手动变速器课件

1、汽车底盘系列(xli)课件之一汽车(qch)传动系的构造与工作原理江阴职业技术中心校7/27/20221汽车传动系共八十四页第一章 汽车(qch)传动系授课内容：第一节 概述(i sh)第二节 离合器第三节 手动变速器第四节 万向传动装置第五节 驱动桥7/27/20222汽车传动系共八十四页第三节 手动变速器一、变速器概述二、齿轮(chln)式变速器的变速传动原理三、齿轮式变速器的构造四、变速器常见故障与诊断江阴(jin yn)职业技术中心校7/27/20223汽车传动系共八十四页一、变速器概述(i sh)1.变速器的功用(1)改变传动比：通过改变传动比扩大汽车驱动力和速度的变化范围，以适应经

2、常变化的行驶条件，同时(tngsh)，使发动机在最有利的条件下工作。(2)设置倒挡：在发动机旋转方向不变的条件下，使汽车能倒向行驶。(3)设置空挡：中断发动机向驱动桥的动力传递，以使发动机能够起步、怠速，满足汽车暂时停车的需要。7/27/20224汽车传动系共八十四页2.变速器的性能(xngnng)要求(1)具有合理的挡数和适当的传动比。(2)具有倒挡和空挡。(3)传动(chundng)效率高，操纵轻便，工作可靠，无噪声。(4)结构简单，体积小，重量轻，维修方便。7/27/20225汽车传动系共八十四页3.变速器的形式(xngsh)(1)按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合

3、式三种。(a)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： 普通齿轮变速器(齿轮轴线均固定) 行星齿轮变速器(部分齿轮(行星齿轮)轴线不固定)。(b)无级式变速器 传动比可在一定范围内连续(linx)变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。(c)综合式变速器 由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。7/27/20226汽车传动系共八十四页(2)按操纵方式划分，变速器可以分为(fn wi)强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种。(a)强制操纵式变速器 靠驾驶员直接操纵变速杆换档。(b)自动操纵式变速器 传动比的选择

4、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件，实现档位的变换。(c)半自动操纵式变速器 可分为两类： 一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档； 另一类是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，由执行机构自行换档。7/27/20227汽车(qch)传动系共八十四页二、齿轮式变速器的变速传动(chundng)原理1.变速及变扭原理普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩的改变(gibin)。在一对齿轮逐齿啮合传动中，相同时间内，两个齿轮参加啮合的齿数一定相等，即 n1Z1 = n2Z2 。传动比：输入

5、轴转速与输出轴转速之比或被动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比。即： i12=n1/n2=Z2/Z1。7/27/20228汽车传动系共八十四页至传动轴来自发动机在齿轮(chln)系传动中，总传动比等于各级齿轮传动的传动比的连乘积。在图示二级传动中，其传动比为:i14 = n1/n4 = i12i34 = (Z2/Z1)(Z4/Z3)7/27/20229汽车(qch)传动系共八十四页根据能量守恒定律，齿轮传动中，输入轴功率P1应等于输出轴功率P2，即 P1=P2因为：P1=M1n1/9550千瓦， P2=M2n2/9550千瓦所以：M1n1=M2n2，则传动比：i12 = n1 / n2 = M2 /

6、M1。上式表明 若 n2 M1，得到降速增扭目的(md)，速度降低越多，扭矩增加越大。7/27/202210汽车(qch)传动系共八十四页2.变向原理由于相啮合的一对齿轮(chln)旋向相反，所以每经过一对外啮合齿轮(chln)副则改变一次转向。图示即为三轴式变速器倒车时的传动情况。归纳：i =1，直接挡；i1，超速挡；i1，低速挡7/27/202211汽车(qch)传动系共八十四页三、齿轮(chln)式变速器的构造变速器由变速传动(chundng)机构、变速操纵机构组成。7/27/202212汽车传动系共八十四页(一)变速(bin s)传动机构普通有级式变速器的传动机构有二轴式和三轴式两种。

7、1.二轴式变速器发动机前置前轮驱动或发动机后置(hu zh)后轮驱动的汽车，由于受总体布置的影响，一般广泛采用二轴式变速器，如我国常见的桑塔纳、捷达、夏利、奥迪和富康等轿车，均采用此变速器。即只设有输入轴、输出轴和倒挡轴，而不设中间轴。 图示为桑塔纳2000型轿车五挡手动变速器7/27/202213汽车传动系共八十四页7/27/202214汽车(qch)传动系共八十四页(1)变速器的构造(guzo)7/27/202215汽车(qch)传动系共八十四页1)、轴总成(zn chn)7/27/202216汽车(qch)传动系共八十四页2)输入(shr)轴总成7/27/202217汽车(qch)传动系

8、共八十四页3)输出(shch)轴总成7/27/202218汽车(qch)传动系共八十四页(2)动力(dngl)传动路线7/27/202219汽车(qch)传动系共八十四页空挡：一、 二挡和三、四同步器接合套均位于(wiy)中间位置。7/27/202220汽车(qch)传动系共八十四页一挡：一、二挡同步器接合(jih)套12右移与二挡齿轮14接合(jih)齿圈接合(jih)。 输入轴 - 输入轴二挡齿轮4 - 输出轴二挡齿轮14 - 一、二挡同 步器接合(jih)套12 - 一、二挡同步器齿轮毂19 - 输出轴。 i1 =3.4557/27/202221汽车(qch)传动系共八十四页二挡：一、二

9、挡同步器接合套12左移与一挡齿轮11接合齿圈接合。 输入(shr)轴 - 输入(shr)轴一挡齿轮6 - 输出轴一挡齿轮11 - 一、二挡同 步器接合套12 - 一、二挡同步器齿轮毂19 - 输出轴。 i2 =1.9447/27/202222汽车(qch)传动系共八十四页三挡：三、四挡同步器接合(jih)套2左移与三挡齿轮3接合(jih)齿圈接合(jih)。 输入轴三、四挡同步器齿轮毂18 - 三、四挡同步器接合(jih)套2- 输入轴三挡齿轮3 - 输出轴三挡齿轮15 - 输出轴。 i3 =1.2867/27/202223汽车(qch)传动系共八十四页四挡：三、四挡同步器接合(jih)套2左

10、移与四挡齿轮1接合(jih)齿圈接合(jih)。 输入轴三、四挡同步器齿轮毂18 - 三、四挡同步器接合(jih)套2- 输入轴四挡齿轮1 - 输出轴四挡齿轮16 - 输出轴。 i4 =0.9697/27/202224汽车(qch)传动系共八十四页五挡：五挡同步器接合套8右移与五挡齿轮(chln)7接合齿圈接合。 输入轴五挡同步器齿环9五挡同步 器接合套8-输入轴五挡齿轮7 - 输出轴五 挡齿轮10 - 输出轴。 五挡传动比：i4 =0.807/27/202225汽车(qch)传动系共八十四页倒挡：倒挡滑移齿轮13右移，分别与输入轴倒挡齿轮5和一、二挡同 步器接合(jih)套12外齿圈啮合。

11、输入轴输入轴倒挡齿轮5倒挡滑移齿轮13一、二挡同步器接合套12一、二挡同步器齿轮毂19输出轴。 i倒 =3.1677/27/202226汽车(qch)传动系共八十四页(3)传动(chundng)路线动画没有(mi yu)直接挡两轴五当变速器传动简图： 1-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、11-输出轴 12-主减速器主 动齿轮 13-花键毂 7/27/202227汽车传动系共八十四页2.三轴式变速器对于客车或中重型载货汽车，在传动系中，要求输出更大的扭矩和实现较大的速度变动范围(fnwi)，一般广泛采

12、用三轴式变速器。即变速器除了输入轴、输出轴、倒挡轴外，还设有中间轴(如图示)。7/27/202228汽车(qch)传动系共八十四页三轴示意图至传动轴来自(li z)发动机轴(输入(shr)轴)轴(输出轴)倒挡轴中间轴7/27/202229汽车传动系共八十四页与二轴式相比(xin b)：a.在相同的径向尺寸下，可获得较大的传动比；b.可获得高传动效率的直接挡。(1)变速器构造东风EQ1092型汽车五挡变速器。7/27/202230汽车(qch)传动系共八十四页东风(dngfng)EQ1092型汽车变速器结构图7/27/202231汽车(qch)传动系共八十四页变速(bin s)传动机构输入轴中间

13、轴输出轴倒档轴变速齿轮结合套7/27/202232汽车(qch)传动系共八十四页(2)动力(dngl)传递示意图五挡接合(jih)齿圈 四、五挡接合(jih)套 四、五挡固定齿座 四挡接合(jih)齿圈三挡接合齿圈 二、三挡接合套 二、三挡固定齿座 二挡接合齿圈 7/27/202233汽车传动系共八十四页(3)变速器工作(gngzu)情况7/27/202234汽车(qch)传动系共八十四页(3)各挡的传动(chundng)路线及传动(chundng)比一档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴一、倒挡齿轮-第二(d r)轴一、倒挡滑动齿轮-第二(d r)轴；i1=7.31

14、。7/27/202235汽车传动系共八十四页二档：第一轴-第一轴常啮合齿轮(chln)-中间轴常啮合齿轮(chln)-中间轴-中间轴二挡齿轮(chln)-第二轴二挡齿轮(chln)-二、三挡接合套组件-第二轴； i2=4.31。7/27/202236汽车(qch)传动系共八十四页三档：第一轴-第一轴常啮合齿轮(chln)-中间轴常啮合齿轮(chln)-中间轴-中间轴三挡齿轮(chln)-第二轴三挡齿轮(chln)-二、三挡接合套组件-第二轴； i3=2.45。7/27/202237汽车(qch)传动系共八十四页四档：第一轴-第一轴常啮合齿轮-中间轴常啮合齿轮-中间轴-中间轴四挡齿轮-第二(d

15、r)轴四挡齿轮-四、五挡接合套组件-第二(d r)轴； i4=1.54。7/27/202238汽车(qch)传动系共八十四页五档：第一轴-四、五挡接合套组件(z jin)-第二轴； i5=1。 (直接挡)7/27/202239汽车(qch)传动系共八十四页倒档：第一轴-第一轴常啮合(nih)齿轮-中间轴常啮合(nih)齿轮-中间轴-中间轴一、倒挡齿轮-倒挡常啮合(nih)中间齿轮-倒挡中间齿轮-第二轴一、倒挡滑动齿轮-第二轴； i倒=7.66。 7/27/202240汽车(qch)传动系共八十四页(4)切诺基车三轴式4/5挡变速器7/27/202241汽车(qch)传动系共八十四页与东风EQ1

16、092型汽车五挡变速器相比：a.前者壳体采用整体式,后者采用三段式，即由前壳体、中间连接器(中间支承板)和后壳体(或二轴后轴承盖)组成。b.前者每根轴采用二点支承，后者采用三点支承，提高了轴的刚性(n xn)。c.五挡、倒挡采用桑塔纳二轴式五挡变速器的结构形式，使轴的跨度减小，刚度提高。d.前者采用部分同步的换挡方式，后者采用全同步换挡方式。7/27/202242汽车(qch)传动系共八十四页各挡动力(dngl)传动路线示意图7/27/202243汽车(qch)传动系共八十四页3.变速器的换挡装置 (1)直接滑动式(即滑移齿轮)换挡装置：直接滑动式用于直齿轮传动的挡位，换挡齿轮和轴通过花键联接

17、。常用于一挡、倒挡，如东风EQ1092型汽车(qch)五挡变速器。 (2)接合套式(即同步器)换挡装置：这种换挡装置用于斜齿轮传动的挡位，如左边示意图所示。7/27/202244汽车(qch)传动系共八十四页一、倒挡齿轮(chln)直接滑移式四、五挡同步器接合(jih)套式换挡装置的两种类型7/27/202245汽车传动系共八十四页根据换挡装置的不同，变速器又可分为全同步式变速器和部分同步式变速器。部分同步式变速器即变速器中既有滑移齿轮式换挡装置，又有接合套式换挡装置。全同步式变速器即变速器中的各挡(除倒挡)均采用(ciyng)同步器(接合套式)换挡机构。7/27/202246汽车(qch)传

18、动系共八十四页三轴五挡全同步(tngb)变速器传动简图1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈 4-同步(tngb)环 5-输出轴 6-中间轴 7-接合套 8-中间轴常啮合齿轮 7/27/202247汽车传动系共八十四页4.同步器的构造(guzo)及其工作原理同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用(ciyng)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，见图示 。7/27/202248汽车传动系共八十四页东风(dngfng)EQ1

19、092型汽车锁销式惯性同步器7/27/202249汽车(qch)传动系共八十四页桑塔纳2000型轿车(jioch)锁环式惯性同步器7/27/202250汽车(qch)传动系共八十四页(1)锁环式惯性(gunxng)同步器1)构造锁环式惯性同步器主要部件有：接合套、花键毂、锁环、滑块、弹簧等。图示为北京(bi jn)BJ2120型汽车三档变速器中的二、三档同步器。7/27/202251汽车传动系共八十四页1、4-齿轮(chln) 2-滑块 3-拔叉 5、9-锁环（同步环） 6-弹簧圈 7-花键毂 8-接合套 10-接合套中部凹槽 11-花键毂轴向槽 12-锁环缺口北京(bi jn)BJ2120型

20、汽车三档变速器中的二、三档同步器7/27/202252汽车传动系共八十四页花键毂7：a.内用花键与第二轴连接；b.两端用垫片和卡环作轴向定位；c.两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环(也称同步环)9和5。锁环5、9：a.外有短花键齿圈，其齿形、尺寸与齿轮1、4及花键毂7上的外花键齿均相同；b.内有锥面，锥度与齿轮1和4的外锥面相同；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； c.正对接合(jih)套8的一端有倒角(称锁止角)，且与接合(jih)套齿端的倒角相同。 三个滑块2：a.分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动；b.两个弹簧圈6将滑块压向接

21、合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作用；c.滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿才可能接合。7/27/202253汽车(qch)传动系共八十四页2）工作原理(yunl)a.挂三挡时，拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起左移。当滑块的左端面与锁环9上的缺口12的端面接触时，便推动锁环9压向齿轮1，使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。由于两锥面具有转速差（n1n9），所以一接触便产生摩擦作用。b.齿轮1通过摩擦作用带动锁环9相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面接触时，锁环便与接合

22、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(由于拨环力矩总是小于摩擦力矩 (设计上予以保证)，此时，无论驾驶员施加多大的力，都挂不上挡，从而防止齿轮在同步前挂上挡，减少换挡时的冲击。c.同步后，摩擦力矩消失，在拨环力矩作用下，锁环被拨动一个角度，滑块此时位于缺口中央，接合套阻力消失，迅速左移并与齿轮顺利啮合。d.最后，完成挂档。7/27/202254汽车(qch)传动系共八十四页原理图定位(dngwi)销、滑块锁环齿轮(chln)1结合齿圈0.5齿厚齿轮1接合套87/27/202255汽车传动系共八十四页（2

23、）锁销式惯性(gunxng)同步器锁销式惯性同步器主要由摩擦锥盘，摩擦锥环、接合套、花键毂、锁销和定位销等组成。图示为东风(dngfng)EQ1092型汽车二、三挡同步器的结构。原理（略）。7/27/202256汽车传动系共八十四页摩擦(mc)锥盘摩擦(mc)锥环定位销锁销结合套钢球定位销7/27/202257汽车传动系共八十四页锁销受力锁止角7/27/202258汽车(qch)传动系共八十四页5.防止自动跳档措施(cush)图示为CA1091型汽车防止自动脱挡的装置。它采用的是齿端倒斜面结构。当同步器的接合套左移与接合齿圈接合时，接合齿圈将转矩T传到接合套齿的一侧，再经接合齿圈的另一侧传给花

24、键毂。由于接合套齿与接合齿圈齿为斜面接触，便产生了一个向左的轴向分力Q，该力即为防止跳挡的力。TT7/27/202259汽车(qch)传动系共八十四页图示为东风EQ1090E型汽车(qch)防止自动脱挡装置。它采用的是减薄齿结构。花键毂两端齿厚各减薄0.30.4mm，从而使其中间形成一凸台。当同步器的接合套左移与接合齿圈接合时，接合齿圈将转矩传到接合套齿的一侧，再经接合齿圈的另一侧传给花键毂。由于接合套齿的后端被凸台挡住，在接触面上产生一个阻止接合套右移的作用分力Q，此力即为防止跳挡的力。7/27/202260汽车(qch)传动系共八十四页(二)变速(bin s)操纵机构(1)变速器操纵机构的

25、功用和类型 1)变速器操纵机构的功用是：使驾驶员根据道路(dol)情况能准确地将变速器挂上或摘下所需的某个档位，从而改变变速器的工作状态，以保证汽车安全行驶。 2)变速器操纵机构按距离驾驶员座位的远近分为：直接操纵机构和远距离操纵机构。a.直接操纵机构一般前置发动机后轮驱动汽车的变速器距离驾驶员座位较近，换档杆等外操纵机构多集中安装在变速器箱盖上，结构简单、操纵容易并且准确。7/27/202261汽车传动系共八十四页(a)解放(jifng)CA1091型汽车直接操纵式变速器的操纵机构五、六档拨叉三、四档拨叉一、二档拨叉倒档拨叉变速杆换档轴叉形拨杆倒档拨叉轴一、二档拨叉轴五、六档拨叉轴自锁钢球互

26、锁销五、六档拨块7/27/202262汽车(qch)传动系共八十四页(b)日产W50手动五挡机械(jxi)变速器1-变速(bin s)器壳体 2-变速(bin s)连动杆 3-变速(bin s)操纵杆7/27/202263汽车传动系共八十四页(c)切诺基AW4/5变速器换挡机构(jgu)1.换挡杆 2.换挡杆座3.五挡拔叉4.倒挡拔叉和拔叉臂5.五挡拔叉轴6.倒挡拔叉轴7.三四(sn s)挡拔叉8.三四挡拔叉轴9.一二挡拔叉轴10.一二挡拔叉7/27/202264汽车传动系共八十四页b.变速器远距离外操纵机构(jgu) 在发动机后置或前轮驱动的汽车上，通常汽车变速器距离驾驶员座位较远，变速杆和

27、变速器之间 通常需要用连杆机构联接，进行远距离操纵。 1-变速杆 2-纵向(zn xin)拉线 3-横向拉线7/27/202265汽车传动系共八十四页(2)对变速器操纵(cozng)机构的要求为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应能满足以下要求：a.挂档后应保证结合套与结合齿圈（或滑移齿轮）轮齿以全齿长啮合。在振动等条件影响(yngxing)下，操纵机构应保证变速器不自行挂挡或自行脱挡。为此在操纵机构中设有自锁装置。b.为了防止同时挂上两个挡而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。c.为了防止在汽车前进时误挂倒挡，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒挡锁装置。7/27/202266汽车

28、传动系共八十四页安装在中间(zhngjin)支承板上的定位锁止装置2)锁止机构(jgu)7/27/202267汽车传动系共八十四页安装在中间(zhngjin)支承板上的定位锁止装置7/27/202268汽车(qch)传动系共八十四页a)自锁装置换档拨叉轴上方有三凹坑，上面有被弹簧(tnhung)压紧的钢珠。当拨叉轴位置处于空档或某一档位置时，钢珠压在凹坑内。起到了自锁的作用。7/27/202269汽车(qch)传动系共八十四页a.自锁装置(zhungzh)自锁钢球互锁钢球互锁销拨叉轴自锁弹簧(tnhung)7/27/202270汽车传动系共八十四页b）互锁装置(zhungzh)当中间换档拨叉轴

29、移动(ydng)挂档时，另外两个拨叉轴被钢球琐住。防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，起到了互锁作用。7/27/202271汽车传动系共八十四页互锁装置(zhungzh)各挡工况拨叉轴互锁钢球互锁销空档(kn dn)状态7/27/202272汽车传动系共八十四页C）倒档锁装置 当换档杆下端(红色(hngs)的长方块部分)向倒档拨叉轴移动时，必须压缩弹簧才能进入倒档拨叉轴上的拨块槽中。当倒档拨叉轴移动挂档时，另外两个拨叉轴被钢球琐住。 7/27/202273汽车(qch)传动系共八十四页倒档锁销倒档拨块驾驶员在换倒档时要克服(kf)倒档锁弹簧弹力，变大的换档阻力，可提醒驾驶员。倒档锁弹簧(tnhung)7/27/202274汽车传动系共八十四页7/27/202275汽车(qch)传动系共八十四页变速器操纵(cozng)机构7/27/202276汽车(qch)传动系共八十四页四、变速器常见故障与诊断(zhndun)1.变速器的异常(ychng)声响1）空档发响（1）现象：怠速空档响，踩离合器响声消失。（2）原因：第一轴、常啮齿轮、轴承 第五节7/27/202277汽车传动系共