《汽车拆装与调整》-项目14 变速器同步器锁环的更换-项目实施指南

《汽车拆装与调整》——项目实施指南第25页项目14“变速器同步器锁环的更换”项目实施指南课前自主学习(网络课程资源)网络课程自主学习要求◆浏览或下载学习网络课程资源内容：1.学习变速器的功能、类型和基本结构。2.学习变速器的基本拆装工艺。3.学习利用合适的工具拆装更换变速器同步器锁环。课中教学过程（一）授课时间班级计划实施时间：年月日第讲实际实施时间：年月日第讲一、案例引入一辆手动挡汽车出现了下面问题：变速器挂挡困难，其故障现象是起步前挂挡，尽管离合器踏板已踏到底，但仍不容易挂上挡。产生此类故障，有可能是离合器分离不彻底故障，但也可能是变速器故障，如何分辨和判断究竟是哪里的故障就必须明白手动变速器的原理与结构。产生此故障的主要原因有：1）拨叉紧固螺母松动或拨叉、锁环变形磨损。2）操作不当，挂当时齿轮撞击，导致齿轮倒角一侧崩齿或变形。3）锁定弹簧压紧力过大，变速杆变形，拨叉轴变形。4）离合器分离不彻底。如果是变速器故障，应拆解变速器，检查更换新件或修复。1.引导问题及注意事项：变速器那些故障原因引起挂当困难故障？2.布置任务要求：以项目小组为单位，探讨完成本项目需要的知识点与技能点。二、资讯学习完成此任务须掌握的知识点方法、手段◆教师对提出资讯建议，提供获取资讯的方法与途径信息主要知识点：1.齿轮变速的基本原理。2.变速器的结构及变速过程。3.变速器同步器锁环的拆装更换工艺。手动变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。变速传动机构的主要作用是改变转矩的大小和方向；操纵机构的作用是实现换挡。变速传动机构是变速器的主体，按工作轴的数量(不包括倒挡轴)可分为二轴式变速器和三轴式变速器。一、二轴式变速器的变速传动机构二轴式变速器用于发动机前置前轮驱动的汽车，一般与驱动桥（前桥）合称为手动变速驱动桥。目前，我国常见的国产汽车均采用这种变速器，如桑塔纳、捷达、富康、奥迪等。前置发动机有纵向布置和横向布置两种形式，与其配用的二轴式变速器也有两种不同的结构形式。发动机纵置时，主减速器为一对圆锥齿轮，如奥迪100、桑塔纳2000汽车，如图14-1所示；发动机横置时，主减速器采用一对圆柱齿轮，如捷达汽车，如图14-2所示。图14-1发动机纵置的二轴式变速器传动示意图（桑塔纳2000）1—纵置发动机2—离合器3—变速器4—变速器输入轴5—变速器输出轴（主减速器主动锥齿轮）6—差速器7—主减速器从动锥齿轮8—前轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ—一、二、三、四、五挡齿轮R—倒挡齿轮图14-2发动机横置的二轴式变速器传动示意图（捷达）1—发动机2—离合器3—变速器4—主减速器5—差速器6—带等角速万向节的半轴1.发动机纵向布置的二轴式变速器（1）基本结构如图14-3、14-4所示分别为桑塔纳2000汽车二轴式变速器传动机构的结构图和示意图。图14-3桑塔纳2000汽车二轴式变速器传动机构的结构图1—四挡齿轮2—三挡齿轮3—二挡齿轮4—倒挡齿轮5—一挡齿轮6—五挡齿轮7—五挡运行齿环8—换挡机构壳体9—五挡同步器10—齿轮箱体11—一、二挡同步器12—变速器壳体13—三、四挡同步器14—输出轴15—输入轴16—差速器图14-4桑塔纳2000汽车二轴式变速器传动机构的示意图1—输入轴2—输出轴3—三、四挡同步器4—一、二挡同步器5—倒挡中间齿轮Ⅰ—一挡齿轮Ⅱ—二挡齿轮Ⅲ—三挡齿轮Ⅳ—四挡齿轮Ⅴ—五挡齿轮R—倒挡齿轮该变速器的变速传动机构有输入轴和输出轴，二轴平行布置，输入轴也是离合器的从动轴，输出轴也是主减速器的主动锥齿轮轴。该变速器具有五个前进挡和一个倒挡，全部采用锁环式惯性同步器换挡。输入轴上有一～五挡主动齿轮，其中一、二挡主动齿轮与轴制成一体，三、四、五挡主动齿轮通过滚针轴承空套在轴上。输入轴上还有倒挡主动齿轮，它与轴制成一体。三、四挡同步器和五挡同步器也装在输入轴上。输出轴上有一～五挡从动齿轮，其中一、二挡从动齿轮通过滚针轴承空套在轴上，三、四、五挡齿轮通过花键套装在轴上。一、二挡同步器也装在输出轴上。在变速器壳体的右端还装有倒挡轴，上面通过滚针轴承套装有倒挡中间齿轮。（2）各挡动力传动路线如图14-4所示，各挡动力传动路线见表14-1。表14-1桑塔纳2000汽车变速器动力传动路线2.发动机横向布置的二轴式变速器（1）基本结构发动机横向布置的二轴式变速器结构如图14-5所示，所有前进挡齿轮和倒挡齿轮都采用常啮合斜齿轮，并采用锁环式同步器换挡。图14-5发动机横向布置的二轴式变速器结构图1—输出轴2—输入轴3—四挡齿轮4—三挡齿轮5—二挡齿轮6—倒挡齿轮7—倒挡惰轮8—一挡齿轮9—主减速器主动齿轮10—差速器油封11—等速万向节轴12—差速行星齿轮13—差速半轴齿轮14—主减速器从动齿轮15—一、二挡同步器16—三、四挡同步器（2）动力传动路线①一挡。如图14-6所示，一、二挡同步器使一挡齿轮与主减速器主动齿轮轴接合，将变速齿轮锁定到主减速器主动齿轮轴上。输入轴齿轮的一挡主动齿轮顺时针转动，逆时针地驱动一挡从动齿轮和主减速器主动齿轮轴，顺时针驱动主减速器从动齿轮。图14-6一挡动力传动路线②二挡。从一挡向二挡换挡时，一、二挡同步器分离一挡从动齿轮，并接合二挡从动齿轮，动力传动路线如图14-7所示。图14-7二挡动力传动路线③三挡。当二挡同步器接合套返回空挡后，将三、四挡同步器锁定到主减速器主动齿轮轴上的三挡齿轮上。动力传动路线如图14-8所示。图14-8三挡动力传动路线④四挡。将三、四挡同步器接合套从三挡齿轮移开，移向四挡齿轮，将其锁定在主减速器主动齿轮轴上。动力传动路线如图14-9所示。图14-9四挡动力传动路线⑤倒挡。变速杆位于倒挡时，倒挡惰轮换入与倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮啮合。倒挡从动齿轮同时又是一、二挡同步器接合套，同步器接合套带有沿其外缘加工的直齿。倒挡惰轮改变变速齿轮的转动方向，汽车就可以倒车。动力传动路线如图14-10所示。图14-10倒挡动力传动路线二、三轴式变速器的变速传动机构三轴式变速器用于发动机前置后轮驱动的汽车。下面以东风EQ1092中型货车的变速器为例进行介绍，其结构简图如图14-11所示，有三根主要的传动轴，一轴、二轴和中间轴，所以称为三轴式变速器。另外还有倒挡轴。图14-11三轴式变速器结构简图l—一轴2—一轴常啮合齿轮3—一轴常啮合齿轮接合齿圈4、9—接合套5—四挡齿轮接合齿圈6—二轴四挡齿轮7—二轴三挡齿轮8—三挡齿轮接合齿圈10—二挡齿轮接合齿圈11—二轴二挡齿轮12—二轴一、倒挡直齿滑动齿轮13—变速器壳体14—二轴15—中间轴16—倒挡轴17、19—倒挡中间齿轮18—中间轴一、倒挡齿轮20—中间轴二挡齿轮21—中间轴三挡齿轮22—中间轴四挡齿轮23—中间轴常啮合齿轮24、25—花键毂26—一轴轴承盖27—回油螺纹该变速器为五挡变速器，各挡传动情况如下：（1）空挡二轴上的各接合套、传动齿轮均处于中间空转的位置，动力不传给第二轴。（2）一挡前移一倒挡直齿滑动齿轮12与中间轴一挡齿轮18啮合。动力经一轴齿轮2、中间轴常啮合齿轮23、中间轴齿轮18、二轴一倒挡齿轮12，传到第二轴使其顺时针旋转(与第一轴同向)。（3）二挡后移接合套9与二轴二挡齿轮11的接合齿圈10啮合。动力经齿轮2、23、20、11、10、9、24，传到二轴使其顺时针旋转。（4）三挡前移接合套9与二轴三挡齿轮7的接合齿圈8啮合。动力经齿轮2、23、21、7、8、9、24，传到二轴使其顺时针旋转。（5）四挡后移接合套4与二轴四挡齿轮6的接合齿圈5啮合。动力经齿轮2、23、22、6、5接、4、25，传到二轴使其顺时针旋转。（6）五挡前移接合套4与一轴常啮合齿轮2的接合齿圈3啮合。动力直接由一轴、2、3、4、25，传到二轴，传动比为1。由于二轴的转速与一轴相同，故此挡称为直接挡。（7）倒挡后移二轴上的一、倒挡直齿滑动齿轮12与倒挡齿轮17啮合。动力经齿轮2、23、18、19、17、12，传给二轴使其逆时针旋转，汽车倒向行驶。倒挡传动路线与其他挡位相比较，由于多了倒挡中间齿轮的传动，所以改变了二轴的旋转方向。三、同步器同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换挡时间；且防止在同步前啮合而产生换挡冲击。目前所采用的同步器几乎都是摩擦式惯性同步器，按锁止装置不同，可分为锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器。1.锁环式惯性同步器（1）基本结构锁环式同步器的结构如图14-12所示，花键毂7用内花键套装在二轴外花键上，用垫圈、卡环轴向定位。花键毂7两端与齿轮1和4之间各有一个青铜制成的锁环(即同步环)5和9。锁环上有短花键齿圈，其花键的尺寸和齿数与花键毂、齿轮1和4的外花键齿相同。两个齿轮和锁环上的花键齿，靠近接合套8的一端都有倒角(锁止角)，与接合套齿端的倒角相同。锁环有内锥面，与齿轮1、4的外锥面锥角相同。在环锁内锥面上制有细密的螺纹(或直槽)，当锥面接触后，它能及时破坏油膜，增加锥面间的摩擦力。锁环内锥面摩擦副称为摩擦件，外沿带倒角的齿圈是锁止件，锁环上还有三个均布的缺口12。三个滑块2分别装在花键毂7上三个均布的轴向槽11内，沿槽可以轴向移动。滑块被两个弹簧圈6的径向力压向接合套，滑块中部的凸起部位压嵌在接合套中部的环槽10内。滑块和弹簧是推动件。滑块两端伸入锁环5的缺口12中，滑块窄缺口宽，两者之差等于锁环的花键齿宽。锁环相对滑块顺转和逆转都只能转动半个齿宽，且只有当滑块位于锁环缺口的中央时，接合套与锁环才能接合。图14-12锁环式惯性同步器1——轴常啮合齿轮的接合齿圈2—滑块3—拨叉4—二轴齿轮5、9—锁环(同步环)6—弹簧圈7—花键毂8—接合套10—环槽11—三个轴向槽12—缺口（2）工作原理以二挡换三挡为例，说明同步器的工作原理，如图14-13所示。图14-13锁环式惯性同步器工作原理1—待啮合齿轮的接合齿圈2—滑块8—接合套9—锁环（同步环）①空挡位置。接合套8刚从二挡退入空挡时，如图14-13a)所示，三挡齿轮1、接合套8、锁环9以及与其有关联的运动件，因惯性作用而沿原方向继续旋转(图示箭头方向)。由于齿轮1是高挡齿轮（相对于二挡齿轮来说），所以接合套8、锁环9的转速低于齿轮1的转速。②挂挡。欲换入三挡时，驾驶人通过变速杆使拨叉3推动接合套8连同滑块2一起向左移动，如图14-13b)所示，滑块又推动锁环移向齿轮1，使锥面接触。驾驶人作用在接合套上的轴向推力，使两锥面有正压力N，又因两者有转速差，所以产生摩擦力矩。通过摩擦作用，齿轮1带动锁环相对于接合套向前转动一个角度，使锁环缺口靠在滑块的另一侧(上侧)为止，此时接合套的内齿与锁环上错开了约半个齿宽，接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面互相抵住。③锁止。驾驶人的轴向推力使接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面之间产生正压力形成一个企图拨动锁环相对于接合套反转的力矩，称为拨环力矩。这样在锁环上同时作用着方向相反的摩擦力矩和拨环力矩，同步器的结构参数可以保证在同步前（存在摩擦力矩）拨环力矩始终小于摩擦力矩，所以在同步之前无论驾驶人施加多大的操纵力，都不会挂上挡，即产生锁止作用，如图14-13c）所示。④同步啮合。随着驾驶人施加于接合套上的推力加大，摩擦力矩不断增加，使齿轮l的转速迅速降低。当齿轮1、接合套8和锁环9达到同步时，作用在锁环上的摩擦力矩消失。此时在拨环力矩的作用下，锁环9、齿轮1以及与之相连的各零件都对于接合套反转一角度，滑块2处于锁环缺口的中央如图14-13c)所示，键齿不再抵触，锁环的锁止作用消除。接合套压下弹簧圈继续左移(滑块脱离接合套的内环槽而不能左移)，与锁环的花键齿圈进入啮合。进而再与齿轮1进入啮合，如图14-13d)，换入三挡。锁环式同步器尺寸小、结构紧凑、摩擦力矩也小，多用于乘用车和轻型车辆。2.锁销式惯性同步器大、中型货车普遍采用锁销式惯性同步器，下面以东风EQ1092汽车五挡变速器的四、五挡同步器为例进行简介。四、五挡锁销式惯性同步器的结构如图14-14所示。图14-14锁销式惯性同步器1—一轴齿轮2—摩擦锥盘3—摩擦锥环4—定位销5—接合套6—二轴四挡齿轮7—二轴8—锁销9—花键毂10—钢球1l—弹簧两个带有内锥面的摩擦锥盘2，以其内花键分别固装在带有接合齿圈的斜齿轮1和6上，随齿轮一起转动。两个有外锥面的摩擦锥环3，其上有圆周均布的三个锁销8、三个定位销4与接合套5装在一起。定位销与接合套的相应孔是滑动配合，定位销中部切有一小段环槽，接合套钻有斜孔，内装弹簧11，把钢球10顶向定位销中部的环槽，使接合套处于空挡位置，定位销随接合套能轴向移动。定位销两端伸入两锥环3内侧面的弧线形浅坑中，定位销与浅坑有周向间隙，锥环相对接合套在一定范围内作周向摆动。锁销中部环槽的两端和接合套相应孔两端切有相同的倒角；锁销与孔对中时，接合套才能沿锁销轴向移动；锁销两端铆接在锥环相应的孔中。两个锥环、三个锁销、三个定位销和接合套构成一个部件，套在花键毂9的齿圈上。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10、定位销4推动摩擦锥环3向前移动。因摩擦锥环与锥盘有转速差，故接触后的摩擦作用使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总大于拨销力矩，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11的张力压下钢球并沿锁销向前移动，完成换挡。利用多媒体教学手段，分析变速其变速原理。PPT演示、实物展示讲解变速器变向原理。PPT演示、实物展示、视频演示讲解两轴变速器基本结构及各档传动过程。PPT演示、实物展示、视频演示讲解各档传递路线。PPT演示、实物展示、视频演示讲解各档传递路线。PPT演示、实物展示、视频演示讲解同步器的结构和工作原理。PPT演示、实物展示演示讲解同步器换挡过程。教学反思课中教学过程（二）授课时间班级计划实施时间：年月日第讲实际实施时间：年月日第讲任务布置（简述该项目工作流程，描述任务具体要求）◆项目内容及要求：1.能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。2.通过查阅资料和观摩,掌握变速器变速传动机构的组成和功用。3.掌握同步器锁环的更换操作。4.能根据环保要求，妥善处理辅料、废弃液体和损坏零部件。项目实施（完成此任务须掌握的技能点）一、准备活动1.学生分组每班学生共分为5个学习小组，每个小组设组长1名，操作人员2名，操作过程记录人员1名，工具管理及辅助人员1名。1.准备设备：实训车辆；常用拆装工具；二、实施内容变速器同步器锁环的更换（以桑塔纳2000二轴式五挡手动变速器为例）1.变速器壳体的拆卸1）将变速器固定在修理架上。2）放出变速器油。3）向下压出离合器分离杆。4）将专用支撑架30-211A装配在输入轴上，固定输入轴，如图14-15所示。图14-15固定输入轴A—锁紧螺母M125）拧紧螺栓，直到专用工具VW295a靠在输入轴上，拧紧螺母。6）拧下变速器壳体端盖螺栓并将其整体取下。7）拆下5挡锁止螺栓和选档换挡轴止动螺栓。8）拆下选档换挡轴端盖螺栓。9）拧下倒挡轴的六角锁止螺栓。10）从驱动法兰上拆下端盖、弹性挡圈和蝶形弹簧。11）将两个M8×30的六角螺栓拧到驱动法兰上，用专用工具VW391，拉出驱动法兰，如图14-16所示。图14-16拉出驱动法兰12）用M12套筒扳手拧下同步器齿毂螺栓，使5挡和倒挡齿轮分别啮合（前面的换挡拨叉开口朝下）。13）撬下转接管的止动垫圈，如图14-17所示。图14-17撬下止动垫圈14）用专用工具3059向左转动转接管，将其从换挡拨叉上拧下，如图14-18所示。注意：不要将换挡拨叉轴从转接管上拔下。图14-18拧下拨叉转接管15）将同步器总成及5挡齿轮、换挡拨叉一同拆下。16）将5挡齿轮的弹性挡圈和调整垫圈拆下。17）用拉力器拉下5挡齿轮。18）用M6套筒扳手拧下张紧板的螺栓。19）拧下壳体上的六角紧固螺栓。20）用专用工具3042拆下变速器壳体，如图14-19所示。图14-19拧下变速器壳体2.变速器输入轴的拆卸1）从离合器壳体的孔中拉出换挡拨叉轴，摆动并取下换挡拨叉。2）拆下4挡齿轮的输出轴弹性挡圈。3）拆下4挡齿轮，如拆卸困难可用拉力器拉出。4）拆下输入轴总成。3.变速器输出轴的拆卸1）拆下3挡齿轮弹性挡圈。2）拆下3挡齿轮、2挡齿轮、同步器锁环和滚针轴承。3）拆下倒挡齿轮。4）用拉力器拉出同步器齿毂及1挡齿轮，如图14-20所示。图14-20拉出同步器齿毂及1挡齿轮5）拧下轴承盖螺栓，拆下输入轴。4.检查同步器锁环将同步器锁环压在各自齿轮的锥面上，检查间隙a值，如图14-21所示。间隙a的规定值如表14-2所示。图14-21检查间隙a值表14-2间隙a值（单位：mm）同步器锁环间隙a新同步器锁环磨损极限1挡和2挡1.1~1.70.53挡1.15~1.750.54挡和5挡1.3~1.90.5将同步器锁环放在极平滑的表面上（如平板、玻璃）进行检查，如果存在扭曲变形或侧面间隙成椭圆形，应更换同步器锁环。5.组装3挡和4挡同步器1）同步器齿毂内花键倒角朝向3挡齿轮，标识（白箭头所示）朝向4挡齿轮，如图14-22所示。图14-22同步器齿毂安装位置2）同步器齿毂上（4挡齿轮一侧）有一环槽（白色箭头所示）或外齿顶上有轴向槽（黑色箭头所示），如图14-23所示。图14-233挡和4挡同步器齿毂的标记3）将同步器接合套推到同步器齿毂上，不须在某一特定位置啮合。4）装上滑块和弹簧，按120°均匀分布，弹簧弯曲的末端必须钩住空心锁块，如图14-24所示。图14-24组装3挡和4挡同步器注意：更换同步器锁环时，应查询备件目录，装配旧同步器锁环时，不得互换。6.组装1挡和2挡同步器1）缺3个齿的110°齿顶角的1挡同步器锁环只能用于1挡齿轮，如图14-25所示。图14-25一挡同步器的标记2）箭头所示的端面上的标记槽朝向1挡齿轮，如图14-26所示。图14-261挡和2挡接合套和同步器齿毂的安装位置3）将同步器接合套装到同步器齿毂上，安装时位置任意。4）装入滑块，按120°均匀分布，然后装上弹簧。弹簧弯曲的末端必须钩住空心锁块，如图14-27所示。图14-27组装1挡和2挡同步器7.变速器输出轴的安装1）装上输出轴，拧紧轴承盖螺栓。2）装上调整垫圈、滚针轴承、2挡齿轮及同步器锁环。3）将同步器接合套及同步器齿毂加热到120℃并放在安装位置，用专用工具VW244b和VW455将其压至台肩处。4）转动同步器锁环，使槽与滑块对齐。5）安装倒挡齿轮。6）用专用工具VW244b和VW455将滚针轴承内圈压至台肩处。7）装上滚针轴承、同步器锁环、2挡齿轮和3挡齿轮。8）调整3挡齿轮轴轴向间隙，如图14-28所示。确定弹性挡圈的厚度见表14-3所示，并确定是否可以直接安装，然后才可装入。图14-28调整3挡齿轮轴轴向间隙表14-3弹性挡圈厚度选择表零件号厚度/mm标记0203113812.5棕色020311381A2.6黑色020311381B2.7有光泽020311381C2.8紫铜色020311381D2.9黄铜色020311381E3.0蓝色8.变速器输入轴的安装1）装配输入轴前，如果输入轴未被分解，压出输入轴向心球轴承。2）装上输入轴总成（不含向心球轴承）。用专用支承架30-211A、专用工具VW295a和一个锁紧螺母M12支承输入轴。3）装上输出轴上的4挡齿轮，并用弹性挡圈固定。4）用专用工具VW407和40-20将输入轴向心球轴承连同调整垫圈压入变速器壳体。安装位置：内圈宽肩朝向4挡齿轮。5）拧紧张紧盘（箭头所示）螺栓，如图14-29所示。图14-29拧紧张紧盘6）插入换挡拨叉总成。7）将换挡拨叉轴的下部弹簧装入壳体内。8）安装换挡拨叉总成。9）推入换挡拨叉，将换挡拨叉定位。9.变速器壳体的安装1）将倒挡齿轮轴定位，保证距离“x”相等，如图14-30所示。压上变速器壳体前，必须用专用工具30-211A和VW295a正确支承输入轴。图14-30定位倒挡齿轮轴2）压上变速器壳体，如图14-31所示。图14-31安装变速器壳体3）拧紧倒挡齿轮轴的六角固定螺栓。4）拧紧壳体的六角固定螺栓。5）用15N·m的拧紧力矩拧紧向心球轴承张紧盘上的扁头螺栓。6）装上驱动法兰和压力弹簧，如安装困难，可用专用工具VW391拉入驱动法兰。7）装上蝶形弹簧和弹性挡圈，用专用工具VW201拉入驱动法兰，如图14-32所示。图14-32拉入驱动法兰8）装入弹性挡圈并将其压入槽内。9）压上新端盖。10）将5挡从动齿轮加热到约100℃并装上，安装位置：槽向上。11）装上止推垫圈和弹性挡圈。12）将同步器总成连同5挡主动齿轮和拨叉一同装入，装上新的轴承止推垫圈。13）用专用扳手3095向右转动转接管并将其拧入换挡拨叉。14）拧松转接管，直至距离x=5.0mm，如图