变速器与分动器

1、TOYOTA,第十五章,变速器与分动器,TOYOTA,一、变速器功用,?,1.,变速变转矩，满足不同行驶条件对,牵引力的需要，使发动机尽量工作在,有利的工况下，满足可能的行驶速度,要求。,?,2.,实现倒车行驶，用来满足汽车倒退,行驶的需要。,?,3.,中断动力传递，在发动机起动，怠,速运转，汽车换档或需要停车时，中,断向驱动轮的动力传递。,TOYOTA,二、齿轮式变速器的要求,?,1.,有一定的排档数和合适的传动比。,?,2.,操纵方便可靠。,?,3.,有足够的强度、刚度、耐磨性，保,证良好润滑。,?,4.,结构简单，维修方便。,?,5.,换档轻便，档位安排合理。,TOYOTA,三、变速器分

2、类,?,1.,按传动比的变化方式划分，变速器可,分为有级式、无级式。,?,1 ),有级式变速器：有几个可选择的固定,传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿,轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿,轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变,速器两种。,?,2),无级式变速器,:,传动比可在一定范围内,连续变化,多采用液力式。,TOYOTA,?,2.,按操纵方式划分，变速器可以分为强,制操纵式，自动操纵式。,?,1),强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操,纵变速杆换档。,?,2),自动操纵式变速器：传动比的选择和,换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加,速踏板，,变速器就可以根据发动机的,负荷信号和车速信号来控制执行元

3、件，,实现档位的变换。,TOYOTA,四、手动变速器的一般结构,?,也称普通齿轮式变速器或定轴式变速器,，由壳体、传动部分和操纵部分组成。,?,1.,壳体：安装、支承变速器全部零件及,存放润滑油。箱盖也是壳体的一部分。,?,2.,传动部分：包含轴线固定的几根轴及,若干齿轮、轴承。,?,3.,操纵部分：主要零件位于变速器箱盖,内，包含换档机构、锁定机构、互锁机,构。,TOYOTA,?,为了减小因摩擦引起的零件磨损和功率,损失，必须保证变速器内良好的润滑。,应从壳体一侧的加油口向变速器内加入,齿轮油，使油面高度与加油口持平。当,变速器工作时，浸在油内的齿轮把齿轮,油飞溅到各处，润滑各齿轮，轴和轴承

4、,的工作表面。需要更换的齿轮油可从壳,体底部的放油口放出。,TOYOTA,五、简单式变速器的工作原理,TOYOTA,1.,变速变矩原理,?,变速器根据下图齿轮传动的原理利用若干大,小不同的齿轮副传动而实现变速。,TOYOTA,?,设主动齿轮转速为,n,1,齿数为,Z,1,；从动齿轮,转速为,n,2,齿数为,Z,2,，那么主动齿轮（输入,轴）与从动齿轮（输出轴）的传动比,i,1,、,2,i,1,、,2,=,n,1,/,n,2,=,Z,2,/,Z,1,因而,n,2,=,n,1,Z,2,/,Z,1,TOYOTA,TOYOTA,2.,换档原理,TOYOTA,3.,变向原理,TOYOTA,六、普通齿轮变

5、速器的变,速传动机构,TOYOTA,?,变速传动机构的主要作用是改变传动,比、旋转方向。,?,变速传动机构是变速器的主体，按工,作轴的数量（不包括倒档轴）可分为,3,轴式变速器和,2,轴式变速器。,TOYOTA,（一）,3,轴式变速器,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,EQ1090E,型车变速器,TOYOTA,1.,构造,TOYOTA,?,1,）第一（输入）轴：第一轴和第一轴常啮,合齿轮为一个整体，是变速器的动力输入,轴。第一轴前部花键插于离合器从动盘毂,中。,?,2,）中间轴：在中间轴上有,5,个齿轮

6、，作为,一个整体而转动。最前面的齿轮与输入轴,常啮合齿轮相啮合，称为中间轴常啮合齿,轮，从离合器输入一轴的动力经这一对常,啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。向后依次,称各齿轮为中间轴四档、三档、二档、一,倒档齿轮。中间轴与一倒档齿轮制成一体,，其余齿轮与中间轴用半圆键连接。,TOYOTA,TOYOTA,?,3,）第二（输出）轴：第二轴与花键毂,24,制,成一体，通过花键固装有花键毂,25,和一倒,档滑动齿轮，通过滚针轴承固装有,4,、,3,、,2,档齿轮，它们分别与中间轴上各相应档齿,轮相啮合。在花键毂上分别套有带有内花,键的接合套，并设有同步机构。通过接合,套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮,上

7、的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动,力传给二轴。第二轴前端插入一轴齿轮的,中心孔内，两者之间设有滚针轴承。第二,轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。,TOYOTA,?,4,）倒档轴：倒档轴固定在壳体上，不能转,动。倒档齿轮,17,、,19,制成一体，用,2,排滚针,轴承安装在倒档轴上。倒档齿轮,19,与中间,轴一倒档齿轮常啮合。,TOYOTA,2.,各档齿轮的传动情况,?,1,）空档,?,2,）,1,挡,?,3,）,2,档,?,4,）,3,档,?,5,）,4,档,?,6,）,5,档（直接档）（另：注意“超速档”,）,?,7,）倒档,TOYOTA,3.,其他三轴式变速器,TOYOTA,（二）,2,

8、轴式变速器,?,这类变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传,统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一,般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传,至输出轴，所以传动效率要高一些。,TOYOTA,?,与纵置式变速器相比，横置式变速器,没有成,90,度角的动力传递，传动效率,要提高,1,左右。横置式变速器受布置,空间的限制，传递功率有限，只适合,在中、低级轿车上使用，捷达、富康,、夏利等轿车采用这种布置形式。纵,置式变速器不受这种限制，适合在中,、高级轿车上使用。,TOYOTA,1.,结构及工作原理,?,在输入轴上，从左向,右依次排有：一档、,倒档、二档、三档、,四档和五档齿轮，其,中三、四、五

9、档齿轮,是过轴承活套在输入,轴上的。在输出轴上,对应有：一档、二档,、三档、四档和五档,齿轮，其中一、二档,齿轮是过轴承活套在,输出轴上的。在一档,、二档齿轮之间有通,过花键与输出轴固装,的花键毂，在此花键,毂外的接合套上制有,倒档从动齿轮。主减,速器主动齿轮与输出,轴作成一体，位于输,出轴最左端。,TOYOTA,?,当三个接合套都位于花键毂中央时，变速,器处于空档状态；当变速器操纵机构将输,出轴花键毂上接合套向左推时，一档从动,齿轮与输出轴连为一体，动力由输入轴经,一档主、从动齿轮传到输出轴。当此接合,套位于中间位置时，其上边齿轮正好与输,入轴倒档齿轮相对。当变速器倒档轴上的,倒档齿轮（图中

10、未画出）被拨到与这两个,齿轮相啮合位置时，输入轴上的动力就会,经倒档齿轮传到输出轴上,。挂其余各档,的情况与挂一档的情况相类似。,TOYOTA,2.,典型,2,轴变速器,TOYOTA,TOYOTA,七、,变速器的操纵机构,TOYOTA,1.,功用,TOYOTA,2.,要求,TOYOTA,3.,类型,?,变速器操纵机构的类型可分为：直接,操纵式、远距离操纵式,TOYOTA,1,）直接操纵式,?,直接操纵式变速器的变速杆及其换档操,纵装置都设置在变速器盖上，变速器布,置在驾驶员座位的附近，变速杆由驾驶,室底板伸出，驾驶员可直接操纵变速杆,来拨动操纵装置来换档。大多数小轿车,和长头货车的变速器采用这

11、种操纵形式,。,TOYOTA,TOYOTA,2,）远距离操纵式,?,平头汽车和发动机后置的汽车，由于,变速器的安装位置距离驾驶员座位较,远，变速杆不能直接布置在变速器盖,上；另外有些小客车和轻型货车将变,速杆安装在转向柱管上，为此在变速,杆与变速器之间加装了一套传动机构,，构成远距离操纵的形式。,TOYOTA,TOYOTA,TOYOTA,4.,操纵机构的构造,?,操纵机构包括换档机构、锁定（自锁、,互锁、倒档锁）机构。,TOYOTA,1,）换档机构,?,功用：,?,A.,改变滑动齿轮（或接合套）位置,?,B.,拨动滑动齿轮（或接合套）时省力,TOYOTA,?,结构：,?,球支座式换档机构,，包

12、括变速杆、压,紧弹簧、球形关节,、滑杆（拨叉轴）,、拨叉。,TOYOTA,?,各种变速,器由于档,位数及档,位排列位,置不同，,其拨叉和,拨叉轴的,数量及排,列位置也,不同。,TOYOTA,TOYOTA,2,）自锁机构,?,自锁：即对各档拨叉轴进行轴向定位,锁止，以防止其自动产生轴向移动而,造成自动挂档或自动脱档。,?,自锁机构有,2,种：弹簧定位销式、弹簧,钢球式,TOYOTA,TOYOTA,3.,互锁机构,?,作用：防止同时挂上两个档。,?,形式：互锁销式、钢球互锁销式、弹,簧空心互锁销式,TOYOTA,TOYOTA,?,有的,3,档变速,器，操纵机构,有两根拨叉轴,，将自锁和互,锁机构合

13、二为,一。,?,两根空心锁销,内装有自锁弹,簧。,?,2a = C +b,TOYOTA,4.,倒档锁,?,倒档锁的作用是使驾驶员必须对变速,杆施加较大的力，才能挂入倒档，起,到提醒作用，防止误挂倒档，提高安,全性。,TOYOTA,?,多数汽车变速器采用结构简单的弹簧锁,销式倒档锁。它由倒档拨块中的锁销和,弹簧组成。锁销杆部装有弹簧，杆部右,端的螺母可调整弹簧的预压力和锁销的,长度。欲换倒档时，须用较大的力向一,侧摆动变速杆，推动倒档锁销压缩弹簧,后，变速杆下端进入拨块才能实现换档,。只要换入倒档，其拨叉轴就接通装在,变速器壳上的电开关，警告灯亮、报警,器响（有的汽车仪表盘上有倒档指示灯,），有

14、效地防止误挂倒档。,TOYOTA,TOYOTA,八、同步器,TOYOTA,1.,同步器的作用,TOYOTA,2.,无同步器的换档过程,?,用此变速器在,4,档工作时为,例：,?,第二轴,14,、齿轮,12,、两个,花键毂,24,、,25,和两个接合,套,4,、,9,都和,4,档齿轮,6,转速,相同。而第一轴齿轮,2,转得,较快，齿轮,7,转得较慢。,?,1.,低档换高档（,4-5,）：两,次分离离合器法,?,2.,高档换抵挡（,4-3,）：两,次分离离合器空档加油法,TOYOTA,1,）低档换高档,?,当变速器从低速档,(4,档,),换人高速档,(5,档,),时，首先要踩离合器,踏板，使离合器

15、分离，接着通过变速杆等将接合套移到空档位,置。在接合套,4,与齿轮,6,刚分离这一时刻，两者转速还是相等的,，即,n4=n6,。而,n2n6,，由此可以得出,n2n4,，即接合套,4,的转,速小于齿轮,2,转速的结论。这时如果立即把接合套,4,推向齿轮,2,上接合齿圈，就会发生打齿现象。,?,此时，由于变速器处于空档，接合套和齿轮之间没有联系，离,合器从动盘又与发动机脱离，所以接合套与齿轮的转速都在分,别逐渐降低。,?,因为接合套与输出轴、万向传动装置、行驶系以及整个汽车联,系在一起，惯性很大，所以,n4,下降较慢；而齿轮,2,只与输入轴,和离合器从动盘相联系，惯性很小，故,n2,下降较快。,

16、?,因为,n2,原先大于,n4,，,n2,下降得又比,n4,快，所以过一会儿后，,必然会有,n2,n4,（同步）的情况出现。最好能在,n3,n4,的时,刻使接合套右移而挂入四档。,TOYOTA,2,）高档换抵挡,?,当变速器从高速档（,4,档）换人低速档（,3,档）时，,刚从四档推到空档的接合套,4,与接合套,9,的转速相同,，即,n9,n4,，同时又有,n4n7,，所以,n9n7,。进入空,档后，由于,n7,下降得比,n9,快，所以在接合套停下来,之前，随着时间的推移，两者（,n7,与,n9,）差值将越,来越大。为了使接合套,9,与齿轮,7,的转速达到相同，,驾驶员应在此时重新接合离合器，同

17、时踩一下加速,踏板，使齿轮,7,的转速高于接合套,9,转速，即,n7n9,，然后再分离离合器，等待片刻，到,n7,n9,时，即,可让接合套,9,与齿轮,7,上接合齿圈相接合，从而挂入,三档。,TOYOTA,3.,同步器分类,?,同步器有常压式，惯性式和自行增力,式等种类。这里仅介绍目前广泛采用,的惯性式同步器。,?,惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同,步的，在其上面设有专设机构保证接,合套与待接合的花键齿圈在达到同步,之前不可能接触，从而避免了齿间冲,击。,?,惯性同步器按结构又分为锁环式和锁,销式两种。,TOYOTA,1),锁环式同步器,TOYOTA,结构,?,花键毂与第二轴用花键连接，并用垫

18、片和卡环作轴向,定位。在花键毂两端与齿轮之间，各有一个青铜制成,的锁环（也称同步环）。锁环上有短花键齿圈，花键,齿的断面轮廓尺寸与齿轮,及花键毂上的外花键齿均,相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套的一端都有,倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁,环具有与齿轮上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面,上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，,增加锥面间的摩擦。三个滑块分别嵌合在花键毂的三,个轴向槽内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈的作,用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好,嵌在接合套中部的凹槽中，起到空档定位作用。滑块,的两端伸入锁环的三个缺口中。只有当滑块位于缺口,的中央时

19、，接合套与锁环的齿方可能接合。,TOYOTA,工作原理,TOYOTA,A.,锁环的超前,?,当变速器由,5,档换入,6,档时，接合套从,5,档退到空档，,齿轮,1,和接合套,8,连同锁环,9,都在其本身及其所联系的,一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向旋转。,?,在挂,6,档时，用拨叉拨动接合套并带动滑块一起向左,移动。当滑块左端面与锁环,9,的缺口的端面接触时，,便推动锁环压向齿轮,1,，使锁环的内锥面压向齿轮,1,的外锥面。由于两锥面具有转速差（,n1,n9,），所,以一接触便产生摩擦作用。齿轮,1,即通过摩擦作用带,动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环,9,的缺口与滑块的另一侧

20、面接触时，锁环便与接合套,同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约,半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应,的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合。,TOYOTA,B.,接合套与锁环的同步,?,驾驶员的换档操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上,，在此斜面上产生的法向压力为,N,。法向压力,N,可分解为轴向,力,F1,和切向力,F2,。切向力,F2,所形成的力矩,T2,有使锁环相对于,接合套向后转动的趋势，称为拨环力矩。轴向力,Fl,则使齿轮,1,通过摩擦锥面对锁环,9,作用一与转动方向同向摩擦力矩,T1,。这,一摩擦力矩,T1,阻止锁环相对接合套向后退转。,?,如果拨环力矩,T2

21、,大于摩擦力矩,T1,，则锁环,9,即可相对于接合套,向后退转一个角度，以便二者进入接合；若,T2,T1,（此时还,有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用），则二者相对位置不变,，不可能进入接合。在设计同步器时，适当地选择锁止角和,摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步（,n1=n9,）之前，齿轮,1,施加在锁环,9,上的摩擦力矩,T1,总是大于切向力,F2,形成的拨环,力矩,T2,，不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力,有多大，接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。,TOYOTA,?,锁环,9,对接合套的锁止作用是由于上述,摩擦力矩,M1,造成的。因为此摩擦力矩,的作用与锁环,9,（及与之

22、连接的接合套,8,、花键毂,7,、变速器输出轴及整个汽车,等）和齿轮,1,（及与之连接的离合器从,动部分和变速器内部分齿轮）两部分的,转动惯性有关，故称此种同步器为,惯,性式,同步器。,TOYOTA,C.,三者同步,?,继续加力于接合套上，摩擦作用使齿轮,1,与锁环,9,转速很快趋,于一致，紧接着两者间的相互转动趋势也迅速降低，摩擦力,矩,T1,也相应迅速降低。当拨环力矩,T2,大于摩擦力矩,T1,时，便,使锁环相对于接合套向后退转一个角度。在锁环的摩擦带动,下，齿轮,1,及与之相连的所有零件跟锁环一起相对于接合套,向后退转一个角度。当滑块对正缺口的中央时,接合套花键,与锁环的花键不再抵触，接合套继续左移，而与锁环的花键,齿圈进入接合