手动变速器一

1.概述1.1变速器的位置•变速器在传动系中位于离合器的后面（或液力变矩器的后面），万向传动装置的前面。1.2变速器的功用与要求•功用：减速增扭，变速变扭，空挡，倒档。•要求–有一定的档位和传动比；–操纵方便可靠；–足够的强度、刚度和耐磨性；–结构简单，传动效率高，维修方便；–换档轻便，档位安排合理。1.3变速器的分类1•按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。–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：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。–无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化。–综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。1.3变速器的分类2•按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。–强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。–自动操纵式变速器：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。–半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动（强制）换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。1.4何谓传动比•传动比等于主动齿轮与从动齿轮转速的正比、齿数的反比。•当小齿轮为主动齿轮，带动大的从动齿轮转动时，则输出轴(从动齿轮)的转速就降低，即称为减速传动（i＞1）；当以大齿轮为主动齿轮，带动小的从动齿轮转动时，则输出轴(从动齿轮)的转速就升高了，即称为加速传动（i＜1＝；这就是齿轮变速的基本原理。1.5如何改变传动比11.5如何改变传动比2•倒档的实现是在输入齿轮与输出齿轮之间增加了一个中间齿轮，从而改变了输出齿轮的方向。2.手动变速器（MT）2.1普通齿轮变速器的一般结构•基本结构：由壳体、传动部分和操纵部分。2.2普通齿轮变速器的类型•普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。–三轴变速器：这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。–两轴变速器：这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。•两种变速器的区别主要在于齿轮传动机构的不同，而操纵机构基本相同。2.3三轴变速器•三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。•在该变速器上，各轴上倒档齿轮均为直齿园柱齿轮，采用移动齿轮换档方式。其余各齿轮全部为斜齿园柱齿轮，具有传动平稳的特点，并且全部采用同步器换档。•在五档变速器中，往往将第五档设计为超速档。变速器处于超速档工况时传动比小于1，输出轴比输入轴转得要快。•润滑及密封：压力润滑、飞溅润滑；回油螺纹、橡胶油封。2.3.1三轴变速器结构2.3.1三轴变速器结构2.3.2三轴变速器工作原理2.4两轴变速器•这类变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。2.4.1两轴五档横置变速器结构•1-输入轴2-接合套3-里程表齿轮4-同步环5-半轴6-主减速器被动齿轮7-差速器壳8-半轴齿轮9-行星齿轮10、11-输出轴12-主减速器主动齿轮13-花键毂2.4.2两轴五档横置变速器工作原理2.5变速器的操纵机构•换档机构•锁定（自锁）机构–弹簧定位销式–弹簧钢球式•互锁机构–互锁销式–钢球互锁销式–弹簧空心互锁销式•远距离操纵2.5.1变速器的操纵机构的组成1-变速杆防尘套2-变速杆壳体3-自锁弹簧4-自锁销5-换档拨叉6-齿轮7-互锁装置8-拨叉轴9-变速器顶盖10-球形关节11-变速杆2.5.2变速器的锁止机构CA1091汽车六档变速器操纵机构1-五、六档拨叉2-三、四档拨叉3-一、二档拨块4-倒档拨块5-一、二档拨叉6-倒档拨叉7-倒档拨叉轴8-一、二档拨叉轴9-三、四档拨叉轴10-五、六档拨叉轴11-换档轴12-变速杆13-叉轴拨杆14-五、六档拨块15-自锁弹簧16-自锁钢球17-互锁销2.5.2.1自锁装置2.5.2.2互锁装置2.5.2.3倒档锁装置3.同步器3.1无同步器的换档过程低档换高档高档换低档3.2惯性同步器(synchronizer)•锁环式同步器•锁销式同步器3.2.1.1锁环式同步器结构3.2.1.1锁环式同步器结构•花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮1，4及花键毂7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，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。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，接合套与锁环的齿方可能接合。3.2.1.2锁环式同步器工作原理3.2.1.1锁环式同步器结构3.2.1.2锁环式同步器工作原理（a）•当变速器由二档换入三档（直接档）时，接合套8从二档退到空档，齿轮1和接合套8连同锁环9都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向（如图中箭头所示）旋转。•在挂三档时，用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。当滑块左端面与锁环9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。由于两锥面具有转速差（n1＞n9），所以一接触便产生摩擦作用。齿轮1即通过摩擦作用带动锁环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3.2.1.2锁环式同步器工作原理（b）•驾驶员的换档操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上，在此斜面上产生的法向压力为N。法向压力N可分解为轴向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使锁环相对于接合套向后（用箭头指示M2）转动的趋势，称为拨环力矩。轴向力Fl则使齿轮1通过摩擦锥面对锁环9作用一与转动方向同向摩擦力矩M1（用箭头指示M1）。这一摩擦力矩M1阻止锁环相对接合套向后退转。•如果拨环力矩M2大于摩擦力矩M1，则锁环9即可相对于接合套向后退转一个角度，以便二者进入接合；若M2＜M1（此时还有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用），则二者相对位置不变，不可能进入接合。在设计同步器时，适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步（n1=n9）之前，齿轮1施加在锁环9上的摩擦力矩M1总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2，不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力有多大，接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。3.2.1.2锁环式同步器工作原理（c）•锁环9对接合套的锁止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因为此摩擦力矩的作用与锁环9（及与之连接的接合套8、花键毂7、变速器输出轴及整个汽车等）和齿轮1（及与之连接的离合器从动部分和变速器内部分齿轮）两部分的转动惯性有关，故称此种同步器为惯性式同步器。•继续加力于接合套上，摩擦作用使齿轮1与锁环9转速很快趋于一致，紧接着两者间的相互转动趋势也迅速降低，摩擦力矩M1也相应迅速降低。当拨环力矩M2大于摩擦力矩M1时，便使锁环相对于接合套向后退转一个角度。在锁环的摩擦带动下，齿轮1及与之相连的所有零件跟锁环一起相对于接合套向后退转一个角度。当滑块对正缺口12的中央时,接合套花键齿圈与锁环的花键齿圈不再抵触，接合套8继续左移，而与锁环的花键齿圈进入接合状态，锁环的锁止作用即行消失。3.2.1.2锁环式同步器工作原理（d）•接合套与锁环接合后，轴向力F1不再存在，锥面间的摩擦力矩也就消失。如果此时接合套8花键齿与齿轮1的花键齿发生抵触，则接合套8花键齿作用在齿轮1花键齿端斜面上有切向分力，使齿轮1及其相连零件相对于锁环及接合套转过一个角度，使接合套与齿轮l进入接合，而最后完成了换入三档（由低速档换入高速档）的全过程。•如果是由三档（直接档）换入二档（由高速档换入低速档），上述过程也适用。但此时齿轮4是被加速到与锁环5（亦即与接合套8）同步，从而使接合套8先后与锁环5及齿轮4进入啮合而完成换档过程。3.2.2锁销式同步器•锁销式同步器的工作原理与锁环式同步器相仿，其摩擦面为锥盘2与锥环3的接触面，其倒角的位置是锁销8与结合套5在换档时接触的位置。