變速箱的工作原理 手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)與工作原理 一 變速器在整車上的布局 變速器通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接 因此 變速器的輸入軸的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)相同 二 變速器的功用1 改變傳動(dòng)比 滿足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要 使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下 滿足可能的行駛速度要求 2 實(shí)現(xiàn)倒車行駛 用來滿足汽車倒退行駛的需要 3 中斷動(dòng)力傳遞 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng) 怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 汽車換檔或需要停車進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí) 中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞 三 變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理 變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成 變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向 變速器的操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速器的傳動(dòng)比的變換 一 三軸變速器 結(jié)合本公司選用變速器類型 三軸變速器的構(gòu)成 主要由輸入 第一 軸 中間軸和輸出 第二 軸組成 變速原理 一對(duì)嚙合傳動(dòng)的齒輪 設(shè)小齒輪齒數(shù)Z1 20 大齒輪齒數(shù)Z2 40 在相同的時(shí)間內(nèi)小齒輪轉(zhuǎn)過一圈時(shí) 大齒輪轉(zhuǎn)過半圈 顯然 當(dāng)小齒輪是主動(dòng)齒輪時(shí) 它的轉(zhuǎn)速經(jīng)大齒輪輸出時(shí)就降低了 如果大齒輪是主動(dòng)齒輪時(shí) 它的轉(zhuǎn)速經(jīng)小齒輪輸出時(shí)就提高了 這就是齒輪傳動(dòng)的變速原理 為了幫助了解標(biāo)準(zhǔn)變速器的基本原理 下圖顯示了處于空擋狀態(tài)的簡單兩速變速器 綠色軸將發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器連接起來 綠色軸和綠色齒輪連在一起 形成一個(gè)整體 紅色軸及紅色齒輪稱為副軸 它們也連為一個(gè)整體 因此副軸上的所有齒輪和副軸本身作為整體旋轉(zhuǎn) 綠色軸與紅色軸直接通過各自的嚙合齒輪連接起來 所以當(dāng)綠色軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 紅色軸也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 因此 一旦離合器接合 副軸就直接從發(fā)動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力 黃色軸是花鍵軸 通過連接到汽車驅(qū)動(dòng)輪的差速器直接與驅(qū)動(dòng)軸相連 藍(lán)色齒輪連在軸承上 軸環(huán)將兩個(gè)藍(lán)色齒輪中的一個(gè)連接到黃色驅(qū)動(dòng)軸上 它通過齒槽直接與黃色軸相連 并與黃色軸一起轉(zhuǎn)動(dòng) 但軸環(huán)也可以沿著黃色軸左右滑動(dòng) 從而選擇性地接合兩個(gè)藍(lán)色齒輪中的一個(gè) 下圖顯示了當(dāng)軸環(huán)換到一擋時(shí)如何結(jié)合右邊的藍(lán)色齒輪 圖中 發(fā)動(dòng)機(jī)的綠色軸轉(zhuǎn)動(dòng)副軸 副軸則轉(zhuǎn)動(dòng)右邊的藍(lán)色齒輪 齒輪通過軸環(huán)驅(qū)動(dòng)黃色驅(qū)動(dòng)軸 同時(shí) 左邊的齒輪也在轉(zhuǎn)動(dòng) 但只是在其軸上空轉(zhuǎn) 對(duì)黃色軸并不產(chǎn)生影響 當(dāng)軸環(huán)位于兩個(gè)齒輪之間時(shí) 如第一圖所示 變速器為空擋狀態(tài) 黃色軸上以不同速率運(yùn)轉(zhuǎn)的兩個(gè)藍(lán)色齒輪都通過其與副軸的速比來控制 五速手動(dòng)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示 構(gòu)成 1 三軸五檔變速器有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔 由殼體 第一軸 輸入軸 中間軸 第二軸 輸出軸 倒檔軸 各軸上齒輪 操縱機(jī)構(gòu)等幾部分組成 a 第一軸和第一軸常嚙合齒輪為一個(gè)整體 是變速器的動(dòng)力輸入軸 第一軸前部花鍵插于離合器從動(dòng)盤轂中 b 中間軸在中間軸上制有 或固裝 有六個(gè)齒輪 作為一個(gè)整體而轉(zhuǎn)動(dòng) 最前面的齒輪與一軸常嚙合齒輪相嚙合 稱為中間軸常嚙合齒輪 從離合器輸入一軸的動(dòng)力經(jīng)這一對(duì)常嚙合齒輪傳到中間軸各齒輪上 向后依次稱各齒輪為中間軸三檔 二檔 倒檔 一檔和五檔齒輪 c 在第二軸上 通過花鍵固裝有三個(gè)花鍵轂 通過軸承安裝有二軸各檔齒輪 其中從前向后 在第一和第二花鍵轂之間裝有三檔和二檔齒輪 在第二和第三花鍵轂之間裝有一檔和五檔齒輪 它們分別與中間軸上各相應(yīng)檔齒輪相嚙合 在三個(gè)花鍵轂上分別套有帶有內(nèi)花鍵的接合套 并設(shè)有同步機(jī)構(gòu) 通過接合套的前后移動(dòng) 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(dòng)力傳給二軸 其中在第二個(gè)接合套上還制有倒檔齒輪 第二軸前端插入一軸齒輪的中心孔內(nèi) 兩者之間設(shè)有滾針軸承 第二軸后端通過凸緣與萬向傳動(dòng)裝置相連 d 倒檔軸采用過盈配合壓裝在殼體相應(yīng)的軸孔中 倒檔齒輪通過軸承活套在倒檔軸上 2 各檔動(dòng)力動(dòng)力傳遞情況 a 一檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第一檔齒輪 第二軸一檔齒輪 一檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出b 二檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第二檔齒輪 第二軸二檔齒輪 二檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出c 三檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第三檔齒輪 第二軸三檔齒輪 三檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出d 四檔 輸入軸 一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第四檔齒輪 第二軸四檔齒輪 四檔齒輪接合齒圈 三 四檔同步器接合套 第二軸 輸出 直接檔 e 五檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第五檔齒輪 第二軸五檔齒輪 五檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出 超速檔 f 倒檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸倒檔齒輪 倒檔軸上的倒檔齒輪 第二軸上倒檔齒輪 第二軸倒檔齒輪接合齒圈 倒檔同步器接合套 第二軸 輸出 倒檔齒輪由一個(gè)小惰性輪 紫色 來操控 該圖中藍(lán)色倒檔齒輪總是與其它藍(lán)色齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 因此 當(dāng)汽車前進(jìn)時(shí) 不能將變速器切換到倒檔 同步器 1 功用 使接合套與待接合齒圈兩者之間能迅速同步 阻止在同步之前齒輪進(jìn)行嚙合 防止產(chǎn)生接合齒圈之間的沖擊 縮短換檔時(shí)間 迅速完成換檔操作 延長齒輪壽命 2 同步器的組成及分類目前所使用的同步器幾乎都是采用磨擦式同步裝置 但其鎖止裝置不同 因此工作原理也有所不同 按工作原理可分為常壓式 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 3 慣性同步器按結(jié)構(gòu)又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種 鎖環(huán)式同步器工作原理 花鍵轂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之間 各有一個(gè)青銅制成的鎖環(huán) 也稱同步環(huán) 鎖環(huán)上有短花鍵齒圈 花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒輪及花鍵轂上的外花鍵齒均相同 在兩個(gè)鎖環(huán)上 花鍵齒對(duì)著接合套的一端都有倒角 稱鎖止角 且與接合套齒端的倒角相同 鎖環(huán)具有與齒輪上的摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面 內(nèi)錐面上制出細(xì)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(gè)滑塊分別嵌合在花鍵轂的三個(gè)軸向槽內(nèi) 并可沿槽軸向滑動(dòng) 在兩個(gè)彈簧圈的作用下 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中 起到空檔定位作用 滑塊的兩端伸入鎖環(huán)的三個(gè)缺口中 只有當(dāng)滑塊位于缺口的中央時(shí) 接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合 藍(lán)色齒輪上的錐體接合軸環(huán)中的錐形區(qū)域 錐體與軸環(huán)間的摩擦使軸環(huán)和齒輪同步 軸環(huán)的外部隨之滑動(dòng) 使犬齒接合齒輪 不同制造商生產(chǎn)的變速器和同步器的實(shí)現(xiàn)方式各不相同 但基本原理是一樣的 二 變速操縱機(jī)構(gòu) 1 檔位分布及工作示意圖 注意 換擋桿中部有一個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn) 在將旋鈕前推接合一擋齒輪時(shí) 實(shí)際上是在推動(dòng)桿和撥叉 以便將一擋齒輪拉回來 可以看到 左右移動(dòng)變速桿也是在接合不同的撥叉 從而接合不同的軸環(huán) 將旋鈕前后移動(dòng)也就移動(dòng)了軸環(huán) 使它們接合一個(gè)齒輪 2 變速器操縱機(jī)構(gòu)的組成 主要包括 變速桿 撥叉 撥叉軸和鎖止機(jī)構(gòu)組成 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)合套與結(jié)合齒圈的全部套合 或滑動(dòng)齒輪換檔時(shí) 全齒長都進(jìn)入嚙合 在振動(dòng)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 防止自動(dòng)脫檔 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 自鎖裝置l 結(jié)構(gòu) 多數(shù)變速器的自鎖裝置由鋼球l和彈簧2組成 圖10 20 在變速器蓋6前端凸起部位鉆有三個(gè)深孔 位于三根撥叉軸3的上方 每根撥叉軸對(duì)著鋼球l的一面有三個(gè)凹槽 槽的深度小于鋼球半徑 中間的凹槽為空檔定位 中間凹槽至兩側(cè)凹槽的距離等于滑動(dòng)齒輪 或接合套 由空檔換入相應(yīng)檔 保證全齒長嚙合 的距離 2 工作 自鎖鋼球被自鎖彈簧壓入撥叉軸的相應(yīng)凹槽內(nèi) 起到鎖止檔位的作用 防止自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔 換檔時(shí) 駕駛員施加于撥叉軸上的軸向力克服彈簧與鋼球的自鎖力時(shí) 鋼球便克服彈簧的預(yù)壓力而升起 撥叉軸移動(dòng) 當(dāng)鋼球與另一凹槽處對(duì)正時(shí) 鋼球又被壓入凹槽內(nèi) 此動(dòng)作傳到操縱桿上 使駕駛員具有 手感 互鎖裝置 l 鎖球 銷 式 l 結(jié)構(gòu) 在三根撥叉軸所處的平面且垂直于撥叉軸的橫向孔道內(nèi) 裝有互鎖鋼球5或互鎖銷5 互鎖鋼球 或互鎖銷 對(duì)著每根撥叉軸的側(cè)面上都制有一個(gè)凹槽且深度相等 中間撥叉軸的兩側(cè)各有一個(gè)凹槽 任一撥叉軸處于空檔位置時(shí) 其側(cè)面凹槽正好對(duì)準(zhǔn)互鎖鋼球 或互鎖銷 兩個(gè)鋼球直徑之和 或一個(gè)互鎖銷的長度 等于相鄰兩撥叉軸圓柱表面之間的距離加上一個(gè)凹槽的深度 中間撥叉軸上兩個(gè)側(cè)面之間有通孔 孔中有一根橫向移動(dòng)的頂銷4 頂銷的長度等于撥叉軸的直徑減去一個(gè)凹槽的深度 2 互鎖原理 當(dāng)變速器處于空檔位置時(shí) 所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同鋼球 頂銷都在同一直線上 在移動(dòng)中間撥叉軸2時(shí) 軸2兩側(cè)的鋼球從其側(cè)面凹槽中被擠出 兩側(cè)面外鋼球4 6分別嵌入撥叉軸l和3的側(cè)面凹槽中 將軸l和3鎖止在空檔位置 若要移動(dòng)撥叉軸3 必須先將撥叉軸2退回至空檔位置 撥叉軸3移動(dòng)時(shí)鋼球4從凹槽擠出 通過頂銷5推動(dòng)另一側(cè)兩個(gè)鋼球移動(dòng) 撥叉軸l 2均被鎖止在空檔位置上 2 自鎖和互鎖裝置合二為一的互鎖裝置有的三檔變速器 操縱機(jī)構(gòu)有兩根撥叉軸 將自鎖和互鎖裝置合二為一 兩根空心鎖銷l內(nèi)裝有自鎖彈簧2 在圖示位置 空檔 時(shí) 兩鎖銷內(nèi)端面的距離a等于槽深b 不可能同時(shí)撥動(dòng)兩根撥叉軸 自鎖彈簧2的預(yù)壓力和鎖銷l對(duì)撥叉軸起到自鎖作用 3 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置如圖所示 變速桿下端球頭置于鉗口中 鉗形板可繞a軸擺動(dòng) 換檔時(shí) 變速桿先撥動(dòng)鉗形板處于某一撥叉軸的撥叉凹槽中 然后換入需要的檔位 其余兩個(gè)換檔撥叉凹槽被鉗形爪擋住 起到互鎖作用 總之 不論哪類互鎖裝置 其工作原理是一致的 即每一次只能移動(dòng)一根撥叉軸 其余撥叉軸均在空檔位置不動(dòng) 倒檔鎖倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對(duì)變速桿施加較大的力 才能掛入倒檔 起到提醒作用 防止誤掛倒檔 提高安全性 多數(shù)汽車變速器采用結(jié)構(gòu)簡單的彈簧鎖銷式倒檔鎖 它由一 倒檔撥塊 五檔變速器 中的鎖銷l和彈簧2組成 鎖銷l桿部裝有彈簧2 桿部右端的螺母可調(diào)整彈簧2的預(yù)壓力和鎖銷的長度 欲換倒檔 或一檔 時(shí) 須用較大的力向一側(cè)擺動(dòng)變速桿4 推動(dòng)倒檔鎖銷l壓縮彈簧后 變速桿4下端進(jìn)入撥塊3才能實(shí)現(xiàn)換檔 只要換入倒檔 其撥叉軸就接通裝在變速器殼上的電開關(guān) 警告燈亮 報(bào)警器響 有的汽車儀表盤上有倒檔指示燈 有效地防止誤掛倒檔 四 離合器的工作原理 一 離合器的組成如圖9 1所示 離合器由主動(dòng)部分 從動(dòng)部分 壓緊裝置 分離機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)五部分組成 1 曲軸 2 從動(dòng)軸 3 從動(dòng)盤 4 飛輪 5 壓盤 6 離合器蓋 7 分離杠桿 8 彈簧 9 分離軸承 10 15 回位彈簧 11 分離叉 12 踏板 13 拉桿 14 拉桿調(diào)節(jié)叉 16 壓緊彈簧 17 從動(dòng)盤摩擦片 18 軸承 1 主動(dòng)部分 離合器 壓盤離合器蓋6用螺釘固定于飛輪4上 壓盤5沿圓周上的凸起伸入蓋6的窗孔中 將分離軸承9可沿窗孔作軸向滑動(dòng) 這樣 曲軸旋轉(zhuǎn) 便通過飛輪 離合器蓋帶動(dòng)壓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng) 構(gòu)成離合器的主動(dòng)部分 2 從動(dòng)部分 從動(dòng)盤 從動(dòng)軸 雙面帶摩擦襯片的從動(dòng)盤通過滑動(dòng)花鍵套在從動(dòng)軸 變速器輸入軸 上 3 壓緊裝置 壓緊彈簧沿圓周均布的壓緊彈簧16裝在離合器蓋和壓盤之間 把壓盤和從動(dòng)盤壓向飛輪 4 分離機(jī)構(gòu) 分離杠桿 分離軸承 分離套筒 分離叉分離杠桿7外端和中部分別鉸接于壓盤和離合器蓋上 分離軸承9和分離套筒壓裝成一體 松套在從動(dòng)軸的軸套上 分離叉11是中部有支點(diǎn)的杠桿 5 操縱機(jī)構(gòu) 踏板 拉桿等 二 離合器的工作原理 1 接合狀態(tài)離合器接合狀態(tài)時(shí) 彈簧將壓盤 飛輪及從動(dòng)盤互相壓緊 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪及壓盤通過摩擦面的摩擦力矩傳至從動(dòng)盤 再經(jīng)從動(dòng)軸向傳動(dòng)系輸出 2 分離過程踏下踏板時(shí) 拉桿拉動(dòng)分離叉外端向右 后 移動(dòng) 分離叉內(nèi)端則通過分離軸承推動(dòng)分離杠桿的內(nèi)端向前移動(dòng) 分離杠桿外端便拉動(dòng)壓盤向后移動(dòng) 使其在進(jìn)一步壓縮壓緊彈簧的同時(shí) 解除對(duì)從動(dòng)盤的壓力 于是離合器的主從動(dòng)部分處于分離狀態(tài)而中斷動(dòng)力的傳遞 3 接合過程當(dāng)需要恢復(fù)動(dòng)力的傳遞時(shí) 緩慢地抬起離合器踏板 分離軸承減小對(duì)分離杠桿內(nèi)端的壓力 壓盤便在壓緊彈簧作用下逐漸壓緊從動(dòng)盤 并使所傳遞的扭矩逐漸增大 當(dāng)所能傳遞的扭矩小于汽車起步阻力時(shí) 汽車不動(dòng) 從動(dòng)盤不轉(zhuǎn) 主 從動(dòng)摩擦面間完全打滑 當(dāng)所能傳遞的扭矩達(dá)到足以克服汽車開始起步的阻力時(shí) 從動(dòng)盤開始旋轉(zhuǎn) 汽車開始移動(dòng) 但仍低于飛輪的轉(zhuǎn)速 即摩擦面間仍存在著部分打滑的現(xiàn)象 再隨著壓力的不斷增加和汽車的不斷加速 主 從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速差逐漸減小 直到轉(zhuǎn)速相等滑磨現(xiàn)象消失 離合器完全接合為止 接合過程即結(jié)束 由上可知 汽車平穩(wěn)起步是靠離合器逐漸接合過程中滑磨程度的變化來實(shí)現(xiàn)的 接合后 在回位彈簧15的作用下 踏板回到最高位置 分離叉內(nèi)端回至最右位置 分離軸承則在回位彈簧10的作用下離開分離杠桿 向右緊靠在分離叉上 工作原理介紹 五 變速器的故障診斷變速器的故障現(xiàn)象 原因及排除方法 一 故障現(xiàn)象 變速器跳檔故障原因 1 換檔桿調(diào)整不正確2 齒輪或齒套牙齒磨損成錐形3 軸 軸承或齒輪磨損松曠或軸向竄動(dòng)過大4 叉軸的定位凹槽或定位球磨損 定位彈簧拆斷 5 同步器鎖環(huán)錐面磨損 變形或損壞6 變速糟與發(fā)動(dòng)機(jī)連接螺栓松動(dòng)或緊度不一致排除方法 1 檢查 調(diào)整2 更換齒輪3 更換軸承 軸或齒輪 軸向竄動(dòng)大應(yīng)進(jìn)行調(diào)整4 更換損壞件5 更換同步器鎖環(huán)6 按規(guī)定扭矩?cái)Q緊 二 故障現(xiàn)象 變速器亂檔故障原因 1 變速桿定位銷磨損松曠 丟失2 互鎖銷磨損3 變速桿下端撥球磨損排除方法 1 更換定位銷2 更換3 修復(fù)或更換變速桿 三 故障現(xiàn)象 換檔困難故障原因 1 離合器分離不徹底2 叉軸彎曲 叉軸與孔銹蝕3 操縱桿調(diào)整不當(dāng)4 同步器損壞排除方法 1 查明原因 予以排除2 清洗 校正叉軸3 正確調(diào)整操縱桿4 更換 謝謝大家