《汽車底盤構(gòu)造與維修》教案：模塊二汽車傳動系統(tǒng)-任務(wù)三手動變速器

教學(xué)單位名稱：不填設(shè)計人：劉育祥教案設(shè)計課程名稱模塊二汽車傳動系統(tǒng)任課教師不填課題名稱任務(wù)三手動變速器學(xué)時4課型：￡理論□實訓(xùn)□理實一體班級不填時間安排不填年月日第周星期第節(jié)備課時間年月日不填教學(xué)目標(biāo)知識與能力知識（1）能敘述手動變速器的組成。（2）知道手動變速器的分類。（3）能敘述手動變速器的作用。（4）能敘述手動變速器結(jié)構(gòu)與工作原理。（5）能分析手動變速器的動力傳遞過程。能力（1）識別手動變速器總成的主要零配件。（2）懂得不同類型的手動變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。過程與方法情感態(tài)度與價值觀（1）養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)，善于利用互聯(lián)網(wǎng)、圖書館圖書文獻(xiàn)資料拓展知識水平。具體到本任務(wù)可通過互聯(lián)網(wǎng)和圖書文獻(xiàn)資料了解多種手動變速器原理。（2）能與同學(xué)密切配合，規(guī)范安全的完成學(xué)習(xí)活動。（3）在生產(chǎn)生活活動中養(yǎng)成歸納、整理、清潔的好習(xí)慣，遵循6S規(guī)范流程。教學(xué)重點(diǎn)能敘述手動變速器的作用及組成。教學(xué)難點(diǎn)能敘述手動變速器結(jié)構(gòu)與工作原理。教法學(xué)法主講法教學(xué)環(huán)境及資源描述PPT、多媒體。教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)舊知如實在沒有舊知，可不填二、導(dǎo)入新課批注故障現(xiàn)象：大眾捷達(dá)02K變速器倒擋打齒。故障診斷：詢問車主并檢查車輛發(fā)現(xiàn)車輛掛入倒擋時有異響，嚴(yán)重時掛其他擋也有異響，變速器還出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。故障分析：掛倒擋出現(xiàn)打齒現(xiàn)象一般為駕駛員操作不當(dāng)引起，駕駛員在掛倒擋時沒有等車完全停穩(wěn)。嚴(yán)重時會造成倒擋齒輪齒部被打掉。出現(xiàn)這種情況就需要拆檢變速器更換倒擋齒輪。作為即將從事汽車維修技師工作的你會根據(jù)以上分析對倒擋打齒故障進(jìn)行檢查，并拆檢變速器更換倒擋齒輪嗎？三、學(xué)習(xí)新課批注變速器的作用1．實現(xiàn)變速、變矩變速器可以改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)汽車在不同工況下所需的牽引力和合適的行駛速度；同時，通過不同的傳動比使汽車適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件。2．實現(xiàn)倒車變速器中設(shè)置了倒擋，在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，利用變速器中的倒擋可以實現(xiàn)汽車的倒向行駛。3．中斷動力傳動變速器中設(shè)有空擋，利用變速器中的空擋，中斷發(fā)動機(jī)向驅(qū)動輪的動力傳遞。使發(fā)動機(jī)能夠起動和怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足汽車暫時停車或滑行的需要。二、普通齒輪變速器的工作原理普通齒輪變速器利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動來實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的改變。變速變矩原理如下：一對嚙合傳動的齒輪，設(shè)小齒輪齒數(shù)Z1＝12，大齒輪齒數(shù)Z2＝24，在相同的時間內(nèi)小齒輪轉(zhuǎn)過一圈時，大齒輪轉(zhuǎn)過半圈。顯然，當(dāng)小齒輪是主動齒輪時，它的轉(zhuǎn)速經(jīng)大齒輪輸出時就降低了一半，在不考慮機(jī)械損失的情況下，轉(zhuǎn)矩則增加了一倍；如果大齒輪是主動齒輪，它的轉(zhuǎn)速經(jīng)小齒輪輸出時就提高了一倍，在不考慮機(jī)械損失的情況下，轉(zhuǎn)矩則減小了一倍。主動齒輪轉(zhuǎn)速與從動齒輪轉(zhuǎn)速之比稱為傳動比，即：三、普通齒輪變速器的結(jié)構(gòu)手動變速器包括變速傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩大部分。變速傳動機(jī)構(gòu)是變速器的主體部分，主要由一系列相互嚙合的齒輪副及其支承軸以及作為基礎(chǔ)的殼體組成，其主要作用是改變傳動比和旋轉(zhuǎn)方向。操縱機(jī)構(gòu)的作用是實現(xiàn)換擋。1．變速傳動機(jī)構(gòu)手動變速器按工作軸的數(shù)量（不包括倒擋軸）可分為兩軸式變速器和三軸式變速器。（1）兩軸式變速器兩軸式變速器只有輸入軸和輸出軸（不包括倒擋軸），無中間軸，且輸入軸與輸出軸平行。在任何前進(jìn)擋工作時，只有一對齒輪副嚙合。兩軸式變速器用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車，如桑塔納、捷達(dá)、寶來、富康、奧迪、花冠、威馳等。寶來的MQ20002T五擋變速器結(jié)構(gòu)圖。它有五個前進(jìn)擋和一個倒擋，全部采用同步器換擋。輸入軸和輸出軸上的齒輪是常嚙合斜齒輪，所有換擋齒輪都在滾針軸承上移動，以獲得最大的換擋平順性；倒擋為直齒輪，選擇倒擋時，倒擋惰齒輪在輸入軸和輸出軸之間的獨(dú)立軸上嚙合，因此輸出軸旋轉(zhuǎn)方向改變。所有前進(jìn)擋都有同步裝置，一、二擋都配有雙面同步器，一、二擋齒輪在輸出軸上嚙合，其余前進(jìn)擋齒輪在輸出軸上嚙合。（2）三軸式變速器三軸式變速器除了設(shè)有輸入軸、輸出軸、倒擋軸之外，還另設(shè)了中間軸。在發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動（FR型）的汽車上，常采用三軸式變速器，如豐田皇冠、日產(chǎn)公爵等轎車、各類輕型載貨汽車、面包車及國產(chǎn)解放型和東風(fēng)載貨汽車等。其特點(diǎn)是傳動比范圍較大，有直接擋，傳動效率高。2．同步器由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換擋位時，如果讓兩個速度不一樣的齒輪強(qiáng)行嚙合，必然會發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。為實現(xiàn)換擋時同步，現(xiàn)代轎車中采用了同步器。同步器的作用是使接合套與待嚙合的齒圈迅速同步，縮短換擋時間，且防止在同步前嚙合而產(chǎn)生換擋沖擊。同步器有常壓式、慣性式和自行增力式等，目前廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。慣性式同步器按鎖止裝置不同，可分為鎖環(huán)式慣性同步器和鎖銷式慣性同步器。轎車和輕、中型載貨汽車廣泛采用鎖環(huán)式慣性同步器。鎖環(huán)式同步器主要由同步器齒轂、接合套、滑塊、同步環(huán)等零件組成。（1）同步器結(jié)構(gòu)與原理同步器齒轂與二軸用花鍵連接，用墊圈、卡環(huán)做軸向定位。同步器齒轂兩端與二擋從動輪和一擋從動齒輪之間各有一個青銅制成的鎖環(huán)（即一擋同步環(huán)和二擋同步環(huán)）。鎖環(huán)上有短花鍵齒圈，其花鍵的尺寸和齒數(shù)與同步器齒轂、二擋從動輪和一擋從動齒輪的外花鍵齒相同。兩個齒輪和鎖環(huán)上的花鍵齒靠近接合套的一端都有倒角（鎖止角），與接合套齒端的倒角相同。鎖環(huán)有內(nèi)錐面，其錐角與二擋從動輪和一擋從動齒輪的外錐面錐角相同。在環(huán)鎖內(nèi)錐面上制有細(xì)密的螺紋（或直槽），當(dāng)錐面接觸后，它能及時破壞油膜，增加錐面間的摩擦力。鎖環(huán)內(nèi)錐面摩擦副稱為摩擦件，外沿帶倒角的齒圈是鎖止件，鎖環(huán)上還有三個均布的缺口。三個滑塊分別裝在同步器齒轂上三個均布的軸向槽內(nèi)，沿槽可以軸向移動。滑塊被兩個卡簧的徑向力壓向接合套，滑塊中部的凸起部位壓嵌在接合套中部的環(huán)槽內(nèi)?；瑝K和卡簧是推動件?；瑝K兩端伸入二擋同步環(huán)的缺口中，滑塊窄，缺口寬，兩者之差等于鎖環(huán)的花鍵齒寬。鎖環(huán)相對滑塊順轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)都只能轉(zhuǎn)動半個齒寬，且只有當(dāng)滑塊位于鎖環(huán)缺口的中央時，接合套與鎖環(huán)才能接合。3．操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)的作用是保證駕駛員根據(jù)使用條件，準(zhǔn)確、可靠地將變速器換入所需要的擋位。變速器操縱機(jī)構(gòu)按照變速操縱桿（變速桿）位置的不同，可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩種類型。（1）直接操縱式操縱機(jī)構(gòu)變速器的位置在駕駛員附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可直接操縱。這種操縱機(jī)構(gòu)具有換擋位置容易確定，換擋快、平穩(wěn)等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車。直接操縱式操縱機(jī)構(gòu)一般由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸以及安全裝置等組成。變速器處于空擋時，各凹槽在橫向平面內(nèi)對齊，叉形撥桿下端的球頭即伸入這些凹槽中。選擋時可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動，則其下端推動叉形撥桿繞換擋軸的軸線擺動，從而使叉形撥桿下端球頭對準(zhǔn)與所選擋位對應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動，帶動撥叉軸及撥叉向前或向后移動，即可實現(xiàn)掛擋。（2）遠(yuǎn)距離操縱式操縱機(jī)構(gòu)在有些汽車上，由于變速器離駕駛員座位較遠(yuǎn)，則需要在變速桿與撥叉之間加裝一些輔助杠桿或一套傳動機(jī)構(gòu)，構(gòu)成遠(yuǎn)距離操縱式操縱機(jī)構(gòu)。這種操縱機(jī)構(gòu)多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動及后置后輪驅(qū)動的汽車。遠(yuǎn)距離操縱式操縱機(jī)構(gòu)可分為桿件式操縱機(jī)構(gòu)、拉索式操縱機(jī)構(gòu)和柱式換擋操縱機(jī)構(gòu)三種形式。①桿件式操縱機(jī)構(gòu)桿件式操縱機(jī)構(gòu)主要由支承桿、變速桿接合器、外變速桿、倒擋保險擋塊、變速桿等組成。支承桿確定了變速桿接合器底部的位置，變速桿接合器起杠桿作用，使內(nèi)變速桿掛擋時移動距離變小。在變速桿支承中裝有上、下半球和半軸瓦以及橡皮導(dǎo)套等零件，起到防松、防振作用。變速桿手柄通過變速桿、變速桿接合器與變速器內(nèi)的換擋機(jī)構(gòu)連接，從而實現(xiàn)換擋操縱。②拉索式操縱機(jī)構(gòu)換擋用縱向（掛擋）拉索和橫向（選擋）拉索分別控制。變速桿以球形軸承為支點(diǎn)，可以直接左、右、前、后擺動。當(dāng)換擋操縱手柄左、右擺動時，便操縱選擋拉索；當(dāng)換擋操縱桿前、后移動時，便操縱換擋拉索。拉索的運(yùn)動傳動到變速器內(nèi)便進(jìn)行擋位的變換。③柱式換擋操縱機(jī)構(gòu)有些轎車和輕型貨車的變速器，將變速桿安裝在轉(zhuǎn)向柱管上，在變速桿與變速器之間通過一系列的傳動件進(jìn)行傳動。它具有變速桿占據(jù)駕駛室空間小、乘坐方便等優(yōu)點(diǎn)。4．換擋鎖裝置為了保證變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，變速器操縱機(jī)構(gòu)一般都具有換擋鎖裝置，包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。（1）自鎖裝置①自鎖裝置的作用：對各擋撥叉軸進(jìn)行軸向定位鎖止，用于防止變速器自動脫擋或掛擋，并保證相互嚙合的輪齒以全齒寬嚙合。②自鎖裝置的結(jié)構(gòu)：變速器蓋中鉆有深孔，孔中裝入自鎖彈簧與自鎖鋼球，其位置正處于撥叉軸的正上方，每根撥叉軸設(shè)有三個凹槽，中間的凹槽對正鋼球時為空擋位置，相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處于全齒長嚙合狀態(tài)。③工作原理凹槽對正鋼球時，鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內(nèi)，撥叉軸的軸向位置便被固定，不能自行掛擋或脫擋。需要換擋時，駕駛員通過變速桿給撥叉施加一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將鋼球從撥叉軸凹槽中擠出并推回到孔中，撥叉軸便可滑過鋼球進(jìn)行軸向移動，并帶動撥叉及相應(yīng)的接合套或滑動齒輪軸向移動。（2）互鎖裝置①互鎖裝置的作用：用于阻止兩個撥叉軸同時移動，即當(dāng)撥動一根撥叉軸軸向移動時，其他撥叉軸都被鎖止，從而防止同時掛上兩個擋位。②互鎖裝置的結(jié)構(gòu)：互鎖裝置由互鎖鋼球（銷）與互鎖銷組成。在變速器蓋前端三根撥叉軸之間的孔道中裝有兩個互鎖鋼球（一個互鎖銷），每根撥叉軸朝向互鎖鋼球的一側(cè)面上都制有一個深度相等的凹槽。③工作原理當(dāng)變速器處于空擋位置時，所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同鋼球、互鎖銷都在同一直線上。在移動中間撥叉軸3時，撥叉軸3兩側(cè)的鋼球從其側(cè)面凹槽中被擠出，兩側(cè)面外鋼球分別嵌入撥叉軸1、5的側(cè)面凹槽中，將撥叉軸1、5鎖止在空擋位置。若要移動撥叉軸5，必須先將撥叉軸3退回至空擋位置，撥叉軸5移動時將軸凹槽內(nèi)的鋼球擠出，通過互鎖銷推動另一側(cè)兩個鋼球移動，撥叉軸1、3均被鎖止在空擋位置上。撥叉軸1工作情況與上述相同。從上述互鎖裝置工作情況可知，當(dāng)一根撥叉軸移動時，其他兩根撥叉軸均被鎖止，即可防止同時換入兩個擋。（3）倒擋鎖裝置①倒擋鎖裝置的作用：防止汽車在前進(jìn)中誤掛倒擋而造成極大的沖擊而使零件損壞，并防止汽車在起步時誤掛倒擋而造成安全事故。②結(jié)構(gòu)與原理倒擋鎖裝置有彈簧鎖銷式、鎖片式、扭簧式、鎖簧式等多種形式，應(yīng)用最多的是彈簧鎖銷式。當(dāng)駕駛員想掛倒擋時，必須用較大的力使變速桿下端壓縮倒擋鎖彈簧，將鎖銷推入鎖銷孔內(nèi)，才能使變速桿下端進(jìn)入倒擋撥塊的凹槽中進(jìn)行換擋。由此可見，倒擋鎖裝置的作用是使駕駛員必須對變速桿施加更大的力，才能掛入倒擋，起到警示注意作用，以防誤掛倒擋。四、普通變速器動力傳遞路徑1．兩軸式普通變速器動力傳遞路徑（1）一擋操縱換擋裝置使一、二擋同步器左移，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)一擋主動齒輪、一擋從動齒輪、同步器接合套和花鍵轂傳至從動軸輸出。（2）二擋操縱換擋裝置使一、二擋同步器右移，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)二擋主動齒輪、二擋從動齒輪、同步器接合套和花鍵轂傳至輸出軸輸出。（3）三擋操縱換擋裝置使三、四擋同步器左移，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)三擋主動齒輪、三擋從動齒輪、同步器接合套和花鍵轂傳至輸出軸輸出。（4）四擋操縱換擋裝置使三、四擋同步器右移，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)四檔主動齒輪、四擋從動齒輪、同步器接合套和花鍵轂傳至出軸輸出。（5）五擋操縱換擋裝置使五擋同步器右移，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)五擋主動齒輪、五擋從動齒輪、同步器接合套和花鍵轂傳至輸出軸輸出。（6）倒檔操縱換擋裝置使倒擋軸上的倒擋齒輪移向與處于空擋位置的一、二擋同步器接合套外殼上的直齒輪嚙合，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)倒擋主動齒輪、倒擋齒輪、倒擋從動齒輪及一、二擋同步器花鍵轂傳至輸出軸輸出。因為相對于其他前進(jìn)擋位多出一個傳動齒輪，改變了轉(zhuǎn)向，所以得到反向輸出效果。2．三軸式普通變速器動力傳遞路徑（1）一擋選擇一擋時，操縱機(jī)構(gòu)通過一、二擋撥叉使一、二擋同步器嚙合套右移，經(jīng)過同步后，同步器嚙合套將一擋從動齒輪和同步器齒轂連為一體。離合器傳遞的動力傳遞路徑如下：輸入軸→中間軸常嚙合主動齒輪→中間軸常嚙合從動齒輪→中間軸→中間軸上的一擋主動齒輪→輸出軸一擋從動齒輪→一、二擋同步器→輸出軸。（2）二擋二擋的換擋原理與一擋相同，其動力傳遞路徑如下：輸入軸→中間軸常嚙合主動齒輪→中間軸常嚙合從動齒輪→中間軸→中間軸上的二擋主動齒輪→輸出軸二擋從動齒輪→一、二擋同步器→輸出軸。（3）三擋離合器傳遞的動力傳遞路徑如下：輸入軸→中間軸常嚙合主動齒輪→中間軸常嚙合從動齒輪→中間軸→中間軸上的三擋主動齒輪→輸出軸三擋從動齒輪→三、四擋同步器→輸出軸。（4）四擋選擇四擋時，三、四擋撥叉推動同步器嚙合套項左移，推動四擋同步環(huán)與四擋齒輪錐面接觸，兩者達(dá)到同一轉(zhuǎn)速后，嚙合套在撥叉的作用下繼續(xù)向左移動，將四擋同步環(huán)與四擋齒輪鎖為一體。動力通過主動軸四擋齒輪傳遞給三、四擋同步器嚙合套，再傳遞給同步器齒轂，經(jīng)同步器齒轂花鍵傳遞給輸出軸。輸入軸動力直接傳遞給輸出軸，輸出軸以輸入軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，傳動比是1，沒有減速增扭的效果，所以通常將四擋稱為直接擋。（5）五擋五擋主動齒輪與中間軸制為一體，從動齒輪與輸出軸之間裝有滾針軸承。選擇五擋時，離合器傳遞的動力傳遞路徑如下：輸入軸→中間軸常嚙合主動齒輪→中間軸常嚙合從動齒輪→中間軸→中間軸上的五擋主動齒輪→輸出軸五擋從動齒輪→五擋同步器→輸出軸。五擋的傳動比小于1，屬于超速擋。（6）倒擋倒擋時，需要輸出軸轉(zhuǎn)動方向與輸入軸相反，在結(jié)構(gòu)上，一般通過倒擋惰輪實現(xiàn)。倒擋惰輪空套在倒擋軸上，并可在操縱機(jī)構(gòu)的作用下滑動。變速器掛倒擋時，汽車必須處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時變速器不輸出動力。撥叉推動倒擋惰輪與倒擋主、從動齒輪嚙合，發(fā)動機(jī)動力經(jīng)過與中間軸制為一體的倒擋主動齒輪傳給倒擋惰輪，惰輪再將動力傳給從動齒輪，然后經(jīng)與輸出軸用花鍵緊配合的一、二擋同步器齒轂將動力傳遞給輸出軸，實現(xiàn)汽車倒擋。知識拓展課堂小結(jié)變速器的作用2.實現(xiàn)變速、變矩2.實現(xiàn)倒車3.中斷動力傳動二、普通齒輪變速器的工作原理三、普通齒輪變速器的結(jié)構(gòu)1．變速傳動機(jī)構(gòu)可分為兩軸式變速器和三軸式變速器。（1）兩軸式變速器輸入軸和輸出軸（不包括倒擋軸），無中間軸，且輸入軸與輸出軸平行。（2）三軸式變速器設(shè)有輸入軸、輸出軸、倒擋軸之外，還另設(shè)了中間軸。2．同步器3．操縱機(jī)構(gòu)可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩種類型。換擋鎖裝置包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。普通變速器動力傳遞路徑兩軸式普通變速器動力傳遞路徑2．三軸式普通變速器