底盘讲义之手动变速器.docx
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底盘讲义之手动变速器
底盘讲义之手动变速器
作者:
佚名来源:
发布时间:
2018年03月23日
手动变速器
课题3.1变速器概述
学习目标
鉴定标准
教案建议
1. 掌握离合器的功用
2. 了解变速器的分类
3. 掌握普通齿轮传动的基本原理
应知:
变速器的功用;普通齿轮传动的基本原理
建议:
采用多媒体、录像等方式,提高学生的学习兴趣,并可进行讨论,最后教师总结
想一想:
汽车为什么要采用变速器?
变速器有什么功用?
提示:
从变速器的名称,我们可以知道变速器应该具有变速的功能,但这还不全面,还应从发动机的特性来考虑。
一、变速器的功用
1.实现变速、变矩
汽车上所应用的发动机具有转矩变化范围小、转速高的特点,这与汽车实际的行驶状况是不相适应的。
如果没有变速器而直接将发动机与驱动桥连接在一起,首先因为发动机的转矩小,不能克服汽车的行驶阻力,使汽车根本无法起步;其次假使汽车行驶起来,也会因为车速太高而不实用,甚至无法驾控。
所以必须改造发动机的转矩、转速特性,使发动机的转矩增大、转速下降以适应汽车实际行驶的要求。
变速器中是通过不同的档位来实现这一功用。
总结:
一般把这一功用概括为降速、增矩,但降速和增矩实际上的含义是相同的,即降速必然带来增矩。
2.实现倒车
发动机的旋转方向从前往后看为顺时针方向,且是不能改变,为了实现汽车的倒向行驶,变速器中设置了倒档。
3.实现中断动力传动
在发动机起动和怠速运转、变速器换档、汽车滑行和暂时停车等情况下,都需要中断发动机的动力传动,因此变速器中设有空档。
二、变速器的类型
现代汽车上所采用的变速器有多种结构形式,一般可以按照传动比和操纵方式进行分类。
1.按传动比的变化方式分
变速器按传动比的级数可分为有级式、无级式和综合式三种。
提示:
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
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 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 测试卷: 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 学习目标 鉴定标准 教案建议 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 应知: 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 建议: 采用现场教案并结合多媒体、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。 注意: 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。 因为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,因为多了倒档中间齿轮的传动,所以改变了二轴的旋转方向。 测试卷: 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?
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