汽车底盘-第2章传动系统教案

1 第 2 章 汽车传动系 教学重点 1 了解传动系功用 组成与分类 2 了解离合器压盘 从动盘等主要零件及离合器操纵机构的零部件特点 3 理解离合器的功用 组成和工作原理 会进行离合器及操纵机构的拆卸 零件的检验和分类 正确使用和维护离合器 4 掌握离合器及其操纵机构的装配 安装与调整的方法和技术要求 教学难点 1 传动系功用 2 离合器工作原理 从动盘和扭转减振器工作原理 3 离合器及其操纵机构拆装与检修 调整 传动系概述 一 传动系的功用 汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力按照需要传给驱动轮而驱动 汽车行驶的系统 一 传动系类型与组成 按结构和传动介质不同 汽车传动系的型式分为机械式 液力机械式 静 液式 电动式等 目前汽车上广泛应用机械式和液力机械式传动系 1 机械式传动系 组成 离合器 变速器 万向传动装置和驱动桥 图 2 1 图 2 1 动力传递路线 发动机发出的动力 离合器 变速器 万向传动装 置 驱动桥 主减速器 差速器 半轴 驱动车轮 2 液力机械式传动系 组成 液力变矩器 自动变速器 万向传动装置和驱动桥 2 特点 液力机械式传动系是以液体作为介质 利用液体在主动元件和从动元件 之间循环流动过程中的动能变化传递动力 并能根据道路阻力的变化 自动地 在若干个车速范围内分别实现无级变速 而且其中的有级式机械变速器还可以 实现自动或半自动操纵 因而可使驾驶员的操作大为简化 教材图 2 2 为液 力机械变速器结构示意图 二 传动系功用 不管何种类型的传动系 都必须要具备如下功能 1 实现汽车的减速增扭和变速 2 实现汽车的倒车 3 必要时中断动力传递 4 差速作用 二 传动系布置形式 发动机前置后轮驱动 FR 传统的布置型式 1 发动机前置前轮驱动 FF 在轿车上普遍采用的布置型式 2 发动机后置后轮驱动 RR 目前大 中型客车盛行的布置型式 4 全轮驱动 nWD 越野汽车特有的布置型式 通常发动机前置 在变 速器后装有分动器以便将动力分别传递到全部车轮上 3 2 1 离合器 课题一 离合器概述 一 离合器功用与类型 一 离合器功用 1 保证汽车平稳起步 2 保证汽车传动系换挡时工作平顺 3 防止传动系零件过载 二 离合器类型 1 按从动盘数目不同分 2 按压紧弹簧的型式分 3 按操纵机构的不同分 二 摩擦式离合器基本组成及工作原理 离合器基本组成由离合器压盘和离合器片 工作原理如教材图 2 7 所示 主动件 飞轮和离合器压盘 从动件 从动盘 离合器片 结论 摩擦式离合器所能传递的最大扭矩的数值取决于摩擦面间的压紧力和摩 擦系数以及摩擦面的数目和尺寸 三 从动盘与扭转减振器 从动盘有两种 带扭转减振器目的是 单片 双片 多片 螺旋弹簧式 膜片弹簧式 多片 中央弹簧式 周布弹簧式 机械式 液压式 气动式 空气助力式 不带扭转减振器 多用于双片离合器中 带扭转减振器 多用于单片离合器中 4 缓冲减振 避免发生共振 从动盘组成件主要包括从动盘毂 从动盘本体及摩擦衬片 1 从动盘 从动盘本体与从动盘毂 通常用薄弹簧钢板制成 并在其外缘部分开有径向窄 切槽 为了减小从动盘的转动惯量 从动盘本体直接铆接在从动盘毂上 波浪形弹性钢片作用 提高接合的柔和性 使从动盘轴向有一定弹性 摩擦衬片 常用石棉合成物制成 具有较大的摩擦系数 良好的耐摩性 耐热 性和适当的弹性 为了获得足够的摩擦力矩 在从动盘本体 或波形片 上铆 接前 后两片摩擦片 2 扭转减振器 带扭转减振器的从动盘的工作原理如教材图 2 10 所示 课题二 离合器总成 专业教室 课前准备 周向布置螺旋弹簧式离合器 5 个 膜片式离合器 5 个 通用工 具 5 套 专用拆装工具 5 套 学生分两大组轮换 1 组 周向布置螺旋弹簧式离合器 做拆装调整实操 2 组 膜片式离合器不做拆装 只观察结构特点 理论讲解与拆装结合 一 周向布置螺旋弹簧式离合器 一 周布弹簧离合器主要部件结构及功用 组成 主动部分 从动部分 压紧装置和操纵机构 1 主动部分 飞轮 离合器盖和压盘 结构特点 离合器盖由低碳钢冲压而成 通过螺钉与飞轮固定 注意有定位销 离合器盖与压盘通过由弹簧钢片制成的传动片连接 离合器结合与分离时 依 靠传动片的弹性变形 使压盘能轴向移动 2 从动部分为带有扭转减振器的从动盘组件 简称从动盘 结构特点 前面已讲过 3 压紧装置 沿圆周均匀分布于压盘和离合器盖之间的螺旋弹簧 结构特点 螺旋弹簧均匀分布在压盘与离合器之间 在将压盘通过传动片连接 5 在离合器盖上时 夹在中间的螺旋弹簧被第一次压缩 然后将带压盘的离合器 盖固定在飞轮上时 螺旋弹簧被第二次压缩 螺旋弹簧被两次压缩后的弹簧力 通过压盘作用在从动盘上 以产生摩擦力矩 使离合器经常处于结合状态 只 有在需要时 才在操纵机构的作用下 暂时分离 4 操纵机构 结构特点 操纵机构由分离和传动两部分组成 分离部分在离合器内部 主要 由分离杠杆 带分离轴承的分离套筒和分离叉等组成 传动部分在离合器外面 在后面讲解 分离杠杆一般有 3 6 个 沿周向均布 分离杠杆外端通过摆 动片抵靠在压盘钩状凸起部 当在内端施加一轴向推力时 分离杠杆绕离合器 盖上支点转动 带动压盘后移 使离合器分离 二 周布弹簧离合器的拆装 1 离合器及操纵机构的解体 以讲解为主 观看视频演示 不做实操 2 离合器总成的解体 学生在教师指导下完成 在离合器盖和压盘上做好装配对合标志 用专用工具压紧离合器盖 拆下离合器分离杠杆的 4 个调整螺母和紧固 传动片的 4 个螺栓 缓慢放松专用工具 依次拆下离合器盖 离合器弹簧 离合器压盘等 并按原位套好 同时 摆放好压盘 摩擦片等零部件 3 离合器盖和压盘总成的装配 学生在教师指导下完成 用四只传动片铆钉将 8 片传动片分成四组 在专用夹具上与离合器盖铆 合在一起 把四只分离杠杆弹簧分别装在离合器盖上 将分离杠杆 分离杠杆支承销 浮动销 摆动块分别装在离合器压盘的 相应位置上 装配时 还应注意以下事项 离合器盖与压盘扣合时 装配记号要对正 分离杠杆活动部分应涂以少量润滑脂 所有压盘弹簧应按自由长度的高低 弹力的大小 均匀对称地排列 使 整个压盘各处压力一致 6 各分离杠杆承压面应位于同一平面内 其摆差应不大于规定值 一般为 0 25 0 3mm 分离杠杆端部距减振弹簧钢片平面的距离应为 35 4 0 2mm 压盘在传动销上应活动自如 不合适时可换位安装 否则会使离合器打 滑或分离不彻底 4 离合器从动盘总成的装配 讲解为主 观看视频演示 不做实操 二 膜片弹簧离合器 一 膜片弹簧离合器结构 膜片式离合器组成 主动部分 从动部分 和操作机构 与周布弹簧离合 器相比省略了压紧装置 主动部分 由飞轮 压盘 离合器盖等组成 如教材图 2 13 所示 结构特点 与周布弹簧离合器结构基本相同 2 从动部分 由带有扭转减振器的从动盘组件组成 结构特点 与周布弹簧离合器结构从动部分相同 3 操作机构 操纵机构由分离和传动两部分组成 结构特点 与周布弹簧离合器操作机构基本相同 但省略分离杠杆 膜片 弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用 二 膜片弹簧离合器优点 与周布弹簧离合器的比较 1 由于膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用 使结构简化 质量减轻 并显著地缩短了离合器的轴向尺寸 2 由于膜片弹簧与压盘以整个圆周接触 使压力分布均匀 摩擦片的接触 良好 摩擦均匀 3 由于膜片弹簧所具有的弹性特性 使其在摩擦片磨损后弹簧压力几乎可 以保持不变 4 膜片弹簧是一种旋转对称零件 平衡性好 在高速下其压紧力下降很少 三 膜片弹簧离合器工作过程 7 现代汽车膜片式离合器结构可分为推式和拉式两种 推式膜片弹簧离合器 当分离离合器时 分离指内端受力方向指向压盘 教材图 2 14 1 推式膜片弹簧离合器工作原理 2 拉式膜片弹簧离合器工作原理 拉式膜片弹簧离合器 当分离离合器时 分离指内端受力方向离开压 盘 图教材 2 15 拉式膜片弹簧离合器中拉式膜片弹簧的安装方向与推式相反 在接合 位置时 膜片弹簧的大端支承在离合器盖上 其中部压在压盘上 如教材图 2 15 所示 离合器分离盘通过卡环卡在膜片弹簧的三个定位爪上 从动盘的花键毂与变速器输入轴配合 输入轴是空心的 离合器分离推杆 从中穿过 分离推杆的左端与离合器分离轴承接触 右端顶在分离盘的中 央凹坑中 飞轮用螺栓反装在离合器盖上 当踩下离合器踏板时 通过操纵机构 使离合器分离臂转动 推压分 离轴承移动 并使分离推杆推动分离盘移动 则分离盘推压膜片弹簧 迫 使压盘与从动盘分开 从而完成离合器分离 四 拉式膜片弹簧离合器优点 离合器盖总成中取消了膜片弹簧中间支承的零件 结构更加简单 由于拉式膜片弹簧在离合器盖总成中以中部而不是以大端与压盘相压 所以同样尺寸的压盘可以采用直径较大的膜片弹簧 从而提高了压紧力 也就是提高了传递转矩 由于拉式膜片弹簧的支点从中部外移到大端 相当与分离杠杆的力臂增 大 尽管采用直径较大一点的膜片弹簧 而并不增大操纵力 由于拉式膜片弹簧的支点的外移 使膜片弹簧的最大应力有所降低 有 利于提高膜片弹簧的寿命 五 膜片弹簧离合器拆装 观看视频演示 不做实操 课题三 离合器操纵机构 8 离合器操纵机构是为驾驶员控制离合器分离与接合的一套专设机构 它是 由位于离合器壳内的分离杠杆 在膜片弹簧离合器中 膜片弹簧兼起分离 杠杆的作用 分离轴承 分离套筒 分离叉 回位弹簧等机件组成的分离 机构和位于离合器壳外的离合器踏板及传动机构 助力机构等组成 离合器操纵机构分为人力式和助力式两类 人力式是以驾驶员作用在踏板上的力作为唯一的操作能源 助力式则是以发动机动力或其它形式能量作为主要操纵能源 而驾驶员的力只作为辅 助或后备操纵能源 一 人力式操纵机构 1 分类 人力式操纵机构 2 结构特点 1 绳索式操纵机构 如教材图 2 25 所示 绳索式操纵机构离合器拉索是金属钢丝构成的 上端连接 到离合器踏板臂顶部 下端固定在离合器分离叉臂上 它带有柔性外套 外套 固定在驾驶室前壁和离合器壳上 2 自动调节绳索式操纵机构 自动调节的绳索式操纵机构是用于监视踏板行程 需要时自动对其自动调整 图 2 26 所示为棘轮式离合器自动调整机构 从图 2 26 中可以看出 棘轮带有棘爪和齿扇 棘爪在 弹簧的作用下 压在棘轮上 棘爪只允许齿扇相对于棘爪单方向转动 离合器拉索绕在齿 扇上 张力弹簧拉着齿扇与拉索处于平衡状态 3 液压式操纵机构 液压式操纵机构以油液作为传力介质 离合器液压操纵系统由离合器踏板 储液罐 进油软管 离合器主缸 离合器工作缸 油管总成 分离板 分离轴承等组成 其结构如 教材图 2 28 所示 液压操纵系统具有摩擦阻力小 布置方便 接合柔和 并能传递发动机最大转矩 在 长期工作中不会引起离合器踏板力明显增加 减轻驾驶员的劳动强度等优点 1 离合器主缸 离合器主缸结构如教材图 2 29 所示 主缸体借补偿孔 A 进油孔 B 通过进油软管与 机械式 液压式 杆式 结构简单 工作可靠 成本低 布置困难 较少采用 绳索式 占用空间小 而且由于它是 柔性的 广泛采用 自动调节绳索式 免维护 免调整 9 储液罐相通 主缸内装有活塞 活塞中部较细 且为 十 字形断面 使活塞右方的主缸 内腔形成油室 活塞两端装有皮碗 活塞左端中部装有单向阀 经小孔与活塞右方主缸内 腔的油室相通 当离合器踏板处于初始位置时 活塞左端皮碗位于补偿孔 A 与进油孔 B 之 间 两孔均开放 2 离合器工作缸 离合器工作缸结构如教材图 2 30 所示 工作缸内装有活塞 皮碗 推杆等 缸体上 还设有放气螺塞 当管路内有空气存在而影响操纵时 可拧出放气螺塞进行放气 二 助力式操纵机构 助力式操纵机构即在机械式或液压式操纵基础上加设各种助力装置 略讲 助力式操纵机构 课题四 离合器的调整及检修 在实习场地进行 课前准备 周布弹簧式离合器 5 个 轿车 2 辆 直尺 5 把 游标卡尺 5 把 通用工具 5 套 百分表 5 个 磁表座 5 个 测量平台 一 汽车离合器的调整 1 离合器分离杠杆高度的调整 在实习场地进行实际操作 调整目的 保证各分离杠杆内端面处于与变速器第一轴中心线相垂直的同一平面上 以使离合器分离时 压盘受力均匀 调整参数 1 各分离杠杆高度差不大于 0 25 0 30mm 2 分离杠杆内端工作面的高度应符合原厂规定 调整方法 按其结构形式不同有 3 种方法 如教材图 2 33 所示 1 外端可调式 利用螺纹装置对分离杠杆的外端进行调整 2 支点可调式 利用螺纹装置对分离杠杆的支点进行调整 3 力点可调式 利用螺纹装置对分离杠杆的内端受力点进行调整 离合器自由行程检查方法 将有刻度的直尺支在驾驶室地板上 首先测量出踏板完全 放松时的高度 再用手轻轻推压踏板 当感觉阻力增大时即为分离轴承端面与分离杠杆内 端面刚好接触 此时停止推压 再测出踏板高度 前后测量的高度之差值即为离合器踏板 的自由行程 弹簧助力机械式 与杆式机械操纵机构相同 只是在踏板与车 架之间挂装助力弹簧 气压助力液压式 由液压主缸和气压助力液压工作缸 贮气筒 等组成 气压助力机械式 由控制阀 助力气缸及气压管路等组成 一 般应用于大型货车上 10 调整参数 不同车型自由行程不同 应参照该车型技术手册进行调整 调整方法 按其结构形式不同有 2 种方法 不同结构调整方法略有不同 1 机械式操纵机构的调整 旋动离合器拉杆上的调整螺母 然后用止动螺 母锁紧 2 液压式操纵机构的调整 分两步调整 先调整主缸活塞与推杆间隙 然 后调整分离杠杆端面与分离轴承之间间隙 二 离合器的检修 1 绳索式操纵机构离合器的维修 以桑塔纳 LX 轿车为例 1 离合器踏板的更换 观看视频演示 2 离合器拉索的更换 观看视频演示 3 离合器分离叉轴的更换 观看视频演示 4 离合器分离轴承的检查与更换 观看视频演示 5 离合器从动盘的检查 实际操作 在教师指导下进行 从动盘径向圆跳动的检查 在距从动盘外边缘 2 5mm 处测量 离合器从动盘最大径向圆跳动为 0 4mm 测量方法 如教材图 2 43 所示 摩擦片磨损程度的检查 摩擦片的磨损程度 可用游标卡尺进行测量 如教材图 2 44 所示 铆钉头埋入深 度 A 应不小于 0 20mm 6 离合器压盘平面度的检查 实际操作 在教师指导下进行 离合器压盘平面度不应超过 0 2mm 检查方法可用直尺搁平后以塞尺测量 如教材 图 2 45 所示 7 离合器膜片弹簧的检修 实际操作 在教师指导下进行 离合器膜片在使用过程中易发生变形 折断和减弱 从而影响动力的传递 膜片弹簧 弯曲时需要校正 折断则应更换 检查时用游标卡尺测量膜片弹簧的磨损深度和宽度 如 教材图 2 46 所示 磨损极限值 深度为 0 6mm 宽度为 5mm 超过极限值 应更换离合器 盖或膜片弹簧 检查膜片弹簧有无变形 要求弹簧片小端均在同一平面内 弯曲变形不得超过 0 5mm 检查方法如教材图 2 47 所示 若变形过大 应使用专用工具将弹簧弯曲到正确的 对准位置 2 液压式操纵机构离合器的维修 观看视频演示 如有条件可进行实操 1 离合器主缸的拆卸与分解 2 离合器工作缸的拆卸与分解 3 主缸 工作缸的检修 主缸和工作缸是离合器液压操纵系统的主要部件 其工作性能的好坏直接影响离合器 11 的工作性能 当出现缸筒内壁磨损超过 0 125mm 活塞与缸筒的间隙超过 0 20mm 皮圈老 化及回位弹簧失效等情况时 应更换相应零件 4 离合器主缸 工作缸的装配 5 离合器液压系统中空气的排出 教师操作 学生配合 以观摩为主 液压系统进入空气后 会缩短主缸推杆行程即踏板工作行程 从而使离合器分离不 彻底 因此 液压系统检修后或怀疑液压系统进入空气时 就要排除液压系统中的空气 排除方法如下 用千斤顶顶起汽车 然后用支架将汽车支住 将主缸储液罐中的制动液加至规定 高度 在工作缸的放气阀上安装一根软管 接到一个盛有制动液的容器内 排空气需要两个人配合工作 一人慢慢地踏离合器踏板数次 感到有阻力时踏住 不动 另一个人拧松放气阀直至制动液开始流出 然后再拧紧放气阀 连续按上述方法操作几次 直到流出的制动液中不见气泡为止 空气排除干净之后 需要再次检查及调整踏板自由行程 三 离合器的正确使用与维护 1 正确使用离合器 1 汽车起步和换档时力求结合平稳 不能猛抬离合器踏板 2 正确驾驶操作 应尽量减少离合器 半联动 的使用次数 3 在紧急制动时或接近停车前应同时踩下离合器 以减轻冲击 4 严禁下坡时踩下离合器 发动机熄火 挂空挡滑行 5 当汽车在软路面 泥泞路段和冰雪路面驱动驱动车轮打滑时 严禁用猛加油门 猛抬 离合器踏板的方法来通过此路段 6 离合器分离力求迅速 减少主 从动部分的滑磨 防止变速器换档时的齿轮冲击 以 保护齿轮牙齿及同步器 2 离合器的维护 二级维护时 6000 8000km 检查离合器及分离轴承的工作情况 检查踏板的自由 行程 不可过大过小 三级维护时 35000 45000km 拆检并调整离合器 润滑分离轴承座与变速箱第一 轴轴承盖的配合表面 在分离叉球窝和球头螺栓结合处涂上锂基润滑脂 2 号 三级维护时 注意从动盘有 飞轮侧 标记的一面应朝向飞轮安装 切勿装反 必须按规定力矩拧紧离合器外壳与发动机后端面 离合器盖与飞轮的紧固螺栓 拧紧 时 应均匀交叉进行 2 2 变速器 教学重点 1 了解变速器变速与变矩 变向原理 12 2 熟悉三轴 两轴变速器传动机构工作过程 3 熟悉三轴 单轴操纵机构结构特点及工作原理 4 熟练掌握变速器拆装要点 5 熟练掌握变速器检修方法 教学难点 1 三轴 两轴变速器结构特点及变速原理 2 同步器工作原理与结构特点 3 变速器中自锁 互锁 倒挡锁结构 4 单轴操纵机构的结构及安全锁止装置工作原理 课题一 变速器概述 变速原理 1 1 变速器功用与分类 1 1 1 变速器的功用 1 扩大发动机传到驱动轮上的转矩 转速变化范围 以适应经常变化的 行驶条件 2 在不改变发动机旋转方向的条件下 实现汽车倒向行驶 3 利用空挡 中断发动机向驱动轮传递动力 以便发动机起动 怠速 动力对外输出或汽车滑行 暂时停车 1 1 2 变速器分类 按工作原理的不同可分为有级变速器和无级变速器 按操纵方式不同可分为手动变速器和自动变速器 1 2 变速器工作原理 1 2 1 变速原理 传动比定义 主动齿轮 即输入轴 的转速与从动齿轮 即输出轴 的转 速之比 用表示i12 即 12 1 2 2 1 例如 主动小齿轮齿数是 12 从动大齿轮齿数是 24 则这对齿轮的传动比 速比 是 2 1 如果此时主动齿轮转速是 1000rpm 从动齿轮转速一定是 500 rpm 齿轮传动的变速原理 教材图 2 48 小齿轮带大齿轮 减速 大齿轮带小齿轮 升速 1 2 2 变矩原理 13 如果忽略传动损失 输入功率 P1 输出功率 P2 设主动齿轮转速 n1 转矩 M1 从动齿轮转速 n2 转矩 M2 由 P1 M1n1 9550 P2 M2n2 9550 得 n1 n2 M2 M1 结论 齿轮传动的转速与转矩成反比 即当一对啮合齿轮的主动齿轮是小 齿轮 从动齿轮是大齿轮时 输出的转速下降 转矩增加 例如 主动齿轮转速是 1000rpm 输入转矩 100N m 从动齿轮转速是 500 rpm 则从动齿轮输出转矩一定是 200N m 1 2 3 变向传动 一对外啮合齿轮旋向相反 每经过一个传动副 其轴改变一次转向 总结 汽车变速器正是根据齿轮传动的特性 来实现变速变矩变向的 但 是一对齿轮传动只能得到一种固定传动比 即得到一个输出转速和转矩 为了 扩大变速器输出转速和转矩的变化范围 变速器实际采用了多个大小不同的齿 轮传动 也就构成了多个不同的传动比 这就是变速器的挡位 不同的挡位有 不同传动比 即有不同的输出转速和转矩 课题二 三轴机械变速器及同步器结构 授课地点 专业教室 课前准备 1 三轴变速器 10 台 通用工具 10 套 2 轴承拆卸专用工具 5 套 3 学生分组 约 4 人一组 2 1 简述 三轴机械变速器的三轴就是指变速器的输入轴 轴出轴和中间轴 典型的手动变速器结构及原理 教材图 2 50 变速器前进档位的驱动路径是 输入轴常啮合齿轮 中间轴常合啮齿轮 中间轴对应齿轮 第二轴对应齿轮 倒车轴上的齿轮也可以由操纵装置拨动 14 在轴上移动 与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合 以相反的旋转方向输出 2 2 三轴五挡变速器工作过程 2 3 同步器构造与工作原理 2 3 1 装同步器的必要性 由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转 变换档位时存在一个 同步 问题 两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞 损坏齿轮 旧 式变速器的换档要采用 两脚离合 的方式 升档在空档位置停留片刻 减档要 在空档位置加油门 以减少齿轮的转速差 但这个操作比较复杂 难以掌握精 确 同步器在使变速器结构上采取措施 即保证挂挡平顺 又使操作简便 2 3 2 同步器类型 同步器有 3 种类型 即常压式 惯性式和自行增力式 目前全同步式变速器上多采用的是惯性同步器 它主要由接合套 同步锁 环等组成 它的特点是依靠摩擦作用实现同步 并且在结构上保证 在两待啮合齿轮 同步前 不能进入啮合 惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种 轿车和轻 中型货车的变 速器广泛采用锁环式惯性同步器 2 3 3 锁环式惯性同步器工作原理 解释 接合套 同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角 锁止角 同 步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦 锁止角与锥面在设计 时已作了适当选择 锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步 同时又会产 生一种锁止作用 防止齿轮在同步前进行啮合 当同步锁环内锥面与待接合齿 轮齿圈外锥面接触后 在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低 或升高 到与 同步锁环转速相等 两者同步旋转 齿轮相对于同步锁环的转速为零 因而惯 性力矩也同时消失 这时在作用力的推动下 接合套不受阻碍地与同步锁环齿 圈接合 并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程 2 4 变速器拆装 教师指导下进行 重点 1 变速器分解后 学生能认识各部件 知道其名称 功能作用 2 对同步器的结构特点 工作原理能口述清楚 15 3 引导学生观察操纵机构部件及安全锁止装置结构特点 为后面 内容做铺垫 4 变速器组装后 应挂挡自如 课题三 两轴机械变速器结构 授课地点 专业教室 课前准备 1 两轴变速器 10 台 通用工具 10 套 2 轴承拆卸专用工具 5 套 学生分组 约 4 人一组 3 1 简述 两轴变速器在结构上没有中间轴 只有相平行的输入轴和输出轴 特点是 结构紧凑 简单 容易布置 在发动机前置前驱动或发动机后置后驱动的汽车 中 常采用此种结构变速器 结构特点 1 输入轴上的各挡齿轮与通过轴承空套在输出轴上相应挡位齿轮常啮合 2 各挡同步器多装在输出轴上 个别高挡位同步器装在输入轴上 3 主减速器的主动齿轮与输出轴做成一体 4 传动效率比较高 没有直接挡 最高挡传动效率比直接挡低 3 2 两轴五挡变速器工作过程 3 3 两轴变速器拆装 在教师指导下进行 重点 1 能分析两轴变速器与三轴变速器结构上区别 2 变速器分解后 能认识各部件 说出名称 功能作用 3 引导学生观察操纵机构部件 安全锁止装置结构特点 为后面 内容做铺垫 4 组装后 应挂挡自如 课题四 变速器操纵机构构造 授课地点 专业教室 课前准备 1 各种类型操纵机构实物 2 损坏的变速器壳体 变速器齿轮和轴 变速器拨叉 变速器拨叉轴 同 16 步器等部件 3 刀形尺 百分表 磁表座 千分尺等测量仪器 4 1 机械式变速器操纵机构功用与类型 功用 使驾驶员根据道路情况能准确可靠地将变速器挂入或摘离所需的某 个挡位 基本组成 变速杆 定位块 拨叉轴 拨叉及安全装置等 类型 三轴式和单轴式 4 2 三轴式操纵机构 4 2 1 结构特点 教材图 2 65 三轴是指操纵机构有三根换挡拨叉轴 每个拨叉轴上有一个换挡拨叉 当 驾驶员选择一个特定挡位时 要先选择换挡拨叉轴 即换挡杆带钩的端头插入 换挡定位块的缺口中 定位块和换挡拨叉用销子固定在换挡拨叉轴上 换挡时 就是轴向移动装有换挡拨叉的拨叉轴 换挡拨叉带动同步器接合套移动 换入 相应挡位 4 2 2 安全装置 4 2 2 1 互锁装置 作用 保证换挡拨叉轴到位并防止其它拨叉轴移动 即防止同时挂两个挡 类型 钢球式和转动钳口式 1 钢球式互锁装置 如教材图 2 66 主要由互锁钢球和互锁销组成 每根拨叉轴上朝向互锁钢球的一面都有一个深度相等的凹槽 中间拨叉轴 上有相对应的两个凹槽 并且是通孔相通 在通孔中有一个互锁销 其长度正 好等于拨叉轴直径减去一个凹槽深度 凹槽深度 钢球直径和拨叉轴直径的尺 寸也是经过严格计算的 工作过程 当变速器处于空挡时 由于三根拨叉轴的凹槽 互锁销和钢球 都在同一直线上 正好有一个凹槽深度的富余空间 当需要挂挡时 任意移动 一根拨叉轴 使该拨叉轴上钢球被挤出凹槽 挤占了空挡时富余的那个凹槽空 间 使得另两根拨叉轴被锁定在空挡位置 互锁销的作用是帮助钢球移出凹槽 2 转动钳口式互锁装置 如教材图 2 67 17 变速杆下端球头置于钳口中 钳口板只能绕 A 轴摆动 不能沿 A 轴轴向移 动 工作过程 换挡时 先通过变速杆球头拨动钳口板绕 A 轴转动 选择要挂 挡位所用的拨叉轴 然后拉 推 变速杆 则变速杆球头带动所选择拨叉轴轴 向移动 挂上相应挡位 另两根拨叉轴由于有钳口板挡住 而不能移动 4 2 2 2 自锁装置 作用 防止变速器自动脱挡 并保证齿轮 或接合齿圈 以全齿宽啮合 组成 钢球和弹簧 如教材图 2 68 结构 在每根拨叉轴上沿轴向分布有三个凹槽 中间凹槽对应为空挡位置 另两个则为工作挡位 工作过程 当移动任意一根拨叉轴时 必有一个凹槽对准钢球 于是 钢 球在弹簧作用力下 压入凹槽 拨叉轴被轴向锁定 当需要换挡时 驾驶员必 须施加一定轴向力 克服弹簧力 将钢球从凹槽中挤出 推回孔中 凹槽之间 的距离等于全齿啮合或完全退出啮合所需要的拨叉轴移动距离 4 2 2 3 倒挡锁装置 作用 防止驾驶员误挂倒挡 教材图 2 69 当需要挂入倒挡时 必须要用较大的力 摆动变速杆 使倒挡锁销压缩弹 簧后 才能挂入倒挡 4 3 单轴式操纵机构 4 3 1 结构特点与工作过程 单轴式操纵机构是所有的换挡拨叉都安装在同一根拨叉轴上 如教材图 2 70 所示 如教材图 2 71 所示 单轴式变速器操纵机构主要由换挡拨叉轴 换挡拨叉 选挡换挡轴 定位架 卡槽元件 换挡指 弹簧 3 定位螺钉 制动块等组成 工作过程 分两步即选挡和换挡 1 选挡 按箭头方向轴向移动选挡换挡轴 卡槽元件上的换挡指同时移 动 换挡指与那个换挡拨叉上凹槽啮合 就可以选那个拨叉所能挂入的挡位 如 换挡指与三挡 四挡拨叉啮合 则可以换入三挡或四挡 2 换挡 旋转选挡换挡轴 卡槽元件上的换挡指便拨动与其啮合的拨叉 沿拨叉轴轴向移动 如 当换挡指与三挡 四挡拨叉啮合时 向左拨动三挡 四挡 18 拨叉 为四挡 向右拨动为三挡 4 3 2 安全装置 1 互锁 定位架起互锁作用 当换挡指选定拨动某一个拨叉时 定位 架同时限制另外两个拨叉移动 止动螺钉卡在定位架上 使换挡指稳定在已选 定的挡位上 以避免同时挂两个挡 2 自锁 弹簧起自锁作用 弹簧将选挡换挡轴及换挡操纵杆压在所选 定挡位的选挡平面内 以防止变速器自动脱挡 3 倒挡锁 制动块锁止齿形与换挡指锁止齿形形成一个角度 起倒挡 锁作用 4 4 远距离操纵机构 在多数发动机前置后轮驱动的汽车上 变速器距离驾驶员座位比较近 变 速杆可直接安装在变速器壳体上采用直接操纵 变速操作容易准确 如教材图 2 71 所示 而在发动机后置或发动机前置前轮驱动的汽车上 由于变速器远离 驾驶员座位 通常在变速器与变速杆之间用连杆连接 进行远距离操纵 如教 材图 2 72 所示 还有的轿车 为了充分利用前面座位的空间 将变速杆放在方 向盘下方 也需要用连杆机构进行远距离操纵 4 5 变速器主要零件的检修 重点 变速器一般的维修检测 调整原则与方法 教学方法 教师演示操作与讲解 学生观察 4 5 1 变速器壳体的检修 变速器壳体一般都是灰铸铁铸造的 在使用中主要易出现壳体变形及裂纹 轴承座孔 螺纹孔磨损等 1 壳体变形 壳体变形主要是变速器壳体与盖结合的平面发生翘曲 可采用刀形尺检验 方法 检查结合面平面度 如超出允许范围 可用铲 挫 磨等方法予以修平 2 壳体裂纹 变速器壳体裂纹可采用视检法或敲击法检查 如果发现有裂纹损伤 视其 损伤部位确定修复方法 凡有未延伸到轴承座孔的裂纹 都可以采用环氧树脂 粘结修复或用螺钉填补法修复 如果有与轴承座孔相通的裂纹 应予报废 3 轴承座孔磨损 19 座孔的磨损可以通过测量座孔圆度来反映 测量一轴 二轴和中间轴三轴 线平行度可以通过分别各轴承座孔下边缘距测量平板高度 通过计算得出 修 复时 可采用扩孔镶套的方法 4 5 2 变速器齿轮和轴的检修 1 变速器齿轮的损伤 变速器齿轮的主要损伤有齿面磨损 端齿磨损 疲劳剥落 腐蚀斑点 齿 轮破碎等 这些损伤除外部检视外 齿轮齿轮的磨损等可用样板 测齿卡尺测 量或与新齿轮进行对比检验 齿轮磨损长度超过 30 应更换 2 变速器齿轮轴损伤 变速器三根齿轮轴在工作中易发生轴颈和键齿磨损 轴的弯曲变形等 当 出现磨损时 视磨损量决定是采用镀铬修复到标准尺寸还是应更换 轴的弯曲 通过测量轴的径向跳动来反映 修复的方法是冷压校正 4 5 3 变速器操纵机构的检修 1 变速杆 变速杆的主要损伤是上球关节 定位槽 下部端面球头磨损 严重时可能 会造成乱挡和脱挡 检查时 一般采用与新件对比或与变速器盖球节座孔互相 配合的方法进行检查 修复的方法是焊修 2 变速器拨叉 变速器拨叉的主要损伤是拨叉的弯曲 扭曲 拨叉上部导动块部分磨损等 拨叉弯曲 扭曲的检验如教材图 2 118 所示 如有弯曲 扭曲变形可采用敲击 或冷压校正方法进行校正 拨叉上部导动块部分磨损可采用焊修方法修复 变速器拨叉轴 变速器拨叉轴的主要损伤是弯曲和磨损 拨叉轴的弯曲采用百分表测量其 圆跳动 超出极限可用冷压校正 拨叉轴磨损可采用堆焊或更换的方法修复 4 同步器 锁环式惯性同步器主要损伤是 锁环内锥面螺纹槽 锁环花键毂的三个轴 向槽 三个缺口 滑块的磨损 锁环花键齿圈的损坏等 锁环内锥面螺纹磨损 的检验是通过检查锁环与和其配合的齿轮端面间隙 A 数值来实现的 如教材图 2 119 所示 4 6 变速器日常维护 20 1 换挡前应将离合器踩到底 操纵变速杆时动作要轻快 准确 柔和 2 挂倒挡时要在汽车停止状态下进行 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 在确保安全情况下 应尽量使用高速挡 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挡起动发动机 或在车速太低时挂入高速 挡以及车速过高时换到低速挡 以免损坏变速器内运动组件和发动机 5 正常行驶 80000 至 km 后则必须更换一次变速器油 选用变速器用油参 见随车手册 课题五 自动变速器介绍 自动变速器就是在不中断动力传动条件下 根据发动机负荷和车速等工况 自动变换传动比 以使汽车获得良好的动力性和经济性 提高乘座舒适性 减 轻驾驶员的疲劳 提高行车安全 但自动变速器结构复杂 成本高 传动效率 比较低 5 1 自动变速器类型 汽车自动变速器常见的有三种型式 5 1 1 液力自动变速器 AT 组成 液力变矩器 变速齿轮和液控 电控 操纵系统 液力自动变速器是通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩 5 1 2 机械无级自动变速器 CVT 组成 传动带 可变槽宽和液控 电控 操纵系统 机械无级自动变速器是通过带轮槽宽的改变 相应改变驱动带轮与从动带 轮上传动带的接触半径进行变速 5 1 3 电控机械自动变速器 AMT AMT 在机械变速器 手动变速器 原有基础上进行改造 主要改变手动换 档操纵部分 即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系 统来实现换挡的自动化 5 2 综合式液力变矩器 作用 传递动力的装置 组成 泵轮 发动机驱动旋转 涡轮 带动变速器输入轴旋转 导轮 单向转动 每个轮上装有弯曲的叶片 如教材图 2 121 所示 5 2 1 液力变矩器及工作原理 21 1 在液力变矩器中 变速器油是用作传递能量的介质 2 在液力变矩器工作时 油液具有两种运动 即环流与涡流 a 环流 当发动机带动泵轮运转时 液体随泵轮叶片做圆周运动 在离心 力作用下 液体运动到泵轮外边缘时同时具有动能和压力能 具有能量的液体 作用于相对的涡轮叶片上 产生作用力推动涡轮转动 此种油液运动也称为环 流 b 涡流 由于液体被甩向边缘 中间形成低压区 进入涡轮的液体冲出叶 片后又流到低压区回到泵轮 这种油液运动称为涡流 如教材图 2 122 所示 只有当泵轮比涡轮转速快时 导轮才能起增矩作用 3 耦合点 当涡轮转速逐渐加快与泵轮转速接近时 涡流运动几乎停 止 从涡轮流出的油液方向发生改变 冲击导轮的反面 在单向离合器的作用 下 导轮在其轴上空转 导轮空转点称为耦合点 5 2 2 锁止离合器 在变矩器中安装锁止离合器的作用是 当汽车达到规定车速时 将泵轮与 涡轮刚性联接 以减少液力损失 可提高汽车燃料消耗经济性能 教材图 2 123 锁止离合器盘相当于液压活塞 在液压系统压力的控制下 推动锁止离合器毂在变速器输入轴上沿轴向左右移动 使得离合器磨擦片与变 矩器壳接合或分离 从而实现离合器的功能 使发动机的输出转矩不经变矩器 可直接传至变速器 5 2 3 单向离合器 单向离合器只能单方向接合旋转传递动力 反向时分离空转不传递动力 自动变速器中常采用滚柱型和楔块型单向离合器 教材图 2 124 所示为滚柱型单向离合器 滚子咬入外轮与内轮间的楔型面 后传递动力 外轮沿顺时针方向为驱动方向 接合 反之空转 分离 教材图 2 125 所示为楔块型单向离合器 楔块借助于保持架和片状弹簧等 布置于内 外轮之间 如外轮沿顺时针转动 借助弹簧力和磨擦力使楔块长对 角圆弧立起 从而产生斜楔作用 驱动内轮传递力矩 如外轮逆时针转动 楔 块倾倒 斜楔作用消除 外轮空转 5 3 液力机械变速器 5 3 1 简单行星齿轮传动 简单的行星齿轮传动由三个元件组成 太阳轮 装着行星齿轮的行星轮架 22 以及内部带齿的齿圈 太阳轮位于行星齿轮传动的中心 它可以是直齿轮 也 可以是斜齿轮 它与行星齿轮啮合 行星齿轮装在行星架上 如教材图 2 126 所示 行星齿轮即能绕太阳轮轴线沿齿圈旋转 同时又能绕自身轴线旋转 简单行星齿轮传动三个元件不同工作组合表 序号太阳轮 行星轮 架 齿圈转速扭矩旋转方向 1 输入元 件 输出元 件 固定元 件 低挡增大同输入轴 2 固定元 件 输出元 件 输入元 件 高挡增大同输入轴 3 输出元 件 输入元 件 固定元 件 超速高 挡 降低同输入轴 4 固定元 件 输入元 件 输出元 件 超速低 挡 降低同输入轴 5 输入元 件 固定元 件 输出元 件 低倒挡增大与输入轴相反 6 输出元 件 固定元 件 输入元 件 快倒挡降低与输入轴相反 5 3 2 复合行星齿轮传动 自动变速器采用两排或多排简单行星齿轮组连在一起 以获得较多挡数 一般具有三 四个前进挡的自动变速器至少需要两排行星齿轮组 现代汽车自 动变速器中 广泛采用两种典型的复合式行星齿轮传动机构 辛普森式和拉威 娜式 1 辛普森式 辛普森式齿轮传动机构的结构特点是 两排行星齿轮组共用一个太阳轮 即太阳轮将两个行星齿轮组连在一起 让一个行星齿轮组的输出成为另一个行 星齿轮组的输入 如教材图 2 127 能提供三个前进挡一个倒挡 2 拉威娜式 拉威娜式齿轮传动机构的结构特点是 两排行星齿轮组共用一个齿圈和行 星齿轮架 如教材图 2 128 行星齿轮架上的长行星齿轮与前排行星齿轮组的 23 大太阳轮相啮合 同时还与后排行星齿轮组短行星齿轮啮合 短行星齿轮与后 排小太阳轮啮合 可以组合三个前进挡一个倒挡 5 3 3 换挡执行器 能对上述齿轮传动中的元件进行锁止或连接的机构称为换挡执行机构 行星齿轮变速器的换挡执行机构有 换挡离合器 换挡制动器和单向离合 器 5 3 3 1 换挡离合器 作用 换挡离合器的作用是将变速器的输入轴和行星齿轮系的某个元件连 接 或将某两个基本元件连接在一起 使之成为一个整体 结构 换挡离合器多为湿式多片离合器 通常由若干交错排列的主从动离 合器片组成 如教材图 2 129 所示 由液压来控制其结合与分离 5 3 3 2 换挡制动器 作用 换挡制动器的作用是将行星齿轮变速器中某一元件固定 使其不能 转动 构成新的动力传递路线 换上新的挡位 得到新的传动比 结构 有两种结构形式 1 湿式多片制动器 其结构与上述湿式多片离合器相同 不同点是离合 器连接两个转动构件并传递动力 而制动器连接的一个是转动机件 另一个是 固定不动的变速器壳体 作用是刹住转动机件 使其不能传动 2 带式制动器 是由制动带和伺服装置 控制油缸 组成 如教材图 2 130 动画演示 制动带是内表面有镀层的开口式环形钢带 开口的一端支撑 在与变速器壳体连接的支座上 另一端与控制油缸相连 需要制动时 液压油 进入控制油缸 制动带以固定支座为支点收紧 行星齿轮机构某个元件将被锁 止 油压撤除 制动解除 5 3 3 3 单向离合器 作用 单向离合器的作用是使行星齿轮变速器中的某个基本元件只能向一 个方向旋转 另一个方向锁止 提高换挡时机的准确性 能确保平顺 无冲击 换挡 结构 与液力变矩器中的单向离合器相同 这里不再重复 5 3 3 4 典型事例 下面以辛普森式行星齿轮传动为例 说明复合行星齿轮机构动力传递过程 24 辛普森式行星齿轮传动的换挡执行机构有 5 个元件 两个换挡离合器 两 个制动器和一个单向离合器 其动力传递过程如下 一挡 如教材图 2 131 所示 前进换挡离合器 C1被接合 前排齿圈为输入 元件 单向离合器 FW使后行星轮架无法逆时针旋转 动力传递路线是输入轴 前排齿圈 太阳轮 后排齿圈 输出轴 二挡 如教材图 2 131 所示 前进换挡离合器 C1被接合 齿圈为输入元件 二挡制动器 B1将太阳轮固定 动力传递路线是输入轴 前排齿圈 行星轮架 输出轴 三挡 如教材图 2 131 所示 前进换挡离合器 C1直接挡离合器 C2接合 前排太阳轮和齿圈均与输入轴相连 因此 行星轮架也与它们同速转动 形成 直接挡 即将输入轴直接传给输出轴 倒挡 如教材图 2 131 所示 直接挡离合器 C2接合 前排太阳轮为输入元 件 制动器 B2固定后排行星轮架 动力传递路线是输入轴 太阳轮 后排行星 齿轮 后排行星齿圈 输出轴 由于后排行星轮架是固定元件 使输出轴的旋 转方向与输入轴相反 变速器挂入倒挡 辛普森式行星齿轮传动各挡执行机构工作情况表 档位符号档位名称前离合器直接挡离 合器 制动带低 倒档离合 器 单向离合器 P停车档 R倒档 N空档 D 1 驱动一档 D 2 驱动二档 D 3 驱动三档 5 4 液压自动操纵系统 主要作用 使换档执行元件在适当的时候工作 检测车速与负荷的变化 决定升档或降档的时机 保证变矩器用油和向各部提供润滑 基本组成 液压自动操纵系统通常由动力源 液压泵 换挡执行机构 换 挡控制机构等几部分组成 换挡执行机构在前面已有介绍 换挡控制机构通常 25 都集中在自动变速器阀体内 5 4 1 液压泵 液压泵的作用是向控制机构 执行机构提供压力以实现换挡 为液力变矩 器提供冷却补偿油 为行星齿轮变速器提供润滑油 液压泵一般在液力变矩器 和行星齿轮系统之间 由液力变矩器的泵轮驱动 常见的液压泵有齿轮泵 转 子泵和叶片泵 如教材图 2 132 所示 5 4 2 主油路调压阀 主油路调压阀的作用是将液压泵输出的压力精确调节到所需的压力后 输 入到主油路 以满足汽车在不同工况 不同挡位时对油压的要求 如教材图 2 133 5 4 3 手动阀 手动阀由换挡杆操纵 作用是利用滑阀的移动 实现控制油路的转换 即 根据换挡杆所置排挡位置将液压油转换到 P R N D 2 或 L 的油 路 如教材图 2 134 所示 5 4 4 节气门压力调节阀 简称节气门阀 的作用是将节气门开度变换成液压信号 并将此控制油 压加在 1 2 挡 2 3 挡 3 4 挡三个换挡阀 变速阀 的一端 当节气门开度变 大时 控制油压升高 如教材图 2 135 所示 5 4 5 速度阀 调速器 调速器的作用是根据车速产生由车速控制的油压 并将此速控油压加在各 换挡阀的另一端 调速器位于变速器的输出轴上 车速增大时 速控油压增大 见教材图 2 136 5 4 6 换挡阀 换挡阀的作用是根据节气门开度和车速的变化 自动地进行换挡 换挡阀结构如教材图 2 137 所示 其工作过程是 5 4 7 换挡品质控制机构 换挡品质控制机构的作用是控制换挡过程 使升降挡更加平稳 柔和 无 冲击 防止产生大的动载荷 总结 在上述介绍的这些元 组件中 除液压泵 主油路调压阀 调速器 外 都集中装在一个控制阀体内 如教材图 2 138 所示 可以说阀体是自动变 速器的控制中心 阀体由铸铝加工而成 一般由上阀体 下阀体 隔板等组成 手动阀 换挡阀 节气门阀等都安装在上阀体里 26 5 4 8 三档自动变速器液压系统换档原理 教材图 2 139 为三档自动变速器液压系统油路简图 执行元件工作关系见 表 1 1 该系统采用带锁止离合器变矩器 图中脚及加速踏板用来表示节气门阀 压力 转速表用来表示速度阀压力 一档 当选档杆放在驱动位置 D 主油路压力由手动选档阀经三条油路 到达后离合器 经 1 2 档换档阀至制动带伺服阀 经 2 3 档换档阀至前离合器 等 此时 汽车处于起步状态 车速低 速度阀产生的压力低 1 2 档阀在弹簧 力和系统压力作用下推动阀芯右移 切断通往制动带油路 由于节气门阀产生 的压力大于速度阀压力 2 3 档阀在节气门压力作用下推动阀芯右移 其输出 油路也被阻断 如教材图 2 139 所示 此状态下 只有后离合器接合 汽车以 一档运行 二档 当车速达到一定值 速度阀压力大于弹簧力与系统压力推动 1 2 档 阀芯左移 接通制动带油路 制动器伺服阀上移 使制动器制动 此时节气门 阀压力仍大于速度阀压力 2 3 档阀维持原位置不变 如教材图 2 140 所示 此状态下 后离合器与制动带工作 汽车以二档运行 三档 当汽车运行速度进一步提高到某一值 速度阀压力大于节气门阀压 力 1 2 档阀芯被进一步左移切断制动带油路 2 3 档的阀芯被推向左侧 主油 路到前离合器油路被接通 使制动器释放 前离合器接合 如教材图 2 141 所 示 在此状态下 前 后离合器工作 汽车以三档运行 5 5 电子控制系统 电子控制自动变速器实施自动控制的特点是 采用速度传感器和节气门位 置传感器将车速和节气门开度转换成电信号 输入电子控制器 ECU 由 ECU 根据预先编制并存入存储器 ROM 的换挡程序 进行比较计算 确定换挡点和 变矩器