单元三手动变速器Word格式文档下载.docx
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传动比的概念见下面的普通齿轮传动的基本原理。
(1)有级式变速器
有级式变速器采用齿轮传动,具有若干个定值传动比。
轿车和轻、中型货车变速器多采用3-5个前进档和一个倒档,每个档位对应一个传动比。
重型汽车行驶的路况复杂,变速器的档位较多,可有8-20个档位。
注意:
变速器的档数都是指前进档的个数。
如上海桑塔纳2000采用的是五档手动变速器是指其具有五个前进档。
齿轮式变速器具有结构简单、易于制造、工作可靠、传动效率高等优点。
这种齿轮式的有级变速器按照结构不同又可以分为二轴式和三轴式变速器。
二轴式变速器广泛用于发动机前置前轮驱动的轿车,而三轴式变速器可应用于其他各类型车辆。
(2)无级式变速器
无级式变速器英文缩写为CVT,它的传动比的变化是连续的。
目前的无级变速器一般都是采用金属带传动动力,通过主、从动带轮直径的变化实现无级变速。
这种变速器在中、高级轿车的应用越来越多。
(3)综合式变速器
综合式变速器是由液力变矩器和有级齿轮式变速器组成的,一般都是由电脑来自动实现换档,所以多把这种变速器称为自动变速器。
这种变速器的传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化,目前应用较多。
2.按变速器操纵方式分
按变速器操纵方式可分为手动变速器、自动变速器和手动自动一体变速器三种。
(1)手动变速器
手动变速器的英文缩写为MT,即ManualTransmission的缩写。
它是通过驾驶员用手操纵变速杆来选定档位,并直接操纵变速器的换档机构进行档位变换。
齿轮式有级变速器大多数都采用这种换档方式。
(2)自动变速器
自动变速器的英文缩写为AT,即AutomaticTransmission的缩写。
这种变速器的自动控制系统根据发动机的负荷和车速的变化情况自动地选定档位,并进行档位变换,即自动地改变传动比。
驾驶员只需要操纵加速踏板控制车速。
(3)手动自动一体变速器
这种变速器可以自动换档,也可以手动换档,比较典型的如奥迪A6的Tiptronic,上海帕萨特1.8T也装有手动自动一体变速器。
本课题将介绍手动、有级、齿轮变速器,一般简称为手动变速器。
三、普通齿轮传动的基本原理
普通齿轮变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动来实现转矩和转速的改变。
齿轮传动的基本原理如图3-1所示,一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以实现变速,而且两齿轮的转速比与其齿数成反比。
设主动齿轮转速为n1,齿数为z1,从动齿轮转速为n2,齿数为z2。
主动齿轮(即输入轴)转速与从动齿轮(即输出轴)转速之比值称为传动比,用字母i12表示。
即由1传到2的传动比
i12=n1/n2=z2/z1
当小齿轮为主动齿轮,带动大齿轮转动时,输出转速降低,即n2<
n1,称为减速传动,此时传动比i>
1,如图3-1a)所示;
,大齿轮驱动小齿轮时,输出转速升高,即n2>
n1,称为增速传动,此时传动比i<
1,如图3-1b)所示。
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。
图3-1齿轮传动的基本原理
a)减速传动b)增速传动
Ⅰ-输入轴Ⅱ-输出轴
1-主动齿轮2-从动齿轮
如图3-2所示为两级齿轮传动示意图,齿轮1为主动齿轮,驱动齿轮2转动,齿轮3与齿轮2固连在一起,再驱动齿轮4转动并输出动力,此时由1传到4的传动比为
i14=n1/n4=(z2z4)/(z1z3)=i12i34
因此,可以总结为多级齿轮传动的传动比为
i=所有从动齿轮齿数的乘积/所有主动齿轮齿数的乘积=各级齿轮传动比的乘积
图3-2两级齿轮传动示意图
1、3-主动齿轮2、4-从动齿轮
对于变速器,各档的传动比i就是变速器输入轴转速与输出轴转速之比。
即
i=n输入/n输出=T输出/T输入
当i>
1时,n输出<
n输入,T输出>
T输入,此时实现降速增矩,为变速器的低档位,且i越大,档位越低;
当i=1时,n输出=n输入,T输出=T输入,为变速器的直接档;
当i<
1时,n输出>
n输入,T输出<
T输入,此时实现升速降矩,为变速器的超速档。
例如,桑塔纳2000五档手动变速器各档的传动比见表3-1。
其一至三档为降速档,四档为直接档,五档为超速档。
表3-1桑塔纳2000五档手动变速器各档的传动比
档位
传动比
Ⅰ
3.455
Ⅱ
1.944
Ⅲ
1.286
Ⅳ
0.969
Ⅴ
0.800
测试题:
1.说明变速器的功用。
2.试以一对齿轮为例说明如何实现降速档、直接档和超速档。
课题3.2手动变速器的变速传动机构
1.掌握二轴式变速器变速传动机构的结构
2.掌握二轴、三轴变速器各档动力传动路线
3.掌握桑塔纳2000轿车二轴五档变速器的拆装、检修
二轴、三轴变速器各档动力传动路线
应会:
桑塔纳2000轿车二轴五档变速器的拆装、检修
采用现场教学并结合多媒体、录像等方式,并注重启发学生能够举一反三,最后教师总结
手动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转矩的大小和方向;
操纵机构的作用是实现换档。
变速传动机构是变速器的主体,按工作轴的数量(不包括倒档轴)可分为二轴式变速器和三轴式变速器。
一、二轴式变速器的变速传动机构
二轴式变速器用于发动机前置前轮驱动的汽车,一般与驱动桥(前桥)合称为手动变速驱动桥。
目前,我国常见的国产轿车均采用这种变速器,如桑塔纳、捷达、富康、奥迪等。
前置发动机有纵向布置和横向布置两种形式,与其配用的二轴式变速器也有两种不同的结构形式。
发动机纵置时,主减速器为一对圆锥齿轮,如奥迪100、桑塔纳2000轿车,如图3-3所示;
发动机横置时,主减速器采用一对圆柱齿轮,如捷达轿车,如图3-4所示。
图3-3发动机纵置的二轴式变速器传动示意图(桑塔纳2000)
1-纵置发动机2-离合器3-变速器4-变速器输入轴5-变速器输出轴(主减速器主动锥齿轮)6-差速器7-主减速器从动锥齿轮8-前轮
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ-一、二、三、四、五档齿轮R-倒档齿轮
图3-4发动机横置的二轴式变速器传动示意图(捷达)
1-发动机2-离合器3-变速器4-主减速器5-差速器6-带等角速万向节的半轴
1.发动机纵向布置的二轴式变速器
如图3-5、3-6所示分别为桑塔纳2000轿车二轴式变速器传动机构的结构图和示意图。
图3-5桑塔纳2000轿车二轴式变速器传动机构的结构图
1-四档齿轮2-三档齿轮3-二档齿轮4-倒档齿轮5-一档齿轮6-五档齿轮7-五档运行齿环8-换档机构壳体9-五档同步器10-齿轮箱体11-一、二档同步器12-变速器壳体13-三、四档同步器14-输出轴15-输入轴16—差速器
图3-6桑塔纳2000轿车二轴式变速器传动机构的示意图
1-输入轴2-输出轴3-三、四档同步器4-一、二档同步器5-倒档中间齿轮
Ⅰ-一档齿轮Ⅱ-二档齿轮Ⅲ-三档齿轮Ⅳ-四档齿轮Ⅴ-五档齿轮R-倒档齿轮
1)结构
该变速器的变速传动机构有输入轴和输出轴,二轴平行布置,输入轴也是离合器的从动轴,输出轴也是主减速器的主动锥齿轮轴。
该变速器具有五个前进档和一个倒档,全部采用锁环式惯性同步器换档。
输入轴上有一~五档主动齿轮,其中一、二档主动齿轮与轴制成一体,三、四、五档主动齿轮通过滚针轴承空套在轴上。
输入轴上还有倒档主动齿轮,它与轴制成一体。
三、四档同步器和五档同步器也装在输入轴上。
输出轴上有一~五档从动齿轮,其中一、二档从动齿轮通过滚针轴承空套在轴上,三、四、五档齿轮通过花键套装在轴上。
一、二档同步器也装在输出轴上。
在变速器壳体的右端还装有倒档轴,上面通过滚针轴承套装有倒档中间齿轮。
2)各档动力传动路线(如图3-6所示)
各档动力传动路线见表3-2。
表3-2桑塔纳2000轿车变速器动力传动路线
操作:
此时可以观看变速器实物,讲解结构、演示各档动力传动路线。
3)拆装和检修
变速传动机构包括输入轴、输出轴及其上的齿轮。
输入轴和输出轴的分解分别见图3-7和图3-8所示。
图3-7输入轴分解图
1-后轴承的罩盖2-挡油圈3-卡环4-输入轴后轴承5-变速器后盖6-五档同步套管7-五档同步环8-五档同步器和齿轮9-五档齿轮滚针轴承10-五档齿轮滚针轴承内座圈11-固定垫圈12-卡环13-中间轴承14-轴承支座15-中间轴承内座圈16-卡环17-四档齿轮18-四档同步环19-四档齿轮滚针轴承20-卡环21-三档和四档同步器22-三档同步环23-三档齿轮24-三档齿轮滚针轴承25-输入轴26-输入轴滚针轴承
图3-8输出轴分解图
1-五档齿轮2-输出轴外后轴承3-轴承保持架4-后轴承外圈5-调整垫片6-轴承支座7-输出轴内后轴承8-一档齿轮9-一档齿轮滚针轴承10-一档齿轮滚针轴承内座圈11-一档同步环12-一档和二档同步器13-二档同步环14-二档齿轮15-二档齿轮滚针轴承16-挡环17-三档齿轮(凸缘应转向四档齿轮)18-挡环19-四档齿轮(凸缘应转向主动锥齿轮)20-输出轴前轴承21-输出轴22-圆柱销23-输出轴前轴承外圈
(1)整套齿轮的拆卸
拆卸变速器。
拆下变速器后盖。
拆下轴承支座。
拆下整套齿轮。
(2)输入轴的拆卸
拆下四档齿轮的卡环。
取下四档齿轮、同步环和滚针轴承,拆下同步器锁环。
取下三档和四档同步器、三档同步环和齿轮,取下三档齿轮的滚针轴承,取下输入轴的中间轴承内座圈。
(3)输出轴的拆卸
拆下输出轴内后轴承和一档齿轮。
取下滚针轴承和一档同步环,取下滚针轴承的内座圈、同步器和二档齿轮。
取下二档齿轮的滚针轴承,拆下三档齿轮的卡环、三档齿轮。
拆下四档齿轮的卡环、四档齿轮。
拆下输出轴的前轴承。
(4)检修
a.检查所有齿轮和轴承的损坏情况。
齿面有轻微斑点,在不影响使用的情况下可以用油石修磨。
当齿厚磨损超过0.2mm,齿长磨损超过原齿长的15%,或斑点面积超过齿面15%,以上,则应更换齿轮。
装好滚针轴承和内座圈后,用百分表检查齿轮与内座圈之间的间隙,如图3-9所示。
标准间隙为0.009~0.060mm,极限间隙为0.15mm,超过极限应更换轴承。
齿轮应成对更换
图3-9检查齿轮与内座圈之间的间隙
b.检查输入轴和输出轴,不应有裂纹,轴径及花键不应有严重磨损,轴上的齿轮不应有断齿和严重磨损,否则应更换。
检查轴的径向圆跳动,如图3-10所示,不应超过0.05mm,否则应更换或校正。
图3-10检查轴的径向圆跳动
c.检查同步器。
将同步环压在各自齿轮的锥面上,按压转动同步环时要有阻力,用塞尺测量环齿与轮齿之间的间隙a,如图3-11所示。
间隙a的规定值见表3-3。
如果不符合规定,应更换同步环。
图3-11检查同步器间隙
表3-3同步器环齿与轮齿之间的间隙a单位:
mm
(5)装配
装上中间轴承的内座圈。
将预先润滑过的三档齿轮滚针轴承装上,把油槽转向二档齿轮。
组装三档、四档同步器。
装上三档齿轮和三档、四档同步器,装上卡环。
装上同步环、滚针轴承和四档齿轮,再装卡环。
用2kN的力将三档齿轮、同步器和四档齿轮紧紧压卡环上,把总成固定好。
将前轴承装在输出轴上。
装上四档齿轮。
用手扶住前轴承,齿轮有凸缘的一边应朝向轴承。
用卡环将四档齿轮固定好,卡环的厚度有2.35mm、2.38mm、2.41mm、2.44mm、2.47mm等几种。
安装三档齿轮,凸缘应朝向四档齿轮。
用塞尺测量卡环的厚度,根据测量结果,选择适当的卡环装上。
安装滚针轴承、齿轮和二档同步环。
装配一档和二档同步器。
装上一档和二档同步器,同步器壳体的槽应朝一档齿轮。
装上一档齿轮滚针轴承的内座圈。
装上一档同步环、一档齿轮、一档齿轮滚针轴承。
装上内后轴承,将输入轴和输出轴装在轴承支座上,将轴承支座装在变速器壳体上。
将变速器后盖装在变速器轴承支座上。
2.发动机横向布置的二轴式变速器
1)结构
发动机横向布置的二轴式变速器结构如图3-12所示,所有前进档齿轮和倒档齿轮都采用常啮合斜齿轮,并采用锁环式同步器换档。
图3-12发动机横向布置的二轴式变速器结构图
1-输出轴2-输入轴3-四档齿轮4-二档齿轮5-二档齿轮;
6-倒档齿轮7-倒档惰轮8-一档齿轮9-主减速器主动齿轮10-差速器油封11-等速万向节轴12-差速行星齿轮13-差速半轴齿轮14-主减速器从动齿轮15-一、二档同步器16-三、四档同步器
2)动力传动路线
(1)一档
如图3-13所示,一、二档同步器使一档齿轮与主减速器主动齿轮轴接合,将变速齿轮锁定到主减速器主动齿轮轴上。
输入轴齿轮的一档主动齿轮顺时针转动,逆时针地驱动一档从动齿轮和主减速器主动齿轮轴,顺时针驱动主减速器从动齿轮。
图3-13一档动力传动路线
(2)二档
从一档向二档换档时,一、二档同步器分离一档从动齿轮,并接合二档从动齿轮,动力传动路线如图3-14所示。
图3-14二档动力传动路线
(3)三档
当二档同步器接合套返回空档后,将三、四档同步器锁定到主减速器主动齿轮轴上的三档齿轮上。
动力传动路线如图3-15所示。
图3-15三档动力传动路线
(4)四档
将三、四档同步器接合套从三档齿轮移开,移向四档齿轮,将其锁定在主减速器主动齿轮轴上。
动力传动路线如图3-16所示。
图3-16四档动力传动路线
(5)倒档
变速杆位于倒档时,倒档惰轮换入与倒档主动齿轮和倒档从动齿轮啮合。
倒档从动齿轮同时又是一、二档同步器接合套,同步器接合套带有沿其外缘加工的直齿。
倒档惰轮改变变速齿轮的转动方向,汽车就可以倒车。
动力传动路线如图3-17所示。
图3-17倒档动力传动路线
二、三轴式变速器的变速传动机构
三轴式变速器用于发动机前置后轮驱动的汽车。
下面以东风EQ1092中型货车的变速器为例进行介绍,其结构简图如图3-18所示,有三根主要的传动轴,一轴、二轴和中间轴,所以称为三轴式变速器。
另外还有倒档轴。
图3-18东风EQ1092中型货车的三轴式变速器
l-一轴2-—轴常啮合齿轮3-—轴常啮合齿轮接合齿圈4、9-接合套;
5-四档齿轮接合齿圈6-二轴四档齿轮7-二轴三档齿轮8-三档齿轮接合齿圈10-二档齿轮接合齿圈11-二轴二档齿轮12-二轴一、倒档直齿滑动齿轮13-变速器壳体14-二轴15-中间轴16-倒档轴17、19-倒档中间齿轮18-中间轴一、倒档齿轮20-中间轴二档齿轮21-中间轴三档齿轮22-中间轴四档齿轮23-中间轴常啮合齿轮24、25-花键毂26-一轴轴承盖27-回油螺纹
该变速器为五档变速器,各档传动情况如下:
(1)空档
二轴上的各接合套、传动齿轮均处于中间空转的位置,动力不传给第二轴。
(2)一档
前移一倒档直齿滑动齿轮12与中间轴一档齿轮18啮合。
动力经一轴齿轮2、中间轴常啮合齿轮23、中间轴齿轮18、二轴一倒档齿轮12,传到第二轴使其顺时针旋转(与第一轴同向)。
(3)二档
后移接合套9与二轴二档齿轮11的接合齿圈10啮合。
动力经齿轮2、23、20、11、10、9、24,传到二轴使其顺时针旋转。
(4)三档
前移接合套9与二轴三档齿轮7的接合齿圈8啮合。
动力经齿轮2、23、21、7、8、9、24,传到二轴使其顺时针旋转。
(5)四档
后移接合套4与二轴四档齿轮6的接合齿圈5啮合。
动力经齿轮2、23、22、6、5接、4、25,传到二轴使其顺时针旋转。
(6)五档
前移接合套4与一轴常啮合齿轮2的接合齿圈3啮合。
动力直接由一轴、2、3、4、25,传到二轴,传动比为1。
由于二轴的转速与一轴相同,故此档称为直接档。
(7)倒档
后移二轴上的一、倒档直齿滑动齿轮12与倒档齿轮17啮合。
动力经齿轮2、23、18、19、17、12,传给二轴使其逆时针旋转,汽车倒向行驶。
倒档传动路线与其他档位相比较,由于多了倒档中间齿轮的传动,所以改变了二轴的旋转方向。
1.照实物或图片说明桑塔纳2000轿车二轴、五档手动变速器和东风EQ1092三轴、五档手动变速器的各档动力传动情况(包括如何换档及动力传动路线)。
2.如何检查变速器各轴和齿轮?
课题3.3同步器
1.掌握锁环式惯性同步器结构和原理
2.掌握锁环式惯性同步器的装配要点
3.了解锁销式同步器的结构和原理
锁环式惯性同步器结构和原理
锁环式惯性同步器的装配要点
目前汽车中手动、普通齿轮变速器换档的方式有两种,一是采用直齿滑动齿轮,如东风EQ1092的一、倒档的换档方式;
二是采用同步器换档,这种方式应用最广泛,几乎所有的变速器都是采用同步器进行换档。
一、同步器的功用
1.功用
同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步,缩短换档时间;
且防止在同步前啮合而产生换档冲击。
如果没有同步器,变速器的换档的过程是怎样的呢?
带着这样的问题,我们进入下面的学习。
2.无同步器的换档过程
以无同步器五档变速器的四、五档互换为例进行介绍,如图3-19所示为其结构简图,采用接合套进行换档。
图3-19无同步器五档变速器的四、五档简图
1-一轴2-一轴常啮合齿轮3-接合套4-二轴四档齿轮5-二轴6-中间轴四档齿轮7-中间轴8-中间轴常啮合齿轮9-花键毅
1)低档换高档(四档换五档)
变速器在四档工作时,接合套3与二轴四档齿轮4上的接合齿圈啮合,两者接合齿圆周速度V3=V4。
欲换入五档时,驾驶员先踩下离合器踏板,离合器分离,再通过变速操纵机构将接合套3左移,处于空档位置。
此时仍是V3=V4,因二轴四档齿轮4的转速低于一轴常
啮合齿轮2的转速,圆周速度V4<
V2。
所以在换入空档的瞬间,V3<
V2,为避免齿轮冲击,不应立即换入五档,应先在空档停留片刻。
在空档位置时,变速器输入轴各零件已与发动机中断了动力传递且转动惯量较小,再加上中间轴齿轮有搅油阻力,所以V2下降较快,如图
3-20a)所示;
而整个汽车的转动惯性大,导致接合套3(与第二轴转速相同)的圆周速度V3下降慢,因图3-20a)中两直线V3、V2的倾斜度不同而相交,交点即为同步状态(V3=V2)。
此时将接合套左移与齿轮2上的齿圈啮合挂入五档,不会产生冲击。
但自然减速出现同步的时刻太晚,应在摘下四档后,立即抬起离合器踏板,利用发动机怠速工况迫使一轴更快地减速,V2下降较快,如图3-20a)中虚线所示,同步点出现得早,缩短了换档时间。
2)高档换低档(五档换四档)
变速器在五档工作时以及由五档换入空档的瞬间,接合套3与一轴常啮合齿轮2接合齿圈圆周速度相同,即V3=V2,因V2>
V4,故V3>
V4,如图3-20b)所示。
但在空档时V4下降得比V3快,即V4与V3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档后,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一轴都从B点开始升速,让V4>
V3,如图3-20b)中虚线所示,再踩下离合器踏板稍等片刻,V3=V4(同步点A),即可换入四档。
图3-20b)中还有一次同步时刻A',利用这一点来缩短换档时间,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3-20无同步器的换档过程
a)低档换高档b)高档换低档
由此可见,欲使无同步器变速器换档时不产生换档冲击,需采取较复杂的操作,不仅易使驾驶员产生疲劳,且降低齿轮的使用寿命。
同步器是在接合套的基础上进一步发展起来的,下面通过介绍同步器结构和原理使我们进一步了解同步器的功用。
二、同步器的构造及工作原理
目前所采用的同步器几乎都是摩擦式惯性同步器,按锁止装置不同,可分为锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器。
1.锁环式惯性同步器
1)构造
锁环式同步器的结构如图3-21所示,花键毂7用内花键套装在二轴外花键上,用垫圈、卡环轴向定位。
花键毂7两端与齿轮1和4之间各有一个青铜制成的锁环(即同步环)5和9。
锁环上有短花键齿圈,其花键的尺寸和齿数与花键毂、齿轮1和4的外花键齿相同。
两个齿轮和锁环上的花键齿,靠近接合套8的一端都有倒角(锁止角),与接合套齿端的倒角相同。
锁环有内锥面,与齿轮1、4的外锥面锥角相同。
在环锁内锥面上制有细密的螺纹(或直槽),当锥面接触后,它能及时破坏油膜,增加锥面间的摩擦力。
锁环内锥面摩擦副称为摩擦件,外沿带倒角的齿圈是锁止件,锁环上还有三个均布的缺口12。
三个滑块2分别装在花键毂7上三个均布的轴向槽11内,沿槽可以轴向移动。
滑块被两个弹簧圈6的径向力压向接合套,滑块中部的凸起部位压嵌在接合套中部的环槽10内。
滑块和弹簧是推动件。
滑块两端伸入锁环5的缺口12中,滑块窄缺口宽,两者之差等于锁环的花键齿宽。
锁环相对滑块顺转和逆转都只能转动半个齿宽,且只有当滑块位于锁环缺口的中央时,接合套与锁环才能接合。
图3-21锁环式惯性同步器
1-—轴常啮合齿轮的接合齿圈2-滑块3-拨叉4-二轴齿轮5、9-锁环(同步环)6-弹簧圈7-花键毂8-接合套10-环槽11-三个轴向槽12-缺口
2)工作原理
以二档换三档为例,说明同步器的工作原理,如图3-22所示。
图3-22锁环式惯性同步器工作原理
1-待啮合齿轮的接合齿圈2-滑块8-接合套9-锁环(同步环)
①空档位置
接合套8刚从二档退入空档时,如图3-22a)所示,三档齿轮1、接合套8、锁环9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