汽车变速器与驱动桥检修（第2版）课件：手动变速器的检修

汽车变速器与驱动桥检修（第2版）

手动变速器的检修课题一手动变速器油的检查和更换课题二手动变速器换挡困难的检修1.任务引入变速器具有变速、变矩和变向功能，使汽车能够满足各种复杂道路情况下行驶需要。但由于频繁换挡，长期在高转速、大负荷工况下工作，变速器零件会产生磨损或损伤，致使其使用性能下降。为了减轻零件磨损、延长变速器使用寿命，应定期对变速器进行维护。定期检查、添加或更换手动变速器油，是维护变速器的重要措施之一。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识手动变速器的作用手动变速器的作用就是给汽车提供空挡、前进挡和倒挡，以实现汽车的起步、驱动、高速行驶、倒车和临时停车等需求。（1）起步：当汽车起步时，需要大量的驱动力，因此要使用具有最大驱动力的1挡。（2）驱动：起步之后，要使用2挡和3挡，以增加车辆速度。此时变速器的扭矩输出比较大，可以确保车辆行驶的扭矩需求。（3）高速行驶：高速行驶时，要使用4挡、5挡，以进一步增加汽车速度。采用驱动力小的挡以及降低发动机转速能改善燃油消耗量。（4）倒挡：使用倒挡时，因使用安装在倒挡轴上的惰轮，倒挡齿轮反转，车辆便可实现倒车行驶。

（5）临时停车：汽车在行驶过程中的临时停车由手动变速器的空挡来实现。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识传动比手动变速器使用大小不同的齿轮为驱动车轮提供传动比。没有传动比的变化，发动机在低速时只能产生有限的扭矩，而没有足够的扭矩，车辆就不可能起步。传动比是指一对互相啮合的齿轮的主动齿轮转速与从动齿轮转速之比，传动比的大小也可以用从动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数得到。例如：如果某变速器的从动齿轮有38个齿、主动齿轮有12个齿，此1挡的传动比为38/12=3.166。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识传动比由此可知，两个齿数一样的齿轮啮合传动，其传动比为1，如图2-1-1a所示；如果一个小齿轮驱动大齿轮，其传动比大于1如图2-1-1b所示；如果一个大齿轮驱动小齿轮，则其传动比小于1。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-1齿轮啮合传动的传动比2.相关理论知识手动变速器的类型1.按变速器前进时齿轮机构所用轴的数目不同按变速器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。两轴式变速器通常与前置发动机前轮驱动的布置类型相配，如图2-1-2所示；三轴式变速器一般与前置发动机后轮驱动的布置类型相配，如图2-1-3所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-2两轴式手动变速器结构示意图2.相关理论知识手动变速器的类型1.按变速器前进时齿轮机构所用轴的数目不同三轴式变速器一般与前置发动机后轮驱动的布置类型相配，如图2-1-3所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-3三轴式手动变速器结构示意图2.相关理论知识手动变速器的基本组成手动变速器通常由换挡操纵机构、齿轮传动机构和壳体等组成。1.换挡操纵机构变速器换挡操纵机构的作用是保证驾驶员能准确可靠地将变速器挂入某个挡位，并可随时使之退到空挡。变速器操纵机构根据其变速操纵杆（简称变速杆）与变速器的相对位置不同，可分为直接操纵式和远距离操纵式两种类型。手动变速器对换挡操纵机构有着严格的操纵要求：首先应设有自锁装置，防止变速器自动换挡和自动脱挡；其次要设有互锁装置，保证变速器不会同时换入两个挡，以免发动机熄火或因运动干涉而损坏机件；最后要求设有倒挡锁，防止汽车前进运动时误挂入倒挡，引发安全事故和机件损坏事故。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识手动变速器的基本组成1）直接操纵式大多数汽车的变速器布置在驾驶员座位附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵。这种操纵机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成，通常都装于变速器上盖或侧盖内。如图2-1-4所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-4直接操纵式2.相关理论知识手动变速器的基本组成2）远距离操纵式当驾驶员座位离变速器较远或变速杆布置在转向盘下方(某些轿车)的转向管柱上时，通常在变速杆与换挡拨叉之间增加若干个传动件，组成远距离操纵机构。如图2-1-5所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-5远距离操纵式2.相关理论知识手动变速器的基本组成3）变速器自锁装置自锁装置的功用是对各挡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挡或自动脱挡，并保证各挡传动齿轮以全齿长啮合。结构如图2-1-6所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-6变速器自锁装置2.相关理论知识手动变速器的基本组成4）变速器互锁装置互锁装置的作用是阻止两个或多个拨叉轴同时移动，即当拨动一根拨叉轴轴向移动时，其他拨叉轴都被锁止在空挡位置，从而可以防止同时挂人两个挡位。结构如图2-1-7所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-7变速器互锁装置2.相关理论知识手动变速器的基本组成2.齿轮传动机构齿轮传动机构由齿轮、轴、轴承以及同步器组成。如图2-1-9所示。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-9变速器齿轮传动机构组成2.相关理论知识手动变速器的基本组成同步器的主要作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。目前汽车上常用的同步器为惯性式同步器，惯性式同步器可分锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种。轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器。锁环式惯性同步器的结构如图2-1-10所示，由同步器花键毂、接合套、滑块、滑块卡簧、同步齿环（锁环）等零件组成。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-10惯性锁环式同步器2.相关理论知识手动变速器的基本组成3.壳体和盖用来安装齿轮传动机构和内部操纵机构，同时储存润滑油。为了减轻汽车的自身重量，对于小型车辆来说，壳体和盖常采用铝合金或镁合金制造。中、重型车辆手动变速器的壳体和盖一般用铸铁制造，以保证其强度要求。图2-1-11所示为卡罗拉1.8L五挡手动变速器的壳体。课题一手动变速器油的检查和更换图2-1-11卡罗拉五挡手动变速器的壳体2.相关理论知识齿轮油的分类美国石油学会将车辆齿轮油按使用性能分为GL-1、GL-2、GL-3、GL-4、GL-5和GL-6六类。其性能水平顺序逐级提高。其中，使用较多的是GL-4和GL-5两类。近年来API还提出了两种新使用性能分类规格，一种是PG-1，适用于重载、高温(可达150℃)手动变速器(卡车与公共汽车用)，另一种PG-2，适用于有高偏置的重载轴齿轮传动(重型卡车最后一级传动用)。这两种新规格还要求能满足对清净分散性、密封寿命与同步啮合腐蚀极限的更高要求。由于GL-1、GL-2、GL-3都已属于淘汰型号，因此下面主要介绍GL-4、CL-5齿轮油，顺便提一下GL-6。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识齿轮油的分类（1）在高速低转矩，低速高转矩下操作的各种手动变速器、螺旋齿轮，特别是客车和其他各类车辆用螺旋伞齿轮和双曲线齿轮，规定用GL-4类齿轮油。（2）在高速冲击负荷、高速低转矩操作下的各种齿轮，特别是客车或苛刻的其他车辆用的双曲线齿轮，规定用双曲线齿轮及其他GL-5类齿轮油。（3）在高速、冲击负荷下工作的各种齿轮，特别是客车和各类车辆用的高偏置双曲线齿轮（偏置量大于2.0in或接近大齿圈直径的25%）规定用GL-6类齿轮油。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识齿轮油的组成齿轮油简单说就是由基础油及添加剂组成。性能的优异和选择与机油一样，要看基础油是何类型。常用于调配齿轮油的基础油有500SN、650SN、150BS、200BS等，有的还采用合成油如PAO、聚醚等调合，一般GL-4、GL-5级的85W/90、85W/140及90、140油采用普通矿油调合则可，GL-4、GL-5的75W/90、80W/90则需要用合成油调合了。一般厂家手册上都是介绍终生不用更换手动变速器齿轮油，如果您一定要尽善尽美，建议家庭用车如果需要更换手动变速器齿轮油，尽量使用API75W-90的GL-4、GL-5的全合成型齿轮油。此类全合成齿轮油有美孚、壳牌、福斯等。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识国产汽车用齿轮油情况汽油车：代表车型有奥迪、捷达、富康、桑塔纳、夏利、别克等，用油等级GL-4或GL-5。微型车：代表车型有大发、吉林、长安、昌河、五菱等，用油等级GL-4或GL-5。轻型载货车：代表车型有解放、北京、南京、金杯等，用油等级GL-4。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识齿轮油的性能要求1.润滑性和低温操作性为使车辆齿轮油的润滑性和低温操作性良好，齿轮油应具有适当的粘度和良好的粘温性。规定了倾点、成沟点、粘度指数、表观粘度达150Pa.s时的温度等评价指标。2.极压抗磨性车辆齿轮油的极压抗磨性是指油中的极压抗腐剂在高压、高速、高温的苛刻的工作条件下，能在齿轮齿面上与金属发生化学反应生成反应膜，防止齿面擦伤或烧结的性质。齿轮油要求在较高的负荷下能保持有足够厚的油膜，所以，汽车齿轮油中一般都加有极压抗磨添加剂。课题一手动变速器油的检查和更换2.相关理论知识齿轮油的性能要求3.热氧化安定性车辆齿轮油抵抗高温条件下氧化作用的能力，叫做热氧化安定性。要求齿轮油在较高温度下不易氧化变质，车辆齿轮油应具有良好的热氧化安定性。4.抗腐性和防锈性齿轮油在车辆齿轮传动装置的工作条件下防止齿轮、轴承腐蚀和生锈的能力，叫做抗腐性和防锈性。课题一手动变速器油的检查和更换3.任务实施准备工作阅读维修手册，制定变速器油更换方案，准备所需仪器、设备和工具。操作流程（1）检查手动变速器油；（2）更换手动变速器油；操作提示油液过多或过少都可能引起故障。更换机油后，驾驶车辆并再次检查油位课题一手动变速器油的检查和更换1.任务引入一辆丰田卡罗拉ZRE151手动挡轿车，车主反映：车辆在1挡、2挡、5档和倒档时挂挡轻松自如，但3挡和4挡挂档因难，并伴有齿轮撞击声。需要你对变速器进行检测，确定故障部位并进行修理。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识手动变速器的结构丰田卡罗拉ZRE151手动变速器通过三个同步齿轮装置及三个轴—输入轴、中间轴及倒挡轴提供有五个前进挡和一个倒挡。所有前进挡齿轮为常啮合，而倒挡使用滑动中间齿轮机构。低速啮合套及毂安装在中间轴上，并与中间轴的1挡齿轮或2挡齿轮啮合，而高速啮合套及毂安装在输入轴上，并与输入轴的3挡齿轮或4挡齿轮啮合，5挡啮合套及毂安装在输入轴上，并与安装在输入轴上的5挡齿轮啮合。为防止在变速器齿轮换至倒挡时倒挡齿轮发出“劈啪”的打齿噪音，应先使用倒挡制动设备进行制动。倒挡制动设备利用第5个同步齿轮，即杆同步型齿轮，对输入轴的转动进行制动。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识手动变速器的结构为在转换到第2挡时实现高性能，给第2挡同步齿轮装置提供有双锥同步机构。维修时，在铝制变速器壳的配合面上必须使用纯正品牌密封胶或相当的替代品。变速器壳的紧固螺栓必须使用扭力扳手按照规定扭矩拧紧。重新组装前，使用清洗液彻底清洗干净并使用空气吹干所有部件是很重要的。另外，必须小心调整中间轴圆锥滚柱轴承的预紧度。组装前，严禁使用研磨剂使新的同步器环与相关的齿轮面研磨。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识换挡机构换挡控制机构由换挡控制拉索、选挡控制拉索、选挡拉索控制杆、换挡拉索控制杆、5挡及倒挡换挡凸轮、5挡换挡拔叉、倒挡换挡控制杆、5挡及倒挡换挡导轴、5挡及倒挡换挡轴、换挡及选挡轴总成、5挡到倒挡互锁导向螺栓、换挡互锁螺栓、换挡及选挡杆、低速换挡轴、高速换挡轴、换挡控制杆总成等主要零部件组成。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识换挡机构换挡控制杆的运动通过换挡及选挡拉索被传递到换挡及选挡轴，如图2-2-2所示换挡控制杆的运动方式。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-2换挡控制杆的运动方式2.相关理论知识换挡机构设置5挡及倒挡换挡凸轮、凸轮导向复位弹簧和5挡到倒挡互锁导向螺栓，以防止直接从第5挡换挡到倒挡，如图2-2-3所示课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-3换挡控制杆2.相关理论知识换挡机构（1）当换挡杆处于第3挡和第4挡中间的空挡位置时，换挡凸轮处于导向螺栓下，而且可以自由地顺时针转动（到第3挡），反时针转动（到第4挡），如图2-2-4所示。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-4换挡杆2.相关理论知识换挡机构（2）当换挡杆从空挡位置向右移动时，换挡及选挡轴将向上移动，但换挡凸轮将受导向螺栓的限制，复位弹簧也将收缩，见图2-2-5。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-5选挡轴2.相关理论知识换挡机构（3）当换挡杆移到第5挡时，换挡及选挡轴顺时针转动，同时使换挡凸轮离开导向螺栓并由回位弹簧上推。在这种状态下，换挡凸轮的移动受导向螺栓的限制，所以，换挡到倒挡不能实现，如图2-2-6。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-65挡选挡位置2.相关理论知识换挡机构（4）当换挡杆从第5挡和倒挡之间的空挡位置移动到倒挡时，换挡凸轮反时针转动以实现换挡到倒挡，如图2-2-7。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-7倒挡选挡位置2.相关理论知识换挡控制杆和拉索组件换挡控制杆和拉索组件，主要包括换挡控制杆球形手柄、拉索支架螺栓、换挡杆防尘套、换挡控制拉索、选挡控制拉索、换挡控制杆总成、拉索支架、换挡杆盖板、换挡拉索座等组成，如图2-2-8所示。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-8换挡控制杆和拉索组件2.相关理论知识手动变速器装置组件手动变速器组件主要包括换挡控制拉索和变速器总成，图2-2-9。课题二手动变速器换档困难的检修图2-2-9手动变速器装置组件2.相关理论知识换挡及选挡轴总成组件换挡及选挡轴总成主要包括换挡及选挡轴、选挡拉索杆、选挡杆轴衬套、换挡拉索杆、导向器壳、换挡互锁板、换挡及选挡杆等。1.换挡互锁板换挡互锁板的作用：防止变速器同时挂入两个以上的挡位。如果变速器同时挂入两个以上的挡位，变速器的输入轴与中间轴将以不同的传动比工作，这对变速器的工作是不可能能实现的，将会导致变速器锁死，车辆无法行驶，并损坏变速器。

例如，当将换挡杆置于1挡或2挡时，换挡拨叉锁片和1号换挡杆移到右侧。换挡拨叉锁片防止3挡/4挡和5挡/倒挡换挡拨叉头移动使得1挡/2挡换挡拨叉头可移动。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识换挡及选挡轴总成组件2.自锁机构自锁机构的功用：一旦挂上挡位后，锁销在弹簧作用下可将换挡拨叉保持在固定挡位，防止脱挡；同时也能给驾驶员齿轮啮合的较好感觉。如图下图所示，锁销通常设计有定位钢球和定位弹簧，随着换挡拨叉移动，锁销的定位弹簧会迫使定位钢球进入换挡杆的槽口中，将换挡拨叉固定在所处位置课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识手动变速器总成组件变速器的组成主要包括变速器箱壳、换挡及选挡轴总成、变速器左箱垫、换挡及选挡轴总成、差速器总成、输入轴、中间轴、倒挡轴、各挡挡位齿轮、倒挡中间齿轮、同步器、换挡拨叉轴、换挡拨叉、轴承、油封、油槽、放油孔螺栓、加油孔与螺栓。课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识手动变速器总成组件课题二手动变速器换档困难的检修2.相关理论知识换挡轴组件换挡轴组件的组成，如下图所示。课题二手动变速器换档困难的检修如图2-2-14换挡轴组件2.相关理论知识手动变速器的动力流如下图所示，虽然在有些变速器中，由于采用的元件不同，动力流也会有轻微的差异，但是所有类型的手动变速器的动力流是非常相似的。课题二手动变速器换档困难的检修变速器动力传动示意图2.相关理论知识1.空挡在空挡状态下，所有同步器都位于中间位置（处于分离状态），只是1挡和2挡齿轮在空转，所以来自离合器的动力并未从输入轴传到中间轴，从而差速器上也无作用力，如下图所示。课题二手动变速器换档困难的检修空挡2.相关理论知识2.1挡如下图，在1挡状态下，低速同步器啮合套挂向1挡齿轮，将中间轴上的1挡齿轮与齿毂啮合在一起。此时来自