z的2×传Z8动/Z3效7=率1.3最37高;i。6=考1(虑直安接挡全),倒挡 iR传=Z动38/比Z2×数Z值32/Z较29大×Z(25/与Z32一=7挡.10相7 近)。 一、倒挡用接合套换挡;二挡用锁销式惯性同步器 换挡;三~六挡用锁环式惯性同步器换挡。 请在本变速器 实物图中简述 变速器换档及 动力传输过程。 (二)两轴式变速器: 1、应用:发动机前置前轮驱动(轿车) 或发动机后置后轮驱动(客车)的汽车上, 其特点是结构比较紧凑。 图9-2 两轴式变速器 桑塔纳2000变速器 五前进档和一倒档 半 离 轴 合 变速器 器 壳体 主 减 速 器 变速器 一轴 倒档轴 二轴 57 2、 特点; 1)无中间轴,输出轴与主减速器齿轮直接相连; 2)各档只通过一对齿轮传动,因而机械效率 较高,噪声小; 3)无直接档,最高档的机械效率比直接档低。 图9-4 (桑塔纳2000 GSI330型)两轴式变速器结构图 桑塔纳变速器结构简图 3、动力传递 看看三轴 和两轴有什 么不同? 注:相比三轴变速器,结构更 简单,稳定性、舒适性较差。 一 轴 (1) 空 挡 二 轴 变速器各档位工作过程 四 三档 二档 档 齿轮 齿轮 一档 齿 齿轮 轮 同步 器 倒档 齿轮 五档 齿轮 64 (2)一档传动路线)二档传动路线)三档传动路线 同步器 三档 齿轮 67 (5)四档传动路线 四档 齿轮 同步 器 68 (6)五档传动路线 五档 齿轮 同步 器 69 (7)倒档工作过程倒档 轴 倒档 惰轮 一轴倒档齿 轮 二轴倒档齿 轮 70 变向原理: 相啮合的一对齿轮 旋向相反,因此 每经一对齿轮传 动副,动力方向 改变一次。经两 对齿轮传动,其 输入轴与输出轴 转向一致。 若增加一倒挡轴, 变成三对传动副 传递动力,则输 入轴与输出轴的 转向相反(惰 轮)。 发动机横置变速器实例 发动机前置横向布置的二轴 式变速传动机构 当发动机横置时,由于变速 器的输出轴与驱动桥轴线平 行,故主减速器采用一对圆 柱斜齿轮。 右图所示为一汽宝来的MQ2 00—02T五挡变速器结构图。 它有五个前进挡和一个倒挡, 全部采用同步器换挡。 结构简图 5档 同步 5档主动 齿轮 器 1档主动 倒档 齿轮 齿轮 2档主动 齿轮 3档主动 齿轮 3,4 档同 步器 4档主动 齿轮 输入 轴 主减速 器主动 小齿轮 输出 轴 5档从 动齿轮 1档从 动齿轮 1,2档 同步器 2档从动 齿轮 3档从动 齿轮 4档从动 齿轮 主减速 器从动 齿轮 倒档 动力传递路线T各 档齿轮动力传递路线: 一档:操纵换档装置使一、 二档同步器左移,发动机动 力经输入轴、一档主动齿轮 传、一档从动齿轮、一二档 同步器接传至输出轴输出。 一档传动比n1=33/10=3.3, 由于一档传动比数值较其他 档位大,可产生较大的减速 增扭效果,有利于汽车起步 一汽宝来MQ200—02T各 档齿轮动力传递路线: 二档:操纵换档装置使一二 档同步器右移,发动机动力 经输入轴、二档主动齿轮、 二档从动齿轮、一二档同步 器传至输出轴输出。二档传 动比n2= 35/18=1.944,仍 产生减速增扭效果,但相对 于一档车速较快,有利于汽 车升速。 一汽宝来MQ200—02T各 档齿轮动力传递路线: 三档:操纵换档装置使三、 四档同步器左移,发动机动 力经输入轴、三四档同步器、 三档主动齿轮、三档从动齿 轮,传至输出轴输出。三档 传动比n3= 34/26=1.308。 仍产生减速增扭效果,但相 对于二档车速较快,有利于 汽车升速。 一汽宝来MQ200—02T各 档齿轮动力传递路线: 四档:操纵换档装置使三、 四档同步器右移,发动机动 力经输入轴、三四档同步器、 四档主动齿轮、四档从动齿 轮传至出轴输出。四档传动 比n4= 35/34=1.029,由 于四档传动比接近1,所以 近似直接档效果。 一汽宝来MQ200—02T各档 齿轮动力传递路线: 五档:操纵换档装置使五档 同步器右移,发动机动力经 输入轴、五档同步器、五档 主动齿轮、五档从动齿轮、 传至输出轴输出。五档传动 比n5= 36/43=0.837,由于 五档传动比小于1,所以产生 超速效果,输出转速增加, 转矩减小 一汽宝来MQ200—02T各档 齿轮动力传递路线: 倒档:操纵换档装置使倒档 轴上的倒档齿轮移向与处于空 档位置的一、二档同步器接合 套外壳上的直齿轮啮合,发动 机动力经输入轴、倒档主动齿 轮、倒档惰轮、一二档同步器 传至输出轴输出。因为相对于 其它前进档位多出一个传动齿 轮,改变了转向,所以得到反 向输出效果。 对照一下实 物图。 四、同步器的构造和原理 (一) 同步器的分类 同步器 常压式 惯性式 自行增力式 锁环式惯性同步器 锁销式惯性同步器 锁环式多锥惯性 同步器 1)常压式同步器:是一种的同步器。特点是结构简单, 但其不能保证被啮合件在同步状态(即角速度相等)下实 现换档。也就是常压式同步器不能从根本上解决换档时的 啮合冲击问题,所以这种同步器目前已被淘汰。 2)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。 由于惯性式同步器能够确保同步啮合换档,目前得到广泛 应用。 3)惯性增力式同步器:又称“波尔舍”(Porsehe)同 步器。由于这种同步器对材料、热处理及制造精度均要求 较高,目前在国内采用较少。 (二)功用: 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,减少换档冲击。 85 (三)惯性同步器的特点、原理 ?1、特点:虽然结构有所差别,但工作原 理是一样的,都有摩擦元件、锁止元件和 弹性元件。 ?2、原理:挂档时,在轴向力作用下摩擦 元件相靠,在惯性力矩作用下产生摩擦力 矩,使被结合的两部分逐渐同步;锁止元 件用于阻止同步前强行挂档;弹性元件使 接合套等在空档是保持中间位置,又不妨 碍整个结合和分离过程。 1).锁环式同步器 注:工作可靠、耐用, 摩擦锥面半径受限,转矩 容量不大;适于轻型以下 汽车,广泛用于轿车及轻 型客、货汽车。 (1)构造 ?花键毂: 花键毂轴向固定; 并与齿圈、锁环具有 相同花键齿 ?接合套: 用来连接花键毂、同 步环、啮合齿圈,并 与齿圈、锁环具有相 同花键齿 ?同步环(锁环): 锁环的倒角与接合套倒角相 同,锁环具有内锥面,其上 有螺旋槽,以便两锥面接触 后,破坏油膜,增加锥面间 的摩擦。 ?滑块: 装于花键毂三轴向槽内 带定位销以便空挡定位 两端伸入两锁环的三缺口 ?卡环: 在卡坏的作用下, 滑块压向接合套, 使其凸起的端部球 面正好嵌在接合套 中部的凹槽中,起 到空档定位作用。 2. 工 作 原 理 (2) 接合套带动滑块推动两锥面相靠 锥面产生摩擦力矩同步环转动一个角度 锁止面起作用阻止同步器齿套前移 实现同步 同步环等回转一个角度 进入接合齿,完成换档 第94页 惯性式同步器工作过程 以变速器由5挡换 入6挡为例。 1.变速器由5 档退入空挡。 n4=n7 n n3 7 n n3 4 惯性式同步器工作过程 拨环力(矩) 2.锁止。 在同步环上作用着两个力矩:拨环力矩M2和惯性力矩M1, 只有当M2M1,才能作到结合。 M1正比于F1;M2正比于F2。二者均是Fn的分力,相对关系取 决于锁止角。通过设置合理的锁止角可以保证在未达到同步 前,无论驾驶员施加多大的力,都保证M2M1。因为这个锁止 作用是由惯性力矩造成的,因此称之为惯性同步器。 惯性式同步器工作过程 3.同步并实现结合 n3=n4 惯性力矩消失, 解除锁止。 惯性式同步器工作过程 4.完成换挡 在结构上保证了接 合部位在未达到同 时不能接触,因此 可以避免冲击和发 生的噪声。 惯性式同步器工作过程 锁环式惯性式同步器的构造 (2)原理 摩擦工作面接触产生摩擦力矩 锁环转动一角度 锁止, 防止接合套前移 摩擦 力矩增长至同步 惯性力矩消失 锁止消失 接合套进入啮合完成换挡。 0.5齿厚 结 合 齿 锁环 圈 定位销、滑块 摩擦元件 2).锁销式惯性同步器 与锁环式类似,但锁止元 件是三个锁销及相配的锁 销孔倒角,另有三个以弹 簧及钢球定位的定位销。 摩擦元件是铆在锁销两端 的同步锥环。摩擦锥面径 向尺寸大,转矩容量大,广 泛用于中、重型汽车上。 锁止元件 111 (1)结构 锁销式惯性同步器 摩擦锥盘 定位销 钢球 定位销 结合套 锁销 摩擦锥环 (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,在F1 产生的拨环力矩作用下, 锁销被拨动一个角度,顺 利挂档。 锁止角 3).锁环式多锥惯性同步 器: 在锁环式两个锥面间插入 两个辅助同步锥, 锥表面 的有效摩擦面积成倍增加, 同步转矩相应增加,减小 换档力或缩短同步时间。 多用于低速档和重型货车 的主、副变速器以及分动 器中。 双锥同步器的结构和特点 通常双锥面同步器为三个环 组成:内环,中环和同步环。 中环是插在齿轮上的,它与 两个锥面都可以结合,所以 中环所受的力有可能是内环 方向过来的力,也可能是同 步环方向过来的力,双锥同 步器的中环作用就在于此, 所以双锥同步器和单锥同步 器相比,能适当增大换挡时 同步器摩擦力,使换挡变得 轻快。 手动变速器结构 变速箱壳体 变速传动机构 操纵机构 五、变速器操纵机构的功用及要求 (一)功用及类型 1、功用:让驾驶员根据路面情况能准确地将变速 器挂上或者摘下所需要的某个档位,以保证汽车安 全行驶。 2、分类: 直接操纵机构; 远距离操纵机构; 五、六档拨块 自锁钢球 直接操纵式 叉形拨杆 换档轴 变速杆 五、六档拨 叉轴 三、四档拨 叉轴 一、二档 拨叉轴 倒档拨叉轴 互锁销 五、六档拨叉 三、四档拨叉 倒档拨叉 一、二档拨叉 (1)结构: 变速器布置在驾驶员座位附近,变速杆由驾驶室 地板伸出,驾驶员可以直接操纵换档。 (2)组成: 变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴、安全装置。 (3)安装位置: 安装在变速器的上盖或者侧盖内; (4)特点: 结构紧凑、简单、操纵方便。 注: ?每一根拨叉轴最多实现2个档位,档位越多换档操纵机 构越复杂。 ?对于不同的变速器,其档位排列不同,因此在仪表板 上或者操纵手柄上应该有变速箱档位排列图。 这要注意 呀! (1)定义: 远距离操纵机构 变速器布置远离驾驶员座位,需要在变速杆与拨 叉之间加装辅助杠杆或者传动机构,构成远距离操纵 机构。 (2)要求: 远距离操纵应该具有足够的刚性,而且连接件之间 的间隙要小,否则换档手感不明显。 3、对变速器操纵机构的要求 (1)目的:为了保证变速器在任何情况下都能安全、准确、 可靠工作,变速器操纵机构应该设置安全机构。 (2)要求: ?设置自锁装置,防止变速器自动脱档、自动换档,并保证介 入档位的啮合齿轮全齿宽接触; ?设置互锁装置,避免同时挂入两个档位; ?设置倒档锁,避免误挂入倒档。 4、锁止机构 1)自锁装置 2)互锁装置 3)互锁装置工作原理 空档状态 拨叉轴 互锁销 互锁钢球 自锁、互锁装置统一的结构 注:在某些只 有两套拨叉、拨叉 轴变速器中,将自 锁与互锁装置合二 为一。 4)倒档锁装置 作用: 使驾驶员必须对变速杆施加更大的力,才能挂 入倒档,起到提醒注意的作用,防止挂入倒档。 倒档锁 六、 分动器 (一)作用: 在多轴驱动的汽车上采用分动器,将变速器的输出动力 分配到各驱动桥。因此分动器一般具有一个输入轴、多个输 出轴。 注:在一些越野汽车上装有两档分动器,兼起到副变速 器的作用。 134 (二)要求 (1)对操纵机构的要求 ①因分动器换入低速挡时,输出转矩较大,为避免中、 后桥超载,要求操纵机构必须保证:非先接上前桥,不得 换入低挡;非先退出低挡,不得摘下前桥。故须有互锁装 置。 ②能防止自动换挡和脱挡,故须有自锁装置。 (2)操纵机构的构造 主要由高低挡操纵杆、前桥摘接操纵杆、拨叉、拨叉 轴和一系列传动杆件以及自锁和互锁装置等组成 输入轴 中间轴 前桥输出轴 后桥输出轴 中桥输出轴 分动器的结构与传动原理 图 3-18 所 示 为 两 档分动器结构简图。 输入轴14通过万向传 动装置与变速器输出 轴相连,三根输出轴4、 9 和 10 分 别 通 向 后 驱 动桥、中驱动桥和前 驱动桥。 图3-18 分动器 1-输入轴高档齿轮 2输入轴低档齿轮 3-后桥输出轴齿轮 4-后桥输出轴 5-中间轴低档齿轮 6-中间轴传动齿轮 7-接 合套 8-中桥输出轴齿轮 9-中桥输出轴 10-前桥输出轴 11-前桥接合套 12-中间轴 13-中间轴高档齿轮 14-输入轴 (三)分动器操 纵原则: 先接上前桥, 后换入低档。 先退出低档, 后摘下前桥。 注:因分动器换入低速档时, 输出转矩较大,为避免中、 后桥超载,前桥需参加驱动, 分担一部分载荷。 3 2 1 13 4 5 6 7 8 9 10 11 12 140 本讲小结 1 变速器的作用: 变传动比、变向、中断动力 2 变速器分类: 手动:二轴、三轴 自动:有级、无级 3 手动变速器工作原理:输入轴、中间轴、输出轴 4 变速器结构:壳体、变速传动机构、操纵机构 请记录 本 讲 作 业 题目一 题目二 题目三 变速器的作用有哪些? 简述三轴变速器的动力输送过程? 简述变速器的主要结构? 3.2 手动变速器 主要零部件的检修 143 一、变速器壳体 注:变速器壳体的主要的损伤形式有壳体的 变形、裂纹及轴承孔、螺纹孔的磨损等。 (1)变速器壳体不得有裂纹。对受力不大的部 位的裂纹,可用环氧树脂粘结修复;重要和受 力较大部位的裂纹,可进行焊修。对与轴承孔 贯通的或安装固定孔处的裂纹不能修理,应更 换变速器壳体。 二、变速器盖的检修 变速器盖的主要损伤形式有盖的裂纹、变 形及轴承的磨损等。 变速器盖应无裂纹,其与变速器壳体接合 平面的平面度公差(0.10-0.15mm)超差 时,可采用铲、刨、锉、铣等方法修复或更 换;拨叉轴与承孔的间隙(0.04-0.20mm) 超限时,应更换。 三、齿轮与花键的检修 齿轮的主要损伤形式有齿面、齿端磨损;齿面疲劳剥落、腐 蚀斑点;轮齿破碎或断裂等。 (1)齿轮的啮合面上出现明显的疲劳麻点、麻面、斑疤或阶梯 形磨损时,必须更换。齿面仅有轻微斑点或边缘略有破损时, 可用油石修磨后继续使用。 (2)固定齿轮或相配合的滑动齿轮的端面损伤长度不得超过齿 长的15%。 (3)齿轮的啮合面中线应在齿高中部,接触面积不得小于工作 面的60%。 (4)齿轮与齿轮、齿轮与轴及花键的啮合间隙,径向间隙和轴 向间隙应符合原厂规定。 四、轴的检修 轴的主要损伤形式有变形、裂纹、轴颈和花键齿的磨损等。 (1)用百分表检查轴的变形,超过标准时应校正或更换。 (2)检查轴齿、花键齿(如图4-42所示)损伤达到前述齿轮损伤的程度 时应更换。 (3)用千分尺检查各轴颈的磨损,超过规定值时,可堆焊、镀铬后修复或 更换。 (4)检查轴上定位凹槽的最大磨损量,超过规定值时应换新。 (5)轴体上不得有任何性质的裂纹,否则更换。 五、轴承的检修 主要的损伤形式有磨损、疲劳点蚀及破裂等。 (1)检查轴承应转动灵活,滚动体与内外圈滚道不得有麻 点、麻面、斑疤和烧灼磨损或破碎等缺陷,保持架完好, 否则更换。 (2)检查轴承的径向间隙不得超过规定值,滚动轴承与承 孔、轴颈或齿轮的配合,应符合技术条件要求。否则更换。 六、同步器的检修 (1)锁环式同步器的检修 锁环式同步器的主要损伤是:锁环内锥面螺纹槽及锁止角磨损、滑块磨损、 接合套和花键毂的花键齿损伤。锁环与滑块的磨损会破坏换档过程的同步作 用;锁环与接合套锁止角的磨损,会使同步器失去锁止作用,这些都会造成 换档困难,发出机械撞击噪声。 检查锁环内锥面及锁止角检查齿圈与锁环之间的间隙如图4-43所示。检 查锁环内锥面螺纹槽及锁止角磨损,将锁环压到接合齿圈锥面上,按压转动 锁环时要有阻力,用塞尺测量锁环与接合齿圈端面之间的间隙A。该间隙的 标准值:解放CA1091型变速器为1.2-1.8mm,磨损极限是0.3mm;奥迪、 桑塔纳的变速器为1.1-1.9mm,磨损极限为0.5mm。超过极限值时,应更 换 检查锁环内锥面及锁止角 检查齿圈与锁环之间的间隙 同步器滑块顶部凸起磨损出现沟槽,会使同步作用减弱,必须更换。锁环、 接合套的接合齿端磨秃,接合套和花键毂的花键齿磨损,都会导致换档困 难,都须更换。 将同步器接合套与花键毂组合在一起使它们滑动时,应能平滑地滑动而无 阻滞现象,接合套内表面的前后端应无损伤。注意:更换时,同步器接合 套与花键毂应作为一组同时更换。检查齿轮及齿圈齿端、齿圈外锥面及齿 轮轴孔的磨损逾限应更换 同步器滑套与花键毂组合检查 滑套检查 七、操纵机构的检修 变速器操纵机构的主要损伤形式有磨损、变形、连接松动 和弹簧失效等。 (1)检查操纵机构各零件的连接应无松动现象,否则应及时 紧固。 (2)检查变速杆、拨叉、拨叉轴等应无变形,否则应校正或 更换。 (3)检查拨叉与接合套、拨叉与拨叉轴、选档轴等处的磨损, 磨损逾限时应更换。 (4)检查定位钢球、定位锁销、锁止弹簧、复位弹簧,当出 现磨损逾限或弹簧失效时,应更换。 八、装配要求 (1)装配前必须对零件进行认真的清洗,除去污 物、毛刺、铁屑等。尤其要注意齿轮上润滑油 孔的畅通。 (2)装配轴承时,应涂质量优良的润滑油进行预 润滑。总成修理时,应更换所有的滚针轴承。 (3)对零件的工作表面不能用硬金属直接锤击, 避免齿轮轮齿出现运转噪声。 (4)注意同步器锁环或锥环的装配位置。装配过 程中,如有旧件时应原位装复,以保证两元件 的接触面积。因此,在变速器解体时,应对同 步器各元件做好装配记号,以免装错。 (5)组装中间轴和第二轴时,应注意各档齿轮、 同步器花键毂、止推垫圈的方向及位置,以保证 齿轮的正确啮合。 (6)安装轴承时,只允许用压套垂直压在轴承的 内圈上,禁止施加冲击载荷,轴承内圈圆角最大 的一侧必须朝向齿轮。 (7)装入油封前,需在油封的刃口涂少量的润滑 脂,要垂直压人,并注意安装方向。 (8)变速器装配后,要检查各齿轮的轴向间隙和 各齿轮副的啮合间隙及啮合印痕。常啮合齿轮的 啮合间隙为0.15-0.40mm;滑动齿轮的啮合间隙 为 0.15-0.50mm 。 第 一 轴 的 轴 向 间 隙 ≤ 0.15mm , 其余各轴的轴向间隙≤0.30mm,各齿轮的轴向 间隙≤0.40mm。 (9)装配密封衬垫时,应在密封衬垫的两侧涂以密封胶, 确保密封效果。 (10)安装变速器盖时,各齿轮和拨叉均应处于空档位 置。必要时,可分别检查各个常用档的齿轮副是否处 于全长啮合。 (11)按规定的力矩拧紧各部位的螺栓。 九、磨合 (1)变速器的磨合应在试验台上进行,按规 定进行无负荷和有负荷条件下各种转速的运转。 磨合前,应向变速器加注清洁的润滑油。磨合 时,第一轴转速为1 000-2000r/min,各档磨 合时间的总和不得小于1h。 (2)变速器进行有负荷试验时,其负荷为最 大传递转矩的30%,严禁加入研磨用的磨料进 行磨合。 (3)在变速器磨合过程中,油温在15°C-65 °C。变速器经磨合和试验后,应认真进行清 洗,并按原厂规定加注润滑油。 3.3 手动变速器常见故障诊断与排除 156 一.手动变速器的正确使用 (1)换挡前应将离合器踩到底,操纵变速杆时要轻快、准确、柔和,不可用力过 猛,也不可以硬拉硬推,使齿轮发响;以免变速器操纵机构受损。行驶中,不 要长时间将手放在变速杆上,否则会造成变速器换挡拨叉过早磨损 (2)挂倒档时要在汽车停止状态下进行,有些车还需要压缩倒档弹簧或提起倒档 提钮;同样在倒车后,要使车辆前进,也应将车停稳 (3)运行中换挡必须选好换挡时机,增档前,应首先进行汽车加速,当车速升高 到一定值时,及时挂入高速档;降档时,当车速降到一定值时,方可挂入低速 档。在确保安全情况下,应尽量使用高速档,以减轻机件的磨损和降低油耗, 并且根据路面及交通情况及时调整车速 (4)严禁在空挡熄火状态下强行挂档起动发动机,或在车速太低时挂入高速档以 及车速过高时换到低速档,以免损坏变速器内运动部件和发动机 (5)因轿车出厂时变速器中已加入了优质的齿轮油,正常情况下无需更换变速器 油,正常行驶80000至10000km后则必须更换一次变速器油 二.变速器常见故障与诊断 1.换档困难 (1)故障现象 在进行正常变速操作时,变速杆不能挂入档位,或者勉强挂上 档后又很难摘下来。 (2)故障原因 ①变速杆下端磨损或控制杆弯曲; ②拨叉或拨叉轴磨损、松旷、弯曲; ③自锁或互锁弹簧过硬、钢球损伤; ④操纵机构中控制连杆机构动作不良; ⑤同步器故障(磨损或损坏); ⑥变速器轴弯曲变形或花键损伤。 (3)故障诊断与排除 诊断方法:首先应确认离合器分离状态正常,然后使发动 机怠速运转,踩下离合器踏板,试进行各档位变换。检查变 速杆是否卡滞、沉重等。当用这种方法不易判断时,可进行 实车行驶试验。 排除方法:①汽车行驶时发生换档困难现象,首先检查离 合器能否分离彻底,操纵机构能否工作。②如上述情况良好, 应拆开变速器盖,检查拨叉是否弯曲,拨叉的固定螺栓是否 松动,拨叉轴与导向孔是否锈蚀,如有故障由此引起。③检 查自锁和互锁装置是否卡滞,如有故障由此引起。④检查变 速器轴花键损伤情况或轴弯曲,如有故障由此引起。⑤检查 同步器磨损或损坏情况,如有损伤,则故障由此引起。 (1)故障现象 2.变速器跳档 汽车在加速、减速或爬坡时,变速杆自动跳回空档位置。 (2)故障原因 ①变速杆没有调整好或变速杆弯曲,远程控制杆机构磨损或调 整不良; ②拨叉轴向自由行程过大或凹槽位置不正确,拨叉轴凹槽磨损 及拨叉磨损、变形; ③自锁钢球磨损或破裂,自锁弹簧弹力不够或折断; ④变速器轴、轴承磨损松旷或轴向间隙过大以及变速器壳松动, 造成轴转动时齿轮啮合不足而发生跳动和轴向窜动; ⑤齿轮或接合套严重磨损,沿齿长方向磨成锥形; ⑥同步器两侧的常啮合齿轮轴向或径向间隙过大 (3)故障诊断 诊断方法:使车辆行驶,反复加速、减速、检查在各档位上变速 杆是否容易脱出,如这种方法效果不明显时,可在爬陡坡等条件 下进行检查。 排除方法: ①发现某档跳档时,仍将操纵杆挂入该档,将发动机熄火。先检 查操纵机构调整是否正确,然后再拆开变速器盖检查齿轮啮合情 况和同步器啮合情况。如果啮合情况不好,应检查轴承是否磨损 松旷,拨叉是否变形,拨叉与接合套上的叉槽间隙是否过大;如 果啮合情况良好,应检查操纵机构锁止情况。如锁止不良,须拆 下拨叉轴,检查自锁钢球、弹簧或拨叉轴凹槽情况。 ②若齿轮啮合和操纵机构均良好,应检查齿轮是否磨成锥形,以 及轴是否前后移动。如有则故障由此引起。否则故障为变速器壳 松动而引起的跳档。 3.变速器乱档 (1)故障现象 在离合器技术状况正常情况下,变速器同时挂上两个档或 虽能挂上档,但却不能挂入所需要的档位,或者挂入后不能 退出。 (2)故障原因 主要为变速操纵机构失效。 ①变速杆球头定位销磨损、折断或球孔、球头磨损、松旷; ②拨叉槽、互锁销或互锁球磨损严重或漏装; ③变速杆下端工作面或拨叉轴上导块的导槽磨损过度。 (3 )故障诊断 诊断方法:使车辆行驶,操纵变速杆进行换档试验。检查是否 有同时挂上两个档或挂上的档位不是所需要的档位时。 排除方法: ①挂需要档位时,结果挂入别的档位:检查变速杆摆转角度, 若其能任意摆,且能打圈,则为定位销损坏或失效。 ②当变速杆摆转角正常,仍挂不上或摘不下档,则多为变速杆 下端工作面磨损或导槽磨损,使变速杆下端从导槽中脱去。 ③若同时挂上两个档,则为互锁装置磨损或漏装零件。 4.变速器异响 (1)故障现象 变速器工作时,发出不正常声响,如金属的干摩擦声,不均匀的碰撞声等。 (2)故障原因 ①轴承发响:轴承缺油、磨损松旷、疲劳剥落或轴承滚动体破裂。 ②齿轮发响:齿轮磨损严重,齿侧间隙太大,齿面疲劳有金属剥落或个别齿 损坏折断等;齿轮制造精度差或齿轮副不匹配,维修中未成对更换相啮合的 两齿轮;齿轮与轴或轴上花键配合松旷;安装齿轮的轴弯曲等。 ③操纵机构发响:变速器操纵机构各连接处松动,拨叉变形或磨损松旷。 ④其他原因发响:变速器缺油、润滑油过稀,过稠或质量变坏;变速器与发 动机安装时曲轴与变速器第一轴轴线不同心,或变速器壳体变形;壳体轴承 孔修复后,轴心发生变动或使两轴线不同心,变速器壳体前端面与第一、二轴 轴心线垂直度或一、 二轴与曲轴同轴度超差;变速器内掉入异物或某些紧固 螺栓松动。 (3)故障诊断与排除 诊断方法:当发动机怠速运转时,使变速杆处于空档位,检查接合和分离离 合器过程中有无异响,如离合器接合时发生异响,离合器分离时异响消失, 说明异响发生在变速器。也可进行实车行驶,检查变速器处于各档位时有无 异响。 排除方法:在排除变速器异响时,要根据响声的特点、出现响声的时机和发 响的部位判断响声的原因,然后予以排除。 ①发动机怠速运转,变速器空档时发响,多为常啮合齿轮响。 ②变速器换入某一档位时,响声明显,应检查该档齿轮和同步器的磨损及齿轮 啮合情况。 ③变速器各档均有异响,多为基础件、轴、齿轮、花键磨损使形位误差超限。 ④变速器运转时有金属干摩擦声,多为变速器内润滑油有问题,应检查油面高 度和油的质量。 ⑤变速器工作时有周期性撞击声,则为齿轮个别齿损坏。变速器工作时有间断 性的异响,可能为变速器内掉入异物所引起。 5.变速器漏油 (1)故障现象 变速器壳体外围有油泄漏,变速器箱的齿轮油减少。 (2)故障原因 ①变速器的盖与壳体之间安装松动或者密封垫损坏; ②油封磨损、变形或损伤;通气口堵塞、放油螺塞松 动; ③齿轮油过多或齿轮油选用不当,产生过多泡沫; ④变速器壳龟裂或损伤或延伸壳破裂; ⑤车速表接头锁紧装置松动或破损。 (3)故障诊断 诊断方法:按油迹部位检查油液泄漏原因。 排除方法: ①检查调整变速器油量。检查齿轮油质量,如质量不佳,应更换合适的齿 轮油。 ②疏通堵塞的通气口,更换损坏的密封垫和油封。 ③更换损坏的变速器壳和延伸壳。 ④紧固松动的变速器盖、壳螺栓及放油螺塞。 ⑤拧紧车速表接头锁紧装置,如果锁紧装置破损,应予以更换。 6、变速器发热 1)现象 汽车行驶一段路程后,用手触摸变速器时,有烫手的 感觉。 2)原因 (1)轴承装配过紧。 (2)齿轮啮合间隙过小。 (3)缺少齿轮油或齿轮油粘度太小。 3)诊断 应结合发热部位,逐项检查予以排除。 补充:汽车变速器主要试验项目 1)变速箱下线检测的主要项目; 序号 No. 特性名称 Characteristic 尺寸/技术要求 DIM/SPEC 1 总成音质 无异响现象,声音柔和 2 零部件 无漏装、错装。 3 清洁度 清洁度≤200mg,其中金属杂质≤100mg 4 气密性试验 将压力为49Kpa之滤水压缩空气平缓送入总成内,关闭送气阀10秒钟,测定其内部 压力,压力不得降至48.5kPa。 5 防锈处理 工作表面防锈处理, 6 倒车灯开关 倒档通,前进档及空档不通。 7 外观 无锈蚀、碰伤、油污等缺陷,外部零件无漏装(塑料保护件等) 8 变速操作感觉(平顺性) 各档灵活、档位清晰、可靠、到位、不脱档和乱档。 9 选档力 在R70位置处检测,取3次的平均值,换档杆自动回位,空档-1/2档:≤5.7N,空 档-5/R档:35-65N, 10 静态换档力 所有档位应圆滑过渡,在R114位置C处检验,取3次的平均值,挂档力:40-70N, 摘档力:40-70N 11 变速器标识 产品型号:5MTI230B,字迹清晰; 永久标识:”格特拉克.江西”,字迹清晰 12 各档传动比 Ⅰ档:3.589;Ⅱ档:2.035;Ⅲ档:1.385;Ⅳ档:1;Ⅴ档:0.813; R档:3.238. 13 输入轴花键 模数1,a=30°,z=24, 齿厚1.511;大径φ24.6(+0.3,-0.1);小径φ22(0,-0.2) 14 输出轴花键 径节Dp=24/48,a=30°,z=24,齿厚1.661(0,-0.03),小径φ23.71(0,-0.23);大径φ 26.46(0,-0.25); 169 汽车变速器主要试验项目 1)变速器疲劳寿命试验。 2)同步器性能和寿命试验 3)变速器静扭试验。 4)传动效率试验。 170

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