汽车底盘机械系统检修PPT第二章.ppt
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1、汽车底盘机械系统检修汽车底盘机械系统检修IndustryIndustry项目二手动变速器检修手动变速器检修Industry一、项目情境引入一、项目情境引入一辆新爱丽舍三厢轿车,搭载1.6L16V发动机和手动变速器。用户反映该车变速器存在变速杆自动跳到空挡位置的现象。接车后我们对该车进行路试,确定该车变速器存在以下故障。汽车在某挡位行驶过程中,当受到冲击载荷时,变速杆自动跳到空挡位置,挡位齿轮脱离啮合状态,初步判断可能是变速器跳挡。挂挡费力或不能挂进挡位,挂挡时伴随齿轮的撞击声,若勉强挂上挡,但摘挡困难,严重时甚至摘不下挡。变速杆处于空挡位置时,发出一种“哗哗”或“当嘟”的响声,踩下离合器踏板后
2、响声消失,变速器发响。Industry二、相关知识二、相关知识(一)变速器的功用(一)变速器的功用现在汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源,其自身的转距和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化,为解决这一矛盾,在传动系统中设置了变速器。其功用如下。(1)改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要,使发动机尽量工作在有利的工况下,满足可能的行驶速度要求,如起步、加速、上坡等。(2)在发动机旋转方向不变的前提下,实现倒车行驶,用来满足汽车倒退行驶的需要。(3)利用空挡,中断动力传递。在发动机起动、怠速运转、汽车换挡或需要停车时,中断向驱动轮的动力传递。In
3、dustry(二)变速器的形式(二)变速器的形式1按传动比的变化方式划分按传动比的变化方式划分按传动比的变化方式不同,变速器可分为有级式变速器、无级式变速器和综合式变速器。(1)有级式变速器有几个可选择的固定传动比,采用齿轮传动。它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。(2)无级式变速器的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。(3)综合式变速器由有级式变速器和无级式变速器共同组成,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。Industry2按操纵方式划分按操纵方式划分按操纵方式的不同,变速器可分为手动
4、变速器、自动变速器和半自动变速器。(1)手动变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换挡,如图2-1所示。(2)自动变速器传动比的选择和换挡是自动进行的。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,实现挡位的变换,如图2-2所示。(3)半自动变速器可分为两类:一类是部分挡位自动换挡,部分挡位手动换挡;另一类是预先用按钮选定挡位,在踩下离合器踏板或松开加速踏板时,由执行机构自行换挡。Industry图2-1手动变速器图2-2自动变速器Industry(三)变速器的组成(三)变速器的组成变速器由传动机构和操纵机构组成。变速器的传动机构的主要作用是改变转矩、转速和旋转方向,
5、如图2-3所示。变速器的操纵机构的主要作用是控制传动机构实现变速器的传动比的变换,如图2-4所示。Industry图2-3三轴五挡变速器传动简图1输入轴;2轴承;3接合齿圈;4同步环;5输出轴;6中间轴;7接合套;8中间轴常啮合齿轮Industry图2-4变速器操纵机构1支承杆;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Industry(四)普通齿轮变速器的工作原理(四)普通齿轮变速器的工作原理1三轴式变速器三轴式变速器三轴五挡变速器有5个前进挡和1个倒挡,由壳体、第1轴(输入轴)、中间轴、第2轴(输出轴)、倒挡轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组
6、成,如图2-5所示。图2-5三轴五挡变速器Industry(1)第1轴。第1轴和第1轴常啮合主动齿轮为一个整体,是变速器的动力输入轴。第1轴前部花键插于离合器从动盘毂中。(2)中间轴。在中间轴上有(或固装)6个齿轮,作为一个整体而转动。最前面的齿轮与第1轴常啮合齿轮相啮合,称为中间轴常啮合从动齿轮,从离合器输入第1轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。(3)第2轴。在第2轴上,通过花键固装有3个花键毂,通过轴承安装有第2轴各挡齿轮。(4)倒挡轴。倒挡轴采用过盈配合压装在壳体相应的轴孔中。倒挡齿轮通过轴承活套在倒挡轴上。Industry2两轴变速器两轴变速器两轴变速器主要由输入和输出两根
7、轴组成。与传统的三轴变速器相比,由于省去了中间轴,在一般挡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;同样因为任何一挡都要经过一对齿轮传动,所以任何一挡的传动效率又都不如三轴变速器直接挡的传动效率高。轿车手动变速器多采用两轴式变速器,如奥迪100型、一汽捷达、神龙富康、天津威驰、东南菱帅等轿车。两轴式变速器的特点是只有输入轴和输出轴(不包括倒挡轴)两根轴,无中间轴,且输入轴与输出轴平行。前置发动机有纵向布置(如奥迪100型、桑塔纳)和横向布置(宝来、捷达、东南菱帅、花冠、威驰)两种形式,所以与其配用的两轴式变速器也有两种不同的结构形式。Industry(1)发动机前置
8、纵向布置的两轴式变速传动机构。当发动机前置纵向布置时,发动机旋转方向与车轮旋转方向垂直,所以主减速齿轮为一对锥齿轮。变速器壳体由铝合金的前壳体和后壳体(变速器盖)两部分组成。奥迪100型轿车变速器各挡齿轮的传动路线如图2-6所示。Industry图2-6 奥迪100型轿车变速器各挡齿轮的传动路线1变速器前壳体;2输入轴;3输入轴1挡齿轮;4变速器后壳体;5输入轴2挡齿轮;6输入轴3挡齿轮;7、14、20接合套;8输入轴4挡齿轮;9输入轴5挡齿轮;10输入轴倒挡齿轮;11倒挡中间齿轮;12倒挡中间轴;13输出轴倒挡齿轮;15输出轴5挡齿轮;16输出轴4挡齿轮;17输出轴;18输出轴3挡齿轮;19
9、输出轴2挡齿轮;21输出轴1挡齿轮;22主减速器主动锥齿轮Industry(2)发动机前置横向布置的两轴式变速传动机构。当发动机横向布置时,由于变速器的输出轴与驱动桥轴线平行,故主减速器采用一对圆柱斜齿轮来实现动力传递。例如,宝来、捷达、东南菱帅、花冠、威驰等新型国产轿车的变速器均采用该种形式。图2-7所示为丰田轿车变速器结构示意图。它有5个前进挡和1个倒挡,全部采用同步器换挡。主减速器、差速器与变速器均装于同一壳体中。威驰轿车变速器各挡动力传送线路如图2-8图2-11所示。Industry图2-7威驰轿车5挡变速器Industry图2-8空挡动力传动情况示意图Industry图2-9 1挡动
10、力传动情况示意图图2-103挡动力传动情况示意图Industry图2-11倒挡动力传动情况示意图Industry(五)同步器(五)同步器1无同步器时变速器的换挡过程无同步器时变速器的换挡过程现以图2-12所示无同步器的5挡变速器中4挡、5挡互相转换的过程为例,说明其换挡过程。(1)由低速挡换入高速挡。如图2-13(a)所示。(2)高挡换低挡(5挡换4挡)。如图2-13(b)所示。图2-13(b)中还有一次同步时刻A,利用这一点来缩短换挡时间,由于此点是踩加速踏板过程中出现的,要求有熟练的操作技能。图2-12无同步器5挡变速器的4、5挡简图1第1轴;2第1轴常啮合齿轮;3接合套;4第2轴4挡齿轮
11、;5第2轴;6中间轴4挡齿轮;7中间轴;8中间轴常啮合齿轮;9花键毂Industry(a)低挡换高挡(b)高挡换低挡图2-13无同步器的换挡过程Industry2同步器的功用同步器的功用同步器的主要功用:使接合套与待接合齿圈两者之间能迅速同步;阻止在同步之前齿轮进行啮合;防止产生接合齿圈之间的冲击;缩短换挡时间,快速完成换挡操作;延长齿轮寿命。3同步器的组成及分类同步器的组成及分类目前所使用的同步器几乎都是采用摩擦式同步装置,但其锁止装置不同,因此工作原理也有所不同。按工作原理不同,同步器可分为常压式、惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。Industry4惯性同步器
12、的结构及工作原理惯性同步器的结构及工作原理变速器在换挡过程中,必须使所选挡位的待啮合齿轮轮齿的圆周速度相同(即同步),才能平顺地进入啮合而挂上挡。如果在未达到同步时强制挂挡,势必因两齿轮间存在速差而发生冲击和噪声。这样,既不易挂挡,又使齿端部磨损加剧而影响齿轮的寿命,甚至折断轮齿。无论是常压式、惯性式还是自行增力式同步器,都是利用摩擦原理实现同步。现代汽车上广泛使用的是惯性同步器,其可以从结构上保证待啮合的接合套与接合齿轮的接合齿圈轮齿在达到同步之前不可能接触,直接避免齿间冲击和噪声。惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。Industry(1)锁环式惯性同步器。锁环式惯性同步器是轿车,轻、
13、中型货车最常用的惯性同步器。该同步器一般包括接合套、锁环、花键毂、齿轮、滑块等几个部分,如图2-14所示。图2-14锁环式惯性同步器结构图1、4齿轮;2滑块;3定位销;5、9锁环(也称同步环);6两个弹簧圈;7花键毂;8接合套;10轴向接合套中部的凹槽;11轴向槽;12同步环缺口Industry(2)锁销式惯性同步器。在中型及大型载货汽车变速器的各挡中,目前较普遍地采用锁销式惯性同步器进行换挡。如图2-15所示。图2-15锁销式惯性同步器Industry(六)变速器操纵机构(六)变速器操纵机构变速器操纵机构应保证驾驶员能准确可靠地使变速器挂入所需要的任一挡位工作,并可随时使之退到空挡,大多数汽
14、车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,这种操纵机构又称为直接操纵式变速器操纵机构。该机构一般由变速杆拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成,多集中于上盖和侧盖内,结构简单,操作方便。图2-16所示的汽车6挡变速器操纵机构的组成与布置示意图。Industry图2-16变速器操纵机构15挡、6挡拨叉;23挡、4挡拨叉;31挡、2挡拨块;4倒挡拨块;51挡、2挡拨叉;6倒挡拨叉;7倒挡拨叉轴;81挡、2挡拨叉轴;93挡、4挡拨叉轴;105挡、6挡拨叉轴;11换挡轴;12变速杆;13叉形拨杆;145挡、6挡拨块;15自锁弹簧;16自锁钢球;17互锁柱销Industry在
15、有些汽车上,由于变速器离驾驶员座位较远,则需要在变速杆与拨叉之间加装一些辅助杠杆或一套传动机构,构成远距离操纵,这种操纵机构称为间接操纵式变速器操纵机构,它具有足够的刚性,且各连接件间隙不能过大,否则换挡时手感不明显。变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一挡,从而改变变速器的工作状态。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。挂挡后应保证接合套与接合齿圈的全部套合(或滑动齿轮换挡时,全齿长都进入啮合);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,在操纵机构中应设有自锁装置,防止自动脱挡,如图2-17所示;为了防止同时挂上两个挡而使变速器卡死或损坏
16、,在操纵机构中设有互锁装置,如图2-18所示;为了防止误挂倒挡,在变速器系操纵机构中还应设置到倒挡锁装置。Industry图2-17变速器自锁装置图2-18变速器互锁装置Industry1自锁装置自锁装置挂挡过程中,若操纵变速杆推动拨叉前移或后移的距离不足时,齿轮将不能在全齿宽上啮合,而影响齿轮的寿命,即使达到全齿宽上啮合,也可能由于汽车振动等原因,齿轮产生轴向移动而减少了齿的啮合长度,甚至完全脱离啮合,为防止上述情况出现应设置自锁装置。如图2-19所示。图2-19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Industry2互锁装置互锁装置若变速杆能同时推
17、动两个拨叉同时挂入两个挡位,则必将造成齿轮间的机械干涉,变速器将无法工作,甚至损坏,为此应设置互锁装置,如图2-20所示。互锁装置是由互锁钢球和互锁销组成的,每根拨叉轴朝向互锁钢球的侧表面上均制出一个深度相等的凹槽,任一拨叉轴处于空挡位置时,其侧面凹槽都正好对准互锁钢球,两个互锁钢球直径之和正好等于相邻两轴之间的距离加上一个凹槽的深度,中间拨叉轴上两个侧面凹槽之间有孔相通,孔中有一根可以移动的互锁销,销的长度等于拨叉轴的直径减去一个凹槽的深度。Industry(a)(b)(c)图2-20互锁装置工作示意图l、3、5拨叉轴;2、4互锁钢球;6互锁销Industry3倒挡锁装置倒挡锁装置汽车行进中
18、若误挂倒挡,变速器齿轮将发生极大冲击,导致零件损坏,汽车起步时,若误挂倒挡,则容易出现安全事故,为此应设置倒挡锁。图2-21所示为常见的锁销式倒挡锁装置。当驾驶员想挂倒挡时,必须用较大的力使变速杆4下端压缩倒挡锁弹簧2,将倒挡锁销1推入锁销孔内,才能使变速杆下端进入倒挡拨块3的凹槽中进行换挡。由此可见,倒挡锁的作用是使驾驶员必须对变速杆施加更大的力,才能挂入倒挡,起到警示注意作用,以防止误挂倒挡。Industry图2-21锁销式倒挡锁装置1倒挡锁销;2倒挡锁弹簧;3倒挡拨块;4变速杆Industry(七)分动器(七)分动器分动器的功用是将变速器输出的动力分配到各驱动桥,并且进一步增大扭矩。分动
19、器也是一个齿轮传动系统,它单独固定在车架上,其输入轴与变速器的输出轴用万向传动装置连接,分动器的输出轴有若干根,分别经万向传动装置与各驱动桥相连。对分动器操纵机构的设计要求:非先接上前桥,不得挂入低速挡,不得摘下前桥。东风EQ2080型车两挡分动器的结构和原理,如图2-22所示。Industry图2-22分动器操纵机构1换挡操纵杆;2前桥操纵杆;3螺钉;4、5传动杆;6摇臂;7轴;8支承臂Industry三、项目实施三、项目实施(一)工具、设备(一)工具、设备轿车变速器总成。变速器专用千斤顶一个。变速器拆装作业台、专用工具。货架式工具车及常规工具。游标卡尺、百分表及表座等量具。汽车举升机。零件
20、小车。砂布、棉纱等耗材。Industry(二)实施步骤(二)实施步骤1手动变速器主要零部件的检修手动变速器主要零部件的检修(1)手动变速传动机构的检修。输入轴和输出轴的分解图如图2-23和图2-24所示。齿轮的检修。齿轮的损伤是因为受到运行中的摩擦热、机构应力和腐蚀等作用的结果。这些损伤除外部检视外,还可用样板、测齿卡或与新齿轮对比检查等。a在轮齿的工作表面上允许有占轮齿面积不到25的小斑点A,如图2-25和图2-26所示。b在齿顶上允许有很小的剥落B,但应将锐边修磨光。c齿面如有长度不大于0.20mm的痕纹C或阶梯形磨损时,允许修平使用。d齿轮上的运转齿磨损,厚度D减少0.25mm以上,且啮
21、合间隙超过0.50mm,长度磨损超过全长的30时,应予更换。e齿轮上的接合齿(小直齿)磨损,厚度减小0.40mm以上,且啮合间隙超过0.60mm,长度E磨损超过全长的30时,应予更换。Industry图2-23输入轴分解图1后轴承的罩盖;2变速器后盖;3输入轴后轴承;4、12、21锁圈;5挡油圈;65挡同步器套管;75挡同步环;85挡同步器和齿轮;95挡齿轮滚针轴承;105挡齿轮滚针轴承内圈;11固定垫圈;13轴承支座;14中间轴承;15中间轴承内圈;16输入轴;173挡齿轮滚针轴承;183挡齿轮;193挡同步环;203挡和4挡同步器;224挡同步环;234挡齿轮滚针轴承;244挡齿轮;25有
22、齿的齿圈;26输入轴滚针轴承Industry图2-24输出轴分解图15挡齿轮;2输出轴外后轴承;3轴承支座;4调整垫片;5后轴承外圈;6轴承保持架;7输出轴内后轴承;81挡齿轮滚针轴承;91挡齿轮滚针轴承内圈;101挡齿轮;111挡齿轮同步环;121挡和2挡同步器;132挡同步环;142挡齿轮;152挡齿轮滚针轴承;16、18挡圈(厚度应用塞尺测量,可使用的厚度为1.5mm和1.6mm);173挡齿轮(凸缘应朝向4挡齿轮);194挡齿轮(凸缘应朝向主动锥齿轮);20输出轴前轴承;21圆柱销;22输出轴前轴承外圈;23输出轴Industry图2-25变速器输出轴1挡滑动齿轮损伤情况示意图图2-2
23、6变速器输出轴3挡齿轮损伤情况示意图Industryf齿轮上不相邻的个别齿的端头裂损时,允许焊修。g齿轮上的键齿磨损,厚度G减少0.20mm以上,且配合间隙超过0.40mm时,应予更换。h齿轮上不应有任何性质的裂纹。i变速器齿轮不相邻的个别齿断裂时,可采用堆焊修复或成对更换。j1挡齿轮的内孔装好滚针轴承和内座圈后,用百分表测量齿轮和内座圈之间的间隙,如图2-27所示。标准值为0.0090.060mm;若超过0.15mm,应予更换。图2-27测量间隙Industry轴的检修。用百分表检测变速器轴的径向圆跳动,如图2-28所示。最大径向圆跳动量不允许超过0.05mm,若超过该值,应进行冷校正。图2
24、-28变速器轴径向圆跳动的测量Industry同步器的检修与装配。a同步器的检修。惯性式同步器比较容易损坏的零件是铜质齿环,损坏形式是磨损以及个别牙齿的断裂,造成同步器作用的失效、齿毂的磨损以及定位滑块的磨损等。检查齿环内锥面摩擦沟槽的磨损程度、齿环齿的磨损以及是否有齿的断裂。若磨损过甚或齿断裂,应予更换。将齿环与同步齿端锥面相配合,并向内推动,检查其摩擦阻力及制动性能;用塞尺检测齿环背侧与同步齿轮端面之间的间隙,如图2-29所示。若间隙超过极限值,应予更换。有关挡位齿轮间隙值如表2-1所示。图2-29齿环磨损的检查Industry表2-1同步器挡位齿轮间隙齿轮挡位装配间隙/mm磨损极限/mm
25、1挡和2挡1.101.170.503挡和4挡1.351.900.505挡1.101.700.50Industryb同步器的装配。1挡和2挡花键毂与接合套装配时,将花键毂上的端面箭头上的标记朝向1挡齿轮,如图2-30所示。装配3挡和4挡花键毂与接合套时,花键毂内花键的倒角如图2-31所示,并应朝向3挡齿轮。同步器上的标记如图2-32所示。装配接合套和花键毂时,应将滑块按120分布,如图2-33所示,并使弹簧末端钩住空心键。Industry图2-301挡和2挡花键毂图2-31接合套与同步器的安装与接合套的装配Industry图2-323挡和4挡同步器齿的标记图2-33接合套/花键毂的装配Indus
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