變速器基本知識介紹

變速器知識介紹

目錄變速器的功用和類型；常見手動變速器介紹；變速器各擋速比的形成；同步器介紹；變速器操縱機(jī)構(gòu)互鎖、自鎖原理介紹；變速器主副箱互鎖機(jī)構(gòu)原理介紹；變速器與整車匹配的基本要求；變速器故障診斷及原因分析；第一章變速器的功用和類型

發(fā)動機(jī)是汽車心臟，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動力必須經(jīng)過傳動系統(tǒng)才能驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。傳動系統(tǒng)的心臟是變速器。汽車上廣泛活塞式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。變速器的功用是：①改變汽車的傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，使車輛適應(yīng)各種變化的行駛工況，同時(shí)使發(fā)動機(jī)在理想的工況（功率大而耗油率較低）下工作；②在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使整車能倒退行駛；③實(shí)現(xiàn)空擋，中斷發(fā)動機(jī)傳遞給車輪的動力，使發(fā)動機(jī)能夠起動怠速。變速器的功用變速器的類型

按傳動比變化方式，汽車變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種；按操縱方式不同，汽車變速器又可分為三種：強(qiáng)制操縱式變速器、半自動操縱式變速器、自動操縱式變速器；大齒公司目前中型變速器均為有級式變速器、操縱方式為強(qiáng)制操縱，下面對有級式變速器與強(qiáng)制操縱式變速器兩個概念做如下闡述。有級式變速器：該種變速器應(yīng)用最廣泛。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用齒輪形式的不同，有軸線固定式變速器（普通變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器（行星齒輪變速器）。所謂的變速器檔位數(shù)即指其前進(jìn)檔位數(shù)。強(qiáng)制操縱變速器：駕駛員直接操縱變速桿換擋，為大多數(shù)汽車采用。

第二章常見手動變速器介紹常見手動變速器

常見手動變速器主要采用齒輪傳動的變速原理，變速器內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，汽車行駛時(shí)的換擋就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時(shí)，讓傳動比大的齒輪副工作；而在高速時(shí)，讓傳動比小的齒輪副工作。由于各擋齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各擋的傳動比是定值。常見的手動變速器由鑄鐵或壓鑄鋁殼體、軸、軸承、齒輪、同步器和頂蓋換擋機(jī)構(gòu)組成。輸入軸輸入軸端蓋輸入軸軸承全同步器變速器結(jié)構(gòu)（軸、軸承、殼體操縱系統(tǒng)）副軸前軸承主軸副軸頂蓋換擋機(jī)構(gòu)變速器殼體副軸后軸承主軸后軸承輸出法蘭全同步器變速器結(jié)構(gòu)（各擋齒輪）下面以HW95706T變速器為例將各擋齒輪予以展示一擋二擋倒擋三檔四檔五擋常嚙合倒擋惰輪，因空間限制，此處惰輪采用雙聯(lián)輪。惰輪軸全同步器變速器結(jié)構(gòu)（各擋同步器）下面以HW95706T變速器為例將各擋齒輪予以展示二擋同步器總成三擋同步器總成四擋同步環(huán)五擋同步環(huán)因倒擋、一擋齒輪轉(zhuǎn)速不高，未采用同步器裝置，直接采用嚙合齒套換擋。全同步器變速器結(jié)構(gòu)（頂蓋換擋機(jī)構(gòu)）頂蓋換擋機(jī)構(gòu)全貌頂蓋換擋機(jī)構(gòu)內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)對于頂蓋換擋機(jī)構(gòu)，大家先大體認(rèn)識下，后面將會有章節(jié)對此做詳細(xì)說明?，F(xiàn)在，大齒公司全同步器中型變速器主要有以下：HW65506T(DC6J65T)，中心距：130，速比（C）:6.719~0.74,最大輸入扭矩：650Nm；HW75506T(DC6J70T)，中心距：148，速比（C）:6.54~0.814,最大輸入扭矩：700Nm；HW95506T(DC6J95T)，中心距：148，速比有以下三種：速比（D）:8.015~1,最大輸入扭矩：931Nm;速比（C）:8.015~0.853,最大輸入扭矩：931Nm;速比（C）:7.028~0.748,最大輸入扭矩：1000Nm。HW10707T(DC7J100T)，中心距：156，速比有以下兩種：速比（D）:10.682~1,最大輸入扭矩：900Nm;速比（C）:8.4~0.786,最大輸入扭矩：1000Nm。HW12706T，中心距：165，速比（D）:9.204~1,最大輸入扭矩：1200Nm;HW12707T(DC7J120T),中心距：165，速比有以下兩種：速比（D）:10.307~1,最大輸入扭矩：1000Nm;速比（C）:9.204~0.829,最大輸入扭矩：1200Nm;雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)（軸、軸承、殼體操縱系統(tǒng)）輸入軸變速器前殼離合器分離系統(tǒng)輸入軸端蓋頂蓋換擋機(jī)構(gòu)主軸副軸副輸出軸副箱副軸輸出法蘭雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)（各擋齒輪）下面以HW12710變速器為例將各擋齒輪予以展示倒擋一擋二擋三擋四擋常嚙合副箱高擋副箱低擋一倒擋滑套二三擋滑套四五擋滑套副箱同步器雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)（各擋滑套及副箱同步器）雙中間軸變速器主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

雙中間軸變速器主箱和副箱均采用雙中間軸結(jié)構(gòu)，兩根中間軸相間180°。動力從輸入軸輸入后，分流到兩根中間軸上，然后匯集到主軸，再分流到副箱兩根中間軸上，最后又匯集到副箱輸出軸輸出。在理論上每根中間軸只傳遞1/2的扭矩，所以采用雙中間軸可以使變速器的中心距及齒輪厚度減小，從而縮短整個變速器的軸向長度，減輕變速器的重量。因?yàn)橹鬏S上各檔齒輪在主軸上浮動，這樣就取消了傳統(tǒng)的滾針軸承，使主軸總成的結(jié)構(gòu)更簡單。在工作時(shí)，兩個中間軸齒輪對主軸齒輪所施加的徑向力大小相等，方向相反，從而使主軸只承受扭矩，不承受彎矩，改善了主軸和軸承的受力狀況，大大提高了變速器的使用可靠性和壽命。大齒公司目前的雙中間軸變速器的主箱內(nèi)沒有同步器，換檔是靠滑動齒套來進(jìn)行的，二軸滑套通過漸開線花鍵套在二軸上，移動滑套使滑套的接合齒(外花鍵)與二軸齒輪的內(nèi)花鍵嚙合而傳遞動力。大齒公司目前的雙中間軸中型變速器有HW90510、HW12710兩種，各項(xiàng)參數(shù)如下：HW90510，中心距：主副箱箱均為115，速比如下：速比（D），13.23～1，最大輸入扭矩：600Nm；速比（D），11.63～1，最大輸入扭矩：700Nm；速比（C），11.987～0.819，最大輸入扭矩：665Nm；速比（C），10～0.754，最大輸入扭矩：800Nm；速比（C），9.318～0.8，最大輸入扭矩：875Nm；速比（C），9.06～0.779，最大輸入扭矩：900Nm；HW12710，中心距：主箱125、副箱135，速比如下：速比（D），13.289～1，最大輸入扭矩：1200Nm；速比（C），9.975～0.758，最大輸入扭矩：1400Nm。第三章變速器各擋速比的形成所謂變速器的速比，即參與工作的齒輪的齒數(shù)之比（被動齒輪齒數(shù)/主動齒輪齒數(shù)）。

上圖16-2所示，為六擋變速器的傳動示意圖，圖示為變速器的空當(dāng)位置。當(dāng)?shù)谝惠S旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪2帶動中間軸常嚙合齒輪38及中間軸上的各齒輪旋轉(zhuǎn)，由于8、9、16、17、22和25是空套在第二軸上的，故此時(shí)第二軸不能被驅(qū)動，即此時(shí)二軸不轉(zhuǎn)動,無動力輸出。機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成

欲掛上一檔，可操縱變速桿，通過撥叉使齒套20右移，與一擋齒輪接合齒圈21接合后，動力便可從第一軸依次經(jīng)過齒輪2、齒輪38、中間軸、齒輪33、齒輪22、接合齒圈21、齒套20、齒座28，再通過花鍵連接傳給二軸。在此傳動過程中參與工作的齒輪有2、38、22、33，顯然齒輪38、22兩個為被動的，齒輪2、33為主動的，故一的速比為：i1=（Z38/Z2）*（Z22/Z33）=（43/22）*（43/11）=7.640上式中，Z表示齒輪齒數(shù)，其下標(biāo)數(shù)字表示各齒輪在圖中的標(biāo)記號，以下同此。第一擋指的是速比最大的前進(jìn)擋。機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成欲脫開一擋，可通過撥叉使齒套左移，使齒套與接合齒圈21脫離嚙合，則變速器退回空擋位置。若將齒套20繼續(xù)左移使之與二擋同步環(huán)19的接合齒圈和二擋齒輪接合齒圈18接合后，變速器便從一擋換入二擋。此時(shí)動力從第一軸依次經(jīng)過齒輪2、齒輪38、中間軸、齒輪34、齒輪17、接合齒圈18、齒套20、齒座28，最后傳遞給第二軸。故二擋的速比為：i2=（Z38/Z2）*（Z17/Z34）=（43/22）*（47/19）=4.835機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成同理，使齒套12右移到與接合齒圈15接合，則可得到三擋，三擋速比為:i3=（Z38/Z2）*（Z16/Z35）=（43/22）*（38/26）=2.857使齒套12左移到與接合齒圈10接合，則可得到四擋，四擋速比為：i4=（Z38/Z22）*（Z9/Z36）=（43/22）*（32/33）=1.895使齒套5右移到與接合齒圈7接合，則換入五擋，五擋的速比為：i5=（Z38/Z22）*（Z8/Z37）=（43/22）*（26/38）=1.337因此i1＞i2

＞i3

＞i4

＞i5

＞1機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成若齒套5左移到與接合齒圈3接合，則換入第六擋，此時(shí)動力從第一軸經(jīng)齒輪2、接合齒圈3、齒套5和齒座40直接傳遞給第二軸，故不再經(jīng)過中間軸齒輪傳動，故這種擋位稱為直接擋，其速比i6=1。機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成為實(shí)現(xiàn)汽車具有倒車功能，在中間軸的一側(cè)還設(shè)置了一根較短的倒擋軸31（圖中按慣例采用展開畫法，將倒擋軸畫在中間軸的下方），其上空套著倒擋惰輪32，它與第二軸上的倒擋齒輪25為常嚙合，倒擋惰輪32與中間軸上的齒輪29亦為常嚙合。使齒套23右移與接合齒圈24接合，即得到倒擋。動力從第一軸經(jīng)齒輪2、齒輪38、中間軸、齒輪29、齒輪32、齒輪25、接合齒圈24、齒套23、齒座27傳到二軸。由于增加了一個中間軸齒輪，故第二軸的旋轉(zhuǎn)方向與第一軸相反，汽車便倒向形式。倒擋速比為：iR=（Z38/Z2）*（Z32/Z29）*（Z25/Z32）=（43/22）*（23/11）*（40/23）=7.107iR的數(shù)值較大，一般與i1相近。這是考慮到安全，希望倒車速度盡可能低些。機(jī)械式齒輪變速器各擋速比的形成如上圖所示，為一款五擋變速器。它也具有三根傳動齒輪軸，有五個前進(jìn)擋和一個倒擋，除倒擋外，各擋均采用鎖環(huán)式同步器換擋。其各擋速比為：i1=(Z45/Z2)*(Z35/Z36)=(38/21)*(40/13)=5.568i2=(Z45/Z2)*(Z38/Z37)=(38/21)*(36/23)=2.832i3=(Z45/Z2)*(Z14/Z39)=(38/21)*(28/31)=1.634i4=1（直接擋）i5=(Z45/Z2)*(Z12/Z42)=(38/21)*(18/41)=0.794該變速器的第五擋速比＜1，稱為超速擋。在有些轎車和輕中型貨車的變速器的直接擋之后，還加設(shè)了這樣一個超速擋（i=0.7~0.85），超速擋主要用于在良好的路面上輕載或空車行駛的場合，借此提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。但如果發(fā)動機(jī)功率不高，則超速擋使用率很低，節(jié)油效果不顯著，而且將影響汽車的動力性。第四章同步器介紹變速器為何要采用同步器

無同步器的變速器在采用移動齒輪或齒套換擋時(shí)，待嚙合的一對齒輪的輪齒（或接合套與嚙合齒圈上相應(yīng)的內(nèi)、外花鍵齒）的圓周速度必須相等（同步），方能平順的進(jìn)入嚙合而掛上擋。若在兩齒輪輪齒不同步時(shí)即強(qiáng)制掛擋，將使兩齒輪間發(fā)生沖擊和噪聲，影響輪齒的工作壽命，甚至折斷。為使換擋平順，駕駛員應(yīng)采取合理的換擋操作步驟，現(xiàn)以下圖所示無同步器的五擋變速器中四、五兩擋（四擋位直接擋、五擋為超速檔）互相轉(zhuǎn)換的過程為例來說明其原理。

變速器一軸1及其齒輪2直接與離合器從動盤連接，五擋齒輪4則通過齒輪6、中間軸和齒輪7與齒輪2保持傳動關(guān)系。齒套3通過齒座與變速器二軸5相連，而二軸又依次通過萬向傳動裝置、驅(qū)動橋和行駛系與整車保持傳動關(guān)系。所以齒輪2和齒輪4的轉(zhuǎn)速，從而其輪齒及其端部的花鍵齒的圓周速度都與離合器從動盤轉(zhuǎn)速成正比；同理，齒套3的轉(zhuǎn)速，從而其花鍵齒的圓周速度與汽車車速成正比。變速器從低擋（四擋）換入高擋（五擋）的過程

變速器在四擋工作時(shí)，齒套3與齒輪2上的接合齒圈接合，二者的花鍵齒圓周速度V3和V2顯然相等。欲從四擋換入五擋，駕駛員應(yīng)先踩下離合器踏板，使離合器分離，隨即通過變速桿等將齒套3右移，推入空擋位置。當(dāng)齒套3剛與齒輪2脫離的瞬間，仍然是V3=V2，由于從齒輪6到齒輪4的升速比Z6/Z7大于齒輪2到齒輪7的減速比Z7/Z2，5擋齒輪4的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)高于齒輪2的轉(zhuǎn)速，從而齒輪4的花鍵齒圓周速度V4＞V2。所以在剛推入空擋的瞬間，V4＞V3。為避免產(chǎn)生沖擊，不應(yīng)該在此時(shí)立即將齒套3推入齒輪4而掛五擋，而須在空擋位置停留片刻。此時(shí)由于離合器從動盤已經(jīng)與發(fā)動機(jī)脫離，動力傳遞中斷，齒套3和齒輪4的轉(zhuǎn)速及其花鍵齒的圓周速度V3和V4都在逐漸降低。但是變速器尚處于空擋，接合套3與齒輪4之間沒有聯(lián)系，V3和V4下降的快慢有所不同，接合套3與整個汽車系聯(lián)系在一起，慣性很大，故V3下降較慢；而齒輪4只與中間軸及其齒輪、第一軸和離合器從動盤相聯(lián)系，慣性很小，故V4下降較快。這樣，雖然V4原先大于V3，但是由于下降的比V3快，故在變速器推入空擋后的某個時(shí)刻，必然會有V4=V3（同步）的情況出現(xiàn)，而過此時(shí)刻，又將出現(xiàn)V4＜V3的情況。所以最好是在V3=V4的時(shí)刻使齒套右移而掛入五擋。變速器從高擋（五擋）換入低擋（四擋）的過程

變速器在五擋工作以及剛從五擋推到空擋時(shí)齒套3與齒輪4的圓周速度相同，即V3=V4，同時(shí)，V4＞V2（理由同前），故V3＞V2。但是退入空擋后，由于V2下降的比V3快，根本不可能出現(xiàn)V3=V2的情況；相反，停留在空擋的時(shí)間愈久，二者差值愈大。所以駕駛員應(yīng)該在分離離合器并使齒套3左移到空擋之后隨即重新接合離合器，同時(shí)踩一下加速踏板，使發(fā)動機(jī)連同離合器從動盤和變速器一軸一同加速到一軸及齒輪2的轉(zhuǎn)速高于齒套轉(zhuǎn)速，即V2＞V3，然后再分離離合器，到V2=V3時(shí)，即可掛入四擋（直接擋）。由此可見，欲使一般變速器換擋時(shí)不產(chǎn)生輪齒和花鍵齒間的沖擊，需要進(jìn)行較復(fù)雜的操作，并要求在短時(shí)間內(nèi)迅速而正確地完成。這對于即便是對于技術(shù)很熟練的駕駛員，也易造成疲勞。因此，要求在變速器結(jié)構(gòu)上采取措施，既保證掛擋平順，又使操作簡化，減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度。同步器即是在這樣使用要求下產(chǎn)生的。同步器構(gòu)造及工作原理

同步器是在齒套換擋機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其中除前面提及的齒套、齒座、對應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使齒套與對應(yīng)接合齒圈的圓周速度迅速達(dá)到一致（同步）的機(jī)構(gòu)，以及阻止二者在達(dá)到同步之前接合，防止沖擊的機(jī)構(gòu)。同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等形式，目前廣泛采用的是慣性式同步器?？紤]到使用的廣泛性，我們下面只對慣性式同步器做詳細(xì)講述。慣性同步器與常壓式同步器一樣，都是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上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，以避免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。慣性式同步器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的變速器中。常用的結(jié)構(gòu)形式有鎖環(huán)式慣性同步器和鎖銷式慣性同步器兩種。同步器構(gòu)造（鎖環(huán)式同步器）

以上圖為例來說明鎖環(huán)式同步器的構(gòu)造和工作原理。齒座15通過內(nèi)花鍵套裝在二軸上，并用卡簧18軸向固定。在齒座兩端與錐環(huán)3和9之間，各有一個同步環(huán)4和8。同步環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈（圖16-18b），花鍵齒的斷面輪廓尺寸與錐環(huán)3、9及齒座15上的外花鍵齒均相同。兩個同步環(huán)上的花鍵齒在對著齒套的一端，都有倒角（稱鎖止角），且與齒套齒端的倒角相同。同步環(huán)具有與錐環(huán)3和9上的錐形摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面，錐面上制出細(xì)牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后，破壞油膜，增加錐面間的摩擦。三個滑塊5分別嵌合在齒座的三個軸向槽b內(nèi)，并可以沿槽軸向滑動。三個定位銷6分別插入三個滑塊的通孔中。在彈簧16的作用下，定位銷壓向齒套，使定位銷端的球面正好嵌在齒套中部的凹槽a中，起到空擋定位作用。滑塊5的兩端伸入同步環(huán)4和8的三個缺口c中。同步環(huán)的三個凸起部d分別伸入分別伸入到齒座的三個通槽e中，只有凸起部位d位于通槽e的中央時(shí)，齒套與同步環(huán)的齒可能接合。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）

假設(shè)變速器由五擋掛入六擋（直接擋），鎖環(huán)式同步器的工作工程如圖16-19所示。當(dāng)齒套7剛從5擋退到空擋時(shí)（圖16-19a），錐環(huán)3和齒套7（連同同步環(huán)4）都在其本身及其所聯(lián)系的一系列運(yùn)動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向（如圖箭頭所示）旋轉(zhuǎn)。設(shè)它們的轉(zhuǎn)速分別為n3、n7和n4，則此時(shí)n4=n7，n3＞n7，即n3＞n4。此時(shí)同步環(huán)4在軸向是自由的，故其內(nèi)錐面與錐環(huán)的外錐面此時(shí)并未接觸。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）若要掛入六擋，可用換擋撥叉撥動齒套7，并通過定位銷6帶動滑塊5一起向左移動。當(dāng)滑塊左端面與同步環(huán)4的缺口c（圖16-18b）的端面接觸時(shí)，便會推動同步環(huán)4移向錐環(huán)3，使具有轉(zhuǎn)速差（n3＞n4）的兩錐面一經(jīng)接觸便產(chǎn)生摩擦作用（圖16-19b）。錐環(huán)3即通過摩擦作用帶動同步環(huán)4相對于齒套7超前轉(zhuǎn)過一個角度，直到同步環(huán)的凸起部d與齒座15通槽e的另一側(cè)面接觸時(shí)，同步環(huán)便與齒套同步轉(zhuǎn)動。此時(shí)，齒套的齒與同步環(huán)的齒較同步環(huán)的凸起部d與齒座通槽的中央時(shí)錯開了約半個齒厚（原因：在變速器設(shè)計(jì)時(shí)，齒座通槽的寬度為同步環(huán)凸起部d的寬度+齒套的一個齒厚A），從而使接合套的齒端倒角與同步環(huán)相應(yīng)的齒端倒角正好相互抵觸而不能進(jìn)入嚙合。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）

顯然，此時(shí)若要齒套的齒圈與同步環(huán)上的齒圈接合上，必須使同步環(huán)相對齒套后退一個角度。圖16-19b）左上角的局部放大圖表示，由于駕駛員在換擋過程中始終對于齒套施加一個軸向力，使齒套的齒端倒角壓緊同步環(huán)齒端倒角，于是同步環(huán)的鎖止角斜面上作用有法向壓力FN,力FN可以分解為軸向力F1和切向力F2，切向力F2所形成的力矩力圖使同步環(huán)相對于齒套向后退轉(zhuǎn)，稱為撥環(huán)力矩。軸向力F1使同步環(huán)4與錐環(huán)3二者之間的錐面產(chǎn)生摩擦力矩，使二者之間的轉(zhuǎn)速n3與n4迅速接近，并且實(shí)際上可認(rèn)為n4不變，只是n3趨近于n4。這是因?yàn)橥江h(huán)4連同齒套7通過齒座15與整個汽車系相連，轉(zhuǎn)動慣量大，轉(zhuǎn)速下降很慢。而錐環(huán)3僅與離合器從動部分相聯(lián)系，轉(zhuǎn)動慣量很小，速度降低較前者快的多。因?yàn)殄F環(huán)3是減速旋轉(zhuǎn)的，根據(jù)慣性原理，即產(chǎn)生慣性力矩，其方向與旋轉(zhuǎn)方向相同。此慣性力矩通過摩擦錐面作用到同步換上，阻止同步環(huán)相對于齒套向后退轉(zhuǎn)。亦即在同步環(huán)上作用著兩個方向相反的力矩：其一為切向力F2形成的力圖使同步環(huán)相對于齒套向后退轉(zhuǎn)的撥環(huán)力矩M2；另一為摩擦錐面上阻止同步環(huán)向后退轉(zhuǎn)的慣性力矩M1。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）在n3尚未等于n4之前，兩個錐面間摩擦力矩的數(shù)值與錐環(huán)3慣性力矩的數(shù)值相等。如果M2＞M1，則同步環(huán)4即可相對于齒套向后退轉(zhuǎn)一個角度，以便二者進(jìn)行接合；若M2＜M1，則二者不可能進(jìn)入接合。摩擦力矩M1與軸向力F1垂直于摩擦錐面的分力成正比，而M2則與切向分力F2成正比。F1和F2都是法向力FN的分力，二者的比值取決于花鍵齒鎖止角的大小。故在設(shè)計(jì)同步器時(shí)，適當(dāng)?shù)剡x擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達(dá)到同步（n3=n4）之前，錐環(huán)3施加在同步環(huán)4上的慣性力矩M1總是大于切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2，因而不論駕駛員通過操縱機(jī)構(gòu)加在齒套上的軸向推力有多大，齒套齒端與同步環(huán)齒端總是互相抵觸而不能結(jié)合。這說明同步環(huán)4對齒套的鎖止作用是錐環(huán)3的慣性力矩造成的。此即“慣性式”名稱由來。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）只要駕駛員繼續(xù)加力于齒套上，摩擦作用就迅速使錐環(huán)3轉(zhuǎn)速降到與同步環(huán)4轉(zhuǎn)速相同，而后二者保持同步旋轉(zhuǎn)，即錐環(huán)3相對于同步環(huán)的轉(zhuǎn)速和角減速度均為零，于是其慣性力矩便消失。但是由于軸向F1的作用，兩個摩擦面還是緊密接合著的。因而此時(shí)切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2便迅速使同步環(huán)4連同錐環(huán)3及與之相連的所有零件一起相對于齒套7向后對轉(zhuǎn)一個角度，使同步環(huán)凸起部d又移到齒座15的通槽中央。兩個花鍵齒圈不再抵觸，此時(shí)齒套壓下定位銷6繼續(xù)左移，而與同步環(huán)的花鍵齒圈進(jìn)入接合（圖16-19c）,同步環(huán)的鎖止作用即行消失。同步器工作過程（鎖環(huán)式同步器）

齒套與同步環(huán)接合后，軸向力F1不再存在，錐面間的摩擦力矩也就消失。如果此時(shí)齒套的花鍵齒與錐環(huán)3的花鍵齒發(fā)生抵觸，如圖（16-19c）所示，則于上述相似，作用在錐環(huán)3花鍵齒端斜面上的切向分力，使錐環(huán)3相對于同步環(huán)及齒套轉(zhuǎn)過一個角度，使齒套與錐環(huán)進(jìn)入接合（圖16-19d），而最后完成了換入六擋的全過程。變速器滑動齒套、錐環(huán)的自鎖原理同步器的構(gòu)造（鎖銷式同步器）

上圖16-21所示，為某型號變速器的四五擋同步器。兩個有內(nèi)錐面的摩擦錐盤2分別固定在帶有外花鍵齒圈的斜齒齒輪1和6上，隨齒輪一同旋轉(zhuǎn)。與之相配合的兩個有外錐面的摩擦錐環(huán)3，通過三個鎖銷8和三個定位銷4與滑動齒套5相連接。鎖銷8與定位銷4在同一圓周上相互間隔地均勻分布。鎖銷8的兩端固定在摩擦錐環(huán)3的孔中，而兩端的工作表面外圓直徑與滑動齒套端面上相應(yīng)的銷孔內(nèi)徑相等，其中部外徑則小于孔徑。只有鎖銷與滑動齒套孔對中時(shí)，齒套方能沿鎖銷軸向移動。鎖銷8中部和齒套5相應(yīng)銷孔兩端有角度相同的倒角——鎖止角。在齒套上定位銷孔中部鉆有斜孔，內(nèi)裝彈簧11，把鋼球10頂向定位銷中部的環(huán)槽（如A-A剖面圖所示），以保證同步器處于正確的空擋位置。定位4兩端伸入錐環(huán)內(nèi)側(cè)面，但有間隙，故定位銷4可隨齒套5軸向移動。同步器工作過程（鎖銷式同步器）

鎖銷式同步器的工作原理與上述鎖環(huán)式慣性同步器的基本相同，在滑動齒套向左移動，由四擋掛入五擋（直接當(dāng)）時(shí)，齒套5受到撥叉的軸向推力作用通過鋼球10和定位銷4帶動摩擦錐環(huán)3向左移動，使之與對應(yīng)的摩擦錐盤接觸。具有轉(zhuǎn)速差的摩擦錐環(huán)與摩擦錐盤一經(jīng)接觸，靠接觸面的摩擦使錐環(huán)連同鎖銷相對于齒套轉(zhuǎn)過一定角度，因而鎖銷8的軸線相對齒套上銷孔的軸線偏移，于是鎖銷中部的倒角與齒套上銷孔的倒角互相抵觸，以阻止齒套繼續(xù)前移。此時(shí)鎖止面上法向壓力N的軸向分力F2作用在錐環(huán)上并使之與錐盤壓緊，因而齒套與待接合的花鍵齒圈迅速達(dá)到同步。只有達(dá)到同步時(shí)，起鎖止作用的齒輪1的慣性力矩消失，作用在鎖銷上的切向分力F1才能通過使摩擦錐環(huán)3、摩擦盤2和齒輪1一同相對于齒套5轉(zhuǎn)過一個角度，使鎖銷重新與銷孔對中，于是齒套便能輕易克服鋼球10的阻力，而沿鎖銷移動，直至與齒輪1的花鍵齒圈接合，實(shí)現(xiàn)掛檔。同步器的發(fā)展

目前，同步器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在機(jī)械式齒輪傳動的汽車變速器中。由于它的使用，使得機(jī)械式手動變速器的性能大大改善，不但換擋輕便，避免沖擊，同時(shí)使得變速器及整個傳動系的壽命也得到提高，也有利于提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。并且改變了兩腳離合器的換擋操縱方法，減少了駕駛員的疲勞，增加了駕駛員的安全感和舒適感。為此國內(nèi)現(xiàn)生產(chǎn)的汽車變速器大都采用了同步器結(jié)構(gòu)。鎖環(huán)式同步器由于結(jié)構(gòu)緊湊，性能良好，使用可靠，成本低，目前得到廣泛的應(yīng)用，但是其缺點(diǎn)是同步摩擦力矩偏小，為此現(xiàn)在的鎖環(huán)式同步器由原來單錐鎖環(huán)式同步器改為雙錐鎖環(huán)式同步器，甚至多錐鎖環(huán)式同步器?，F(xiàn)在雙錐鎖環(huán)式同步器在國內(nèi)運(yùn)用廣泛，多錐鎖環(huán)式同步器目前國內(nèi)很少涉及。同步器同步錐面摩擦材料的發(fā)展動向：同步器同步錐面材料直接影響到同步器的性能和壽命，一般選擇同步材料應(yīng)滿足一下幾個方面要求：①具備良好的加工性能；②耐磨性能好；③具有高強(qiáng)度，耐高溫、抗沖擊載荷能力強(qiáng)的力學(xué)性能；④摩擦系數(shù)高而穩(wěn)定；⑤穩(wěn)定彈性模數(shù)。同步器的發(fā)展

以前，國內(nèi)汽車變速器中同步環(huán)的材料多以銅基合金為主，隨著ZF、日野等變速器的引進(jìn)，國外采用的一種提高同步器耐磨性和壽命的同步環(huán)噴鉬工藝也開始應(yīng)用于國內(nèi)變速器的生產(chǎn)中。除此之外，隨著同步器性能要求的提高，現(xiàn)國外同步環(huán)采用新型摩擦材料的愈來愈多，下面就對此做下介紹：

1、樹脂同步環(huán)的應(yīng)用為了提高同步環(huán)的摩擦系數(shù)以耐磨性并降低制造成本，日本協(xié)和合金株式會社在1985年開發(fā)成功了熱硬化性樹脂同步環(huán)，它是采用注塑成型工藝在鋼齒環(huán)或鑄鐵齒環(huán)的摩擦圓周面上注塑一層熱硬化性粉拳樹脂后進(jìn)行螺紋加工。大齒公司引進(jìn)日產(chǎn)柴的MPS62B、MPT21B變速器均采用樹脂環(huán)，而不再使用銅環(huán)，由此也證明了樹脂環(huán)的發(fā)展趨勢。

2、碳纖維材料的應(yīng)用為了在保證一定摩擦系數(shù)下提高同步環(huán)的耐磨性和壽命，各相關(guān)公司已完成碳纖維材料的開發(fā)。如EATON公司生產(chǎn)的同步器是粉末冶金基體上粘結(jié)碳纖維耐磨材料EFM-Ⅰ或EFM-Ⅱ。這種碳纖維耐磨材料摩擦系數(shù)高，磨損小，壓縮性小。從國內(nèi)來看，同步器結(jié)構(gòu)由單錐向雙錐及多錐發(fā)展，對杠桿是同步器至今國內(nèi)尚屬空。對于同步器材料，樹脂同步環(huán)、噴鉬同步環(huán)、碳纖維同步環(huán)均已批量生產(chǎn)。第五章變速器操縱機(jī)構(gòu)互鎖、自鎖原理介紹變速器上蓋換擋操縱機(jī)構(gòu)的互鎖功能

互鎖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理圖

為了使變速器在變速中只能掛上某一個需要的擋位，不出現(xiàn)同時(shí)掛上兩個以上擋位的情況，在變速箱上蓋上設(shè)有互鎖機(jī)構(gòu)?；ユi機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖（A）所示?？論鯐r(shí)互鎖狀況見圖（B），變速箱掛上某一檔位后，使其中兩只剛球分別進(jìn)入另外兩根撥叉軸槽內(nèi)，將這兩根撥叉軸鎖住見圖（C），此時(shí)其余兩根撥叉軸將不能活動，完成互鎖功能。變速器上蓋換擋操縱機(jī)構(gòu)的自鎖功能掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動齒輪換檔時(shí)，全齒長都進(jìn)入嚙合）。在振動等條件影響下，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。操縱機(jī)構(gòu)自鎖功能很容易理解，簡單來說就是自鎖彈簧將自鎖鋼球頂入叉軸相應(yīng)的自鎖窩，叉軸暫時(shí)處于變速器工作過程中所需要的位置。變速器空擋時(shí)，自鎖鋼球進(jìn)如叉軸的空擋自鎖窩，保證變速器不會由于振動等原因而自行掛檔；變速器有擋時(shí)，自鎖鋼球進(jìn)入叉軸有擋自鎖窩，保證變速器不自行脫檔。撥叉軸叉軸空擋自鎖窩叉軸有擋自鎖窩叉軸有擋自鎖窩第六章變速器主副箱互鎖機(jī)構(gòu)原理介紹

對于我公司的HW90510、HW12710、HW13710等帶副箱的變速器，副箱高低擋采用同步器換擋；為能夠有效保護(hù)副箱同步器，主副箱之間設(shè)計(jì)了互鎖機(jī)構(gòu)，副箱叉軸在高擋和低擋位置設(shè)有兩處溝槽?；ユi機(jī)構(gòu)的原理就是在副箱高檔或低檔未掛到位的情況下，主箱不允許換擋，借此來達(dá)到保護(hù)副箱同步器的目的。第七章變速器與整車匹配的基本要求變速器與整車的匹配

變速器與整車的匹配涉及到各方面的內(nèi)容，變速器選擇的合適與否，直接影響整車動力性及經(jīng)濟(jì)性，這方面的內(nèi)容是屬于整車設(shè)計(jì)的范疇，在此就不做說明。一般整車在與變速器廠家做技術(shù)溝通時(shí)是以技術(shù)協(xié)議的形式來進(jìn)行的，待技術(shù)協(xié)議下發(fā)到變速器廠家后，變速器廠家負(fù)責(zé)匹配的技術(shù)人員會針對協(xié)議內(nèi)所列的內(nèi)容，并針對自己變速器的特點(diǎn)作出應(yīng)有的設(shè)計(jì)。下面就談?wù)劶夹g(shù)協(xié)議中簽訂過程中，有哪些技術(shù)參數(shù)必須特別注意。一、整車發(fā)動機(jī)型號、發(fā)動機(jī)最大功率、發(fā)動機(jī)最大扭矩等整車技術(shù)參數(shù)，以上數(shù)據(jù)在技術(shù)協(xié)議中必須詳細(xì)說明，變速器廠家會根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)來判斷匹配是否存在隱患；二、涉及到變速器方面參數(shù)有：①變速器各擋速比必須一一羅列清楚；②變速器最大輸入扭矩技術(shù)協(xié)議需要注明；③里程表速比、里程表接口形式、里程表傳感器接口形式；④離合器殼規(guī)格、厚度、分離叉軸的位置等，此處需要與變速器廠家提前溝通，盡量選擇已有的離合器殼，因重新設(shè)計(jì)離合器殼涉及到殼體的開模、生產(chǎn)、加工等，周期比較長，成本也較高；⑤頂蓋的操縱方式，如雙桿左置、雙桿右置、單桿左置、單桿右置。針對雙桿操縱頂蓋，需要注明換擋軸距二軸中心線的距離，換擋搖臂左置還是右置，換擋搖臂外端到變速器中心的距離，換擋搖臂的厚度，連接孔的孔徑、位置，換擋搖臂的裝配方向，選檔軸的高度，選檔軸連接處的規(guī)格尺寸，選擋軸方向等；針對單桿操縱頂蓋需要注明換擋軸距變速器二軸中心線的距離，換擋搖臂外端距離變速器中心的距離，換擋搖臂的厚度，連接孔的孔徑、位置，換擋搖臂的裝配方向。涉及頂蓋操縱處同樣需要雙方技術(shù)人員做提前溝通。⑥一軸的花鍵規(guī)格，一軸軸頭的規(guī)格、長度，一軸伸出離合殼止口的長度，一軸端蓋的外圓直徑、距離離合器殼之口的長度，此處變速器廠家均能按照整車的要求，做出相應(yīng)設(shè)計(jì)；⑦離合器分離搖臂的安裝位置（左置、右置），分離搖臂的初始位置（一般會標(biāo)明前偏或后偏幾度），分離搖臂外端距離變速器中心的距離，分離搖臂鏈接孔的孔徑及厚度，離合器分離軸承規(guī)格、分離軸承的初始位置，分離軸承的最大行程等；變速器與整車的匹配⑧輸出法蘭的形式，是端面齒式，還是普通的四孔式，輸出法蘭的規(guī)格，是否帶凸緣螺栓，螺栓規(guī)格及精度等級等。⑨變速器是否帶取力器，如帶區(qū)取力器，還需要注明取力器的安裝位置，輸出扭矩、取力器的連接方式，有凸緣式、內(nèi)花鍵式等，凸緣式還需注明凸緣形式及具體尺寸要求，若是內(nèi)花鍵式需要注明內(nèi)花鍵的規(guī)格等。⑩變速器空擋、倒擋等開關(guān)的連接方式，包括雙接線柱式，螺旋式等。以上就是羅列了下變速器匹配時(shí)需要注意的事項(xiàng)，具體匹配時(shí)，需雙方技術(shù)人員仔細(xì)認(rèn)真溝通，達(dá)到滿意的匹配要求。第八章變速器故障診斷及原因分析一變速器故障診斷的基本程序初步檢查分解變速器確定故障的類型確定故障的原因并排除初步檢查1.觀察檢查：尋找損壞跡象，注意關(guān)鍵部件，如安裝點(diǎn)、接頭或支架。2.詢問車主或駕駛員：搜集有關(guān)資料如工作狀況、故障史等。3.建立有關(guān)檔案：包括保養(yǎng)和潤滑周期，出現(xiàn)過的故障，使用里程和時(shí)間。分解變速器1.保存油樣以備必要時(shí)檢查雜質(zhì)含量之用；2.解體過程中，檢查零件是否安裝正確；有無漏裝或使用了冒牌零件；3.仔細(xì)清洗每一個零件；4.仔細(xì)檢查每一個零件.變速箱幾種常見故障檢查判定方法一、當(dāng)駕駛員掛檔后車輛不能行駛我們對變速箱的檢查。1.如果掛檔感覺輕松，沒有很明顯的吃力感，并且車輛不能行駛我們應(yīng)做如下檢查：檢查小蓋掛擋撥頭是否斷裂，檢查大蓋導(dǎo)塊撥叉是否斷裂，檢查撥叉和撥叉軸固定彈簧銷或內(nèi)六角錐堵是否脫落。2.當(dāng)變速箱已掛上檔但車輛仍不能行駛時(shí)我們應(yīng)考慮以下幾方面：檢查在二軸對應(yīng)檔位上的齒輪錐環(huán)是否脫焊，檢查時(shí)固定齒輪撥動錐環(huán)，觀察錐環(huán)是否松動.檢查中間軸平鍵是否脫出，撥動二軸上的齒輪，齒輪可以自由轉(zhuǎn)動，但其它齒輪不跟著旋轉(zhuǎn)可以斷定中間軸平鍵已經(jīng)脫出或者損壞。2、如果反映只有一個檔位掛檔困難，其它檔位掛檔良好時(shí)：檢查齒套與該檔齒輪的嚙合齒的配合間隙是否影響掛檔。檢查齒輪的滾針軸承是否損壞，齒輪發(fā)生擺動影響掛檔。檢查齒輪嚙合齒或齒套端面是否發(fā)生磨損以引起掛檔困難。檢查同步環(huán)是否變形或磨損影響掛檔。3.如果對應(yīng)的兩個檔位都反映不好掛檔時(shí)：檢查齒套和齒座的配合間隙，齒套能否自由滑動，檢查撥叉與撥叉軸連接是否牢固，推動撥叉檢查撥叉軸滑動是否靈活，檢查大蓋撥叉是否變形或者磨損，檢查撥叉軸口是否磨損致使撥叉晃動影響掛檔。三、對變速箱漏油部位的檢查，這里我們介紹將針對檢查變速箱油封部位的漏油進(jìn)行介紹檢查油封刃口處是否損壞或有異物，查找降低油封密封性的原因，檢查油封彈簧是否脫落，檢查軸承蓋安裝油封孔位是否松曠，從而降低密封性。檢查軸承蓋回油孔是否通暢，檢查軸或凸緣與油封刃口接觸面是否磨損或劃傷。五、變速箱掉檔的判定分析，變速箱掉檔是一個綜合問題，應(yīng)做到全面檢查。因此