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课题三 普通变速器

课题三
一、教学目的与要求:

普通变速器

1.掌握普通变速器变速与变矩、变向原理。 2.熟悉普通变速器操纵机构结构特点及工作原理。 3.掌握普通变速器结构组成及工作原理。 4.熟练掌握普通变速器拆装要点。 5.熟练掌握普通变速器检修方法。 二、教学重点与难点 1、重点:掌握普通变速器结构组成及工作原理。 2、难点:掌握变速器变速与变矩、变向原理。 三、教学方法 结合多媒体课件和实物进行讲解,并组织学生分组讨论、教 师总结。 四、课时: 节 五、教学内容:
3.1 概述

变速器的功用 1.实现变速变矩。变速器通过改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围, 以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作; 2.实现汽车倒驶。由于内燃机是不能反向旋转的,利用变速器的倒档,实现汽 车的倒向行驶; 3.必要时中断传动。利用变速器中的空档,中断动力传递,使发动机能够起动 和怠速运转,满足汽车暂时停车或滑行的需要; 4.实现动力输出,驱动其他机构。如有需要,可将变速器作为动力输出器,驱 动其他机构。如自卸车的液压举升装置等。 3.1.2 变速器的类型 1.按传动比变化方式分类 (1)有级变速器。目前使用最广的一种。它采用齿轮传动,具有若干个定值传 动比,传动比成阶梯式变化。轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有 3-6 个 前进档和一个倒档,在重型货车用的组合式变速器中,则有更多档位。 (2)无级变速器。其传动比在一定范围内可连续地变化。常见的有电力式和液 力式两种,多用液力式。 (3)综合式变速器。它是由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式 变速器,目前应用较多。
3.1.1

2.按操纵方式不同分类 (1)手动操纵式变速器。靠驾驶员直接操纵变速杆进行换档。这种变速器的换 档机构简单,工作可靠并且经济省油,目前应用最广。 (2)自动操纵式变速器。其传动比的选择和换档是自动进行的。所谓“自动”, 是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统 来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板和制动装 置来控制车速。此种方式因操作简便,目前运用较多。 (3)半自动操纵式变速器。此种变速器有两种形式:一种是几个常用档位可自 动操纵,其余几个档位由驾驶员操纵;另一种是预选式的,即驾驶员先用 按钮选定档位, 在踩下离合器踏板或松开加速踏板时,接通自动控制和执 行机构进行自动换档。 3.1.3 手动变速器的工作原理 1.变速变矩原理 普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩改变 的。 单级齿轮传动的传动比——主动轮转速与从动轮转速之比值 。

i1 , 2 ?

n1 n2

?

z2 z1



n1 n2

?

M

2



M1

i1 , 2 ?

n1 n2

?

M

2

M1

多级齿轮传动的传动比 i ?

所有从动齿轮齿数的乘 所有主动齿轮齿数的乘

积 积

? 各级齿轮传动比的连乘



从上述公式可知: 当 i>1 时,为降速增扭传动,其档位称为降速档; 当 i<1 时,为增速降扭传动,其档位称为超速档; 当 i=1 时,为等速等扭传动,其档位称为直接档。 习惯上把变速器传动比值较小的档位称为高档, 传动比值较大的档位称为 低档;变速器档位的变换称为换档,由低档向高档变换称为加档(或升档) ,反 之称为减档(或降档) 。变速器就是通过档位变换来改变传动比,从而实现多级 变速的。 2.换档原理 变速器的换档, 通常采用接合套、滑移齿轮或同步器等装置使齿轮或齿圈啮 合或脱开来实现。

3.变向原理 由齿轮传动原理可知,一对相啮合的外齿轮旋向相反,每经过一传动副, 其轴改变一次转向。 故两轴式变速器在输入轴与输出轴之间加装了一倒档轴和倒 档齿轮(也称为惰轮) ,而三轴式变速器则在中间轴与输出轴之间加装了一倒档 轴和倒档齿轮,就可使输出轴转向改变,从而使汽车能倒向行驶。 3.2 手动变速器的变速传动机构 变速器包括变速传动机构和换档操纵机构两部分。 变速传动机构是变速器的主体, 主要有一系列相互啮合的齿轮副及其支承 轴,以及作为基础件的壳体组成。其功用是改变转速、转矩和旋转方向。操纵机 构的功用是实现换档。 按照工作轴数量(不含倒档轴)可分为 3 轴式变速器和 2 轴式变速器。 3.2.1 二轴式变速器 ?在发动机前置前轮驱动(FF 型)和发动机后置后轮驱动(RR 型)的中、轻型 轿车上,由于布置的需要,采用了两轴式变速器,如奥迪 100 型、一汽捷达、神 龙富康、天津威驰、东南菱帅等轿车。其特点是,只有输入轴和输出轴(不包括 倒档轴)两根轴,无中间轴,且输入轴与输出轴平行。 ?前置发动机又有纵向布置(如奥迪 100、桑塔纳)和横向(宝来、捷达、东南 菱帅、花冠、威驰)布置两种形式,所以与其配用的两轴式变速器也有两种不同 的结构形式。 1.发动机前置纵向布置的二轴式变速传动机构 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 主减速齿轮为一对圆锥齿轮。图 4-5 所示为奥迪 100 型轿车变速器结构图。它有 五个前进档和一个倒档,全部采用同步器换档;主减速器,差速器与变速器均装 于同一壳体中。 2.发动机前置横向布置的二轴式变速传动机构 当发动机横置时,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。 书图 4-7 所示为一汽宝来的 MQ200—02T 五档变速器结构图。 它有五个前进 档和一个倒档,全部采用同步器换档。 一汽宝来 MQ200—02T 各档齿轮动力传递路线: 一档:操纵换档装置使一、二档同步器左移,发动机动力经一档主动齿轮 传、一档从动齿轮、同步器接合套和花键毂传至输出轴输出。一档传动比 n1=33/10=3.3,由于一档传动比数值较其他档位大,可产生较大的减速增扭效果, 有利于汽车起步 二档: 操纵换档装置使一、 二档同步器右移, 发动机动力经二档主动齿轮、 二档从动齿轮、同步器接合套和花键毂传至输出轴输出。二档传动比 n2= 35/18=1.944,仍产生减速增扭效果,但相对于一档车速较快,有利于汽车升 速。 三档:操纵换档装置使三、四档同步器左移,发动机动力经三档主动齿轮、 三档从动齿轮,同步器接合套和花键毂传至输出轴输出。三档传动比 n3= 34/26=1.308。仍产生减速增扭效果,但相对于二档车速较快,有利于汽车升 速。 四档:操纵换档装置使三、四档同步器右移,发动机动力经四档主动齿轮、 四档从动齿轮、同步器接合套和器花键毂传至出轴输出。四档传动比

n4= 35/34=1.029,由于四档传动比接近 1,所以近似直接档效果。见图 4-11。 五档:操纵换档装置使五档同步器右移,发动机动力经五档主动齿轮、五 档从动齿轮、同步器接合套和花键毂传至输出轴输出。五档传动比 n5= 36/43=0.837,由于五档传动比小于 1,所以产生超速效果,输出转速增加, 转矩减小。见图 4-12。 倒档: 操纵换档装置使倒档轴上的倒档齿轮移向与处于空档位置的一、二 档同步器接合套外壳上的直齿轮啮合,发动机动力经倒档主动齿轮、倒档齿轮、 倒档从动齿轮、一、二档同步器花键毂传至输出轴输出。因为相对于其它前进档 位多出一个传动齿轮,改变了转向,所以得到反向输出效果。见图 4-13。 3.2.1 三轴式变速器 在发动机前置后轮驱动(FR 型)的汽车上,常采用三轴式变速器,如丰 田皇冠、日产公爵等轿车、各类皮卡、面包车及国产解放型和东风载货汽车等。 其特点是传动比范围较大,有直接档,传动效率高。 3.2.2 三轴式变速器 1.东风 EQ1090E 型汽车的变速器 图所示为东风 EQ1090E 型汽车变速器的结构图。 变速器通过四个螺栓固定 在飞轮壳后端面上, 其传动部分主要由第一轴、 第二轴、 中间轴和传动齿轮构成。 另外还有倒档轴。 3.3 同步器 1、功用: 使结合套与待啮合齿圈迅速同步, 缩短换档时间, 同时防止啮合时齿间冲击。 2、结构: 同步装置、锁止装置、结合装置 3、分类: 锁环式惯性同步器 锁销式惯性同步器

?2、同步器构造及工作原理: ?同步器有常压式、惯性式、自行增力式等形式。目前广泛采用的是惯性式同步
器。

?惯性式同步器与常压式同步器一样,都是一靠摩擦作用实现同步。 ?惯性式同步器广泛应用于轿车和轻、中型货车的变速器中。常用的结构形式有
锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种。

?1)锁环式同步器: ??锁环式同步器主要部件有:接合套、花键毂、锁环、滑块及定位销、弹簧。
(一)锁环式惯性同步器 1、组成: 2、结构: 3、原理:

??同步原理:它们的同步原理是依靠摩擦作用实现同步的。 ?? 锁止条件是:未同步之前,不论驾驶员施加在接合套上的轴向推力有多大, 惯性力矩 M1 总大于拨环力矩 M2,使接合套齿端与锁环齿端总是相抵触而不能 接合; ?设计同步器时,适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角,便能保证锁止条件的实 现。 ??因为结构布置上的限制,锥面间产生的摩擦力矩不大,而且由于锁止面在锁环 的结合齿上,会因齿端磨损而失效,因此,锁环式同步器不能用在中型货车上。 ?2)锁销式同步器: ??锁销式惯性同步器主要由摩擦锥盘,摩擦锥环、接合套、花键毂、锁销和定位 销组成。 3.4 变速器的操纵机构 3.4.1 变速器操纵机构的类型 1)直接操纵式 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,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。 2)远距离操纵式 在发动机后置或前轮驱动的汽车上,通常汽车变速器距离驾驶员座位较 远, 因而变速杆不能直接布置在变速器盖上,变速杆和变速器之间通常需要用连 杆机构联接, 进行远距离操纵。 为此在变速杆与变速器之间加装了一套传动杆件 构成远距离操纵的型式。 它具有变速杆占据的驾驶室空间小,驾驶室乘坐方便等 优点,但换档操作的准确性和可靠性稍差。 3.4.2 定位锁止机构 1.自锁装置 自锁装置的功用是对各档拨叉轴进行轴向定位锁止,以防止其自动产生轴 向移动而造成自动挂档或自动脱档,并保证各档传动齿轮以全齿长啮合。 自锁装置一般由自锁钢球及自锁弹簧组成。当需要换档时,驾驶员通过变 速杆对拨叉轴施加一定的轴向力, 克服弹簧的压力而将自锁钢球从拨叉轴凹槽中 挤出并推回孔中, 拨叉轴便可滑过钢球进行轴向移动,并带动拨叉及相应的接合 套或滑动齿轮轴向移动, 当拨叉轴移至其另一凹槽与钢球相对正时,钢球又被压 入凹槽(此动作传到手柄上,使驾驶员具有手感) ,此时拨叉所带动的接合套或 滑动齿轮便被拨入空档或被拨入另一工作档位。 2.互锁装置 互锁装置的功用是阻止两个拨叉轴同时移动,防止同时挂入两个档位。避免 因同时啮合的两档齿轮其传动比不同而互相卡住, 造成运动干涉甚至造成零件损 坏。互锁装置的结构型式很多,最常用的有锁球式和锁销式。 3.倒档锁装置 倒档锁装置的功用是防止汽车在前进中因误挂倒档而造成极大的冲击, 使零件损坏,并防止在汽车起步时误挂倒档而造成安全事故。 3.5 变速器的故障诊断与排除 1.换档困难 2.变速器跳档

3.变速器乱档 4.变速器异响 5.变速器漏油 六.实习总结:

通过学习使学生了解了变速器功用、组成与分类和工作原理。掌 握了变速器的拆卸、 零件的检验和检修方法及正确使用和维护变速器。
七.作业:

1. 2.

变速器的作用是什么? 变速器中有那些锁止机构?


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