桑塔纳手动变速器的维修与保养.doc

南通职业大学 毕业设计 论文 毕业设计 论文 课题 课题 桑塔纳手动变速器的维修与保养 系 科 机械工程系 专 业 汽车检测与维修技术 班 级 汽检 081D 姓 名 黄俊亮 指导教师 周 冬 完成日期 20010 年 11 月 13 日 南通职业大学 11 届毕业设计 论文 任务书 学生姓名黄俊亮所学专业汽车检测与维修班 级汽检 081D 课题名称桑塔纳手动变速器的维修与保养 工作内容 应完成的 设计内容 论文内容 1 系统的功能 2 系统的 典型 结构与工作原理 3 目前系统的优点与缺点 4 改进方案设计与选择 5 具体设计 包括图 计算 6 将 3000 字以上的汽车专业的英语资料翻译成中文 7 工作要求 设计应达 到的性能 指标 论文 质量要求 1 论文要求紧扣课题 内容翔实 分析思路清晰 层次分明 有必要的图形 无技术性错误 2 论文字数不少于 15000 字 不包括英语资料翻译 以 word 文档里的字数统计为准 3 论文交打印稿 电子稿各一份 主要参考 资料 专业课书本资料 桑塔纳 2000 桑塔纳电气系统 桑塔纳轿车使用与维修 桑塔纳轿车构造与维护 工作进度 要求 2008 年 10 月 24 日前 熟悉要求 掌握方法 确定课题 2008 年 10 月 27 日 2009 年 1 月 10 日 查看与整理资料 实践并 记录实践 写论文 2009 年 1 月 11 日 1 月 14 日 整理论文 2009 年 1 月 15 日 1 月 16 日 根据教师意见进行修改 完成二稿 2009 年 1 月 17 日 准备答辩 课题组 其他成员 无 指导教师 签名 路长国 教研室主任 签名 部门批准 盖章 签发日期2008 年 10 月 24 日 注 本任务书一式三份 由指导教师填写 教研室主任审核 系部批准后下发 学生 指 导教师 系部各一份 摘摘 要要 变速器是汽车系统中的关键设备 在同一试验台上实现其综合性能的在线检 测 在国内尚没有先例 本文介绍的新型试验台系统 实现了变速器综合性能的 在线检测 介绍了该试验台系统的体系结构及工作原理 并详细叙述了其控制软 件的开发及实现 汽车变速器是汽车中的一个关键设备 其性能直接影响到汽车的动力性 经济性和可靠性 汽车变速器综合性能的测试比较复杂 目前国内的汽车变速器 试验台自动化程度低 机界面不友好 测试过程依赖于测试者的经验 因此 本 试验台系统自动程度高 测试项目多 实时性强且完全可靠 关键词 关键词 变速器 试验台 体系结构 控制软件 Abstract Transmission is the key automotive systems equipment in the same test stand to achieve its overall performance of online testing there is no precedent in China This article describes a new type of test bed system the performance of the integrated transmission line inspection Introduced the test bed system architecture and working principle and its control in detail the development and implementation of software Auto transmission is a key automotive equipment its performance directly affects the driving force of motor vehicles economy and reliability Comprehensive performance automotive transmission test complex the current domestic auto transmission with low degree of automation test bed unfriendly computer interface the testing process depends on the testing experience Therefore the test bed system automatically high level of test items and real time and totally reliable KeyKey WordsWords transmission test rig control software architecture 目 录 第一章第一章 手动变速器手动变速器 1 1 1 概述概述 1 1 2 手动变速器工作原理手动变速器工作原理 1 第二章第二章 汽车变速箱汽车变速箱 10 2 1 汽车变速箱功能汽车变速箱功能 10 2 2 变速箱原理变速箱原理 10 2 3 变速箱的分类变速箱的分类 11 2 4 对比四种自动变速箱对比四种自动变速箱 12 2 5 手动变速箱的保养手动变速箱的保养 14 2 6 手动变速箱维修要防得手动变速箱维修要防得 陷阱陷阱 15 第三章第三章 变速箱的构造及结构特点变速箱的构造及结构特点 16 3 1 变速器的作用变速器的作用 16 3 2 变速器的型式变速器的型式 16 3 3 变速器的一般结构变速器的一般结构 16 第四章第四章 无级变速箱系统无级变速箱系统 28 4 1 概述概述 28 4 2CVT 的工作原理的工作原理 28 4 3CVT 的技术特性的技术特性 29 4 3 1 经济性经济性 29 4 3 2 动力性动力性 30 4 3 3 排放排放 30 4 3 4 成本成本 30 4 4 使用无级变速系统使用无级变速系统 CVT 的的注注意事项意事项 30 4 5CVT 变速器的应用变速器的应用 31 第五章第五章 车辆变速器跳档故障产生原因及排除车辆变速器跳档故障产生原因及排除 32 5 1 变速器跳档故障产生的原因 变速器跳档故障产生的原因 32 5 2 变速器跳档故障的判断与排除 变速器跳档故障的判断与排除 33 第六章第六章 对汽车变速器的进一步了解及未来发展的趋势对汽车变速器的进一步了解及未来发展的趋势 35 6 1 汽车变速器 由大小齿轮构成 按大小排列成塔状汽车变速器 由大小齿轮构成 按大小排列成塔状 35 6 2 中国汽车变速器的市场中国汽车变速器的市场 36 参参考考文文献献 37 1 第一章第一章 手动变速器手动变速器 1 1 概述概述 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 俗称 挡把 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 轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式 齿轮传动变速器 并且通常带同步器 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 手动变速器是与自动变速器相对而言的 其实在自动变速器出现之前所 有的汽车都是采用手动变速器 手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达 到变速的 最常见的手动变速器多为5 挡位 4 个前进挡 1 个倒挡 也有的汽车采用 6 挡位变速器 一般来说 手动变速器的传动效率要比自动变速器的高 因此驾驶者技 术好 手动变速的汽车在加速 超车时比自动变速车快 也省油 1 2 手动变速器工作原理手动变速器工作原理 汽车需要变速器 这是由汽车发动机的物理特性决定的 首先 任何发 动机都有速度极限 转速超过这个最大值 发动机就会爆炸 其次 如果读过 马力及其应用 您就会知道 在马力和扭矩都达到最大值时 发动机的转速变 化范围很小 例如 发动机可能在 5 500 转 分时产生最大马力 在汽车加速 或者减速时 变速器的存在使发动机与驱动轮之间的齿比能够发生变化 通过 改变齿比 就能使发动机转速保持在速度极限以下 并且使发动机接近最佳性 能转速区 2 桑塔纳手动手动变速器 在理想情况下 变速器齿比变化范围非常大 因而发动机总是以单一的最 佳性能转速运行 这就是无级变速器 CVT 的概念 CVT 的齿比范围几乎没有任何限制 过去 CVT 在成本 尺寸和可靠性方 面都不能与四速和五速变速器抗衡 所以在量产汽车中看不到它们 目前 设 计方面的改善使 CVT 得到了普及 丰田普锐斯就是使用 CVT 的混合动力汽车 变速器通过离合器与发动机连接 因此 变速器输入轴的转速与发动机相同 3 桑塔纳轿车手动变速器 五速变速器为输入轴提供五种不同的齿比 以便在输出轴产生不同的转速 值 以下是一些典型的齿比 挡位速比 发动机转速为 3000 转 分时 变速器输出轴的转速 一挡 2 315 11 295 二挡 1 568 11 913 三挡 1 195 12 510 四挡 1 000 13 000 五挡 0 915 13 278 有关无级变速器工作原理的更多信息 请参与 CVT 工作原理 接下来让 我们看看简单的变速器 4 为了帮助了解标准变速器的基本原理 下图显示了处于空挡状态的简单两 速变速器 让我们来看看图中的每一个部件 以及它们是如何装配的 绿色轴将发动机与离合器连接起来 绿色轴和绿色齿轮连在一起 形成一个整体 离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的 装置 踩下离合器踏板时 发动机与变速器断开 此时虽然汽车并不移 动 但发动机仍在运转 而松开离合器踏板时 发动机和绿色轴就直接 连在一起 绿色轴和齿轮的转速与发动机相同 红色轴及红色齿轮称为副轴 它们也连为一个整体 因此副轴上的 所有齿轮和副轴本身作为整体旋转 绿色轴与红色轴直接通过各自的啮 合齿轮连接起来 所以当绿色轴转动时 红色轴也会转动 因此 一旦 离合器接合 副轴就直接从发动机获得动力 黄色轴是花键轴 通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴相 连 如果车轮转动 黄色轴也将随之转动 5 蓝色齿轮连在轴承上 因此会随黄色轴转动 如果发动机已关闭 但汽 车还在滑行 则在蓝色齿轮和副轴停止运动时 黄色轴仍可能在蓝色齿 轮内部转动 轴环将两个蓝色齿轮中的一个连接到黄色驱动轴上 它通过齿槽直 接与黄色轴相连 并与黄色轴一起转动 但轴环也可以沿着黄色轴左右 滑动 从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一个 轴环中的齿称为犬齿 可与蓝色齿轮侧面的孔相接合 一挡齿轮一挡齿轮 下图显示了当轴环换到一挡时如何结合右边的蓝色齿轮 图中 发动机的绿色轴转动副轴 副轴则转动右边的蓝色齿轮 齿轮通过轴环 驱动黄色驱动轴 同时 左边的齿轮也在转动 但只是在其轴上空转 对黄色 轴并不产生影响 当轴环位于两个齿轮之间时 如第一图所示 变速器为空挡状态 黄色轴上 以不同速率运转的两个蓝色齿轮都通过其与副轴的速比来控制 通过以上讨论 您可以回答以下几个问题 6 在换挡时 如果操作错误 听到可怕的碾磨声 这个声音不是误啮合齿 轮发出的 从图中可以看出 所有轮齿总是处于完全啮合状态 这种 碾磨声是犬齿接合蓝色齿轮侧孔失败发出的 这里显示的变速器没有 同步 在下文中讨论 所以使用此变速器 时 您必须双踩离合 双踩离合在老式汽车中很常见 而在一些现代赛 车中也仍然很常用 在双踩离合时 先合下离合踏板 使发动机与变速 器分离 这样可消除犬齿的压力 从而将轴环切换至空挡状态 然后 松开离合器踏板 使发动机恢复 正确速度 该速度就是发动机下一 齿轮的运转速度 这样做的目的 在于使下一个蓝色齿轮与轴环以相同 的转速运行 这样犬齿就能接合 然后再次踩下踏板并将轴环锁定到新 齿轮中 每换一个齿轮 都必须踩下和松开两次离合器 因此称为 双 离合 另外 您还可以了解换挡按钮的微小线性位移怎样实现齿轮更换 换挡 按钮移动连接到拨叉的杆 拨叉使轴环在黄色轴上滑动 从而与两个齿 轮中的一个接合 现在我们来看看真正的变速器 下面的动画显示了一个带倒挡的四速变速器的 内部工作状况 如今 五速手动变速器五速手动变速器在汽车上已经相当普遍了 其内部结构如下图所示 7 有三个拨叉 由换挡杆接合的三个杆控制 俯看换挡叉轴 它们在空挡 倒挡 一挡和二挡中的情形如下图所示 8 注意 换挡杆中部有一个旋转点 在将旋钮前推接合一挡齿轮时 实际上是在 推动杆和拨叉 以便将一挡齿轮拉回来 可以看到 左右移动变速杆也是在接合不同的拨叉 从而接合不同的轴环 将旋钮前后移动也就移动了轴环 使它们接合一个齿轮 9 倒挡齿轮由一个小惰轮 紫色 来操控 该图中的蓝色倒挡齿轮总是与其 他所有蓝色齿轮的转动方向相反 因此 当汽车前进时 不可能将变速器切换 到倒挡 因为犬齿不能啮合 但它们会产生大量的噪音 同步器同步器 新式客车的手动变速器采用同步器 这样就不需要使用双踩离合 同步器的作 用是 在与犬齿接触前 使轴环与齿轮发生有摩擦的接触 这样 在犬齿接合 前 就可以使轴环和齿轮速度达到同步 如图所示 10 蓝色齿轮上的锥体接合轴环中的锥形区域 锥体与轴环间的摩擦使轴环和 齿轮同步 轴环的外部随之滑动 使犬齿接合齿轮 不同制造商生产的变速器和同步器的实现方式各不相同 但基本原理是一 样的 11 第二章第二章 汽车变速箱汽车变速箱 2 1 汽车变速箱功能 车变速器具有这样几个功用 改变传动比 扩大驱动轮转矩和转速的变化范围 以适应经常变化的 行驶条件 同时使发动机在有利 功率较高而油耗较低 的工况下工作 在发动机旋转方向不变情况下 使汽车能倒退行驶 利用空挡 中断动力传递 以发动机能够起动 怠速 并便于变速器 换档或进行动力输出 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成 需要时 还可以加装动力输 出器 在分类上有两种方式 按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分 2 2 变速箱原理变速箱原理 手动变速箱主要由齿轮和轴组成 通过不同的齿轮组合产生变速变矩 而自动变速箱 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 最具特点的部件 它由泵轮 涡轮和导轮等构件组 成 直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用 泵轮和涡轮是一对工作组合 它们就好似相对放置的两台风扇 一台主动风扇吹出的风力会带动另一台被动 风扇的叶片旋转 流动的空气 风力成了动能传递的媒介 如果用液体代替 空气成为传递动能的媒介 泵轮就会通过液体带动涡轮旋转 再在泵轮和涡轮 之间加上导轮以提高液体的传递效率 由于液力变矩器自动变速变矩范围不够 大且效率偏低 因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率 液压操纵系统 会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮 从而实现自动换档 2 3 变速箱的分类变速箱的分类 按按传传动动比比变变化化分分 按传动比变化方式来分 12 有级式变速器 是目前使用最广的一种 它采用齿轮传动 具有若干个 定值传动比 按所用轮系型式不同 有轴线固定式变速器 普通变速器 和 轴线旋转式变速器 行星齿轮变速器 两种 目前 轿车和轻 中型货车变 速器的传动比通常有 3 5 个前进档和一个倒档 在重型货车用的组合式变速 器中 则有更多档位 所谓变速器档数即指其前进档位数 无级式变速器 其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化 常 见的有电力式和液力式 动液式 两种 电力式无级变速器的变速传动部件为 直流串激电动机 除在无轨电车上应用外 在超重型自卸车传动系中也有广 泛采用的趋势 动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器 综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械 式变速器 其传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变 化 目前应用较多 按按操操纵纵方方式式分分 操纵方式来分 强制操纵式变速器 是靠驾驶员直接操纵变速杆换档 自动操纵式变速器 其传动比选择和换档是自动进行的 所谓 自动 是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统 来控制换档系统的执行元件而实现的 驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速 半自动操纵式变速器 有两种型式 一种是常用的几个档位自动操纵 其余档位则由驾驶员操纵 另一种是预选式 即驾驶员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 接通一个电磁装置或液压装置来进 行换档 按按使使用用方方法法分分 使用方法分类 手动变速器 MT 手动变速器 也称手动挡 即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 踩下离合时 方可拨得动变 速杆 如果驾驶者技术好 装手动变速器的汽车在加速 超车时比自动变速 13 车快 也省油 自动变速器 AT 自动变速器 利用行星齿轮机构进行变速 它能根据油门踏板程度和车 速变化 自动地进行变速 而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可 一般来讲 汽车上常用的自动变速器有以下几种类型 液力自动变速器 液压传动自动变速器 电力传动自动变速器 有级式机械自动变速器和 无级式机械自动变速器等 其中 最常见的是液力自动变速器 液力自动变 速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成 主要包含自动离合器和自动变 速器两大部分 它能够根据油门的开度和车速的变化 自动地进行换挡 无级变速器 CVT 无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的 因此 其比传统自动变速器结构简单 体积更小 另外 它可以自由改 变传动比 从而实现全程无级变速 使汽车的车速变化平稳 没有传统变速 器换挡时那种 顿 的感觉 无级变速器属于自动变速器的一种 但它能克服普通自动变速器 突然 换挡 油门反应慢 油耗高等缺点 变速器是法国雷诺 Ranault 发明的 2 4 对比四种自动变速箱对比四种自动变速箱 按传动比变化方式来分 有级式变速器 是目前使用最广的一种 它采用齿轮传动 具有若干个 定值传动比 按所用轮系型式不同 有轴线固定式变速器 普通变速器 和 轴线旋转式变速器 行星齿轮变速器 两种 目前 轿车和轻 中型货车变速 器的传动比通常有 3 5 个前进档和一个倒档 在重型货车用的组合式变速器 中 则有更多档位 所谓变速器档数即指其前进档位数 无级式变速器 其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化 常 见的有电力式和液力式 动液式 两种 电力式无级变速器的变速传动部件为 直流串激电动机 除在无轨电车上应用外 在超重型自卸车传动系中也有广 泛采用的趋势 动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器 14 综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械 式变速器 其传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变 化 目前应用较多 按按操操纵纵方方式式分分 操纵方式来分 强制操纵式变速器 是靠驾驶员直接操纵变速杆换档 自动操纵式变速器 其传动比选择和换档是自动进行的 所谓 自动 是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统 来控制换档系统的执行元件而实现的 驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速 半自动操纵式变速器 有两种型式 一种是常用的几个档位自动操纵 其余档位则由驾驶员操纵 另一种是预选式 即驾驶员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 接通一个电磁装置或液压装置来进 行换档 按按使使用用方方法法分分 使用方法分类 手动变速器 MT 手动变速器 也称手动挡 即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 踩下离合时 方可拨得动变 速杆 如果驾驶者技术好 装手动变速器的汽车在加速 超车时比自动变速 车快 也省油 自动变速器 AT 自动变速器 利用行星齿轮机构进行变速 它能根据油门踏板程度和车 速变化 自动地进行变速 而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可 一般来讲 汽车上常用的自动变速器有以下几种类型 液力自动变速器 液压传动自动变速器 电力传动自动变速器 有级式机械自动变速器和 无级式机械自动变速器等 其中 最常见的是液力自动变速器 液力自动变 速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成 主要包含自动离合器和自动变 速器两大部分 它能够根据油门的开度和车速的变化 自动地进行换挡 15 无级变速器 CVT 无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的 因此 其比传统自动变速器结构简单 体积更小 另外 它可以自由改 变传动比 从而实现全程无级变速 使汽车的车速变化平稳 没有传统变速 器换挡时那种 顿 的感觉 无级变速器属于自动变速器的一种 但它能克服普通自动变速器 突然 换挡 油门反应慢 油耗高等缺点 变速器是法国雷诺 Ranault 发明的 2 5 手动变速箱的保养手动变速箱的保养 装备手动变速箱的汽车越来越多 有了自动变速箱 人们可以在一脚油 门 一脚刹车之间 完成对汽车的驾驶 非常轻松 如果车主平时忽视对 手动变速箱的保养 娇贵的 手动变速箱很容易出现故障 车主平时最容易忽视的是正确选用和按时更换自 手动波箱油 除了平 时的正确驾驶外 进行保养的关键就是正确 换油 据介绍 需注意的是 必须使用制造商规定使用的 手动变速器油 ATF 否则会使 手动变速器出 现异常磨损 皮女 士表示 更换 手动变速箱油 不能在路边店或汽车美容店 进行 因为此操作非常严格 目前国际上的 手动变速箱有两大系列 使用 两个系列标准的 手动变速箱油 两者不能互换和混用 否则会损坏 手动变 速箱 因此 更换 手动变速箱油 车主一定要到特约维修厂或专业的 手动 变速器维修店去 常规情况下 手动变速箱汽车每行驶 20000 公里至 25000 公里时应清洗保 养一次 或遇变速箱打滑 水温偏高 换挡迟缓 系统渗漏时清洗保养一次 2 6 手动变速箱维修要防得手动变速箱维修要防得 陷阱陷阱 手动挡车由于在城市道路开起来方便 其占有率正在不断提高 但手 动变速箱比较 娇气 使用多年后 容易出故障 手动变速箱的维修是整车修理中最为复杂的系统 一个新的变速箱少则 上万元 多则 10 多万元 由于车主对维修知识所知甚少 一般小型修理店 16 都喜欢进一些廉价的 手动变速箱来欺骗车主 广州等地的一些经销商常从国 外进一些旧车或报废车上的 手动变速箱 喷漆翻新后低价卖给内地的一些修 理厂 这种翻新变速箱在杭州市场上也经常出没 如果不加注意 很容易被 用到了自己的爱车上 车由于在城市道路开起来方便 其占有率正在不断提高 但自动变速箱 比较 娇气 使用多年后 容易出故障 变速箱的维修是整车修理中最为复杂的系统 一个新的变速箱少则上万 元 多则 10 多万元 由于车主对维修知识所知甚少 一般小型修理店都喜 欢进一些廉价的变速箱来欺骗车主 广州等地的一些经销商常从国外进一些 旧车或报废车上的变速箱 喷漆翻新后低价卖给内地的一些修理厂 这种翻 新变速箱在杭州市场上也经常出没 如果不加注意 很容易被用到了自己的 爱车上 除了用翻新变速箱蒙蔽车主 变速箱的维修费用也是相对混乱 业内人 士表示 由于更换新变速箱费用很高 许多消费者选择维修 但事实上 很 多变速箱的故障连一些 4S 店也无力修理 由于维修的难度加上这一块对消 费者还是盲区 修理方往往随意报价 同样的问题这里是4000 元 换个 地方可能就成了 8000 元 提醒 车主一定要到有大批专业技师和拥有原厂的全套配件和工具的修 理厂去维修 才能保证变速箱的维修质量 17 第三章第三章 变速箱的构造及结构特点变速箱的构造及结构特点 3 1 变速器的作用变速器的作用 发动机的输出转速非常高 最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现 为了发挥发动机的最佳性能 就必须有一套变速装置 来协调发动机的转速 和车轮的实际行驶速度 变速器可以在汽车行驶过程中 在发动机和车轮之 间产生不同的变速比 通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态 下 变速器的发展趋势是越来越复杂 自动化程度也越来越高 自动变速器 将是未来的主流 3 2 变速器的型式变速器的型式 汽车自动变速器常见的有三种型式 分别是 液力自动变速器 AT 机 械无级自动变速器 CVT 电控机械自动变速器 AMT 目前应用最广泛的 是 AT AT 几乎成为自动变速器的代名词 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 齿轮组合的方式来实现变速变矩 其中液力变扭器是最重要的部件 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 与 AT 相比 CVT 省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动 而是两组 带轮进行变速传动 通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速 由于取消了齿轮传动 因此其传动比可以随意变化 变速更加平顺 没有换 挡的突跳感 AMT 和液力自动变速器 AT 一样是有级自动变速器 它在普通手动 变速器的基础上 通过加装微电脑控制的电动装置 取代原来由人工操作完 成的离合器的分离 接合及变速器的选挡 换挡动作 实现自动换挡 3 3 变速器的一般结构变速器的一般结构 1 简简单单式式变变速速器器的的基基本本结结构构 由壳体 传动部分和操纵部分组成 18 1 壳体 壳体是基础件 用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油 其上有安装轴承的精确镗孔 变速器承受变载荷 所以壳体应有足够的刚度 内壁有加强 形状复杂 多为铸件 材料为灰铸铁 常用 HT200 为便于安装 传动部分和操纵部分常做成剖分式 箱盖与壳体用螺栓联 接并可靠定位 壳体上有加油 放油口 油面检查尺口 还应考虑散热 2 传动部分 是指齿轮 轴 轴承等传动件 轴的几何尺寸通过强度 刚度计算确定 因主要决定于刚度 而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等 所 以一般用碳钢 常用 45 钢 只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金 钢 轴与齿轮多为花键联接 对中性好 能可靠传递动力 挤压应力小等 轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理 轴多用滚动轴承支承 润滑简 单 效率高 径向间隙小 轴向定位应可靠 润滑方式多用飞溅 25m s 只要粘度适宜可甩到壁上 3 操纵部分 主要零件位于变速器盖内 2 组组成成式式变变速速器器结结构构特特点点 简单式变速器有效率高 构造简单使用方便 钧优点矿但档数少 i 变化范围小 牵引力 速度范围小 只宜在档数不多 的某些车工采用 若增加 i 的范围 则使变速器尺寸加大 轴跨度增加 为 了既增加档数又不使轴跨度过大 可采用组成式变速器 所谓组成式变速器 通常由两个简单式变速器组合而成 其中档数较多的称为主变速器 较少 的称为副变速器 3 3 变速器的结构特点变速器的结构特点 1 重量轻 整个变速器总成重量仅为 31 千克 2 采用二轴布置形式 取消了中间轴 使布置紧凑 结构更加合理 3 采用小模数 多齿数 大螺旋角 小齿形角 从而提高了啮合率 降低了变 速器噪音 4 换档操纵机构的所有连接处均采用塑料件 并装有橡胶防尘罩 既灵活又不 松动 既防振 又防尘 变速器由壳体 输入轴总成 输出轴总成和换档机构组成 如图 9 1 和图 9 2 所示 变速器各档的传动路线及档位关系 19 变速器锁环式惯性同步器的结构 变速器操纵机构由变速杆 换档操纵杆 安全装置等组成 一 变速器的正确使用 变速器换档机构中采用了锁环式惯性同步器 使换档操作简便 减轻齿轮冲击 缩短了换档时间 从而提高了汽车的加速性和行驶安全性 1 同步器的正确使用 正确使用同步器 可以延长其使用寿命 正确的操作方法是 1 采用两脚离合器加减档 减档时若用一脚离合器 必须根据车速正确选择换 档时机 必要时可采用两脚离合器并加空油的方法实施减档 这样可以减轻齿轮的冲击 从而减少了同步器的磨损 延长同步器的使用寿命 2 换档时严禁拍打或快速推拉变速杆 应该用手始终轻轻按住变速杆 使同步 器锁环的摩擦力矩逐渐增大 减小同步器锁环的磨损 3 严禁汽车在熄火 空档滑行的情况下 利用同步器强行挂档启动发动机 因 为发动机转动惯量很大 而同步器磨擦力矩却很小 所以时间一长 很容易损 坏同步器 4 严禁利用同步器代替离合器起步 严禁用同步器控制车速和制动 2 正确使用变速器润滑油 出厂时 变速器中已加注了优质润滑油 在正常使用的情况下 变速器的润滑 油面高度不需要检查 桑塔纳轿车变速器使用的润滑油牌号为 齿轮油 API GM MIL L 2105 SAE80 或 SAE8OW 90 等级以上 3 变速器换档时注意事项 1 必须车辆静止时 才能挂入倒档 2 发动机在运转时 换档时应将离合器踏板踏到低 3 车辆行驶过程中 不能将手放在变速杆上 以免造成零件的磨损 TOP 20 二 变速器的拆卸 1 从车上拆下变速器 拆卸顺序 1 拆下蓄电池上的连接线 2 拆下车速表软轴 3 拆下离合器传动臂上离合器拉索及有关附件 如图 9 6 所示 4 拆下发动机与变速器的连接螺栓 上部 5 拆下倒车灯线束 6 拆下启动电机 7 拆下排气管 取下中间护板 8 向上弯曲冷却管上的连接板 9 拆下发动机中间支架 10 从变速器上拆下传动轴的万向节轴 11 将车辆举升 12 拆下发动机与变速器下部连接螺栓 13 拆下盖板 14 旋松变速器内换档接合器 15 压出支撑球头 16 拉出变速器内换档接合器 17 松开螺栓 向后移动变速器支架 18 拔下橡胶 金属支撑 19 拆下变速器悬挂前支架 21 20 将装配板安装在举升器上 轻轻举起变速器 21 取下发动机与变速器的连接螺栓 22 用杠杆将发动机与变速器分开 23 慢慢放下变速器 并从车下取出来 2 变速器总成的分解 变速器的分解顺序 1 把变速器夹在修理架上 2 放出变速器内润滑油 3 拆下变速器后盖 取出调整垫片和密封圈 4 将三 四档换档杆滑向三档方向 如图 9 7 箭头 3 所示 取出小的滑块 将 换档杆重新推至空档位置 注意 换档滑杆不能拉出太多 否则同步器内的滑块 会弹出来 换档杆不能回到空档位置时 可将主动齿轮螺母松开 5 使倒档与一档齿轮啮合 以便锁住轴并旋下主动锥齿轮螺母 6 安装支承桥时 心轴应位于输入轴的中心 支承的支脚尽可能在一条直线上 7 旋紧六角螺栓并旋转心轴直至顶到输入铀为止 8 取出输入轴的挡圈和垫片 9 拉出输入轴的滚动轴承 10 拆下油耗指示器开关 11 拆下轴承盖和输入轴连接螺栓及主动锥齿轮的连接螺栓 并取出连轴套 12 取出变速器并夹在虎钳上 钳口用保护垫片垫好 13 取出三 四档换档拨叉的夹紧套筒 14 将三 四档换档杆往后拉 直至可以将三 四档换档拨叉能取出来为止 22 15 换档拨叉重新放入空档位置 16 取出输入轴 17 压出倒档齿轮轴并取出倒档齿轮 18 使用冲头将一 二档夹紧爪的弹性销压出 取出换档杆的夹紧爪 19 压出输出轴的主动锥齿轮 压时注意一 二档换档杆的间隙 必要时可轻 轻地敲击 防止卡住 20 取出法兰轴的固定螺栓 用心棒支承住 21 拆下主动锥齿轮轴承盖螺栓 22 拆下盖子 取出差速器 TOP 三 变速器零件的检修 变速器分解后 要对其零件清洗检验 确定其技术状态 对于状态差的零件进 行修复或更换 以保证装复后变速器的质量和性能 1 齿轮的检修 变速器齿轮的损坏主要是齿面磨损成阶梯形 齿面拉伤 剥落 烧蚀及锈蚀 斑点等 齿长磨损变短 牙齿裂纹 打坏等 一般齿面有轻微锈蚀或斑点 在不影响质量的情况下 用油石修磨后可继续使 用 对于牙齿裂纹 打坏 齿面疲劳脱落应更换齿轮 齿面磨损超过 0 2 毫米 或齿长磨损超过原齿长的 15 斑点超过齿面的 15 以上时 也应更换齿轮 2 轴的检修 变速器轴常见的损坏是各轴颈及花键的磨损 轴的弯曲等 1 输出轴的检修 输出轴常见的是轴颈磨损 与轴承内孔配合间隙增大 这不 仅使齿轮啮合间隙变大 而且容易使轴颈烧蚀 因此磨损严重时应涂镀修复或 更换 输出轴弯曲用千分表测量时 其径向摆差最大不得超过 0 05 毫米 否则 应冷压校正 2 输入轴的检修 输入轴主要是与离合器从动盘配合的花键 经常作轴向滑动 而磨损 磨损严重时 应予更换 输入轴的轴承也易损坏 损坏的轴承应更换 23 3 检查同步器 将同步器的锁环套压在换档齿轮的锥面上 用厚薄规测量锁环齿与轮齿之间的 问隙 标准间隙为 1 35 1 90 毫米 若此间隙小于 0 5 毫米时 应更换同步器 锁环 4 操纵部分零件的检修 1 操纵横杆的检修 外横杆弯曲变形 可校正修复 如果外横杆运动时发卡 横杆轴与锁紧螺栓及锁紧钢丝不能锁紧 则应更换外横杆或钢丝 外横抨轴与 衬套磨损 应更换衬套 横杆轴花键磨损 应更换 2 变速叉轴的检修 变速叉轴弯曲 可冷压校正 锁销 定位球及凹槽磨损 定位弹簧变软或折断 均应更换 3 变速叉的检修 变速叉弯曲或扭曲的检查方法 可用仪器或与新叉对比方法 进行检查 如有弯 扭 可用敲击法予以校正 叉上端导动块及下端端面磨损 可进行焊修或更换 四 变速器的装复 1 变速器的组装 变速器在组装前 应将各零件彻底清洗干净 并用高压空气吹干 各轴承 轴 的键槽等部位涂以齿轮油 更换各油封及密封垫等 组装顺序 1 将换档叉轴与一 二档拨叉和主动锥齿轮一起装人轴承支座并压人圆锥滚柱 轴承的第一内环 压入时注意一 二档叉轴的活动间隙 必要时可轻轻地敲击 以防卡住 2 安装一 二档夹紧爪 压入弹性销 3 安装倒档齿轮 并压入倒档齿轮轴 4 安装输入轴 5 拉回三 四档叉轴 直至三 四档拨叉能装人滑动套筒为止 将换档叉轴放 入空档位置 并将叉轴与拨叉用销子固定住 6 装上密封环并将齿轮组装人变速器壳内 7 压人定位销 用 25 牛 米的力矩拧紧螺钉 24 8 用支承桥将输入轴支承住 9 压人输入轴的向心滚珠轴承或组合式轴承 注 轴承安装方向 向心滚珠轴承 保持器的封闭面对着支座架 组合式轴承是滚珠对着支座架 10 安装调整垫片和挡圈 11 拆下支承桥 12 啮合一档与倒档齿轮 用 100 牛 米的力矩拧紧主动齿轮螺母并锁紧 13 将换档叉轴置于空档位置 14 将三 四档叉轴朝三档方向小心拉出直到能安装互锁销为止 并在叉轴定 位销处涂一点润滑油 再将换档叉轴重新置于空档位置 并推入滑动套筒 15 安装差速器 2 将变速器总成装到车上 变速器总成的安装顺序与拆卸时相反 要正确安装换档杆 必要时进行调整 安装时各螺栓的拧紧力矩为 发动机与变速器 55 牛 米 万向节轴与变速器 45 牛 米 车架与车身 70 牛 米 变速器前支架与变速器 25 牛 米 橡胶金属支座与车身 110 牛 米 橡胶金属支座与变速器 25 牛 米 TOP 五 变速器的故障诊断 变速器的故障现象 原因及排除方法见表 9 1 表 9 1 变速器常见故障的诊断与排除 故障现象 25 故障原因 排除方法 变速器跳档 1 换档杆调整不正确 2 齿轮或齿套牙齿磨损成锥形 3 轴 轴承或齿轮磨损松旷或轴向窜动过大 4 叉轴的定位凹槽或定位球磨损 定位弹簧拆断 5 同步器锁环锥面磨损 变形或损坏 6 变速糟与发动机连接螺栓松动或紧度不一致 1 检查 调整 2 更换齿轮 3 更换轴承 轴或齿轮 轴向窜动大应进行调整 4 更换损坏件 5 更换同步器锁环 6 按规定扭矩拧紧 变速器乱档 1 变速杆定位销磨损松旷 丢失 2 互锁销磨损 3 变速杆下端拨球磨损 26 1 更换定位销 2 更换 3 修复或更换变速杆 换档困难 1 离合器分离不彻底 2 叉轴弯曲 叉轴与孔锈蚀 3 操纵杆调整不当 4 同步器损坏 1 查明原因 予以排除 2 清洗 校正叉轴 3 正确调整操纵杆 4 更换 变速器发响 1 变速器缺油或油变质 2 轴承磨损或损坏 3 齿轮啮合不良 修理时没有成对更换齿轮 4 齿面疲劳脱落或牙齿损坏 5 同步器磨损或损坏 6 变速器内掉有异物 1 更换润滑油 27 2 更换轴承 3 重新更换成对齿轮 4 更换齿轮 5 更换同步器 6 分解变速器 取出异物 28 组组成成式式变变速速器器的的优优点点 1 可以减少齿轮个数 而且档数越多减少齿轮个数的优点愈明显 同简 单式变速器相比 它可缩短轴的长度 减少整个变速器的外部尺寸和重量 并且能方便地得到不止一个倒档 所以当前进档数超过六个档时 几乎都用 组成式变速器 2 传动 比变化率 大 若主变速器传动比变化率 zu 3 副变速器 fu 4 则 12 若使简单式变速器 12 结构往往很难合理 组组成成式式变变速速器器的的缺缺点点 1 档组间传动比有对应关系 不易使每档的2 速度及牵引力 都 很理想 2 换档操纵麻烦 有时要操纵两个变速部分 若为插花换档还不便 记忆 为了减少操纵动作 最好能顺 序换档 为此要求重视档次编 排十使第 达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的 这样才最为方便 29 第四章第四章 无级变速箱系统无级变速箱系统 4 1 概述概述 无无级级变变速速系系统统 C CV VT T c co on nt ti in nu uo ou us sl ly y v va ar ri ia ab bl le e t tr ra an ns sm mi is ss si io on n 它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构 而是以两个可改变直径的 传动轮 中间套上传动带来传动 基本原理是将传动带两端绕在一个锥形带 轮上 带轮的外径大小靠油压大小进行无级的变化 起步时 主动带轮直径 变为最大直径 而被动带轮变为最小 实现较高的传动比 随着车速的增加 和各个传感器信号的变化 电脑控制系统来断定控制两个带轮的控制油压 最终改变带轮直径的连续变化 从而在整个变速过程中达到无级变速 而锥形带轮之间的传动带 在过去的一段时间 由于材质的原因 所受 的拉力有限 所能承受的扭矩有限 只能用在摩托车式小排量车上 近些年 来 随着材料技术 加工工艺的不断提高 生产出特殊材料制造的刚制传动 带和锥型带轮 彻底实现了大功率 大扭矩轿车的要求 CVT 最大的特点是无级控制输出的速比 在行驶中达到行云流水的感觉 从而没有了换档的感觉 乘员感觉不到换档冲击 动力衔接连贯 这样 CVT 在行驶时增加了舒适性 加速也会比自动变速器快 4 2CVT 的工作原理的工作原理 CVT 系统主要包括主动轮组 从动轮组 金属带和液压泵等基本部件 金属带由两束金属环和几百个金属片构成 主动轮组和从动轮组都由可动盘 和固定盘组成 与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动 另一侧则固定 可 动盘与固定盘都是锥面结构 它们的锥面形成V 型槽来与 V 型金属传动带 啮合 发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT 的主动轮 然后通过 V 型传动带传递到从动轮 最后经减速器 差速器传递给车轮来驱动汽车 工 作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮 从动轮锥面与 V 型传动带啮合的工作半径 从而改变传动比 可动盘的轴向移动量是由驾 30 驶者根据需要通过控制系统调节主动轮 从动轮液压泵油缸压力来实现的 由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节 从而实现了无级变速 在金属带式无级变速器的液压系统中 从动油缸的作用是控制金属带的 张紧力 以保证来自发动机的动力高效 可靠的传递 主动油缸控制主动锥 轮的位置沿轴向移动 在主动轮组金属带沿V 型槽移动 由于金属带的长 度不变 在从动轮组上金属带沿 V 型槽向相反的方向变化 金属带在主动 轮组和从动轮组上的回转半径发生变化 实现速比的连续变化 汽车开始起步时 主动轮的工作半径较小 变速器可以获得较大的传动 比 从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度 随着车 速的增加 主动轮的工作半径逐渐减小 从动轮的工作半径相应增大 CV T 的传动比下降 使得汽车能够以更高的速度行驶 4 3CVT 的技术特性的技术特性 4 3 1 经济性经济性 CVT 可以在相当宽的范围内实现无级变速 从而获得传动系与发动机工 况的最佳匹配 提高整车的燃油经济性 德国的大众公司在自己的GolfV R6 轿车上分别安装了 4 AT 和 CVT 进行 ECE 市区循环和 ECE 郊区循环 测试 证明 CVT 能够有效节约燃油 如表 1 表 1 安装 4 AT 和 CVT 的大众公司的 GolfVR6 汽车的燃油消耗对比 试验油耗 4 ATCVT ECE 市区循环 L 100km14 413 2 ECE 郊区 远程循环 L 100km10 89 8 90km h 匀速 L 100km8 37 0 120km h L 100km10 39 2 4 3 2 动力性动力性 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力 汽车的后备功率愈 大 汽车的动力性愈好 由于 CVT 的无级变速特性 能够获得后备功率最 31 大的传动比 所以 CVT 的动力性能明显优于机械变速器 MT 和自动变速器 AT 表 2 为分别安装 4 AT 和 CVT 的克莱斯勒的 Voyager 轿车的动力性 比较 安装 CVT 的汽车拥有更佳的动力性能 表 2 安装 4 AT 和 CVT 的克来斯勒 Voyager 轿车动力性对比 项目 4 ATCVT 加速时间 s 0 30km h2 52 5 0 100km h13 212 2 4 3 3 排放排放 CVT 的速比工作范围宽 能够使发动机以最佳工况工作 从而改善了燃 烧过程 降低了废气的排放量 ZF 公司将自己生产的 CVT 装车进行测试 其废气排放量比安装 4 AT 的汽车减少了大约 10 4 3 4 成本成本 CVT 系统结构简单 零部件数目比 AT 约 500 个 少 约 300 个 一旦 汽车制造商开始大规模生产 CVT 的成本将会比 AT 小 由于采用该系统 可以节约燃油 随着大规模生产以及系统 材料的革新 CVT 零部件 如 传动带或传动链 主动轮 从动轮和液压泵 的生产成本 将降低 20 30 4 4 使用无级变速系统使用无级变速系统 CVT 的注意事项的注意事项 对于正确使用 CVT 应注意以下几点 1 行驶时 不要将变速杆拉到 N 档 2 从前进变后退 从后退变前进档时 要完全停住车 在踩住制动踏 板的同时操作变速杆 否则有可能使变速箱损坏 3 下坡时 应使用 S 档或手动模式的低档 利用发动机制动作用 避 免长时间制动时使制动蹄片产生热衰退性 使制动性能变差 32 4 由于 CVT 的结构和工作原理 所有的控制都是靠内部油压来进行完 成的 所以应按照生产厂家指定的期限检查CVT 的油质 油量 并定期进 行更换符合厂家规定的油品 5 为了最大限度的提高其燃油经济性 行驶中最好使用CVT 变速箱 的自动模式 这样可以使发动机和变速器全程保持达到最佳匹配的状态 最 大限度利用发动机的扭矩和功率输出 达到经济的车速 从而提高燃油的经 济性 6 由于 CVT 的结构 假如对其相关的零部件或电路进行检修或断电之 后 都要对内部进行一种特殊的设定程序才能使CVT 发挥正常的状态 所 以 相对于 CVT 变速箱的维修应去专业的修理单位进行维修 4 5CVT 变速器的应用变速器的应用 1987 年 日本 Subaru 把装备 CVT 变速器的汽车投放市场 获得成功 欧洲的 Ford 和 Fiat 也将 VDT CVT 装备于排量为 1 1L 到 1 6L 的轿车上 随着技术的发展 能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高 在总结第一代的 CVT 的经验基础上 开发出了性能更佳 转矩容量更大 的 CVT 当前 全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力 都大力进行C VT 的研发工作 现在 NISSAN