手动变速器课件知识讲解.ppt
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1、 汽车底盘构造与维修 第第3章章 手动变速器手动变速器3.1 概述概述 3.1.1 变速器的功用变速器的功用 1实现变速变矩。实现变速变矩。2实现倒车。实现倒车。3实现中断动力传递。实现中断动力传递。4实现动力输出,驱动其他机构,如自卸实现动力输出,驱动其他机构,如自卸车的液压举升装置等。车的液压举升装置等。汽车底盘构造与维修 输入轴输入轴 接合套接合套 中间轴中间轴 倒档轴倒档轴 输出轴输出轴 变速齿轮变速齿轮 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3.1.3 普通齿轮变速器的工作原理普通齿轮变速器的工作原理 1变速变矩原理变速变矩原理 普通齿轮式变速器是利用普通齿轮式变速器是利用不同齿数
2、的齿轮啮合不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩改变的。传动实现转速和转矩改变的。12212,1zznni多级齿轮传动的传动比:多级齿轮传动的传动比:积各级齿轮传动比的连乘积所有主动齿轮齿数的乘积所有从动齿轮齿数的乘212,1nni 齿轮传动的传动比齿轮传动的传动比 i 输入轴转速与输出轴输入轴转速与输出轴转速之比值转速之比值。单级齿轮传动的传动比:单级齿轮传动的传动比:汽车底盘构造与维修 主动轮主动轮1 从动轮从动轮2 汽车底盘构造与维修 n n1,z z1n n2,z z2主主动动轮轮从从动动轮轮n1*z1=n2*z2传传动动比比 i=n1/n2=z2/z1i=n1/n2=M2/M1 变变矩
3、矩比比可可见见传传动动比比既既是是变变速速比比又又是是变变矩矩比比,降降速速则则增增矩矩,增增速速则则降降矩矩。汽车底盘构造与维修 两两级级齿齿轮轮传传动动i 1、4=n1/n4=Z2 Z4/(Z1 Z3)n1Z1n4Z4n2Z2n3Z3 汽车底盘构造与维修 即即降速则增扭,增速则降扭降速则增扭,增速则降扭。齿轮式变速器在改变转速的同时也改齿轮式变速器在改变转速的同时也改变了输出转矩,传动比既是变速比也是变变了输出转矩,传动比既是变速比也是变矩比,汽车变速器就是利用这一原理,通矩比,汽车变速器就是利用这一原理,通过改变各挡传动比来改变输出转速,从而过改变各挡传动比来改变输出转速,从而改变其输出
4、转矩,以适应汽车行驶阻力的改变其输出转矩,以适应汽车行驶阻力的变化。变化。汽车底盘构造与维修 从前述可知:从前述可知:当当i1时,为降速增扭传动,其挡位称为时,为降速增扭传动,其挡位称为降速挡降速挡;当当i1时,为增速降扭传动,其挡位称为时,为增速降扭传动,其挡位称为超速挡超速挡;当当i=1时,为等速等扭传动,其挡位称为时,为等速等扭传动,其挡位称为直接挡直接挡。习惯上把变速器传动比值较小的挡位称为高挡,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),称为换挡,由低挡
5、向高挡变换称为加挡(或升挡),反之称为减挡(或降挡)。反之称为减挡(或降挡)。变速器就是通过挡位变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换来改变传动比,从而实现多级变速的。2换挡原理换挡原理 汽车底盘构造与维修 1432将将1与与2脱开,脱开,3与与4接合,则挡位改变;接合,则挡位改变;当当1与与2、3与与4都不啮合时,空挡。都不啮合时,空挡。汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3变向原理变向原理 由齿轮传动原理可知,一对相啮合的外齿由齿轮传动原理可知,一对相啮合的外齿轮旋向相反,每经过一传动副,其轴改变一轮旋向相反,每经过一传动副,其轴改变一次转向。次转向。两轴式两轴式变
6、速器在输入轴与输出轴之间加装变速器在输入轴与输出轴之间加装了一倒挡轴和倒挡齿轮(此为惰轮);了一倒挡轴和倒挡齿轮(此为惰轮);三轴式三轴式变速器则在中间轴与输出轴之间加变速器则在中间轴与输出轴之间加装了一倒挡轴和倒挡齿轮,就可使输出轴与装了一倒挡轴和倒挡齿轮,就可使输出轴与输入轴转向相反,从而可使汽车倒向行驶。输入轴转向相反,从而可使汽车倒向行驶。汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3.2 普通齿轮变速器的变速传动机构普通齿轮变速器的变速传动机构 变速器包括变速传动机构和操纵机构两部分。变速器包括变速传动机构和操纵机构两部分。3.2.1 三轴式变速器(为两级齿轮传动)三
7、轴式变速器(为两级齿轮传动)1.丰田皇冠轿车丰田皇冠轿车W55W55型变速器型变速器 (1)基本结构)基本结构 它有五个不同传动比的前进挡和一个倒挡,变速它有五个不同传动比的前进挡和一个倒挡,变速器有互相平行的第一轴、第二轴、中间轴和倒挡轴,器有互相平行的第一轴、第二轴、中间轴和倒挡轴,有数对相互啮合的齿轮和两个同步器。其中第一轴有数对相互啮合的齿轮和两个同步器。其中第一轴和第二轴轴线互相重合。(见图和第二轴轴线互相重合。(见图3.4)汽车底盘构造与维修 图3.4 丰田皇冠轿车W55型变速器 汽车底盘构造与维修(2)各挡齿轮传动过程)各挡齿轮传动过程 图图3.5所示为丰田皇冠轿车所示为丰田皇冠
8、轿车W55型变速器传型变速器传动机构简图,各挡的动力传递路线见表动机构简图,各挡的动力传递路线见表3.1。2.东风东风EQ1090E型汽车的变速器型汽车的变速器 (1)基本构造)基本构造 参见图参见图3.6。(2)各挡传动路线及传动比)各挡传动路线及传动比 参图参图3.7和表和表3.2。汽车底盘构造与维修 图3.5 丰田皇冠轿车W55型变速器传动机构简图 汽车底盘构造与维修 图3.6 东风EQ1090E型汽车变速器 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3.2.2 两轴式变速器(为单级齿轮传动)两轴式变速器(为单级齿轮传动)1.发动机前置纵向布置的两轴式变速传动机构发动机前置纵向布置的两轴式
9、变速传动机构 当发动机前置纵向布置时,发动机旋转方向与车当发动机前置纵向布置时,发动机旋转方向与车轮旋转方向垂直,所以主减速齿轮为一对圆锥齿轮。轮旋转方向垂直,所以主减速齿轮为一对圆锥齿轮。图图3.8所示为奥迪所示为奥迪100型轿车变速器及主减器和差型轿车变速器及主减器和差速器总成的构造。它有五个前进挡和一个倒挡,全速器总成的构造。它有五个前进挡和一个倒挡,全部采用同步器换挡;主减速器,差速器与变速器均部采用同步器换挡;主减速器,差速器与变速器均装于同一壳体中。装于同一壳体中。其各挡齿轮的传动路线及传动比见图其各挡齿轮的传动路线及传动比见图3.9及表及表3.3。汽车底盘构造与维修 图3.8 奥
10、迪100型轿车变速器 汽车底盘构造与维修 图3.9 奥迪100型轿车变速器传动示意图 汽车底盘构造与维修 桑塔纳轿车变速器结构简图桑塔纳轿车变速器结构简图 汽车底盘构造与维修 2.发动机前置横向布置的两轴式变速传动机发动机前置横向布置的两轴式变速传动机构构 当发动机横置时,由于变速器的输出轴与驱动桥轴当发动机横置时,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,如夏利线平行,故主减速器采用一对圆柱斜齿轮,如夏利轿车、捷达型轿车的变速器均为该种形式。轿车、捷达型轿车的变速器均为该种形式。图图3.11为捷达轿车五挡变速器传动机构的结构图。为捷达轿车五挡变速器传动机构的结构图。它
11、有五个前进挡和一个倒挡,全部采用同步器换挡。它有五个前进挡和一个倒挡,全部采用同步器换挡。其动力传递路线及传动比见图其动力传递路线及传动比见图3.12和表和表3.4。汽车底盘构造与维修 图3.11 捷达轿车5挡变速器 汽车底盘构造与维修 图3.12 捷达轿车5挡变速器传动示意图 汽车底盘构造与维修 3.2.3 变速器的换挡装置变速器的换挡装置 变速器的换挡装置有三种:变速器的换挡装置有三种:1.直齿滑动齿轮式换挡;直齿滑动齿轮式换挡;2.接合套式换挡;接合套式换挡;3.同步器式换挡。同步器式换挡。汽车底盘构造与维修 3.2.4 变速器的润滑与密封变速器的润滑与密封 普通齿轮变速器大都采用飞溅润
12、滑,只有少数重普通齿轮变速器大都采用飞溅润滑,只有少数重型汽车采用压力润滑型汽车采用压力润滑。为了防止润滑油泄漏,变速器盖与壳体以及各为了防止润滑油泄漏,变速器盖与壳体以及各轴承盖与壳体的结合面装有密封垫或用密封胶密封;轴承盖与壳体的结合面装有密封垫或用密封胶密封;第一轴和第二轴与轴承盖之间则用自紧油封或回油第一轴和第二轴与轴承盖之间则用自紧油封或回油螺纹密封。在轴承盖下部一般制有回油凹槽,在壳螺纹密封。在轴承盖下部一般制有回油凹槽,在壳体的相应部位开有回油孔,使润滑油流回壳体内。体的相应部位开有回油孔,使润滑油流回壳体内。装配时应使凹槽与油孔对准,为了防止变速器工作装配时应使凹槽与油孔对准,
13、为了防止变速器工作时由于油温升高,使气压过大而造成润滑油渗漏,时由于油温升高,使气压过大而造成润滑油渗漏,在变速器盖上装有通气螺塞。在变速器盖上装有通气螺塞。汽车底盘构造与维修 3.3 同步器同步器 3.3.1 无同步器的换挡过程无同步器的换挡过程 1由低速挡换入高速挡由低速挡换入高速挡 (1)操作过程)操作过程:驾驶员应先踩下离合器使离合器分离;驾驶员应先踩下离合器使离合器分离;随即拨动变速杆将变速器拨入空挡位置,等到随即拨动变速杆将变速器拨入空挡位置,等到接合套与待接合齿圈同步后即可挂入高速挡。接合套与待接合齿圈同步后即可挂入高速挡。有经验的驾驶员为缩短换挡时间,会在进入空挡后,有经验的驾
14、驶员为缩短换挡时间,会在进入空挡后,再做如下操作:再做如下操作:立即抬起离合器踏板使离合器重新接合,利用立即抬起离合器踏板使离合器重新接合,利用发动机的怠速迫使变速器第一轴及齿轮等迅速减发动机的怠速迫使变速器第一轴及齿轮等迅速减速,在达到同步后再次踩下离合器踏板,将变速速,在达到同步后再次踩下离合器踏板,将变速器由空挡挂入高速挡器由空挡挂入高速挡。汽车底盘构造与维修 图3.13 无同步器变速器的换挡机构 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修(2)换挡原理)换挡原理当变速器在低速挡工作时,有当变速器在低速挡工作时,有v3=v4,且且v4v2;刚拨入空挡瞬
15、时,刚拨入空挡瞬时,v3=v4,故有故有v3 v4,因而因而v3 v4。变速器在退入空挡后变速器在退入空挡后,v4比比v3比下降快,比下降快,v4与与v3相差相差得愈来愈远,因而不会自然地出现两者相交的同得愈来愈远,因而不会自然地出现两者相交的同步点。步点。故驾驶员须在变速器由高速挡退入空挡时随即抬起故驾驶员须在变速器由高速挡退入空挡时随即抬起离合器踏板,使离合器重新接合,同时踩一下加离合器踏板,使离合器重新接合,同时踩一下加速踏板使发动机加速,待加速到速踏板使发动机加速,待加速到v4 v3后,再踏下后,再踏下离合器踏板,使离合器分离并稍等片刻,待到离合器踏板,使离合器分离并稍等片刻,待到v3
16、与与v4出现相交的同步点时即可挂入低速挡。出现相交的同步点时即可挂入低速挡。汽车底盘构造与维修 结论:结论:由上述可见,采用上述无同步器的换挡由上述可见,采用上述无同步器的换挡装置的变速器操纵起来相当复杂,不仅易装置的变速器操纵起来相当复杂,不仅易使驾驶员产生疲劳,而且容易加速齿轮的使驾驶员产生疲劳,而且容易加速齿轮的损坏。因此,现代汽车齿轮式变速器越来损坏。因此,现代汽车齿轮式变速器越来越多地采用同步器换挡装置。越多地采用同步器换挡装置。汽车底盘构造与维修 3.3.2 同步器的构造与工作原理同步器的构造与工作原理 同步器的功用同步器的功用:是使接合套与待接合的齿圈二:是使接合套与待接合的齿圈
17、二者之间迅速达到同步,并阻止二者在同步前进者之间迅速达到同步,并阻止二者在同步前进入啮合。从而可消除换挡时的冲击,缩短换挡入啮合。从而可消除换挡时的冲击,缩短换挡时间,简化换挡过程,使换挡操作简捷而轻便。时间,简化换挡过程,使换挡操作简捷而轻便。同步器的组成同步器的组成:均是由同步装置(包括推动件:均是由同步装置(包括推动件和摩擦件)、锁止装置和接合装置三部分组成。和摩擦件)、锁止装置和接合装置三部分组成。汽车底盘构造与维修 1、锁环式惯性同步器、锁环式惯性同步器(1)构造构造 如图如图3.15所示,为所示,为北京北京BJ2020型汽车三挡型汽车三挡变速器中的二、三变速器中的二、三挡挡同步器同
18、步器,它主要由花键毂,它主要由花键毂7、接合套、接合套8、两个锁环(也称同步环)、两个锁环(也称同步环)5、9、三个滑块三个滑块2和弹簧圈和弹簧圈6等组成。等组成。(2)工作原理)工作原理 参见图参见图3.16。汽车底盘构造与维修 图3.15 锁环式惯性同步器 汽车底盘构造与维修 图3.16 锁环式惯性同步器工作过程示意图 汽车底盘构造与维修(一)锁环式惯性同步器(一)锁环式惯性同步器 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3、原理、原理 汽车底盘构造与维修 锁环锁环(同步环同步环)滑块滑块花键毂花键毂接合套接合套弹簧圈弹簧圈 汽车底盘构造与维修 从上述分析我们可以将锁环式惯性同步器的工作原
19、理表述如下:从上述分析我们可以将锁环式惯性同步器的工作原理表述如下:将接合套轴向移动,同步器锁环便压紧在待啮合齿圈的将接合套轴向移动,同步器锁环便压紧在待啮合齿圈的锥面上,产生摩擦力矩锥面上,产生摩擦力矩M1,使锁环相对接合套转过一个角使锁环相对接合套转过一个角度,此时锁环齿端倒角便与接合套齿端倒角相抵触,阻止接度,此时锁环齿端倒角便与接合套齿端倒角相抵触,阻止接合套在同步前进入啮合。只有达到同步后,由于惯性(摩擦)合套在同步前进入啮合。只有达到同步后,由于惯性(摩擦)力矩消失,接合套齿端倒角斜面对锁环产生的拨环力矩力矩消失,接合套齿端倒角斜面对锁环产生的拨环力矩M2拨动锁环相对接合套倒转一个
20、角度,锁环与接合套不再抵触,拨动锁环相对接合套倒转一个角度,锁环与接合套不再抵触,接合套便在驾驶员所施加的轴向推力作用下进入啮合。接合套便在驾驶员所施加的轴向推力作用下进入啮合。注:惯性力矩注:惯性力矩M1大小取决于摩擦锥面锥角的大小。拨环力大小取决于摩擦锥面锥角的大小。拨环力矩矩M2大小取决于锁止角的大小。设计保证同步前始终有大小取决于锁止角的大小。设计保证同步前始终有M1M2。汽车底盘构造与维修 2锁销式惯性同步器锁销式惯性同步器(1)构造)构造 图图3.17所示为东风所示为东风EQ1090E型型汽车变汽车变速器的四、五速器的四、五挡挡同步器。同步器。该同步器主要由两个该同步器主要由两个摩
21、擦锥环、三个均布的锁销和定位销、接合套摩擦锥环、三个均布的锁销和定位销、接合套及花键毂等组成。及花键毂等组成。(2)工作原理)工作原理 参见图参见图3.17。汽车底盘构造与维修 图3.17 锁销式惯性同步器 汽车底盘构造与维修 锥盘锥盘锥环锥环接合套接合套花键毂花键毂定位销定位销锁销锁销 汽车底盘构造与维修 锥盘锥盘锥环锥环接合套接合套锁销锁销销销位位定定花键毂花键毂 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 锁销受力锁销受力 汽车底盘构造与维修 同样我们可以将惯性同步器的工作原理表述如下:同样我们可以将惯性同步器的工作原理表述如下:将接合套轴向移动,同步器摩擦锥环压紧在待啮将接合套轴向移动,同
22、步器摩擦锥环压紧在待啮合齿圈上的摩擦锥盘锥面上,产生摩擦力矩合齿圈上的摩擦锥盘锥面上,产生摩擦力矩M1,使使锥环连同锁销一起相对接合套转过一个角度,此时锥环连同锁销一起相对接合套转过一个角度,此时锁销中部的环槽倒角便与接合套销孔端面倒角相抵锁销中部的环槽倒角便与接合套销孔端面倒角相抵触,阻止接合套在同步前进入啮合。只有达到同步触,阻止接合套在同步前进入啮合。只有达到同步后,由于惯性(摩擦)力矩消失,拨环力矩后,由于惯性(摩擦)力矩消失,拨环力矩M2拨动拨动锁销及锥环、锥盘和齿圈等一起相对接合套倒转一锁销及锥环、锥盘和齿圈等一起相对接合套倒转一个角度,锁销与接合套不再抵触,接合套便在驾驶个角度,
23、锁销与接合套不再抵触,接合套便在驾驶员所施加的轴向推力作用下进入啮合。员所施加的轴向推力作用下进入啮合。汽车底盘构造与维修 3.4 变速器的操纵机构变速器的操纵机构 3.4.1 变速器操纵机构的功用、要求与类型变速器操纵机构的功用、要求与类型 1变速器操纵机构的功用变速器操纵机构的功用 保证驾驶员根据使用条件,准确可靠地使变速器挂保证驾驶员根据使用条件,准确可靠地使变速器挂入所需要的挡位工作,并可随时使之退入空挡。入所需要的挡位工作,并可随时使之退入空挡。汽车底盘构造与维修 2对变速器操纵机构的要求对变速器操纵机构的要求 要使变速器操纵机构准确可靠地工作,应满足以要使变速器操纵机构准确可靠地工
24、作,应满足以下要求:下要求:(1)能防止变速器自动换挡和自动脱挡,为此,在)能防止变速器自动换挡和自动脱挡,为此,在操纵机构中应设有自锁装置。操纵机构中应设有自锁装置。(2)能保证变速器不会同时挂入两个挡位,为此,)能保证变速器不会同时挂入两个挡位,为此,在操纵机构中应设有互锁装置。在操纵机构中应设有互锁装置。(3)能防止误挂倒挡,为此,在操纵机构中应设有)能防止误挂倒挡,为此,在操纵机构中应设有倒挡锁装置倒挡锁装置 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 3变速器操纵机构的类型变速器操纵机构的类型(1)直接操纵式)直接操纵式 变速器的变速杆及所有换挡操纵装置都设变速器的变速杆及所有换挡操纵装
25、置都设置在变速器盖上,驾驶员可直接操纵变速杆来置在变速器盖上,驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡(图拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡(图3.18)。)。(2)远距离操纵式)远距离操纵式 当变速器的安装位置离驾驶员座位较远时,当变速器的安装位置离驾驶员座位较远时,变速杆不能直接布置在变速器盖上,为此在变变速杆不能直接布置在变速器盖上,为此在变速杆与变速器之间加装了一套传动杆件构成远速杆与变速器之间加装了一套传动杆件构成远距离操纵的型式(图距离操纵的型式(图3.19)。)。汽车底盘构造与维修 图3.18 直接操纵式换挡机构 汽车底盘构造与维修 图3.19 桑塔纳200
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