汽车底盘机械系统构造与检修第四章.pptx
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1、u4.1 变速器概述速器概述u4.2 普通普通齿轮变速器的速器的变速速传动机构机构u4.3 同步器同步器u4.4 手手动变速器的操速器的操纵机构机构u4.5 分分动器器u4.6 手手动变速器速器维护检查u4.7 手手动变速器的故障速器的故障诊断断 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,使汽车能够实现倒车。利用空挡中断发动机向驱动轮的动力传递,以使发动机能够启动和怠速运转,并满足汽车暂时停车和滑行的需要。利用变速器作为动力输出装置驱动其他机构,如自卸车的液压举升装置等。4.1.1 变速器功用速器功用4.1.2 变速器的分速器的分类
2、1按按传动比的比的级数分数分类型传动比特点适用范围有级式变速器采用齿轮传动,具有若干个定值传动比具有结构简单、易于制造、工作可靠、传动效率高等优点轿车和轻、小型货车变速器多采用35个前进挡和一个倒挡(每个挡位对应一个传动比)。重型汽车变速器的挡位较多,有的重型车还装有副变速器无级式变速器传动比在一定的数值范围内可连续变化,多采用液力变矩器以及锥形轮带传动来完成具有结构紧凑、传动效率高等优点,但目前适合用于大转矩输出轿车变速器多采用,货车及中重型汽车不适合采用综合式变速器由液力变矩器和行星齿轮式变速器组成的液力机械式变速器。其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具有操控简单等
3、优点,但传动效率不是很高目前轿车变速器应用较多,小型、轻型货车也有采用2按按变速器操速器操纵方式分方式分类型操纵方式结构强制操纵式通过驾驶员用操纵变速杆来选定挡位,并直接操纵变速器的换挡机构进行挡位变换齿轮式有级变速器大多数都采用强制操纵的换挡方式半自动操纵式驾驶员用手操纵换挡手柄选定挡值,同时导通变速器换挡机构的控制系统,在控制系统操纵下使换挡机构自动进行换挡在齿轮式有级变速器基础上改进而来,即挡位选定是人为控制,挡位变换的实现是自动控制自动操纵式(通常简称为自动变速器)在某一传动比范围内(一般是在前进挡范围内),由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挡位,并进行挡
4、位变换,即自动地改变传动比。驾驶员只需要操纵加速踏板以控制车速综合式变速器和无级式变速器多数都采用自动操纵的换挡方式3按按变速器速器传动方式分方式分类型结构换挡方式普通齿轮式变速器由多对齿轮传动组成用手操纵变速杆来选定挡位,并直接操纵变速器的换挡机构进行挡位变换液力机械式变速器由液力变矩器和有级机械式变速器组成通过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挡位,并进行挡位变换 1变速原理速原理一对齿数不同的齿轮啮合传动时,若小齿轮为主动齿轮,带动大齿轮转动时,输出转速降低;若大齿轮驱动小齿轮时,输出转速升高。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
5、副传动而实现变速的。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)转速与从动轮(即输出轴)转速之比值称为传动比,如图所示,传动比用字母i12表示,即 i12=n1/n2=Z2/Z1因而 n2=n1(Z1/Z2)4.1.3 普通普通齿轮变速器的工作原理速器的工作原理 (a)(b)(c)2换挡原理原理若将如图所示中的齿轮3与4脱开,再将齿轮6与5啮合,传动比变化,输出轴H的转速、转矩也发生变化,即挡位改变。当齿轮4,6都不与中间轴上的齿轮3,5啮合时,动力不能传到输出轴,这就是变速器的空挡。4.1.3 普通普通齿轮变速器的工作原理速器的工作原理两级齿轮传动简
6、图3变向原理向原理如图所示,相啮合的一对齿轮旋向相反,每经一传动副,其轴改变一次转向。图a所示的两对齿轮传动(1和2,3和4),其输出轴与输入轴转向相同,这是普通三轴式变速器前进挡的传动情况。图b所示齿轮4装在中间轴与输出轴之间的倒挡轴上,3对传动副(1和2,3和4,4和5)传递动力,输出轴与输入轴的转向相反,这是三轴式变速器倒挡的传动情况。齿轮4称为倒挡轮或惰轮。4.1.3 普通普通齿轮变速器的工作原理速器的工作原理(a)前进挡 (b)倒档普通齿轮变速器的变速传动机构手动变速器包括变速传动机构和操纵机构两大部分。变速传动机构是变速器的主体,按工作轴的数量(不包括倒挡轴)可分为三轴式变速器和两
7、轴式变速器,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。4.2.1 三三轴式式变速器速器1典型的三轴式五挡变速器1第一轴;2第一轴常啮合传动齿轮;3第一轴齿轮接合齿圈;4,9接合套;5四挡齿轮接合齿圈;6第二轴四挡齿轮;7第二轴三挡齿轮;8三挡齿轮接合齿圈;10二挡齿轮接合齿圈;11第二轴二挡齿轮;12第二轴一、倒挡滑动齿轮;13变速器壳体;14第二轴;15中间轴;16倒挡轴;17,19倒挡中间齿轮;18中间轴一、倒挡齿轮;20中间轴二挡齿轮;21中间轴三挡齿轮;22中间轴四挡齿轮;23中间轴常啮合传动齿轮;24,25花键毂;26第一轴轴承盖;27车速里程表传动齿轮 空挡。第二轴换
8、挡的接合套、传动齿轮均处于中间空转的位置。一挡。前移一、倒挡滑动齿轮12与中间轴一挡齿轮18啮合。二挡。后移接合套9与第二轴二挡齿轮上的齿圈啮合。三挡。前移接合套9与第二轴三挡齿轮7的齿圈啮合。四挡。后移接合套4与第二轴四挡齿轮6的齿圈啮合。五挡。前移接合套4与第二轴常啮合传动齿轮2的齿圈啮合。倒挡。后移第二轴上的一、倒挡齿轮12与倒挡齿轮17啮合。传动情况2带有中间隔板的三轴五挡变速器传动机构1壳体;2接合套;3第二轴三挡齿轮;4第二轴二挡齿轮;5第二轴倒挡齿轮;6第二轴一挡齿轮;7第二轴五挡齿轮;8换挡杆;9换挡杆罩盖;10拨叉轴;11拨叉轴端部调整螺母;12变速器后端盖;13第二轴(输出
9、轴);14同步器毂;15中间轴五挡齿轮;16轴承;17倒挡轴端部;18中间隔板;19倒挡齿轮;20倒挡轴;21中间轴;22第二轴轴承;23第一轴轴承;24变速器前端盖;25第一轴(输入轴)一挡、二挡、三挡和五挡动力传递路线。如图b、图c、图d和图f所示,各自接合套接合,使动力从第一轴通过常啮合齿轮28传到中间轴,由中间轴各挡齿轮将动力传到第二轴各挡齿轮,再由各挡齿轮外齿圈传到接合套,由接合套传给同步器毂,进而向第二轴输出动力。输出轴与输入轴旋转方向相同。四挡动力传递路线。如图e所示,接合套2左移,使动力从第一轴固定齿轮外齿圈传到接合套,由接合套传给第二轴同步器毂,使第一轴与第二轴直接完成动力传
10、递。中间轴空转,输出轴与输入轴旋转方向相同。倒挡动力传递路线。如图g所示,倒挡拨叉(图中未画出)将倒挡惰轮拨入倒挡齿轮,使中间轴倒挡齿轮和第二轴倒挡齿轮进入啮合状态,从而完成动力传递,使输出轴与输入轴旋转方向相反。传动情况传动情况(a)空挡 (b)一挡(c)二挡 (d)三挡传动情况(e)四挡 (f)五挡(g)倒挡4.2.2 两两轴式式变速器速器1发动机纵向布置的两轴式变速器纵向布置两轴式变速器解剖图桑塔纳2000型轿车使用的五挡变速器结构简图 一挡和二挡动力传递路线。如图b和图c所示,各自接合套接合,使动力从第一轴各挡齿轮传到第二轴各挡齿轮,由第二轴各挡齿轮外齿圈传到接合套,再由接合套传到同步
11、器毂,以不同传动比传给输出轴。输出轴与输入轴旋转方向相反。三挡、四挡和五挡动力传递路线。如图d、图e和图f所示,各自接合套接合,使动力从第一轴通过同步器毂传到接合套,由接合套传到第一轴各挡齿轮外齿圈,再由第一轴各挡齿轮传给第二轴各挡齿轮,以不同传动比传给输出轴。输出轴与输入轴旋转方向相反。倒挡动力传递路线。如图g所示,倒挡拨叉(图中未画出)将倒挡惰轮拨入倒挡齿轮,使第一轴倒挡齿轮和第二轴倒挡齿轮进入啮合状态,从而完成动力传递。输出轴与输入轴旋转方向相同。传动情况传动情况(a)空挡 (b)一挡(c)二挡 (d)三挡传动情况(e)四挡 (f)五挡(g)倒挡 变速器采用两轴式布置形式,取消了常规的中
12、间轴,使结构合理,布置紧凑,自身质量小。变速器的前进挡均采用锁环惯性式同步器。齿轮采用多齿数、小模数等结构特点,提高了啮合效率,降低了变速器的噪声。结合齿都采用倒锥齿结构,可防止脱挡。换挡操纵机构的所有连接处均采用塑料件,并有橡胶防尘罩,既灵活又不松动,既可防振,又可防尘。结构特点2发动机横向布置的两轴式变速器1输入轴五挡齿轮;2,12,14,15,27轴承;3输入轴四挡齿轮;4,29接合套;5变速器壳体;6通气阀;7输入轴三挡齿轮;8输入轴二挡齿轮;9输入轴倒挡齿轮;10输入轴一挡齿轮;11离合器壳体;13输入轴;16主减速器主动齿轮;17主减速器从动齿轮;18输出轴一挡齿轮;19输出轴倒挡
13、齿轮;20输出轴二挡齿轮;21输出轴三挡齿轮;22车速里程表传动齿轮;23输出轴四挡齿轮;24输出轴;25输出轴五挡齿轮;26放油塞;28后壳体 一挡。一、二挡同步器使一挡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。二挡。从一挡向二挡换挡时,一、二挡同步器分离一挡从动齿轮,并接合二挡从动齿轮。三挡。当二挡同步器接合套返回空挡后,将三、四挡同步器锁定到主减速器主动齿轮轴上的三挡齿轮上。四挡。将三、四挡同步器接合套从三挡齿轮移开,移向四挡齿轮,将其锁定在主减速器主动齿轮轴上。倒挡。变速杆位于倒挡时,倒挡惰轮挂入,与倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮啮合。传动情况3拆卸与装配现以日产
14、轿车所用的一款手动变速驱动桥为例,介绍手动变速器内部各零件结构,图a所示为变速器壳体解剖图,图b所示为手动变速器齿轮传动件解剖图,各挡传动齿轮及装配关系都能从图中找到。具体拆装顺序不再赘述。1加注塞;2,5变速器壳;3油道(输入轴);4输入轴油封;6车速表小齿轮;7,17O形圈;8离合器壳与变速器壳的配合面;9,19差速器油封;10放油塞;11护套;12磁铁;13油道(主轴);14油槽;15油沟;16螺栓;18挡位开关(图a)3拆卸与装配(图b)1输入轴轴承调整垫片;2输入轴后轴承;3五挡同步器毂;4倒挡同步摩擦锥轮;5倒挡摩擦环;6卡块弹簧;7接合套;8五挡摩擦环;9五挡输入齿轮;10止推垫
15、圈环;11输入轴止推垫圈;12四挡输入齿轮;13摩擦环;14卡环;15三挡及四挡同步器毂;16三挡输入齿轮;17输入轴;18输入轴前轴承;19主轴轴承调整垫片;20主轴后轴承;21止推垫圈;22卡环;23五挡主齿轮;24四挡主齿轮;25三挡主齿轮;26二挡主齿轮;27二挡内摩擦环;28二挡齿轮同步顺锥轮;29二挡外摩擦环;30倒挡主齿轮(接合套);31卡环;32一挡及二挡同步器毂;33一挡主齿轮;34一挡摩擦环;35主轴;36主轴前轴承;37粘滞耦合器;38差速器壳;39倒挡中间齿轮轴;40倒挡中间齿轮;41主减速齿轮;42差速器壳;43转速表驱动齿轮;44差速器半轴轴承;45配对小齿轮轴;4
16、6半轴齿轮;47挡圈;48配对小齿轮;49止推垫圈;50挡销;51差速器半轴轴承;52差速器半轴调整垫片4检修变速器壳体轴承轴变速器盖齿轮与花键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之间的冲击。如不采用同步器,则换挡过程较为复杂。1低低挡换高高挡(四(四挡换五五挡)变速器在四挡工作时,接合套3与第二轴四挡齿轮4上的接合齿圈啮合,两者接合齿圆周速度V3=V4。欲换入五挡时,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,处于空挡位置。此时仍是V3=V4,因第二轴四挡齿轮4的转速低于第一轴常啮合传动齿轮2的转速,圆周速度V4
17、V2,所以在换入空挡的瞬间,V3V4,故V3V4,如图b所示。但在空挡时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B开始升速,让V4V3,如图b中虚线所示,再踩下离合器踏板稍等片刻,V3=V4(同步点4),即可挂入四挡。4.3.1 无同步器的无同步器的换挡过程程(b)五档换四档1第一第一轴2第一第一轴常常啮合合传动齿轮3接合套接合套4第二第二轴四四挡齿轮5第二第二轴6中中间轴四四挡齿轮7中中间轴8中中间轴常常啮合合齿轮9花花键毂2高高挡换低低挡(五(五挡换四
18、四挡)图b中还有一次同步时刻A,利用这一点来缩短换挡时间,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。由此可见,欲使无同步器变速器换挡时不产生齿轮冲击,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。因此汽车变速器装有同步器,保证换挡迅速、平顺。4.3.1 无同步器的无同步器的换挡过程程(b)五档换四档1第一第一轴2第一第一轴常常啮合合传动齿轮3接合套接合套4第二第二轴四四挡齿轮5第二第二轴6中中间轴四四挡齿轮7中中间轴8中中间轴常常啮合合齿轮9花花键毂同步器由同步装置(包括推动件、摩擦件)、锁止装置和接合装置组成,如图所示。目前所用的同步器几乎都采用摩擦惯性式同
19、步装置,按锁止装置不同,可分为锁环式和锁销式惯性同步器。4.3.2 同步器的构造及工作原理同步器的构造及工作原理同步器1锁环式惯性同步器1第一轴齿轮外齿圈;2滑块;3拨叉;4第二轴齿轮外齿圈;5,9锁环;6弹簧圈;7同步器花键毂;8接合套;10环槽;11滑块运动的轴向槽;12锁环缺口工作原理同步器的工作原理可分为空挡位置、摩擦力矩的形成与锁止过程和同步啮合3个阶段。空挡位置时,接合套8处于中间位置,齿轮外齿圈、锁环9和接合套8及其有关联的运动件,因惯性作用而沿原方向继续旋转(图示箭头方向)。此时锁环是轴向自由的,其内锥面与齿轮1的外锥面没有摩擦(如图a所示虚线)。当把接合套8向左推时,如图b所
20、示。首先是接合套与锁环靠在一起,在很短时间内,滑块2顶靠在锁环缺口上边缘,同时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。(a)(b)工作原理再把接合套8左移,由于锁环内锥面与齿轮1外锥面相互摩擦,迫使锁环9、齿轮1和接合套转速趋向一致,当转速相同时,三者同步进入啮合,如图c,d所示。考虑结构布置的合理性、紧凑性及锥面间摩擦力矩大小等因素,锁环式惯性同步器多用在小型汽车上,有的中型汽车变速器的中、高速挡也采用这种同步器。(c)(d)2锁销式惯性同步器1第一轴齿轮;2摩擦锥盘;3摩擦锥环;4定位销;5接合套;6第二轴四挡齿轮;7第二轴;8锁销;9同步器花
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