学习任务10 手动变速器的结构与拆装

学习任务10手动变速器的结构与拆装工作情境描述某上海大众Fabia（法比亚）型轿车，手动变速器出现故障，需要进行拆解。请通过拆解手动变速器，判断变速器技术状况。学习目标1.能够分析手动变速器的构造和工作原理；2.能够分析同步器的作用和工作原理；3.能够分析不同的手动变速器操纵机构的结构和工作原理；4.能够进行手动变速器的拆装作业；5.能够分析分动器的构造和工作原理；6.能够拆装分动器。学习引导根据故障现象，分析故障原因根据故障原因，检测变速箱损伤根据技术状况，填写作业单并制订修复工艺根据检测数据，判定变速箱技术状况检测零件变形检测零件磨损运用相关知识运用相关知识实操过程指导根据维修手册实操过程指导知识准备1.手动变速器的结构组成、工作原理及结构拆装1）变速器齿轮结构、类型、啮合传动特点a）外啮合；b）内啮合；c）齿轮齿条啮合；d）圆柱斜齿齿轮；e）人字齿齿轮；f）锥齿轮图10-1齿轮传动变速原理知识准备（1）类型①按是否在同一平面运动分为：平面齿轮机构和空间齿轮机构两种。②按啮合方式分为：外啮合齿轮机构、内啮合齿轮机构和齿条机构。③按外观形状分为：圆柱齿轮和锥齿轮。④按轮齿形状分为：直齿轮、斜齿轮和人字齿轮。（2）变速器齿轮的啮合传动特点知识准备2）汽车齿轮材料、失效分析（1）汽车齿轮材料齿轮的材料应具有的特性：齿轮的常用材料及热处理：①锻钢②铸钢③铸铁知识准备（2）齿轮失效分析齿轮常见的失效形式有轮齿折断和齿面损伤。齿面损伤又分为齿面点蚀、磨损、胶合和塑性变形等。①轮齿折断（见图10-2）图10-2轮齿折断知识准备②齿面点蚀（见图10-3a）③齿面胶合（见图10-3b）④齿面磨损（见图10-4）⑤齿面塑性变形图10-3齿面点蚀与齿面胶合图10-4齿面磨损3）齿轮传动比计算轮系中，输入轴（轮）与输出轴（轮）的转速（n）或角速度（）之比，称为轮系的传动比，通常用i表示。根据轮系传动比的定义，一对圆柱齿轮的传动比为：式中：“±”为输出轮的转动方向符号，当输入轮和输出轮的转动方向相同时取“＋”号、相反时取“－”号。知识准备121221nzinz知识准备如图10-5所示，一对外啮合直齿圆柱齿轮传动，假设小齿轮A为主动齿轮，齿数=10，大齿轮B为从动齿轮，齿数=20。其传动比为：相反，假设以大齿轮B为主动件，小齿轮A为从动件其传动比为：图10-5齿轮传动变速原理12122120210nzinz212112100.520nzinz知识准备对于三轴变速器，其传动比可用以下算式进行计算：传动比=输入轴转速/输出轴转速=（中间轴常啮合齿轮齿数/第一轴常啮合齿轮齿数）×（第二轴某档齿轮齿数/中间轴该档齿轮齿数）知识准备4）变速器各档传动路线（1）手动变速器的总体结构普通齿轮式变速器由齿轮传动机构、操纵机构和壳体组成。齿轮传动机构主要是通过不同齿数的齿轮副组成不同的动力传递路线（组成不同传动比的档位），操纵机构用以操纵齿轮机构以改变传动比。①齿轮传动机构②操纵机构③壳体知识准备（2）手动变速器的齿轮传动组变速器的齿轮传动组由一系列的轴、齿轮、轴承、接合套、同步器等组成。轴和齿轮的连接方式主要为花键连接（齿轮随轴转，齿轮可以沿轴向滑动）、键连接或固定在轴上（齿轮随轴转，不可滑动）和齿轮通过轴承空套在轴上（齿轮不随轴转）三种。变速器上常用的齿轮有斜齿轮（常啮合）和直齿轮（非常啮合）两种。接合套在轴上的齿轮可通过接合套和花键毂与轴同步旋转。知识准备图10-7桑塔纳五档变速器结构简图（3）手动变速器的结构与工作原理如图10-6所示，二轴式手动变速器由由输入轴、输出轴、倒档轴及各轴上的齿轮、轴承及同步器等组成，其结构简图如图10-7所示。知识准备1-四档齿轮；2-三档齿轮；3-二档齿轮；4-倒档齿轮；5-一档齿轮；6-五档齿轮；7-五档运行齿环；8-换档机构壳体；9-五档同步器；10-齿轮箱体；11-一、二档同步器；12-变速器壳体；13-三、四档同步器；14-输出轴；15-输入轴；16-差速器图10-6桑塔纳2000五档手动机械变速器的结构知识准备桑塔纳手动五档变速器中的5个前进档全部采用锁环式惯性同步器操纵换档。1、2档同步器安装在变速器输出轴上，3、4档同步器和5档同步器安装在输入轴上。如图10-8所示。1-输入轴；2-内环档杆3-输出轴图10-8输入轴和输出轴总成知识准备（4）各档的动力传递路线①空档的动力传递路线如图10-9所示，当变速器挂入空档时，此时变速器内部传递路线中断，输出轴无动力输出。图10-9空档变速器齿轮位置知识准备②1档的动力传递路线如图10-10所示，当变速器挂入1档时，1、2档同步器左移，将1、2档同步器锁定到1档从动齿轮上。图10-101档动力传动路线知识准备③2档的动力传递路线如图10-11所示，当变速器挂入2档时，1、2档同步器右移与1档从动齿轮分离，而与2档从动齿轮接合。图10-112档动力传动路线知识准备④3档的动力传递路线如图10-12所示，当变速器挂入3档时，1、2档同步器与2档从动齿轮分离，而3、4档同步器左移锁定到输入铀的3档主动齿轮上。图10-123档动力传动路线知识准备⑤4档的动力传递路线如图10-13所示，当变速器挂入4档时，3、4档同步器右移与3档主动齿轮分离，而与4档主动齿轮接合。图10-134档动力传动路线知识准备⑥5档的动力传递路线5档又称超速档，小型汽车的最高档传动比多数都小于1，即输出轴的转速高于输入轴的转速。如图10-14所示，当变速器挂入5档时，3、4档同步器与4档主动齿轮分离而将5档同步器左移接合5档主动齿轮齿环。图10-145档动力传动路线知识准备⑦倒档的动力传递路线如图10-15所示，2档同步器接合套带有沿其外缘加工的直齿，作为倒档从动齿轮当挂入倒档时，倒档惰轮与倒档主动齿轮和倒档从动齿轮同时啮合。图10-15倒档动力传递路线知识准备2．同步器的结构与工作原理同步器的作用是利用摩擦力使接合套与待啮合的齿圈迅速同步运转。目前汽车上常用的同步器为惯性式同步器。可分以下两种：1）锁环式惯性同步器①锁环式惯性同步器结构锁环式惯性同步器的结构如图10-16所示，由同步器花键毂、接合套、滑块、滑块弹簧、同步齿环（锁环）等零件组成。知识准备图10-16锁环式惯性同步器知识准备②锁环式惯性同步器的工作过程空档位置如图（10-17a）所示。同步过程如图10-17b所示，同步啮合如图10-17c所示a）空档位置b）同步过程c）同步啮合图10-17空档位置1-齿圈；2-锁环；3-结合套；4-定位销；5-滑块；6-弹簧；7-花键毂；8-锁环凸起知识准备2）锁销式惯性同步器①锁销式惯性同步器结构锁销式惯性同步器由同步器齿圈、接合齿套、两个摩擦锥盘、两个摩擦锥环、3个定位销及钢球、3个锁销等零件组成。图10-18所示为东风EQ1092型汽车变速器内的2、3档同步器.图10-18锁销式惯性同步器1、7-摩擦锥盘；2、6-摩擦轴承；3-定位销4-锁销5-结合齿套知识准备②锁销式惯性同步器的工作原理同步器工作原理如图10-19所示，换档时，在锥环和锥盘两锥面间摩擦力的作用下，使将要啮合的两齿轮的转速迅速达到同步。同步前，在惯性力的作用下，接合套与锁销倒角始终抵触，防止未同步即强行啮合而损坏齿轮。图10-19锁销式惯性同步器的工作原理知识准备3.手动变速器操纵机构的结构和工作原理1）功用变速器操纵机构的功用是按照驾驶员的指令能准确可靠地使变速器挂入所需要的任一档位工作，并可随时使变速器退到空档。2）要求要使操纵机构可靠地工作，应满足下列要求：（1）挂档后，应保证接合套与结合齿圈的全部啮合（或滑动齿轮换档时，全齿长进入啮合）。在外界振动等因素的影响下，操纵机构应保证变速器不能自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。（2）为了防止同时挂上两个档位而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。（3）为了防止在汽车前进时误挂倒档，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒档锁装置。知识准备②锁销式惯性同步器的工作原理同步器工作原理如图10-19所示，换档时，在锥环和锥盘两锥面间摩擦力的作用下，使将要啮合的两齿轮的转速迅速达到同步。同步前，在惯性力的作用下，接合套与锁销倒角始终抵触，防止未同步即强行啮合而损坏齿轮。图10-19锁销式惯性同步器的工作原理知识准备3）手动变速器操纵机构的结构变速器操纵机构有直接操纵式和间接操纵式两种。图10-20所示，直接操纵式变速器操纵机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置组成，多集装于变速器上盖或侧盖内，结构简单、操作方便。图10-20直接操纵式换档操纵机构1-变速杆；2-倒档拔叉导向杆；3-倒档拔叉；4-1、2档拔叉；5-3、4档拔叉；6-拔叉轴图10-21桑塔纳2000变速器操纵机构a)远距离外操纵架构b)内换档机构1-支撑杆；2-内换档杆；3-换档杆结合器；4-外换档杆；5-换档手柄座；6-操纵杆（变速杆）；7-倒档保险档块；8-3、4拔叉轴；9-定位销；10-倒档保险块；11-内换档杆；12-定位弹簧；13-换档横轴；14-1、2档拔叉轴；15-5倒档拔叉轴知识准备如图10-21所示，间接操纵式操纵机构主要由远距离外操纵机构和内换档机构两部分组成。知识准备4）定位锁止装置（1）自锁和互锁装置结构图10-22变速器的自锁与互锁a)自锁；b)互锁1-自锁弹簧；2-自锁钢球；3-销；4-互锁球知识准备（2）自锁和互锁装置工作原理图10-23钢球式互锁装置锁止原理a）拔叉轴2工作；b）拔叉轴3工作；c）拔叉轴1工作1、3-互锁钢球2-互锁顶销4-拔叉轴15-拔叉轴26-拔叉轴3知识准备（3）倒档锁五档变速器中常用的弹簧锁销式倒档锁。弹簧锁销式倒档锁由倒档拨块中的倒档锁销和弹簧组成。锁销杆部装有弹簧，杆部右端的螺母可调整弹簧的预压力和锁销的长度。驾驶员在换倒档（或1档）时，须用较大的力向一侧摆动变速杆，推动倒档锁销压缩弹簧后，变速杆下端才能进入倒档拨块实现换档。图10-24倒档锁装置1-倒档锁销2-倒档导动块3-拔叉轴