3.1变速器概述课件-《汽车底盘构造与维修》同步教学（中国石油大学出版社）

变速器的结构与检修目录CONTENTS变速器概述01普通齿轮变速器的结构原理02同步器的结构原理03变速器操纵机构04自动变速器概述05目录CONTENTS液力耦合器和液力变矩器06行星齿轮变速机构07自动变速器液压控制系统08自动变速器的电子控制系统09变速器常见故障的诊断与维修10变速器概述011.实现转矩和转速的改变

变速器可以改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应汽车在各种行驶条件下所需要的牵引力，并使发动机能够经常在功率较高而油耗较低的有利工况下工作。因此，变速器中应具有合理的挡数和合适的传动比。012.实现倒车

现在的活塞式内燃发动机，其旋转方向都是不变的（从曲轴前端向后看，为顺时针转）。为了使汽车能倒车行驶，在变速器中设有倒挡。023.切断动力输出

利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员在发动机不熄火的情况下松开离合器踏板离开驾驶位置，且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。对于多轴驱动的越野汽车，在变速器之后还装有分动器，以便将变速器输出的动力分配到各个驱动轮上。03变速器概述一、变速器的作用二、变速器的分类1.按传动比的变化方式分类1）有级变速器有级变速器采用齿轮传动，它具有若干个定值传动比。轿车和轻、中型货车的变速器多采用4～6个前进挡和1个倒挡，每个挡位对应1个传动比，重型汽车变速器的挡位较多。按所用轮系不同，有级变速器可分为轴线固定式的普通齿轮变速器和轴线旋转式的行星齿轮变速器。2）无级变速器无级变速器的传动比在一定的数值范围内可按无限多级连续变化，常见的有电力式和液力式两种。其中，液力式无级变速器应用较多，其变速传动部件是液力变矩器。3）综合式变速器综合式变速器由液力变矩器和有级齿轮式变速器组成。这种变速器的传动比可在最大值与最小值之间的几个间断范围内做无级变化，目前应用较多。变速器概述二、变速器的分类2.按操纵方式分类1）手动变速器手动变速器（MT）是通过驾驶者用手操纵变速杆来选定挡位，并直接操纵变速器的换挡机构进行挡位变换的。齿轮式有级变速器大多数都采用这种换挡方式。2）自动变速器自动变速器（AT）的自动控制系统根据发动机的负荷和车速的变化情况自动选定挡位，并进行挡位变换，即自动地改变传动比。驾驶者只需要操纵加速踏板即可控制车速。3）手自一体变速器这种变速器有两种形式：一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定挡位，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挡；另一种是常用的几个挡位自动操纵，其余挡位则由驾驶员操纵。变速器概述

普通齿轮式变速器由多对齿轮组成配合传动。1）普通齿轮式变速器

液力机械式变速器由液力变矩器和有级机械式变速器组成。2）液力机械式变速器二、变速器的分类

3.按传动方式分类变速器概述1.变速变矩原理齿轮传动的变速原理如图3-1所示。I是输入轴，Ⅱ是输出轴。设主动齿轮的齿数为Z1，转速为n1，转矩为M1；从动齿轮的齿数为Z2，转速为n2，转矩为M2。主动齿轮（输入轴）转速与从动齿轮（输出轴）转速之比值称为传动比，用i1.2表示，即变速器概述三、普通齿轮式变速器的工作原理1.变速变矩原理图3-2所示为双级齿轮传动式变速器的工作原理，齿轮1为主动齿轮，驱动齿轮2转动，齿轮3与齿轮2固定连接在一起，再驱动齿轮4转动并输出动力，此时由齿轮1传到齿轮4的传动比为变速器概述如图3-1（a）所示，若小齿轮为主动齿轮，带动大齿轮转动，输出转速降低，即n2<n1，传动比i>1，为减速传动；如图3-1（b）所示，若大齿轮为主动齿轮，带动小齿轮转动，输出转速升高，即n2>n1，传动比i<1，为增速传动。1.变速变矩原理从上述公式可知：当i>1时，为降速增矩传动，其挡位称为降速挡。当i<1时，为增速降矩传动，其挡位称为超速挡。当i=1时，为等速等矩传动，其挡位称为直接挡。由此可见，齿轮式变速器在改变转速的同时也改变了输出转矩，传动比i既是变速比也是变矩比。降速则增矩，增速则降矩。汽车变速器利用这一关系通过改变传动比来适应汽车行驶阻力变化的需要。变速器概述由齿轮传动的原理可知，一对齿轮啮合传动时，齿轮的齿数越多，其转速越低，转矩越大；反之，齿轮的齿数越少，其转速越高，转矩越小。也就是说，齿轮传动的转矩与转速成反比。设主动齿轮转速为n1，转矩为M1；从动齿轮转速为n2，转矩为M2，则2.换挡原理如果用换挡装置将齿轮4与齿轮3脱开，并将其向右拉动，使与齿轮4一体的齿轮6与齿轮5啮合，如图3-2（b）所示，传动比变为

输出轴Ⅱ的转速、转矩都将发生变化，即改变挡位。当齿轮4和齿轮6都不与中间轴上的齿轮3和齿轮5中的任何一个啮合时，动力不能传到输出轴，此时就是变速器的空挡。变速器概述如图3-2(a)所示，动力由轴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，它们以相同的转速转动，然后由齿轮3将动力传递给齿轮4，最后由轴Ⅱ输出。此时，传动比为

由齿轮传动原理可知，相啮合的一对齿轮旋转方向相反，每经过一对传动副，其轴改变一次转向。图3-3（a）所示的两对齿轮传动（1和2、3和4），其输出轴与输入轴转向相同，这是普通三轴式变速器前进挡的传动情况。图3-3（b）所示的齿轮4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4、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。由于齿轮4的齿数对变速器的传动比没有任何影响，仅起到改变方向的作用，因此称其为惰轮。齿轮结构图如图3-3（c）所示。3.变向原理变速器概述普通齿轮变速器的结构原理021.二轴式变速器的结构

二轴式五挡变速器的结构如图3-4所示。该变速器壳体包括后壳体、变速器壳体和离合器壳体，三部分以螺栓联接；输入轴、输出轴、拨叉总成和差速器总成装在壳体内。一、二轴式变速器1）输入轴

如图3-5所示，输入轴是一根带有轴向通孔的空心轴，内部装有离合器推杆，用于分离离合器。输入轴前端花键部分插入离合器从动盘的盘毂中，转矩由此输入。输入轴前部以滚针轴承支承在离合器壳体上，后部以深沟球轴承支承在变速器壳体上。一挡、倒挡和二挡齿轮与输入轴制成一体，三、四挡齿轮以滚针轴承装配在输入轴上。三、四挡花键毂以内花键装配在二者之间的输入轴轴颈上，轴向以轴肩和卡环定位，并通过外花键与接合套的内花键相配合，接合套在花键毂上轴向滑动，实现三、四挡及空挡的转换。一、二轴式变速器1）输入轴

五挡同步器总成装在输入轴后端，并通过五挡紧固螺套固定在输入轴上。花键毂以内花键与输入轴配合，以外花键与接合套配合。五挡齿轮通过滚针轴承装配在五挡花键毂轴上，接合套在花键毂上轴向滑动实现五挡和空挡的转换。三、四、五挡齿轮靠近同步器一侧都加工有与花键毂、接合套同样键齿齿数和齿宽的接合齿圈及一段轴向带锥度的轴颈，齿圈用以和接合套接合传递动力，锥面轴颈上装配带有内锥面的同步环，并且同步环外圈上也加工有齿圈，齿圈的齿数和齿宽与齿轮齿圈一样。一、二轴式变速器2）输出轴一、二挡齿轮与输入轴上三、四、五挡齿轮一样，在靠近同步器一侧也加工有接合齿圈和锥面轴颈，并装配同步环。三、四、五挡齿轮通过花键装配在输出轴相应的轴颈上，并通过卡环及轴肩限位。在三、四挡齿轮之间的输出轴上还加工有车速里程表驱动齿轮。如图3-6所示，输出轴前部通过小圆锥滚子轴承和大圆锥滚子轴承支承在离合器壳体上，两个轴承间夹持着与输出轴制成一体的主减速器主动齿轮，后部通过滚针轴承支承在变速器壳体上。一、二挡齿轮以滚针轴承装配在输出轴上，一、二挡花键毂以内花键装配在二者之间的输出轴轴颈上，轴向以轴肩和卡环定位，并通过外花键与接合套（输出轴倒挡齿轮）的内花键相配合，接合套在花键毂上轴向滑动实现一、二挡及空挡的转换。一、二轴式变速器2）输出轴一、二轴式变速器

倒挡轴上装有倒挡惰轮，它不同于前进挡齿轮是常啮合的斜齿圆柱齿轮，而是非常啮合的直齿圆柱齿轮，所以也没有接合齿圈。倒挡惰轮轴孔上过盈装配着滑动轴承，且与倒挡轴间隙配合，可在倒挡轴上轴向滑动。3）倒挡轴一、二轴式变速器

如图3-7所示，一、二挡接合套左移，与一挡从动齿轮接合齿圈接合，将一挡从动齿轮锁定在输出轴上。传动路线为：输入轴—一挡主动齿轮—一挡从动齿轮—一、二挡接合套—一、二挡花键毂—输出轴。1）一挡如图3-8所示，一、二挡接合套右移，与二挡从动齿轮接合齿圈接合，将二挡从动齿轮锁定在输出轴上。传动路线为：输入轴—二挡主动齿轮—二挡从动齿轮—一、二挡接合套—一、二挡花键毂—输出轴。2）二挡2.各挡位的传动路线一、二轴式变速器

如图3-9所示，三、四挡接合套左移，与三挡主动齿轮接合齿圈接合，将三挡主动齿轮锁定在输入轴上。传动路线为：输入轴—三、四挡花键毂—三、四挡接合套—三挡主动齿轮—三挡从动齿轮—输出轴。3）三挡

如图3-10所示，三、四挡接合套右移，与四挡主动齿轮接合齿圈接合，将四挡主动齿轮锁定在输入轴上。传动路线为：输入轴—三、四挡花键毂—三、四挡接合套—四挡主动齿轮—四挡从动齿轮—输出轴。4）四挡2.各挡位的传动路线一、二轴式变速器

如图3-11所示，五挡接合套左移，与、五挡主动齿轮接合齿圈接合，将五挡主动齿轮锁定在输入轴上。传动路线为：输入轴—五挡花键毂—五挡接合套—五挡主动齿轮—五挡从动齿轮—输出轴。5）五挡

从前进挡的传动示意图能够看出，无论挂入几挡或空挡，倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮（外缘加工有直齿的一、二挡接合套）并没有接触，二者之间有一定的间隙，所以不能直接传动。若要挂入倒挡，必须移动倒挡惰轮，与输入轴上的倒挡主动齿轮和输出轴上的倒挡从动齿轮相啮合，将二者联系起来才能传动。传动路线为：输入轴—倒挡主动齿轮—倒挡惰轮—倒挡从动齿轮—输出轴。6）倒挡2.各挡位的传动路线一、二轴式变速器

以货车用三轴式五挡变速器为例，其结构如图3-12所示，简图如图3-13所示。该变速器设置有第一轴（输入轴）、第二（输出轴）和中间轴。二、三轴式变速器1.三轴式变速器的结构1）第一轴

第一轴前、后端以轴承分别支承在曲轴后端的内孔及变速器的前壁，其前部花键部分装离合器的从动盘，后部有常啮合齿轮，后端有一短齿轮为直接挡齿轮。第一轴轴承盖的外圆面与离合器壳相应的孔配合，以保证第一轴和曲轴的轴线重合。012）第二轴

第二轴前、后端分别用轴承支承于第一轴后端内孔和壳体上。一、倒挡齿轮与轴以花键形式配合传力，可轴向滑动。二、三、四挡齿轮分别以滚针轴承形式与轴配合，并与相应的中间齿轮常啮合，其上均有传力齿圈。第二轴前端花键上套装四、五挡花键毂，用卡环轴向定位，接合套在花键毂上轴向滑动实现挡位转换。二、三挡花键毂和接合套实现二、三挡动力传递。在二、四挡齿轮后面分别装有承受轴向力的止推环。后轴承盖内装有里程表驱动蜗杆与蜗轮，第二轴后端通过凸缘联接万向传动装置。023）中间轴

中间轴主要用来固定安装各挡变速器传动齿轮，轴的两端用轴承支承在壳体上，与第一轴齿轮常啮合的齿轮及二、三、四挡齿轮用半圆键装在轴上，一、倒挡齿轮与轴制成一体。除了第一轴、第二轴和中间轴之外，三轴式变速器中还设置有倒挡轴，其上安装倒挡齿轮，以滚针轴承的形式套在倒挡轴上，倒挡中间齿轮与中间轴一、倒挡齿轮常啮合。03二、三轴式变速器1）空挡

第二轴的换挡接合套、传动齿轮均处于中间空转的位置，动力不传给第二轴。2）一挡

向前移动第二轴一、倒挡滑动齿轮，并使其与中间轴一、倒挡齿轮啮合。动力经第一轴常啮合齿轮，中间轴常啮合齿轮，中间轴一、倒挡齿轮，第二轴一、倒挡滑动齿轮，传到第二轴并使其顺时针旋转（与第一轴同向）。3）二挡

向后移动二、三挡接合套，并使其与第二轴二挡齿轮上的齿圈啮合。动力经第一轴常啮合齿轮，中间轴常啮合齿轮，中间轴二挡齿轮，第二轴二挡齿轮，二、三挡接合套，花键毂24，传到第二轴并使其顺时针旋转。4）三挡

向前移动二、三挡接合套，并使其与第二轴三挡齿轮的齿圈啮合。动力经第一轴常啮合齿轮，中间轴常啮合齿轮，中间轴三挡齿轮，第二轴三挡齿轮，二、三挡接合套，花键毂24，传到第二轴并使其顺时针旋转。2.各挡位的传动路线二、三轴式变速器2.各挡位的传动路线0103025）四挡

向后移动四、五挡接合套，并使其与