單元十二 變速器

PAGE17PAGE3第頁(yè)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解變速器的功用和分類(lèi)；掌握兩軸式和三軸式變速器的主要差別；掌握兩軸式變速器的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)路線(xiàn)的分析方法；掌握變速器及操縱機(jī)構(gòu)、同步器和分動(dòng)器的構(gòu)造和工作原理；掌握兩軸式變速器的拆裝要領(lǐng)。能力目標(biāo)：能夠拆裝兩軸式變速器素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)兩軸式變速器教學(xué)難點(diǎn)兩軸式變速器的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)路線(xiàn)的分析方法教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)注釋單元十二變速器〖理論知識(shí)〗一、變速器的功用和類(lèi)型1.變速器的功用（1）變速器可改變傳動(dòng)比。變速和變矩,改變汽車(chē)的行駛速度和牽引力。（2）變速器可實(shí)現(xiàn)倒擋。在發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下使汽車(chē)倒退行駛。（3）利用空擋,在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的情況下,變速器可切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞。在汽車(chē)起動(dòng)、怠速、換擋、滑行或進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí),都需要切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞。2.變速器的類(lèi)型1）按傳動(dòng)比變化方式分類(lèi)變速器按傳動(dòng)比的變化方式可分為有級(jí)式、無(wú)級(jí)式和綜合式三種。2）按操縱機(jī)構(gòu)分類(lèi)變速器按操縱機(jī)構(gòu)分為強(qiáng)制操縱式(手動(dòng)變速器)、自動(dòng)操縱式(自動(dòng)變速器)和半自動(dòng)操縱式(半自動(dòng)變速器)三種。3）按前進(jìn)時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)所用軸的數(shù)目分類(lèi)變速器按其前進(jìn)時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)所用軸的數(shù)目不同可分為兩軸式和三軸式兩類(lèi)。4）按前進(jìn)時(shí)變速器的擋位數(shù)分類(lèi)變速器按前進(jìn)時(shí)其擋位數(shù)不同可分為三擋變速器、四擋變速器、五擋變速器和六擋變速器等。一般汽車(chē)上設(shè)有3～6個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋。二、普通齒輪式變速器的工作原理1.變速原理一對(duì)齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí),若小齒輪為主動(dòng)齒輪,它的轉(zhuǎn)速經(jīng)大齒輪輸出時(shí)就會(huì)降低。若大齒輪為主動(dòng)齒輪,帶動(dòng)小齒輪傳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速就會(huì)升高,這就是齒輪傳動(dòng)的變速原理。汽車(chē)變速器就是利用若干齒數(shù)不同的齒輪搭配嚙合傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變速的。2.換擋原理如圖12-3所示為三軸兩級(jí)式變速器齒輪傳動(dòng)的換擋原理。動(dòng)力由輸入軸Ⅰ傳遞給齒輪1,再由齒輪1傳遞給齒輪2；由于齒輪2、3同在軸Ⅲ上,它們以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),然后由齒輪3傳遞給齒輪4,最后由軸Ⅱ輸出。此時(shí),傳動(dòng)比為i=z2z4/z1z3。圖12-3齒輪傳動(dòng)的換擋原理(三軸兩級(jí))3.變向原理由齒輪傳動(dòng)原理可知,一對(duì)相嚙合的外齒輪旋向相反,每經(jīng)一級(jí)傳動(dòng),其軸的轉(zhuǎn)向改變一次。如圖12-4（a）所示為兩對(duì)齒輪傳動(dòng)(1和2、3和4),其輸出軸與輸入軸的轉(zhuǎn)向相同,這是普通三軸式變速器前進(jìn)擋的傳動(dòng)情況。如圖12-4（b）所示的齒輪5裝在中間軸與輸出軸之間的倒擋軸上,三對(duì)傳動(dòng)副(1和2、3和5、4和5)傳遞動(dòng)力,輸出軸與輸入軸的轉(zhuǎn)向相反,這是三軸式變速器倒擋的傳動(dòng)情況，齒輪5稱(chēng)為倒擋轉(zhuǎn)向齒輪。圖12-4齒輪傳動(dòng)的變向原理三、普通齒輪變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1.三軸式變速器其特點(diǎn)是有三根軸:輸入軸Ⅰ（第一軸）,輸出軸Ⅱ（第二軸）和中間軸Ⅲ。輸入軸Ⅰ與輸出軸Ⅱ的軸線(xiàn)在同一條直線(xiàn)上,中間軸Ⅲ的軸線(xiàn)與輸入軸軸線(xiàn)平行。輸入軸主動(dòng)齒輪1與中間軸從動(dòng)齒輪2是常嚙合傳動(dòng)齒輪。每一個(gè)擋位采用兩對(duì)齒輪傳動(dòng),變速器輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入軸(發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。中、輕型貨車(chē)上廣泛采用三軸式變速器,這樣可以通過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)得到較大的傳動(dòng)比。2.兩軸式變速器其特點(diǎn)是有輸入軸Ⅰ和輸出軸Ⅱ兩根軸,且兩軸相互平行。動(dòng)力從輸入軸輸入,經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)后,直接由輸出軸輸出。每一個(gè)擋位采用一對(duì)齒輪傳動(dòng),輸出軸(變速器輸出軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入軸(發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。由于總體結(jié)構(gòu)布置的需求,發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的中、輕型轎車(chē)上采用兩軸式變速器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。四、同步器1.無(wú)同步器的換擋過(guò)程1）低速擋換高速擋(四擋換五擋)變速器在四擋工作時(shí),接合套3與齒輪4的接合齒圈嚙合,兩者圓周速度相等v3=v4。欲從四擋換入五擋,駕駛員應(yīng)踩下離合器,斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的聯(lián)系,再通過(guò)變速操縱機(jī)構(gòu)將接合套3左移,先使變速器處于空擋位置。當(dāng)接合套3剛與齒輪4脫離接合的瞬間,仍然是v3=v4,而齒輪4的轉(zhuǎn)速低于齒輪2的轉(zhuǎn)速,圓周速度v4＜v2,所以,此時(shí)有v3＜v2。為避免齒輪沖擊,不應(yīng)立即換入五擋,要在空擋停留片刻，等待v3=v2時(shí)刻到來(lái)。2）高速擋換低速擋(五擋換四擋)變速器在五擋工作以及由五擋換入空擋的瞬間,接合套3與齒輪2接合齒圈圓周速度相等,即v3=v2。因v2＞v4,因而有v3＞v4,所以此時(shí)不能掛入四擋。但在空擋時(shí)v4下降得比v3快,不會(huì)出現(xiàn)v3=v4（同步點(diǎn))的情況。為此,應(yīng)將v4增速,使v4能與v3相等。駕駛員在變速器由高速擋退入空擋時(shí)隨即抬起離合器踏板,使離合器重新接合,同時(shí)踩一下加速踏板,使發(fā)動(dòng)機(jī)連同離合器從動(dòng)盤(pán)、一軸以及齒輪4等加速到v4＞v3,如圖12-12（b）中虛線(xiàn)所示,然后再踩下離合器踏板稍等片刻,等v4=v3（同步點(diǎn))時(shí)即可掛入低速擋。圖12-12無(wú)同步器變速器的換擋過(guò)程2.同步器的構(gòu)造及其工作過(guò)程1）鎖環(huán)式慣性同步器的構(gòu)造及其工作過(guò)程（1)鎖環(huán)式慣性同步器的構(gòu)造。轎車(chē)和輕型貨車(chē)的變速器普遍采用鎖環(huán)式慣性同步器。鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)如圖12-13所示。圖12-13鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)（2)鎖環(huán)式慣性同步器的工作過(guò)程。①空擋位置。②掛擋。③鎖止。④同步嚙合。2）鎖銷(xiāo)式慣性同步器的構(gòu)造及其工作過(guò)程(1)鎖銷(xiāo)式慣性同步器的構(gòu)造。目前中型及大型載貨汽車(chē)普遍采用鎖銷(xiāo)式慣性同步器。四、五擋鎖銷(xiāo)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)如圖12-15所示。圖12-15四、五鎖銷(xiāo)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)（2)鎖銷(xiāo)式慣性同步器的工作過(guò)程。鎖銷(xiāo)式慣性同步器的工作原理與鎖環(huán)式慣性同步器類(lèi)似。換擋時(shí)接合套受到撥叉的軸向推力作用,通過(guò)鋼球、定位銷(xiāo)推動(dòng)摩擦錐環(huán)向前移動(dòng)。因摩擦錐環(huán)與摩擦錐盤(pán)有轉(zhuǎn)速差,故接觸后的摩擦作用使摩擦錐環(huán)和鎖銷(xiāo)相對(duì)于接合套轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,鎖銷(xiāo)與接合套上相應(yīng)孔的中心線(xiàn)不再同心,鎖銷(xiāo)中部倒角與接合套孔端的錐面相抵觸,在同步前,作用在摩擦面的摩擦力矩（軸向力F2形成的力矩）總大于撥銷(xiāo)力矩（切向力F1形成的力矩）,接合套被鎖止不能前移,防止在同步前接合套與齒圈進(jìn)入嚙合。同步后摩擦力矩消失,撥銷(xiāo)力矩使鎖銷(xiāo)、摩擦錐盤(pán)和相應(yīng)的齒輪相對(duì)于接合套轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度,鎖銷(xiāo)與接合套的相應(yīng)孔對(duì)中,接合套克服彈簧的張力,壓下鋼球并沿鎖銷(xiāo)向前移動(dòng),完成換擋。五、變速器操縱機(jī)構(gòu)1.變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用2.變速器操縱機(jī)構(gòu)的構(gòu)造1）換擋撥叉機(jī)構(gòu)變速操縱機(jī)構(gòu)根據(jù)變速桿距離變速器的遠(yuǎn)近分為直接操縱式、半直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式三種類(lèi)型。2）定位鎖止裝置為了保證變速器能夠準(zhǔn)確、安全、可靠地工作,變速器操縱機(jī)構(gòu)必須具有自鎖、互鎖和倒擋鎖裝置。六、分動(dòng)器1.分動(dòng)器的功用分動(dòng)器用于多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)上。其輸入軸直接或通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與變速器第二軸相連,其輸出軸分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與各驅(qū)動(dòng)橋相連。其功用如下。(1)將變速器輸出的動(dòng)力分配給各驅(qū)動(dòng)橋。(2)當(dāng)分動(dòng)器有兩個(gè)擋位時(shí)兼副變速器的作用。2.分動(dòng)器的構(gòu)造分動(dòng)器與變速器一樣,也由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。1）分動(dòng)器的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分動(dòng)器的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一系列齒輪、軸和殼體等零件組成。如圖12-25所示為兩軸普通齒輪式分動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖,其輸入軸3通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與變速器第二軸相連。前橋輸出軸8和后橋輸出軸5分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置通往前、后驅(qū)動(dòng)橋。圖12-25兩軸普通齒輪式分動(dòng)器結(jié)構(gòu)2）分動(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu)分動(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu)由操縱桿、撥叉、軸和一系列傳動(dòng)桿件以及自鎖和互鎖裝置等組成。操縱分動(dòng)器換入低速擋時(shí),輸出轉(zhuǎn)矩較大。為避免中、后橋超載,前橋需參加驅(qū)動(dòng)以分擔(dān)一部分載荷。為滿(mǎn)足分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)的要求,由螺釘互鎖裝置予以保證,如圖12-26所示。兩個(gè)支承臂10固定在分動(dòng)器殼體上,軸9與前橋操縱桿2固定在一起,可在支承臂上轉(zhuǎn)動(dòng)。換擋操縱桿1松套在軸9上。前橋操縱桿下端有互鎖螺釘3,其頭部頂靠在換擋操縱桿的下部。只有前橋操縱桿向前移動(dòng)接上前橋后,換擋操縱桿才能換低速擋。同理,先退出低速擋,才能摘下前橋驅(qū)動(dòng),以避免中、后橋超載。圖12-26分動(dòng)器的操縱結(jié)構(gòu)〖小結(jié)〗1.變速器的主要作用是改變傳動(dòng)比、實(shí)現(xiàn)倒擋、切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞。2.普通齒輪變速器由變速器殼體、變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)和換擋裝置等組成。變速器分為兩軸式和三軸式兩種。兩軸式變速器為一級(jí)傳動(dòng),機(jī)械效率高,噪聲小,但它不可能有直接擋。三軸式輸入軸與輸出軸在一條直線(xiàn)上,為兩級(jí)傳動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比,但低速擋效率較低。3.同步器的功用是使接合套與待嚙合的齒圈迅速同步,并阻止二者在同步前進(jìn)入嚙合。使用同步器的變速器消除了換擋時(shí)的沖擊,縮短換擋時(shí)間,簡(jiǎn)化換擋過(guò)程,使換擋操作簡(jiǎn)捷輕便,并可延長(zhǎng)變速器的使用壽命。4.變速操縱機(jī)構(gòu)通常由換擋撥叉機(jī)構(gòu)和定位鎖止裝置兩部分組成。定位鎖止裝置包括自鎖、互鎖和倒擋鎖。5.分動(dòng)器用于多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)上,將動(dòng)力分配給各驅(qū)動(dòng)橋；當(dāng)分動(dòng)器有兩個(gè)擋位時(shí)兼副變速