单元3：手动变速器.ppt

1、单元三：手动变速器,主要学习内容及学习目标,了解变速器的功用及分类,掌握二轴式变速器的结构及工作原理,掌握三轴式变速器的结构及工作原理,掌握同步器的结构及工作原理,掌握变速器操纵机构的分类及结构,了解分动器的结构和工作原理,（一）变速器概述,1变速器的功用 （1）实现变速、变矩 通过改变传动比扩大汽车驱动力和速度的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时，使发动机在最有利的条件下工作。 （2）实现倒车 在发动机旋转方向不变的条件下，使汽车能倒向行驶。 （3）实现中断动力传动 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 另外，变速器还可以作为动力输出装置，驱动

2、某些附属装置，如举升装置、起吊装置等。,变速器的性能要求 (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。,（一）变速器概述,2变速器的类型 （1）按传动比的变化方式 有级式变速器、无级式变速器、综合式变速器,(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 由液力变矩器和行星齿轮

3、式变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大值和最小值之间的几个间断的范围内作无级变化，目前的自动变速器多是这种类型。,（2）按变速器操纵方式 手动变速器（Manual Transmission，MT） 靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 自动变速器（Automatic Transmission，AT） 传动比的选择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。 手动自动一体变速器 可以自动换挡，也可以手动换挡,（3）按变速器前进时齿轮机构所用轴的数目 两轴式和三轴式类 （4）按前进时变速器的挡位数 可分为三挡变速器、四挡变

4、速器、五挡变速器和六挡变速器等。,（一）变速器概述,3普通齿轮传动的基本原理 设主动齿轮转速为n1、齿数为z1；从动齿轮转速为n2、齿数为z2 主动齿轮（即输入轴）转速与从动齿轮（即输出轴）转速之比值为传动比（i12） 则由1传到2的传动比：i12=n1/n2=z2/z1,输入轴 输出轴 1主动齿轮 2从动齿轮,多级传动,降速则增扭，增速则降扭。 齿轮式变速器在改变转速的同时也改变了输出转矩，传动比既是变速比也是变矩比，汽车变速器就是利用这一原理，通过改变各挡传动比来改变输出转速，从而改变其输出转矩，以适应汽车行驶阻力的变化。,（一）变速器概述,3普通齿轮传动的基本原理 i14=n1/n4=（

5、z2z4）/（z1z3）=i12i34 i=所有从动齿轮齿数的乘积/所有主动齿轮齿数的乘积=各级齿轮传动比的乘积,1、3主动齿轮 2、4从动齿轮,i=n输入/n输出=T输出/T输入从前述可知：当i1时，为降速增扭传动，其挡位称为降速挡 ；当i1时，为增速降扭传动，其挡位称为超速挡；当i=1时，为等速等扭传动，其挡位称为直接挡。,习惯上把变速器传动比值较小的挡位称为高挡，传动比值较大的挡位称为低挡；变速器挡位的变换称为换挡，由低挡向高挡变换称为加挡（或升挡），反之称为减挡（或降挡）。变速器就是通过挡位变换来改变传动比，从而实现多级变速的。,换挡原理,考核：,1、汽车的组成。 2、如何认识汽车底盘

6、与职业素养的关系？ 3、汽车底盘由哪四大系统组成的？请对每一系统列举至少两个代表零部件。 4、写出汽车底盘传动系统动力传递路线。 5、简述离合器的功用。 6、常见的的离合器有哪几种形式？ 7、摩擦离合器由哪四部分组成，请列举出每部分的组成部件。 8、膜片离合器的膜片弹簧的优点体现在？ 9、现代汽车上普遍采用离合器操纵机构为？,10、简述变速器的功用。 11、传动比i=?,变速器由变速传动机构、变速操纵机构组成。,(一)变速传动机构,普通有级式变速器的传动机构有二轴式和三轴式 两种。 1.二轴式变速器 发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽 车，由于受总体布置的影响，一般广泛采用二轴式 变速

7、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,（二）手动变速器的变速传动机构,1二轴式变速器的变速传动机构 （1）结构,桑塔纳2000型轿车二轴式五挡手动变速器变速传动机构的结构图,（二）手动变速器的变速传动机构,1二轴式变速器的变速传动机构 （2）各挡动力传动路线,一挡：一、二挡同步器接合套右移与一挡齿轮接合齿圈接合。 输入轴 - 输入轴一挡齿轮 - 输出轴二挡齿轮 - 一、二挡同步器接合套 - 一、二挡同步器齿轮毂 - 输出轴。 i1 =3.455,二挡：一、二挡同步器接合

8、套左移与二挡齿轮接合齿圈接合。 输入轴 - 输入轴二挡齿轮- 输出轴一挡齿轮 - 一、二挡同步器接合套 - 一、二挡同步器齿轮毂 - 输出轴。 i2 =1.944,三挡：三、四挡同步器接合套左移与三挡齿轮接合齿圈接合。 输入轴三、四挡同步器齿轮毂- 三、四挡同步器接合套-输入轴三挡齿轮 - 输出轴三挡齿轮 - 输出轴。 i3 =1.286,四挡：三、四挡同步器接合套左移与四挡齿轮接合齿圈接合。 输入轴三、四挡同步器齿轮毂 - 三、四挡同步器接合套-输入轴四挡齿轮 - 输出轴四挡齿轮 - 输出轴。 i4 =0.969,五挡：五挡同步器接合套右移与五挡齿轮接合齿圈接合。 输入轴五挡同步器齿环五挡同

9、步器接合套-输入轴五挡齿轮 - 输出轴五挡齿轮 - 输出轴。 五挡传动比：i4 =0.80,倒挡：倒挡滑移齿轮右移，分别与输入轴倒挡齿轮和一、二挡同步器接合套外齿圈啮合。 输入轴输入轴倒挡齿轮倒挡滑移齿轮一、二挡同步器接合套一、二挡同步器齿轮毂输出轴。 i倒 =3.167,空挡：一、二挡和三、四同步器接合套均位于中间位置。,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，一般广泛采用三轴式变速器。 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)。 与二轴式相比： 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

10、效率的直接挡。,（二）手动变速器的变速传动机构,2三轴式变速器的变速传动机构,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。常用于一挡、倒挡，如东风EQ1092型汽车五挡变速器。 (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，如右边示意图所示。,（三）同步器,（三）同步器,1同步器的功用 （1）功用 变速器在换挡过程中，必须使即将啮合的那一对齿轮的圆周速度达到相同，即达到同步状态，才能顺利地啮合而挂上挡。 如果不同步而强行挂挡，其齿端将会发生冲击和噪声，影响齿轮的工作寿命，甚至折断。 同步器的作用

11、就是使接合套与准备套入的齿圈之间迅速同步，并阻止它们在达到同步之前进行啮合。,2.同步器的构造及其工作原理,同步器有常压式，摩擦惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的摩擦式惯性同步器。 摩擦式惯性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,1、4-齿轮 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BJ2120型汽车三档变速器中的二、三档同步器,花键毂7： a.内

12、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。,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。,2）工作原理 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

13、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.

14、最后，完成挂档。,原理图,定位销、滑块,锁环,齿轮1结合齿圈,0.5齿厚,齿轮1,接合套8,（四）手动变速器的操纵机构,(1)变速器操纵机构的功用和类型 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。,(a)解放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,

15、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,互锁销,五、六档拨块,(b)日产W50手动五挡机械变速器,1-变速器壳体 2-变速连动杆 3-变速操纵杆,(c)切诺基AW4/5变速器换挡机构,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 7.三四挡拔叉 8.三四挡拔叉轴 9.一二挡拔叉轴 10.一二挡拔叉,b.变速器远距离外操纵机构 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-纵向拉线 3-横

16、向拉线,（四）手动变速器的操纵机构,2远距离操纵式,桑塔纳2000型轿车五挡手动变速器的远距离操纵机构,（四）手动变速器的操纵机构,2远距离操纵式,柱式换挡操纵机构,对变速器操纵机构的要求,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。,（1）自锁装置 换档拨叉轴上方有三凹坑

17、，上面有被弹簧压紧的钢珠。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。,（四）手动变速器的操纵机构,3换挡锁装置 （1）自锁装置,自锁和互锁装置 1自锁钢球 2自锁弹簧 3变速器盖 4互锁钢球 5互锁销 6拨叉轴,（四）手动变速器的操纵机构,3换挡锁装置 （2）互锁装置 当中间换档拨叉轴移动挂档时，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。,l、3、5拨叉轴 2、4互锁钢球 6互锁销,（四）手动变速器的操纵机构,3换挡锁装置 （2）互锁装置,合二为一的自锁和互锁装置 1锁销 2锁止弹簧 3拨叉轴,（3）倒挡锁装置,当换档杆下端

18、(红色的长方块部分)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。,（四）手动变速器的操纵机构,3换挡锁装置 （3）倒挡锁装置,1倒挡锁销 2倒挡锁弹簧 3倒挡拨块 4变速杆,知识与能力拓展,（一）四轮驱动系统概述,传统四轮驱动汽车的基本组成 1前万向传动装置 2前驱动桥 3离合器 4变速器 5分动器 6后万向传动装置 7后驱动桥,知识与能力拓展,（一）四轮驱动系统概述 1全时驱动（Full-time） 车辆永远保持四轮驱动模式。主要运用在奥迪A4 Quattro、新奥迪A6L、宝马X5等高档车型上。在中级车上采用全时四驱技术的，目前有三菱欧蓝德。 2兼时驱动（Part-time） 一般用于越野车或四驱SUV（Sports Utility Vehicle，运动型多功能车）上。北京切