单元十二 变速器

PAGE17PAGE3第页教学目标知识目标：了解变速器的功用和分类；掌握两轴式和三轴式变速器的主要差别；掌握两轴式变速器的结构和传动路线的分析方法；掌握变速器及操纵机构、同步器和分动器的构造和工作原理；掌握两轴式变速器的拆装要领。能力目标：能够拆装两轴式变速器素质目标：教学重点两轴式变速器教学难点两轴式变速器的结构和传动路线的分析方法教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时教学内容与教学过程设计注释单元十二变速器〖理论知识〗一、变速器的功用和类型1.变速器的功用（1）变速器可改变传动比。变速和变矩,改变汽车的行驶速度和牵引力。（2）变速器可实现倒挡。在发动机的旋转方向不变的情况下使汽车倒退行驶。（3）利用空挡,在发动机不熄火的情况下,变速器可切断发动机与传动系统的动力传递。在汽车起动、怠速、换挡、滑行或进行动力输出时,都需要切断发动机与传动系统的动力传递。2.变速器的类型1）按传动比变化方式分类变速器按传动比的变化方式可分为有级式、无级式和综合式三种。2）按操纵机构分类变速器按操纵机构分为强制操纵式(手动变速器)、自动操纵式(自动变速器)和半自动操纵式(半自动变速器)三种。3）按前进时齿轮机构所用轴的数目分类变速器按其前进时齿轮机构所用轴的数目不同可分为两轴式和三轴式两类。4）按前进时变速器的挡位数分类变速器按前进时其挡位数不同可分为三挡变速器、四挡变速器、五挡变速器和六挡变速器等。一般汽车上设有3～6个前进挡和1个倒挡。二、普通齿轮式变速器的工作原理1.变速原理一对齿数不同的齿轮啮合传动时,若小齿轮为主动齿轮,它的转速经大齿轮输出时就会降低。若大齿轮为主动齿轮,带动小齿轮传动时转速就会升高,这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是利用若干齿数不同的齿轮搭配啮合传动来实现变速的。2.换挡原理如图12-3所示为三轴两级式变速器齿轮传动的换挡原理。动力由输入轴Ⅰ传递给齿轮1,再由齿轮1传递给齿轮2；由于齿轮2、3同在轴Ⅲ上,它们以相同转速转动,然后由齿轮3传递给齿轮4,最后由轴Ⅱ输出。此时,传动比为i=z2z4/z1z3。图12-3齿轮传动的换挡原理(三轴两级)3.变向原理由齿轮传动原理可知,一对相啮合的外齿轮旋向相反,每经一级传动,其轴的转向改变一次。如图12-4（a）所示为两对齿轮传动(1和2、3和4),其输出轴与输入轴的转向相同,这是普通三轴式变速器前进挡的传动情况。如图12-4（b）所示的齿轮5装在中间轴与输出轴之间的倒挡轴上,三对传动副(1和2、3和5、4和5)传递动力,输出轴与输入轴的转向相反,这是三轴式变速器倒挡的传动情况，齿轮5称为倒挡转向齿轮。图12-4齿轮传动的变向原理三、普通齿轮变速器的变速传动机构1.三轴式变速器其特点是有三根轴:输入轴Ⅰ（第一轴）,输出轴Ⅱ（第二轴）和中间轴Ⅲ。输入轴Ⅰ与输出轴Ⅱ的轴线在同一条直线上,中间轴Ⅲ的轴线与输入轴轴线平行。输入轴主动齿轮1与中间轴从动齿轮2是常啮合传动齿轮。每一个挡位采用两对齿轮传动,变速器输出轴的转动方向与输入轴(发动机曲轴)的转动方向相同。中、轻型货车上广泛采用三轴式变速器,这样可以通过两级齿轮传动得到较大的传动比。2.两轴式变速器其特点是有输入轴Ⅰ和输出轴Ⅱ两根轴,且两轴相互平行。动力从输入轴输入,经一对齿轮传动后,直接由输出轴输出。每一个挡位采用一对齿轮传动,输出轴(变速器输出轴)的转动方向与输入轴(发动机曲轴)的转动方向相反。由于总体结构布置的需求,发动机前置前轮驱动和发动机后置后轮驱动的中、轻型轿车上采用两轴式变速器,其结构简单、紧凑。四、同步器1.无同步器的换挡过程1）低速挡换高速挡(四挡换五挡)变速器在四挡工作时,接合套3与齿轮4的接合齿圈啮合,两者圆周速度相等v3=v4。欲从四挡换入五挡,驾驶员应踩下离合器,断开发动机与变速器的联系,再通过变速操纵机构将接合套3左移,先使变速器处于空挡位置。当接合套3刚与齿轮4脱离接合的瞬间,仍然是v3=v4,而齿轮4的转速低于齿轮2的转速,圆周速度v4＜v2,所以,此时有v3＜v2。为避免齿轮冲击,不应立即换入五挡,要在空挡停留片刻，等待v3=v2时刻到来。2）高速挡换低速挡(五挡换四挡)变速器在五挡工作以及由五挡换入空挡的瞬间,接合套3与齿轮2接合齿圈圆周速度相等,即v3=v2。因v2＞v4,因而有v3＞v4,所以此时不能挂入四挡。但在空挡时v4下降得比v3快,不会出现v3=v4（同步点)的情况。为此,应将v4增速,使v4能与v3相等。驾驶员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,同时踩一下加速踏板,使发动机连同离合器从动盘、一轴以及齿轮4等加速到v4＞v3,如图12-12（b）中虚线所示,然后再踩下离合器踏板稍等片刻,等v4=v3（同步点)时即可挂入低速挡。图12-12无同步器变速器的换挡过程2.同步器的构造及其工作过程1）锁环式惯性同步器的构造及其工作过程（1)锁环式惯性同步器的构造。轿车和轻型货车的变速器普遍采用锁环式惯性同步器。锁环式惯性同步器的结构如图12-13所示。图12-13锁环式惯性同步器的结构（2)锁环式惯性同步器的工作过程。①空挡位置。②挂挡。③锁止。④同步啮合。2）锁销式惯性同步器的构造及其工作过程(1)锁销式惯性同步器的构造。目前中型及大型载货汽车普遍采用锁销式惯性同步器。四、五挡锁销式惯性同步器的结构如图12-15所示。图12-15四、五锁销式惯性同步器的结构（2)锁销式惯性同步器的工作过程。锁销式惯性同步器的工作原理与锁环式惯性同步器类似。换挡时接合套受到拨叉的轴向推力作用,通过钢球、定位销推动摩擦锥环向前移动。因摩擦锥环与摩擦锥盘有转速差,故接触后的摩擦作用使摩擦锥环和锁销相对于接合套转过一个角度,锁销与接合套上相应孔的中心线不再同心,锁销中部倒角与接合套孔端的锥面相抵触,在同步前,作用在摩擦面的摩擦力矩（轴向力F2形成的力矩）总大于拨销力矩（切向力F1形成的力矩）,接合套被锁止不能前移,防止在同步前接合套与齿圈进入啮合。同步后摩擦力矩消失,拨销力矩使锁销、摩擦锥盘和相应的齿轮相对于接合套转过一个角度,锁销与接合套的相应孔对中,接合套克服弹簧的张力,压下钢球并沿锁销向前移动,完成换挡。五、变速器操纵机构1.变速器操纵机构的功用2.变速器操纵机构的构造1）换挡拨叉机构变速操纵机构根据变速杆距离变速器的远近分为直接操纵式、半直接操纵式和远距离操纵式三种类型。2）定位锁止装置为了保证变速器能够准确、安全、可靠地工作,变速器操纵机构必须具有自锁、互锁和倒挡锁装置。六、分动器1.分动器的功用分动器用于多轴驱动的越野汽车上。其输入轴直接或通过万向传动装置与变速器第二轴相连,其输出轴分别经万向传动装置与各驱动桥相连。其功用如下。(1)将变速器输出的动力分配给各驱动桥。(2)当分动器有两个挡位时兼副变速器的作用。2.分动器的构造分动器与变速器一样,也由齿轮传动机构和操纵机构两部分组成。1）分动器的齿轮传动机构分动器的齿轮传动机构由一系列齿轮、轴和壳体等零件组成。如图12-25所示为两轴普通齿轮式分动器结构图,其输入轴3通过万向传动装置与变速器第二轴相连。前桥输出轴8和后桥输出轴5分别经万向传动装置通往前、后驱动桥。图12-25两轴普通齿轮式分动器结构2）分动器的操纵机构分动器的操纵机构由操纵杆、拨叉、轴和一系列传动杆件以及自锁和互锁装置等组成。操纵分动器换入低速挡时,输出转矩较大。为避免中、后桥超载,前桥需参加驱动以分担一部分载荷。为满足分动器操纵机构的要求,由螺钉互锁装置予以保证,如图12-26所示。两个支承臂10固定在分动器壳体上,轴9与前桥操纵杆2固定在一起,可在支承臂上转动。换挡操纵杆1松套在轴9上。前桥操纵杆下端有互锁螺钉3,其头部顶靠在换挡操纵杆的下部。只有前桥操纵杆向前移动接上前桥后,换挡操纵杆才能换低速挡。同理,先退出低速挡,才能摘下前桥驱动,以避免中、后桥超载。图12-26分动器的操纵结构〖小结〗1.变速器的主要作用是改变传动比、实现倒挡、切断发动机与传动系统的动力传递。2.普通齿轮变速器由变速器壳体、变速传动机构、变速操纵机构和换挡装置等组成。变速器分为两轴式和三轴式两种。两轴式变速器为一级传动,机械效率高,噪声小,但它不可能有直接挡。三轴式输入轴与输出轴在一条直线上,为两级传动,可以实现较大的传动比,但低速挡效率较低。3.同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步,并阻止二者在同步前进入啮合。使用同步器的变速器消除了换挡时的冲击,缩短换挡时间,简化换挡过程,使换挡操作简捷轻便,并可延长变速器的使用寿命。4.变速操纵机构通常由换挡拨叉机构和定位锁止装置两部分组成。定位锁止装置包括自锁、互锁和倒挡锁。5.分动器用于多轴驱动的越野汽车上,将动力分配给各驱动桥；当分动器有两个挡位时兼副变速