第四章 手動變速器,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 手動變速器的變速機(jī)構(gòu) 第三節(jié) 同步器 第四節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu) 第五節(jié) 手動變速器故障診斷與檢修,第一節(jié) 概述,一、變速器的功用 1、通過改變傳動比擴(kuò)大汽車驅(qū)動力和速度的變化范 圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)，使發(fā)動 機(jī)在最有利的條件下工作。 2、在發(fā)動機(jī) 旋轉(zhuǎn)方向不變的條件下，使汽車能倒向 行駛。 3、中斷發(fā)動機(jī)向驅(qū)動橋的動力傳遞，以使發(fā)動機(jī)能夠 起步、怠速，滿足汽車暫時(shí)停車的需要。 此外，還可作為其他動力輸出裝置（舉升、起吊裝置等）,第一節(jié),二、變速器的類型,（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。 (a)有級式變速器：有幾個(gè)可選擇的固定傳動比，采用齒輪傳動。又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪（行星齒輪）軸線旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。 (b)無級式變速器:傳動比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化,常見的有液力式,機(jī)械式和電力式等。 (c)綜合式變速器：由有級式變速器和無級式變速器共同組成的，其傳動比可以在最大值與最小值之間幾個(gè)分段的范圍內(nèi)作無級變化。,第一節(jié),（2）按操縱方式劃分，變速器可以分為強(qiáng)制操縱式，自動操縱式和半自動操縱式三種。 (a)強(qiáng)制操縱式變速器：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。 (b)自動操縱式變速器：傳動比的選擇和換檔是自動進(jìn)行的。駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷信號和車速信號來控制執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)檔位的變換。 (c)半自動操縱式變速器：可分為兩類，一類是部分檔位自動換檔，部分檔位手動（強(qiáng)制）換檔； 另一類是預(yù)先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時(shí)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自行換檔。,第一節(jié),三、手動變速器的工作原理,普通齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變。圖1 在一對齒輪逐齒嚙合傳動中，相同時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)齒輪參加嚙合的齒數(shù)比定相等，故 n1Z1 = n2Z2 。 傳動比 i12 = n1 / n2 = Z2 / Z1 。 即 輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比或被動齒輪齒數(shù)與主動齒輪齒數(shù)之比，稱為傳動比。 組合齒輪傳動中，其傳動比為 被動齒輪齒數(shù)的連乘積與主動齒輪齒數(shù)的連乘積之比。圖3,第一節(jié),根據(jù)能量守恒定律，齒輪傳動中，輸入軸功率P1應(yīng)等于輸出軸功率P2，即 P1=P2 因?yàn)?P1=M1n1/9550千瓦， P2=M2n2/9550千瓦 所以 M1n1=M2n2， 傳動比 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。 圖2 視頻1,第一節(jié),歸納： i=1，為直接檔； i1，為低速檔。,第一節(jié),第二節(jié) 手動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu),變速器由變速傳動機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)組成 形式：三軸式和二軸式 一、三軸式變速器 1.應(yīng)用范圍：發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動 2.特點(diǎn)：傳動比范圍大，具有直接檔傳動效 率提高。 3.組成： 1-輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環(huán) 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中間軸常嚙合齒輪 9-倒檔移動齒輪 圖44,第二節(jié),花鍵轂上分別套有帶有內(nèi)花鍵的嚙合套。通過嚙合套的前后移動，可以使花鍵轂與相鄰齒輪上的接合齒圈連接在一起，將齒輪上的動力傳給二軸。 視頻2,第二節(jié),4.變速器的換檔裝置： 1）直接滑動式換檔裝置：直接滑動式用于直齒輪傳動的檔位，換檔齒輪和軸通過花鍵聯(lián)接。常用于一檔、倒檔。 2）接合套式換檔裝置：這種換檔裝置用于斜齒輪傳動的檔位。,第二節(jié),5.防止自動跳檔措施： CA1091型汽車,花鍵轂,接合套,接合齒圈,第二節(jié),東風(fēng)EQ1090E型汽車,花鍵轂,接合套,接合齒圈,第二節(jié),二、兩軸式變速器,1.結(jié)構(gòu)：圖41 、 40DH 、 視頻3 1-輸入軸 2-接合套 3-里程表齒輪 4-同步環(huán) 5-半軸 6-主減速器被動齒輪 7-差速器殼 8-半軸齒輪 9-行星齒輪 10、11-輸出軸 12-主減速器主動齒輪 13-花鍵轂與傳統(tǒng)的三軸變速器相比，由于省去了中間軸，所以一般檔位傳動效率要高一些；但是任何一檔的傳動效率又都不如三軸變速器直接檔的傳動效率高。,第二節(jié),第三節(jié) 同步器,一、無同步器的換檔過程 1.低檔換高檔 高檔速度V2 接合套速度V3 低檔速度V4 踩離合器，脫空檔，V3=V4（瞬時(shí)） 因?yàn)閂2V4,則V2V3 （不同步） ， 由于V3下降慢（轉(zhuǎn)動慣量大），V2下降快（轉(zhuǎn)動慣量?。却粫r(shí)間，當(dāng)V3=V2時(shí)， 再踩離合器，掛檔。,第三節(jié),2.高檔換低檔 踩離合器，脫空檔，V3=V2（瞬時(shí)） 因?yàn)閂2V4,則V3V4（不同步） V3下降慢（轉(zhuǎn)動慣量大）, V4下降快（轉(zhuǎn)動慣量?。?， 若不采取措施， V3與V4 不同步差距會更大，此時(shí)， 應(yīng)抬起離合器，加油門， 迅速提高V4，當(dāng)V3=V4時(shí)， 再踩離合器，掛檔。,第三節(jié),歸納,無同步器換檔 低檔換高檔兩腳離合器，中間不加油門。 高檔換低檔-兩腳離合器，中間加油門。,第三節(jié),二、同步器的構(gòu)造及其工作原理,同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。這里僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器。 慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。 慣性同步器按結(jié)構(gòu)又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種,第三節(jié),1.鎖環(huán)式慣性同步器 1）構(gòu)造 北京BJ212型汽車三檔變速器中的二、三檔同步器（圖45）為例說明。只有當(dāng)滑塊位于缺口12的中央時(shí)，接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合。 視頻4,第三節(jié),2）工作原理 a)在掛三檔時(shí)，用撥叉3撥動接合套8并帶動滑塊2一起向左移動。當(dāng)滑塊左端面與鎖環(huán)9的缺口12的端面接觸時(shí)，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（n1n9），所以一接觸便產(chǎn)生摩擦作用。圖46,第三節(jié),c)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(gè)角度，直到鎖環(huán)9的缺口12與滑塊的另一側(cè)面,接觸時(shí)，鎖環(huán)便與接合套同步轉(zhuǎn)動。此時(shí)，接合套的齒與鎖環(huán)的齒錯(cuò)開了約半個(gè)齒厚，從而使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)相應(yīng)的齒端倒角面正好互相抵觸而不能進(jìn)入嚙合(此時(shí)，無論駕駛員施加多大的力，都掛不上檔。由于撥環(huán)力矩總是小于摩擦力矩，設(shè)計(jì)上予以保證，即與具有一定關(guān)系式。圖46 b)同步后，摩擦力矩消失，再撥環(huán)力矩作用下，鎖環(huán)被撥動一個(gè)角度，滑塊此時(shí)位于缺口中央，實(shí)現(xiàn)順利掛檔。 d)最后，完成掛檔。,第三節(jié),2.鎖銷式慣性同步器,1）構(gòu)造 以東風(fēng)EQ1090E型汽車變速器四、五鎖銷式慣性同步器為例，有三個(gè)定位銷和三個(gè)鎖銷，間隔穿過接合套。 特點(diǎn)：摩擦錐盤磨損后，可更換，成本低。 2）原理：掛檔時(shí)，接合套帶動定位銷及摩擦錐環(huán)，頂壓在摩擦錐盤上，由于不同步產(chǎn)生摩擦力矩，此時(shí)鎖銷與接合套倒角相對，無論駕駛員施加多大的力都無法掛上檔。同步后，摩擦力矩消失，再F1產(chǎn)生的撥環(huán)力矩作用下，鎖銷被撥動一個(gè)角度，順利掛檔。,第三節(jié),歸納： 同步器的作用： 1）掛檔操作簡便，減輕駕駛員的疲勞。 2）避免掛檔時(shí)，由于駕駛員掛檔時(shí)機(jī)掌握不好造成掛檔響聲。 3）掛檔迅速，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。,第三節(jié),第四節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu),變速器操縱機(jī)構(gòu)能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔，從而改變變速器的工作狀態(tài)。 為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求： （1）掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動齒輪換檔時(shí)，全齒長都進(jìn)入嚙合）。在振動等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 （2）為了防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有互鎖裝置。 （3）為了防止在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒檔，導(dǎo)致零件損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有倒檔鎖裝置。,第四節(jié),如圖：前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動汽車變速器的外操縱機(jī)構(gòu) 一般前置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動汽車的變速器距離駕駛員座位較近，換檔桿等外操縱機(jī)構(gòu)多集中安裝在變速器箱蓋上，結(jié)構(gòu)簡單、操縱容易并且準(zhǔn)確。,變速器殼體,變速器連動桿,變 速 桿,第四節(jié),如圖：變速器遠(yuǎn)距離外操縱機(jī)構(gòu) 在發(fā)動機(jī)后置或前輪驅(qū)動的汽車上，通常汽車變速器距離駕駛員座位較遠(yuǎn)，變速桿和變速器之間 通常需要用連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱。,變速桿,橫向拉桿,縱 向 拉 桿,第四節(jié),一、換檔撥叉機(jī)構(gòu) 視頻5,第四節(jié),二、定位鎖止裝置,1.自鎖裝置掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動齒輪換檔時(shí)，全齒長都進(jìn)入嚙合）。在振動等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。換檔撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當(dāng)撥叉軸位置處于空檔或某一檔位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)。起到了自鎖的作用。 圖42,第四節(jié),2.互鎖鎖裝置 當(dāng)中間換檔撥叉軸移動掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用。,第四節(jié),互鎖裝置工作示意圖,第四節(jié),自鎖、互鎖裝 置統(tǒng)一的結(jié)構(gòu),第四節(jié),3.倒檔鎖裝置 當(dāng)換檔桿下端(紅色的長方塊部分)向倒檔撥叉軸移動時(shí)，必須壓縮彈簧才能進(jìn)入倒檔撥叉軸上的撥塊槽中。防止了在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒檔，而導(dǎo)致零件損壞，起到了倒檔鎖的作用。當(dāng)?shù)箼n撥叉軸移動掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。,第四節(jié),倒檔鎖結(jié)構(gòu),第四節(jié),第五節(jié) 手動變速器故障診斷與檢修,一、變速器常見故障與診斷 1.變速器的異常聲響 1）空檔發(fā)響 （1）現(xiàn)象：怠速空檔響，踩離合器響聲消失。 （2）原因：第一軸、常嚙齒輪、軸承,第五節(jié),2）掛檔后發(fā)響 （1）現(xiàn)象：掛入某檔法響；隨轉(zhuǎn)速升高 響聲加大 （2）原因：軸、花鍵、軸承、齒輪、操縱機(jī)構(gòu) （3）診斷： 各檔均響，多為基礎(chǔ)件、軸承、花鍵、齒輪 某檔響，該檔齒輪,第五節(jié),2.變速器跳檔 （1）現(xiàn)象：多為中、高速負(fù)荷變化或汽車劇烈振動時(shí)發(fā)生跳入空檔。 （2）原因：自鎖裝置、齒輪、叉軸等 （3）診斷：掛檔無阻力或阻力甚小，說明自鎖失效。否則為其他方面。,第五節(jié),3.掛檔困難 1）現(xiàn)象：不能順利掛入檔位，常發(fā)生齒輪撞擊聲。 2）原因：叉、自鎖或互鎖、連接桿、同步器、軸。 3）診斷：開蓋檢查,第五節(jié),4.變速器亂檔 1）現(xiàn)象：所掛檔位不符，掛檔后不能退回空檔或一次掛入兩個(gè)檔。 2）原因：換檔桿、互鎖裝置等 3）診斷：重點(diǎn)檢查換檔桿、互鎖裝置。,第五節(jié),5.變速器發(fā)熱 1）現(xiàn)象：由燙手感覺 2）原因：軸承裝配過緊、齒輪嚙合間隙過小、齒輪油缺少或不符 3）診斷：先檢查油平面，油質(zhì)量；在檢查內(nèi)部,第五節(jié),6.變速器漏油 1）現(xiàn)象：齒輪油從軸承該或結(jié)合部為滲漏 2）原因：密封、殼破、油過多、通氣塞堵 3）診斷：根據(jù)油跡逐一查找,第五節(jié),二、變速器零件的檢修,1.齒輪與花鍵的檢修 1）齒面斑點(diǎn)小時(shí)，可用油石修磨后繼續(xù)適用。 2）齒路端面磨損長度齒長15%，否則更換。 3）齒輪嚙合面應(yīng)在齒高中部，接觸面積應(yīng)60%。,第五節(jié),2.軸的檢修 1）彎曲變形可用百分表檢查，超標(biāo)應(yīng)校正或更換，如圖。 2）用千分尺檢查軸徑磨損程度，磨損超過規(guī)定值，可堆焊后修磨、鍍鉻修復(fù)或更換。,第五節(jié),3.同步器的檢修 用厚薄規(guī)測量鎖環(huán)和換檔齒輪端面之間的間隙。解放CA1091標(biāo)準(zhǔn)間隙為1.2-1.8mm，磨損極限為0.3mm。,第五節(jié),4.變速器殼體的檢修 檢查是否裂紋、變形；如有，應(yīng)維修或更換。 螺紋損傷不得超過2牙。,第五節(jié),5.變速器蓋的檢修,檢查是否裂紋，結(jié)合面平面度是否超限，如油，可采用鏟、刨、銼、銑等方法修復(fù)或更換。,第五節(jié),6.軸承的檢修 檢查軸承是否有麻點(diǎn)、麻面、斑疤和燒灼，保持架是否完好，如有，應(yīng)更換。,第五節(jié),7.操縱機(jī)構(gòu)的檢修 檢查操縱機(jī)構(gòu)是否磨損、變形、連接松動、彈簧失效，如有，應(yīng)更換、校正、緊固。,第五節(jié),三、變速器的裝配與調(diào)整,裝配：清洗、潤滑、安裝。 調(diào)整： 常嚙齒輪嚙合間隙0.150.40mm 滑動齒輪嚙合間隙0.150.50mm 第一軸軸向間隙0.15mm 其余各軸軸向間隙0.30mm 各齒輪軸向間隙0.40mm,第五節(jié),四、變速器的磨合與試驗(yàn),1.無負(fù)荷條件下磨合 加注齒輪油，第一軸轉(zhuǎn)速10001200r/min。 各檔磨合時(shí)間總和不小于1h。 2.有負(fù)荷條件下磨合 負(fù)荷為最大傳遞扭矩的30%，嚴(yán)禁加入研磨磨料進(jìn)行磨合。 油溫1565 磨合后清洗，加注新齒輪油。,第五節(jié),五、齒輪油的選用,1.先選使用級 CLC-3 普通齒輪油 CLC-4 雙曲線齒輪油 CLC-5 雙曲線齒輪油（用于偏置量大于5cm) 2.再選粘度級 夏用 90(南方全年通用)、140、250 冬用 75W(-40 )、80W、85W 多級油 80W/90(-26)、85W/90(-12),第五節(jié),思考題4,1.何謂傳動比？ 2.手動變速器的功用？ 3.敘述解放CA1092變速器各檔動力傳遞路線？ 4.同步器的功用？ 5.何謂自鎖、互鎖、倒檔鎖？ 6.敘述解放CA1091變速器操縱機(jī)構(gòu)各零件名稱？ 7.速度降低，扭矩為何會增加？,