1、手動(dòng)變速器節(jié)概述節(jié)手動(dòng)變速器的變速機(jī)構(gòu)節(jié)變速器操縱機(jī)構(gòu)第一節(jié) 概述一、變速器的功用1、通過改變傳動(dòng)比擴(kuò)大汽車驅(qū)動(dòng)力和速度的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的條件下工作。2、在發(fā)動(dòng)機(jī) 旋轉(zhuǎn)方向不變的條件下，使汽車能倒向行駛。3、中斷發(fā)動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起步、怠速，滿足汽車暫時(shí)停車的需要。 此外，還可作為其他動(dòng)力輸出裝置（舉升、起吊裝置等）二、變速器的類型（1）按傳動(dòng)比的變化方式劃分，變速器可分為有級(jí)式、無級(jí)式和綜合式三種。(a)有級(jí)式變速器：有幾個(gè)可選擇的固定傳動(dòng)比，采用齒輪傳動(dòng)。又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪（行星齒輪）軸線旋轉(zhuǎn)的

2、行星齒輪變速器兩種。(b)無級(jí)式變速器:傳動(dòng)比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化,常見的有液力式,機(jī)械式和電力式等。(c)綜合式變速器：由有級(jí)式變速器和無級(jí)式變速器共同組成的，其傳動(dòng)比可以在最大值與最小值之間幾個(gè)分段的范圍內(nèi)作無級(jí)變化。（2）按操縱方式劃分，變速器可以分為強(qiáng)制操縱式，自動(dòng)操縱式和半自動(dòng)操縱式三種。(a)強(qiáng)制操縱式變速器：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。(b)自動(dòng)操縱式變速器：傳動(dòng)比的選擇和換檔是自動(dòng)進(jìn)行的。駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)和車速信號(hào)來控制執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)檔位的變換。(c)半自動(dòng)操縱式變速器：可分為兩類，一類是部分檔位自動(dòng)換檔，部分檔位手動(dòng)（強(qiáng)制）換檔；另一

3、類是預(yù)先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時(shí)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自行換檔。 變速器的性能要求 (1)具有合理的擋數(shù)和適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比。 (2)具有倒擋和空擋。 (3)傳動(dòng)效率高，操縱輕便，工作可靠，無噪聲。 (4)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，維修方便。三、手動(dòng)變速器的工作原理普通齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變。在一對(duì)齒輪逐齒嚙合傳動(dòng)中，相同時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)齒輪參加嚙合的齒數(shù)比定相等，故 n1Z1 = n2Z2 。傳動(dòng)比 i12 = n1 / n2 = Z2 / Z1 。即 輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比或被動(dòng)齒輪齒數(shù)與主動(dòng)齒輪齒數(shù)之比，稱為傳動(dòng)比。組合齒輪傳動(dòng)中，其傳動(dòng)比為

4、被動(dòng)齒輪齒數(shù)的連乘積與主動(dòng)齒輪齒數(shù)的連乘積之比。根據(jù)能量守恒定律，齒輪傳動(dòng)中，輸入軸功率P1應(yīng)等于輸出軸功率P2，即 P1=P2因?yàn)?P1=M1n1/9550千瓦， P2=M2n2/9550千瓦所以 M1n1=M2n2，傳動(dòng)比 i12 = n1 / n2 = M2 / M1。上式表明 若 n2 M1，得到降速增扭目的，速度降低越多，扭矩增加越大。歸納：i=1，為直接檔；i1，為低速檔。 1.變速器的變速原理 一對(duì)嚙合傳動(dòng)的齒輪，設(shè)小齒輪齒數(shù)為17齒，大齒輪齒數(shù)為34齒,則在相同時(shí)間內(nèi)，小齒輪轉(zhuǎn)2周而大齒輪只能轉(zhuǎn)1周（即小齒輪轉(zhuǎn)速為大齒輪轉(zhuǎn)速的2倍），可見兩齒輪的轉(zhuǎn)速與齒數(shù)成反比。若小齒輪是主動(dòng)

5、齒輪，它的轉(zhuǎn)速經(jīng)大齒輪（從動(dòng)齒輪）傳出時(shí)轉(zhuǎn)速就降低了；反之，以大齒輪為主動(dòng)，它的轉(zhuǎn)速經(jīng)小齒輪（從動(dòng)齒輪）傳出時(shí)轉(zhuǎn)速就升高了。汽車用齒輪式變速器就是根據(jù)這一變速原理，利用若干齒數(shù)不同的齒輪搭配嚙合傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)變速的。圖1.3.1 一對(duì)嚙合齒輪 2.變速器的變向原理 由于相嚙合的一對(duì)齒輪旋向相反，所以每經(jīng)過一對(duì)外嚙合齒輪副，則改變一次轉(zhuǎn)向。經(jīng)過兩對(duì)齒輪(1和2，3和4)的傳動(dòng)其輸出軸與輸入軸I的轉(zhuǎn)向相同。這就是普通三軸式變速器在汽車前進(jìn)時(shí)的傳動(dòng)情況。若在中間軸與輸出軸之間再加第四根軸，并在其上裝有惰輪5，則又多了一對(duì)外嚙合齒輪副，從而使輸出軸與輸入軸I的轉(zhuǎn)向相反。這就是三軸式變速器倒車時(shí)的傳動(dòng)情況。

6、惰輪5為倒擋齒輪，其軸稱倒擋軸。圖1.3.2 齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)向關(guān)系1輸入軸齒輪 2中間軸常嚙合齒輪 3傳動(dòng)齒輪 4倒擋齒輪 5輸出軸齒輪典型齒輪式變速器1.變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)二軸式變速器結(jié)構(gòu)分析1.變1.變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)二軸式變速器結(jié)構(gòu)分析速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)二軸式變速器結(jié)構(gòu)分析各擋的動(dòng)力傳遞情況(2)三軸式變速器第二節(jié) 手動(dòng)變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)組成形式：三軸式和二軸式一、三軸式變速器1.應(yīng)用范圍：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)2.特點(diǎn)：傳動(dòng)比范圍大，具有直接檔傳動(dòng)效 率提高。3.組成：1-輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環(huán) 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中

7、間軸常嚙合齒輪9-倒檔移動(dòng)齒輪 三軸式變速器結(jié)構(gòu)三軸機(jī)械變速器的三軸就是指變速器的輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構(gòu)成了變速器的主體，當(dāng)然還有一根倒擋軸。如圖1.3.12所示 圖1.3.12 換擋示意圖1換擋操縱桿 22擋換擋撥叉 32擋齒輪 4輸入軸 5輸入齒輪 6常嚙合齒輪 7中間軸2擋齒輪8中間軸1擋齒輪9中間軸倒擋齒輪 10中間軸 11倒擋齒輪軸 12輸出軸 131擋和倒擋齒輪 141擋撥叉變速器前進(jìn)擋位的驅(qū)動(dòng)路徑是：輸入軸常嚙合齒輪中間軸常合嚙齒輪中間軸對(duì)應(yīng)齒輪第2軸對(duì)應(yīng)齒輪。 花鍵轂上分別套有帶有內(nèi)花鍵的嚙合套。通過嚙合套的前后移動(dòng)，可以使花鍵轂與相鄰齒輪上的接合齒圈連接在一起，將齒輪

8、上的動(dòng)力傳給二軸。 4.變速器的換檔裝置： 1）直接滑動(dòng)式換檔裝置：直接滑動(dòng)式用于直齒輪傳動(dòng)的檔位，換檔齒輪和軸通過花鍵聯(lián)接。常用于一檔、倒檔。 2）接合套式換檔裝置：這種換檔裝置用于斜齒輪傳動(dòng)的檔位。5.防止自動(dòng)跳檔措施：CA1091型汽車花鍵轂接合套接合齒圈東風(fēng)EQ1090E型汽車花鍵轂接合套接合齒圈二、兩軸式變速器1.結(jié)構(gòu)： 與傳統(tǒng)的三軸變速器相比，由于省去了中間軸，所以一般檔位傳動(dòng)效率要高一些；但是任何一檔的傳動(dòng)效率又都不如三軸變速器直接檔的傳動(dòng)效率高。同步器結(jié)構(gòu)與工作原理同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙合。同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等類型。全同步式變速器上多采用的

9、是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，其特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。 圖1.3.4 兩軸發(fā)動(dòng)機(jī)橫置變速器結(jié)構(gòu)圖1輸出軸 2輸入齒輪軸 34擋齒輪 43擋齒輪 52擋齒輪 6倒擋齒輪 7倒擋惰輪 81擋齒輪9輸出軸小齒輪 10差速器油封 11等速萬向節(jié) 12差速器小齒輪 13半軸齒輪 14大齒圈151擋/2擋同步器 163擋/4擋同步器圖1.3.5 桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)縱置5擋變速器結(jié)構(gòu)圖14擋齒輪 23擋齒輪 32擋齒輪 4倒擋齒輪 51擋齒輪 65擋齒輪 75擋鎖環(huán) 8換擋機(jī)構(gòu)殼體 95擋同步器 10齒輪箱體 111擋/2擋同步器 12變速器殼體 133擋/4擋同步器 14輸出軸 15差

10、速器總成圖1.3.6 桑塔納轎車5擋變速器傳動(dòng)示意圖2兩軸4擋變速器工作過程（1）1擋 圖1.3.7 兩軸變速器1擋動(dòng)力傳遞圖1離合器總成 21擋主動(dòng)齒輪 3輸入軸 4輸出軸小齒輪 51擋/2擋同步器 6至驅(qū)動(dòng)輪 71擋齒輪（2）2擋 圖1.3.8 兩軸變速器2擋動(dòng)力傳遞圖 1離合器總成 22擋同步器 32擋齒輪 4至驅(qū)動(dòng)輪 5輸出軸小齒輪 （3）3擋 圖1.3.9 兩軸變速器3擋動(dòng)力傳遞圖 13擋/4擋同步器 23擋齒輪 3至驅(qū)動(dòng)輪（4）4擋 圖1.3.10 兩軸變速器4擋動(dòng)力傳遞圖14擋主動(dòng)齒輪 24擋齒輪 33擋/4擋同步器 4至驅(qū)動(dòng)輪（5）倒擋 圖1.3.11 兩軸變速器倒擋動(dòng)力傳遞圖

11、1，3倒擋主動(dòng)齒輪 21擋/2擋同步器 4倒擋惰輪 5倒擋齒輪和同步器套 6差速器（6）空擋 二、同步器的構(gòu)造及其工作原理同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。這里僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器。慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。慣性同步器按結(jié)構(gòu)又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種 慣性同步器按結(jié)構(gòu)又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種。采用鎖環(huán)式慣性同步器，其結(jié)構(gòu)如圖1.3.3所示。2.同步器第三節(jié) 同步器一、無同步器的換檔過程1.低檔換高檔高檔速度V2接合套速度V3低檔速度V4踩離合器，脫空檔，V3=V4（瞬時(shí)）

12、因?yàn)閂2V4,則V2V3 （不同步） ，由于V3下降慢（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大），V2下降快（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小），等待一會(huì)時(shí)間，當(dāng)V3=V2時(shí)，再踩離合器，掛檔。2.高檔換低檔踩離合器，脫空檔，V3=V2（瞬時(shí)）因?yàn)閂2V4,則V3V4（不同步）V3下降慢（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大）,V4下降快（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?。?，若不采取措施， V3與V4不同步差距會(huì)更大，此時(shí)，應(yīng)抬起離合器，加油門，迅速提高V4，當(dāng)V3=V4時(shí)，再踩離合器，掛檔。歸納無同步器換檔低檔換高檔兩腳離合器，中間不加油門。高檔換低檔-兩腳離合器，中間加油門。1.鎖環(huán)式慣性同步器1）構(gòu)造北京BJ212型汽車三檔變速器中的二、三檔同步器為例說明。只有當(dāng)滑塊位于缺口12的中

13、央時(shí)，接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合。圖1.3.3 鎖環(huán)式慣性同步器14擋齒輪 2滑塊 3操縱桿 43擋齒輪 5，9鎖環(huán) 6彈簧圈 7花鍵轂8接合套 10凹槽 11花鍵轂軸向槽 12鎖環(huán)缺口2）工作原理a)在掛三檔時(shí)，用撥叉3撥動(dòng)接合套8并帶動(dòng)滑塊2一起向左移動(dòng)。當(dāng)滑塊左端面與鎖環(huán)9的缺口12的端面接觸時(shí)，便推動(dòng)鎖環(huán)9壓向齒輪1，使鎖環(huán)9的內(nèi)錐面壓向齒輪1的外錐面。由于兩錐面具有轉(zhuǎn)速差（n1n9），所以一接觸便產(chǎn)生摩擦作用。c)齒輪1即通過摩擦作用帶動(dòng)鎖環(huán)相對(duì)于接合套超前轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，直到鎖環(huán)9的缺口12與滑塊的另一側(cè)面,接觸時(shí)，鎖環(huán)便與接合套同步轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，接合套的齒與鎖環(huán)的齒錯(cuò)開了約半個(gè)齒厚，

14、從而使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)相應(yīng)的齒端倒角面正好互相抵觸而不能進(jìn)入嚙合(此時(shí)，無論駕駛員施加多大的力，都掛不上檔。由于撥環(huán)力矩總是小于摩擦力矩，設(shè)計(jì)上予以保證，即與具有一定關(guān)系式。b)同步后，摩擦力矩消失，再撥環(huán)力矩作用下，鎖環(huán)被撥動(dòng)一個(gè)角度，滑塊此時(shí)位于缺口中央，實(shí)現(xiàn)順利掛檔。d)最后，完成掛檔。2.鎖銷式慣性同步器1）構(gòu)造以東風(fēng)EQ1090E型汽車變速器四、五鎖銷式慣性同步器為例，有三個(gè)定位銷和三個(gè)鎖銷，間隔穿過接合套。特點(diǎn)：摩擦錐盤磨損后，可更換，成本低。2）原理：掛檔時(shí)，接合套帶動(dòng)定位銷及摩擦錐環(huán)，頂壓在摩擦錐盤上，由于不同步產(chǎn)生摩擦力矩，此時(shí)鎖銷與接合套倒角相對(duì)，無論駕駛員施加多大

15、的力都無法掛上檔。同步后，摩擦力矩消失，再F1產(chǎn)生的撥環(huán)力矩作用下，鎖銷被撥動(dòng)一個(gè)角度，順利掛檔。歸納：同步器的作用：1）掛檔操作簡便，減輕駕駛員的疲勞。2）避免掛檔時(shí)，由于駕駛員掛檔時(shí)機(jī)掌握不好造成掛檔響聲。3）掛檔迅速，提高燃料經(jīng)濟(jì)性。第四節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔，從而改變變速器的工作狀態(tài)。為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求：（1）掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，全齒長都進(jìn)入嚙合）。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。（2）為了防止同時(shí)掛上兩個(gè)

16、檔而使變速器卡死或損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有互鎖裝置。（3）為了防止在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒檔，導(dǎo)致零件損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有倒檔鎖裝置。變速器操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)多采用機(jī)械式，其功用是：使駕駛員根據(jù)道路情況能準(zhǔn)確可靠地將變速器掛入或摘離所需的某個(gè)擋位。一般由變速桿、定位塊、撥叉軸、撥叉、安全裝置等組成，安裝在變速器上蓋或側(cè)蓋內(nèi)。常見的變速器操縱機(jī)構(gòu)有三軸式和單軸式兩種類型。圖1.3.19 三軸式操縱機(jī)構(gòu)示意圖1換擋桿球 2蓋 3彈簧座 41擋/2擋撥叉軸 5換擋桿 6聯(lián)鎖銷 7殼體組件 8銷 92擋定位塊103擋/4擋撥叉 11倒擋鎖 12倒擋定位塊 133擋/4擋定位塊 14自鎖鋼球及彈簧 15倒

17、擋撥叉161擋/2擋撥叉 17倒車燈開關(guān) 183擋/4擋撥叉軸 19倒擋撥叉軸 20互鎖鋼球 21撥叉軸堵變速器操縱機(jī)構(gòu)內(nèi)的安全裝置主要有互鎖、自鎖和倒擋鎖。如圖：前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)汽車變速器的外操縱機(jī)構(gòu)一般前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器距離駕駛員座位較近，換檔桿等外操縱機(jī)構(gòu)多集中安裝在變速器箱蓋上，結(jié)構(gòu)簡單、操縱容易并且準(zhǔn)確。變速器殼體變速器連動(dòng)桿變速桿如圖：變速器遠(yuǎn)距離外操縱機(jī)構(gòu) 在發(fā)動(dòng)機(jī)后置或前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，通常汽車變速器距離駕駛員座位較遠(yuǎn)，變速桿和變速器之間 通常需要用連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操縱。 變速桿橫向拉桿縱向拉桿一、換檔撥叉機(jī)構(gòu)二、定位鎖止裝置1.自鎖裝置掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套

18、于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，全齒長都進(jìn)入嚙合）。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。換檔撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當(dāng)撥叉軸位置處于空檔或某一檔位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)。起到了自鎖的作用。圖1.3.22 自鎖裝置示意圖1自鎖鋼球 2自鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5互鎖銷 6撥叉軸（2）自鎖裝置的作用是防止變速器自動(dòng)脫擋，并保證齒輪（或接合齒圈）以全齒寬嚙合。圖1.3.20 鋼球式互鎖裝置工作示意圖1，2，3撥叉軸 4，6互鎖鋼球 5互鎖銷 7，8，9撥叉 10變速桿下端球頭（1）互鎖裝置是為了保證換擋撥叉軸到位并防止其他撥叉軸移動(dòng)，采用專門的鎖止裝置?；ユi裝置有多種類型，常見的有兩種結(jié)構(gòu)：鋼球式和轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式。2.互鎖鎖裝置 當(dāng)中間換檔撥叉軸移動(dòng)掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用。轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置：如圖1.3.21所示。 圖1.3.21 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置1變速桿 2鉗口板互鎖裝置工作示意圖自鎖、互鎖裝置統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)3.倒檔鎖裝置 當(dāng)換檔桿下端(紅色的長方塊部分)向倒檔撥叉軸移動(dòng)時(shí)，必須壓縮彈簧才能進(jìn)入倒檔撥叉軸上的撥塊槽