单元三-手动变速器.ppt
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1、2023/3/8汽车底盘构造与维修(第4版)全国交通运输职业教育教学指导委员会周林福 封建国“十二五十二五”职业教育国家规划教材职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定经全国职业教育教材审定委员会审定 组织编写主 编2023/3/8汽车底盘总体构造离合器手动变速器自动变速器万向传动装置单元一单元二单元三单元四单元五单元六单元七单元八驱动桥汽车行驶系统汽车转向系统单元九汽车制动系统 单元三 手动变速器概述普通齿轮变速器的变速传动机构同步器变速器的操纵机构12345分动器6手动变速器的维修7手动变速器的故障诊断知识目标1.正确描述手动变速器的功用、类型及齿轮机构的变速传动原理;2简述手
2、动变速器的构造及典型变速器各挡的传动情况;3.正确描述同步器的功用、类型、构造与工作原理;4.正确描述手动变速器操纵机构的功用、要求及构造;5.正确描述分动器的功用、类型及工作原理;6.简述手动变速器的常见故障,并能进行诊断与排除;7.简述手动变速器的检修、磨合方法和步骤。能力目标1.会分析手动变速器的常见故障类型;2.会做手动变速器拆卸、检验、装配与磨合;3.会做手动变速器的一、二级维护作业;4.能解决手动变速器一般故障的诊断与排除。学习目标1.1 变速器的功用 目前,汽车上广泛采用的是活塞式内燃机,其转矩变化范围较小,而汽车实际行驶的道路条件非常复杂。要求汽车的牵引力和行驶速度必须能够在相
3、当大的范围内变化;另外,任何发动机的曲轴总是沿同一方向转动,而汽车实际行驶过程中常常需要倒向行驶,为此,在汽车传动系统中设置了变速器,其具体功用是:()改变传动比,扩大汽车牵引力和速度的变化范围,以适应汽车不同条件的需要。()在发动机曲轴旋转方向不变的条件下,使汽车能够倒向行驶。()利用空挡中断发动机向驱动轮的动力传递,以便发动机能够起动和怠速运转,并满足汽车滑行和暂时停车的需要。()利用变速器作为动力输出装置驱动其他机构。1 概 述 1.2 变速器的分类 .按传动方式分类变速器可分为有级式、无级式和综合式 种。.按变速器操纵方式分类变速器可分为强制操纵式、半自动操纵式和自动操纵式变速器 种1
4、.3 普通齿轮变速器的工作原理 1.3.1 变速原理 对齿数不同的齿轮啮合传动时,若小齿轮为主动齿轮,带动大齿轮转动,转速降低,若大齿轮驱动小齿轮时,转速升高。这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理,利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。设主动齿轮转速为 ,齿数为 ;从动齿轮转速为 ,齿数为 ,主动齿轮(输入轴)转速与从动齿轮(输出轴)转速之比值称为传动比,如图所示传动比用字母 、表示。.换挡原理 若将图中的齿轮 z1 与 z3 脱开,再将齿轮 z2 与z 4 啮合。传动比变化,输出轴的转速、转矩也发生变,即挡位改变。当齿轮 z1、z2 都不与轴上的齿轮 z、z4 啮合时,动
5、力不能传到输出轴,这就是变速器的空挡。.变向原理 如图所示,外啮合的 对齿轮传动两齿轮旋向相反,每经一传动副,其轴改变一次转向。图所示的 对齿轮传动(和,和),其输出轴与输入轴转向相同,这是普通 轴式变速器前进挡的传动情况。图所示齿轮 装在中间轴与输出轴之间的倒挡轴上,对传动副(和、和、和)传递动力输出轴与输入轴的转向相反,这是 轴式变速器倒挡的传动情况。齿轮 称为倒挡轮或惰轮。变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。变速传动机构的主要作用是改变速比、旋转方向;操纵机构的作用是实现换挡。变速传动机构是变速器的主体,按工作轴的数量(不包括倒挡轴)可分为 轴式变速器和 轴式变速器。.轴式变速器变
6、速传动机构主要由齿轮、轴、壳体和支承件等组成。.典型的 轴式 挡变速器 该变速器通过壳体前端面的 个螺栓固定在离合器壳后端面上,它有 根主要轴,第一轴、第二轴和中间轴,故称 轴式。另外还有倒挡轴。2 普通齿轮变速器的变速传动机构 3轴式变速器的工作原理3轴式变速器传动情况 三轴是指汽车前进时,传递动力的轴有第一轴、中间轴和第二轴,直接档除外。输入轴 挡齿轮 中间轴常啮合齿轮 、或 挡齿轮 同步器齿毂套 同步器齿毂 输出轴()挡、挡、挡和 挡动力传递路线()挡传递路线输入轴 挡齿轮 同步器齿毂套 同步器齿毂 输出轴2023/3/8()倒挡传递路线输入轴 挡齿轮 中间轴常啮合齿轮 倒挡惰轮 倒挡齿
7、轮 输出轴 三轴式与两轴式变速器相比,三轴式变速器的各档多了一对齿轮传动,因此机械效率比两轴式的低,噪声变大,但是它直接档机械效率最高,而两轴式变速器不可能有直接档。三轴式变速器多用于FR车辆上,广泛用在中轻型货车上。2.2 2轴式变速器 轴式齿轮变速器主要应用于发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽车上,常称为变速驱动桥。其中前置发动机又有纵向布置和横向布置两种,与其配用的 轴式变速器也有两种不同的结构形式。.发动机纵向布置的 轴式变速器 如图a所示为普通桑塔纳使用的 挡变速器结构简图;图为桑塔纳 型轿车使用的 挡变速器结构简图。2023/3/8.发动机横向布置的 轴式变速器 ()发动机
8、横向布置的 轴式变速器结构,如图所示。它在所有前进挡齿轮和倒挡齿轮上完全采用同步器和常啮合斜齿轮。2023/3/8()动力传递路线分析:挡。如图所示,、挡同步器使 挡从动齿轮与输出齿轮轴接合后,将 挡从动齿轮锁定到输出齿轮轴上。输入齿轮轴上的 挡主动齿轮顺时针转动逆时针地驱动 挡从动齿轮和输出齿轮轴。在输出齿轮轴端主减速器主动齿轮逆时针转动,顺时针地驱动主减速器从动齿轮。2023/3/8 挡。从 挡向 挡换挡时,如图所示,、挡同步器分离输出齿轮轴上的 挡从动齿轮,并接合 挡从动齿轮。2023/3/8 挡。当、挡同步器接合套返回空挡后,将、挡同步器锁到输出齿轮轴上的 挡从动齿轮上。动力传递路线如
9、图所示。挡。将、挡同步器接合套从输出齿轮轴 挡从动齿轮移开,移向 挡从动齿轮,将其锁在输出齿轮轴上。动力传递路线如图所示。2023/3/8 倒挡。当换挡杆位于倒挡位置时,倒挡惰轮换到与输入齿轮轴上倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮相啮合。倒挡从动齿轮是、挡同步器套,同步器套带有沿其外缘加工的直齿。倒挡惰轮改变输出齿轮轴倒挡从动齿轮的转动方向,汽车就可以倒车。动力传递路线如图所示。2023/3/8 3 同 步 器 .无同步器的换挡过程 如图所示是无同步器 挡变速器的、挡结构简图。下面介绍这两个挡位的换挡过程。.低挡换高挡(挡换 挡)变速器在 挡工作时,接合套 与齿轮 上的接合齿圈接合,两者接合齿圆周速度
10、 。2023/3/8.高挡换低挡(挡换 挡)变速器在 挡工作时以及由 挡换入空挡的瞬间,接合套 与齿轮 接合齿圈圆周速度相同,即 ,因 ,故 ,如图所示。但在空挡时 下降得比 快,即 与 不会出现相交点,不可能达到自然同步状态。所以驾驶员应在变速器退回空挡后,立即抬起离合器踏板,同时踩下加速踏板,使发动机连同离合器从动盘和第一轴都从 点开始升速,让 ,如图 中虚线所示,再踩下离合器踏板稍等片刻,(同步点),即可换入 挡。3.2 同步器的构造及工作原理 .同步器的功用 同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步,缩短换挡时间,且防止在同步前啮合而产生接合齿的冲击。.同步器的构造及工作原理 同步
11、器由同步装置(包括推动件、摩擦件)、锁止装置和接合装置组成。目前所用的同步器几乎都采用摩擦惯性式同步装置,但锁止装置不同,可分为锁环式和锁销式惯性同步器。.锁环式惯性同步器.锁环式惯性同步器结构 如图所示,花键毂 用内花键套装在第二轴外花键上,用垫圈、卡环轴向定位。花键毂 两端与第一轴齿轮 和第二轴齿轮 之间各有一个青铜制成的锁环(同步环)和。锁环上有短花键齿圈,其花键的尺寸和齿数,与花键毂、齿轮 和 的外花键齿相同。两个齿轮和锁环上的花键齿在靠近接合套 的一端都有倒角(锁止角),与接合套齿端的倒角相。锁环式惯性同步器-第一轴齿轮-滑块-拨叉-第二轴齿轮 、-锁环-弹簧圈-花键毂-接合套-环槽
12、-个轴向槽-缺口.同步器的工作原理 以 挡换 挡为例,如图所示。()空挡位置。接合套 刚从 挡退入空挡时,如图a 所示,第一轴齿轮、接合套、锁环 以及与其有关联的运动件,因惯性作用而沿原方向继续旋转(图示箭头方向)。设齿轮、接合套、锁环 的转速分别为 、,因接合套通过滑块前侧(图中下侧)推动锁环一起旋转,所以 ,因 ,故 。此时,锁环是轴向自由的,其内锥面与齿轮的外锥面没有摩擦(图示虚线)。2023/3/8()摩擦力矩的形成与锁止过程。欲换入 挡(直接挡)时,推动接合套 连同滑块一起向左移动,如图 所示,滑块又推动锁环移向齿轮,使锥面接触。驾驶员作用在接合套上的轴向推力,使两锥面有正压力,又因
13、两者有转速差(),所以产生摩擦力矩 。通过摩擦作用,齿轮 带动锁环相对于接合套向前转动一个角度,使锁环缺口靠在滑块的另一侧(上侧)为止,此时接合套的内齿与锁环上错开了约半个齿宽,接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面互相抵住,锁止作用开始,接合套暂不能前移进入啮合。2023/3/8()同步啮合。随着驾驶员施加于接合套上的推力加大,摩擦力矩 不断增加,使齿轮 的转速迅速降低。当齿轮、接合套 和锁环 达到同步时,作用在锁环上的惯性力矩消失。此时,在拨环力矩 的作用下,锁环、齿轮 以及与之相连的各零件都对于接合套反转一角度(因轴向力 仍存在,两锥面以静摩擦方式贴合在一起)。滑块 处于锁环缺口的中央(图
14、)齿端倒角面不再抵触,锁环的锁止作用消除。2023/3/8.锁销式惯性同步器 图为 挡变速器的、挡同步器。.锁销式惯性同步器构造 两个带有内锥面的摩擦锥盘,以其内花键分别固装在带有接合齿圈的斜齿轮 和 上,随齿轮一起转动。2023/3/8.工作原理 锁销式惯性同步器的工作原理与锁环式惯性同步器类似,如图所示。当接合套 受到轴向推力 作用时,通过钢球、定位销 推动摩擦锥环向前移动,即欲换入 挡。因摩擦锥环与锥盘有转速差故接触后的摩擦作用使锥环和锁销相对于接合套转过一个角,锁销与接合套上相应孔的中心线不再同心,锁销中部倒角与接合套孔端的锥面相抵住。在同步前,作用在摩擦面的摩擦力矩总大于切向分力 形
15、成的拨销力矩,接合套被锁止不能前移。防止在同步前接合套与齿圈进入啮合,同步后惯性力矩消失,拨销力 使锁销、摩擦锥盘和相应的齿轮相对于接合套转过一个角度,锁销与接合套的相应孔对中。接合套克服弹簧的张力压下钢球并沿锁销向前移动,顺利地换入 挡。4.1 功用 变速器操纵机构的功用是保证驾驶员根据使用条件,将变速器换入所需要的挡位。4.2 要求 要使操纵机构可靠的工作,应满足下列要求:设有自锁装置,防止变速器自动换挡和自动脱挡;设有互锁装置,保证变速器不会同时换入 个挡位,否则会产生运动干涉,甚至会损坏零件。设有倒挡锁,防止误挂倒挡,否则会损坏零件或发生安全事故。4 变速器的操纵机构 4.3 类型.直
16、接操纵式 直接操纵式变速器的变速杆及所有换档操纵装置都设置在变速器盖上(如图 所示),驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换档操纵装置进行换档。它具有换档位置易确定、换档快、换档平稳等优点。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,使用此种操纵形式较多。.远距离操纵式 平头汽车以及发动机后置的汽车,由于其总体布置的需要,变速器的安装位置离驾驶员座位较远,而变速杆不能直接布置在变速器盖上,为此在变速杆与变速器之间加装了一套传动杆件,构成远距离操纵的形式。如图所示为变速杆安装在驾驶室底板上的远距离操纵机构的布置形式,其变速杆在驾驶员座位近旁穿过驾驶室底板安装在车架上,中间通过一系列
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