手动变速器

手动变速器本章学习目标：1、了解汽车传动系统中手动变速器的功用和类型。2、理解同步器的工作原理，掌握锁环式和锁销式同步器的结构和工作过程；3、掌握两轴式和三轴式手动变速器的构成、工作原理及动力传递过程；4、熟悉手动变速器换档操纵装置构成及其工作原理；5、掌握手动变速器的拆装、维护及检修要点和方法。6、了解手动变速器常见故障。一、变速器的功用在汽车传动系中设置了变速器，其功用如下:(1)改变传动比(2)倒向行驶(3)切断动力传动二、按传动比变化方式分类有级式变速器无级式变速器综合式变速器按传动比变化方式按操纵方式(1)强制操纵式手动变速器(2)自动操纵式自动变速器。(3)半自动操纵式变速器三、普通齿轮变速器的变速原理普通齿轮变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩的改变。由齿轮传动的原理可知，一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以变速，而且两齿轮的转速与其齿数成反比。(a)减速传动(b)增速传动齿轮传动的变速原理Ⅰ—输入轴；2—输出轴；1—主动齿轮；2—从动齿轮1．变速变矩原理普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速(N)和转矩（M）改变的。单级齿轮传动的传动比——主动轮转速与从动轮转速的正比，齿数(Z)的反比。12212,1zznni12212,11221MMnniMMnn故而多级齿轮传动的传动比积各级齿轮传动比的连乘积所有主动齿轮齿数的乘积所有从动齿轮齿数的乘i从上述公式可知：当i1时，为降速增扭传动，其档位称为降速档；当i1时，为增速降扭传动，其档位称为超速档；当i=1时，为等速等扭传动，其档位称为直接档。变速器就是通过档位变换来改变传动比，从而实现多级变速的。2.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，每经过一传动副，其轴改变一次转向。故两轴式变速器在输入轴与输出轴之间加装了一倒档轴和倒档齿轮（也称为惰轮），而三轴式变速器则在中间轴与输出轴之间加装了一倒档轴和倒档齿轮，就可使输出轴转向改变，从而使汽车能倒向行驶。三、同步器(锁环式和锁销式惯性同步器)1、变速器的换挡方式变速器的换挡装置直齿滑动齿轮式接合套式同步器式2、无同步器时的换挡过程1—第一轴；2—第一轴常啮合齿轮；3—接合套；4—第二轴五挡齿轮；5—第二轴；6—中间轴五挡齿轮；7—中间轴常啮合齿轮低挡换高挡(四挡换五挡)高档换抵挡(五挡换四挡)图无同步器换挡示意图(a)3v—接合套圆周速度；4v1t—同步时间；A—同步时机2t(b)2v3v—接合套圆周速度；1t—圆周速度开始下降时间；2t—加空油时间；3t—第一轴速度达到最大时间；4t—同步时间3.3.3同步器同步器的作用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，以缩短换挡时间，并防止待啮合的齿轮达到同步之前产生轮齿冲击三、同步器1、锁环式惯性同步器1）构造主要由同步器花键毂、接合套、两个锁环（也称同步环）、三个滑块和滑块弹簧等组成。同步器在第一轴上的装配关系如图所示。2）工作原理现以五挡换六挡为例(如图所示)，介绍同步器的工作原理图锁环式惯性同步器工作过程示意图3—六挡接合齿圈；4—锁环；5—滑块；6—定位销；7—接合套；15—花键毂；16—弹簧上述换挡过程可简要归纳为：摩擦工作面接触产生摩擦力矩—锁环转动一个角度—锁止元件起锁止作用、阻止接合套前移—摩擦力矩增长至同步—惯性力矩消失—锁止作用消失—接合套进入啮合完成换挡。2、锁销式惯性同步器如图所示为东风EQ1090E型汽车五挡变速器装用的四、五挡锁销式惯性同步器图锁销式惯性同步器1—第一轴齿轮；2—摩擦锥盘；3—摩擦锥环；4—定位销；5—接合套；6—第二轴四挡齿轮；7—第二轴；8—锁销；9—花键毂；10—钢球；11—弹簧四、普通齿轮变速器的工作原理三轴式机械式齿轮变速器的变速传动机构两轴式普通齿轮变速器常见的齿轮传动形式双级齿轮传动单级齿轮传动变速传动机构是变速器的主体，主要由一系列相互啮合的齿轮副、同步器、支承轴以及作为基础件的壳体组成。变速器包括变速传动机构和操纵机构两部分。按变速器轴的数目分，有两轴式变速器和三轴式变速器。两轴式手动变速器动力传递路线挡位动力传递路线一变速器操纵杆从空挡向左、向前移动，实现：动力→输入轴→输入轴一挡齿轮→输出轴一挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出二变速器操纵杆从空挡向左、向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴二挡齿轮→输出轴二挡齿轮→输出轴上一、二挡同步器→输出轴→动力输出三变速器操纵杆从空挡向前移动，实现：动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴三挡齿轮→输出轴三挡齿轮→输出轴→动力输出挡位动力传递路线四变速器操纵杆从空挡向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴三、四挡同步器→输入轴四挡齿轮→输出轴四挡齿轮→输出轴→动力输出倒变速器操纵杆从空挡向右、向后移动，实现：动力→输入轴→输入轴倒挡齿轮→倒挡轴上倒挡齿轮→输出轴倒挡齿轮→输出轴→动力反向输出三轴式手动变速器传动路线五、防止自动脱挡的措施减薄齿式常见的防止自动脱挡的机构齿端倒斜面式1、齿端倒斜面式防止自动脱挡机构齿端倒斜面式防止自动脱挡机构1、4—接合齿圈；2—接合套；3—花键毂；F—圆周力；N—倒锥齿面正压力；Q—防止脱挡的轴向力2、减薄齿式防止自动脱挡机构东风EQ1090E型汽车变速器采用的是减薄齿式防止自动脱挡机构减薄齿式防止自动脱挡机构1、4—接合齿圈；2—接合套；3—花键毂；F—圆周力；N—凸台对接合套的总阻力；Q—防止脱挡的轴向力六、两轴式变速传动机构我国常见的几种国产轿车均采用发动机前置前轮驱动捷达桑塔纳奥迪富康前置发动机纵向布置横向布置当纵置时，主减速器齿轮和差速器齿轮布置在离合器和变速器之间，主减速器齿轮为一对圆锥齿轮1—纵置发动机；2—离合器；3—变速器；4—变速器输入轴；5—主动齿轮轴；6—半轴齿轮；7—差速器行星齿轮；8—前轮；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ—一、二、三、四、五挡齿轮；R—倒挡齿轮当横置时，由于主减速器的主动齿轮和从动齿轮轴线平行，故采用一对圆柱齿轮。捷达轿车四挡变速器传动示意图1—发动机；2—离合器；3—变速器；4—主减速器；5—差速器；6—带等角速度万向节的半轴七、手动变速器的操纵机构1、手动变速器的功用与要求(1)设自锁装置，防止变速器自动脱挡，并保证轮齿以全齿宽啮合。(2)设互锁装置，防止变速器同时挂入两个挡位，以免造成发动机熄火或损坏零部件。(3)设倒挡锁，防止误挂倒挡，防止汽车在前进中因误挂倒挡而造成极大的冲击，使零件损坏，并防止在汽车起步时误挂倒挡而造成安全事故。2、变速器操纵机构的类型及构造变速器操纵机构的功用是进行挡位变换，即根据汽车行驶条件的需要改变变速器传动机构传动比、变换传动方向或中断发动机动力的传递变速器操纵机构远距离操纵式直接操纵式（1）远距离操纵式操纵机构桑塔纳2000型轿车五挡变速器远距离操纵机构1—支撑杆；2—内换挡杆；3—换挡杆接合器；4—外换挡杆；5—倒挡保险挡块；6—换挡手柄座；7—操纵杆；8—换挡标记五、六挡拨叉三、四挡拨叉一、二挡拨叉倒挡拨叉变速杆换挡轴叉形拨杆倒挡拨叉轴一、二挡拨叉轴五、六挡拨叉轴自锁钢球互锁销五、六挡拨块（2）直接操纵式操纵机构解放CA1092型汽车六挡变速器操纵机构示意图1自锁装置变速器的自锁和互锁装置1—自锁钢球；2—自锁弹簧；3—变速器盖(前端)；4—互锁钢球；5—互锁销；6—拨叉轴八、锁止装置2互锁装置图3-29互锁装置工作示意图1、5、6—拨叉轴；2、4—互锁钢球；3—互锁销转动钳口式互锁装置1—变速杆；2—钳形板互锁装置也有采用转动钳口式的如图所示有的变速器操纵机构将自锁装置与互锁装置合二为一如图所示起自锁与互锁双重作用的锁止装置1—空心锁销；2—自锁弹簧3倒挡锁图弹簧锁销式倒挡锁1—倒挡锁销；2—倒挡锁弹簧；3—倒挡拨块；4—变速杆图解放CA1092型汽车六挡变速器的倒挡锁l—变速杆；2—倒挡锁弹簧；3—变速器顶盖；4—倒挡锁销；5—变速器上盖；6—倒挡拨块；7—倒挡拨叉轴；8—一、二挡拨叉轴；9—一、二挡拨块；10—三、四挡拨叉轴；11—三、四挡拨块；12—五、六挡拨叉轴；13—选挡锁销弹簧；14—选挡锁销；15—锁片；16—五、六挡拨块；17—叉形拨杆九、手动变速器的维护与故障诊断变速器的主要功用就在于改变由发动机传到驱动轮上的转矩和转速，以适应各种行驶条件的需要。应对变速器常见故障进行分析，找出零件损坏的原因和部位，加以适时的维护修理，保持变速器总成状态的完好，满足汽车在各种条件下行驶的需要。1．换档困难（1）故障现象在进行正常变速操作时，变速杆不能挂入档位，或者勉强挂上档后又很难摘下来。（2）故障原因①变速杆下端磨损或控制杆弯曲；②拨叉或拨叉轴磨损、松旷、弯曲；③自锁或互锁弹簧过硬、钢球损伤；④操纵机构中控制连杆机构动作不良；⑤同步器故障（磨损或损坏）；⑥变速器轴弯曲变形或花键损伤。一、手动变速器常见故障2．变速器跳档（1）故障现象汽车在加速、减速或爬坡时，变速杆自动跳回空档位置。（2）故障原因①变速杆没有调整好或变速杆弯曲，远程控制杆机构磨损或调整不良；②拨叉轴向自由行程过大或凹槽位置不正确，拨叉轴凹槽磨损及拨叉磨损、变形；③自锁钢球磨损或破裂，自锁弹簧弹力不够或折断；④变速器轴、轴承磨损松旷或轴向间隙过大以及变速器壳松动或与离合器壳没对准，造成轴转动时齿轮啮合不足而发生跳动和轴向窜动；⑤齿轮或接合套严重磨损，沿齿长方向磨成锥形；⑥同步器磨损或损坏。3．变速器乱档（1）故障现象在离合器技术状况正常情况下，变速器同时挂上两个档或虽能挂上档，但却不能挂入所需要的档位，或者挂入后不能退出。（2）故障原因主要为变速操纵机构失效。①变速杆球头定位销磨损、折断或球孔、球头磨损、松旷；②拨叉槽、互锁销或互锁球磨损严重或漏装；③变速杆下端工作面或拨叉轴上导块的导槽磨损过度。4．变速器异响（1）故障现象变速器工作时，发出不正常声响，如金属的干摩擦声，不均匀的碰撞声等。（2）故障原因①轴承发响：轴承缺油、磨损松旷、疲劳剥落或轴承滚动体破裂。②齿轮发响：齿轮磨损严重，齿侧间隙太大，齿面疲劳有金属剥落或个别齿损坏折断等；齿轮制造精度差或齿轮副不匹配，维修中未成对更换相啮合的两齿轮；齿轮与轴或轴上花键配合松旷；安装齿轮的轴弯曲等。③操纵机构发响：变速器操纵机构各连接处松动，拨叉变形或磨损松旷。④其他原因发响：变速器缺油、润滑油过稀，过稠或质量变坏；变速器与发动机安装时曲轴与变速器第一轴轴线不同心，或变速器壳体变形；壳体轴承孔修复后,轴心发生变动或使两轴线不同心，变速器壳体前端面与第一、二轴轴心线垂直度或一、二轴与曲轴同轴度超差；变速器内掉入异物或某些紧固螺栓松动。5．变速器漏油（1）故障现象变速器壳体外围有油泄漏，变速器箱的齿轮油减少。（2）故障原因①变速器的盖与壳体之间安装松动或者密封垫损坏；②油封磨损、变形或损伤；通气口堵塞、放油螺塞松动；③齿轮油过多或齿轮油选用不当，产生过多泡沫；④变速器壳龟裂或损伤或延伸壳破裂；⑤车速表接头锁紧装置松动或破损。二、变速器主要零件的检修1传动齿轮轮齿工作表面上有小斑点，如果面积不超过齿面面积的20%～25%时，允许继续使用1齿顶有细小剥落，允许继续使用，但必须整修和磨光其锋边利角2轮齿表面如有不大于0.25mm痕迹或阶梯形磨损时，允许修平使用3轮齿磨损超过0.25mm、啮合间隙超过0.50mm、长度方向上磨损超过全齿长的30%时，必须予以更换4齿轮上无论何处产生裂纹，必须更换5齿轮在轴上磨损松旷，通常用百分表测量齿轮和内座圈之间的游隙来检查，如图图变速器齿轮游隙的测量2、轴（1）如图所示，轴的弯曲变形用百分表和V形支块检查(径向圆跳动量)。当最大径向圆跳动量达到0.05mm时，应校正或更换。图轴的弯曲变形检查(2)轴接合齿和花键的齿顶磨损超过0.25mm、齿长磨损超过全长30%、啮合间隙超过0.5mm的损伤程度时，应更换。(3)用千分尺检查轴颈的磨损情况，如图所示。轴颈磨损达到0.04mm时，可堆焊后进行修磨、镀铬修复或更换。图轴颈磨损的检查(6)轴体上不得有任何性质的