變速箱的工作原理.ppt

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變速箱的工作原理 手動變速器結構與工作原理 一 變速器在整車上的布局 變速器通過離合器與發(fā)動機連接 因此 變速器的輸入軸的轉速與發(fā)動機相同 二 變速器的功用1 改變傳動比 滿足不同行駛條件對牽引力的需要 使發(fā)動機盡量工作在有利的工況下 滿足可能的行駛速度要求 2 實現(xiàn)倒車行駛 用來滿足汽車倒退行駛的需要 3 中斷動力傳遞 在發(fā)動機起動 怠速運轉 汽車換檔或需要停車進行動力輸出時 中斷向驅動輪的動力傳遞 三 變速器的內(nèi)部結構及原理 變速器由傳動機構和操縱機構組成 變速器的傳動機構的主要作用是改變轉矩 轉速和旋轉方向 變速器的操縱機構的主要作用是控制傳動機構實現(xiàn)變速器的傳動比的變換 一 三軸變速器 結合本公司選用變速器類型 三軸變速器的構成 主要由輸入 第一 軸 中間軸和輸出 第二 軸組成 變速原理 一對嚙合傳動的齒輪 設小齒輪齒數(shù)Z1 20 大齒輪齒數(shù)Z2 40 在相同的時間內(nèi)小齒輪轉過一圈時 大齒輪轉過半圈 顯然 當小齒輪是主動齒輪時 它的轉速經(jīng)大齒輪輸出時就降低了 如果大齒輪是主動齒輪時 它的轉速經(jīng)小齒輪輸出時就提高了 這就是齒輪傳動的變速原理 為了幫助了解標準變速器的基本原理 下圖顯示了處于空擋狀態(tài)的簡單兩速變速器 綠色軸將發(fā)動機與離合器連接起來 綠色軸和綠色齒輪連在一起 形成一個整體 紅色軸及紅色齒輪稱為副軸 它們也連為一個整體 因此副軸上的所有齒輪和副軸本身作為整體旋轉 綠色軸與紅色軸直接通過各自的嚙合齒輪連接起來 所以當綠色軸轉動時 紅色軸也會轉動 因此 一旦離合器接合 副軸就直接從發(fā)動機獲得動力 黃色軸是花鍵軸 通過連接到汽車驅動輪的差速器直接與驅動軸相連 藍色齒輪連在軸承上 軸環(huán)將兩個藍色齒輪中的一個連接到黃色驅動軸上 它通過齒槽直接與黃色軸相連 并與黃色軸一起轉動 但軸環(huán)也可以沿著黃色軸左右滑動 從而選擇性地接合兩個藍色齒輪中的一個 下圖顯示了當軸環(huán)換到一擋時如何結合右邊的藍色齒輪 圖中 發(fā)動機的綠色軸轉動副軸 副軸則轉動右邊的藍色齒輪 齒輪通過軸環(huán)驅動黃色驅動軸 同時 左邊的齒輪也在轉動 但只是在其軸上空轉 對黃色軸并不產(chǎn)生影響 當軸環(huán)位于兩個齒輪之間時 如第一圖所示 變速器為空擋狀態(tài) 黃色軸上以不同速率運轉的兩個藍色齒輪都通過其與副軸的速比來控制 五速手動變速器內(nèi)部結構如下圖所示 構成 1 三軸五檔變速器有五個前進檔和一個倒檔 由殼體 第一軸 輸入軸 中間軸 第二軸 輸出軸 倒檔軸 各軸上齒輪 操縱機構等幾部分組成 a 第一軸和第一軸常嚙合齒輪為一個整體 是變速器的動力輸入軸 第一軸前部花鍵插于離合器從動盤轂中 b 中間軸在中間軸上制有 或固裝 有六個齒輪 作為一個整體而轉動 最前面的齒輪與一軸常嚙合齒輪相嚙合 稱為中間軸常嚙合齒輪 從離合器輸入一軸的動力經(jīng)這一對常嚙合齒輪傳到中間軸各齒輪上 向后依次稱各齒輪為中間軸三檔 二檔 倒檔 一檔和五檔齒輪 c 在第二軸上 通過花鍵固裝有三個花鍵轂 通過軸承安裝有二軸各檔齒輪 其中從前向后 在第一和第二花鍵轂之間裝有三檔和二檔齒輪 在第二和第三花鍵轂之間裝有一檔和五檔齒輪 它們分別與中間軸上各相應檔齒輪相嚙合 在三個花鍵轂上分別套有帶有內(nèi)花鍵的接合套 并設有同步機構 通過接合套的前后移動 可以使花鍵轂與相鄰齒輪上的接合齒圈連接在一起 將齒輪上的動力傳給二軸 其中在第二個接合套上還制有倒檔齒輪 第二軸前端插入一軸齒輪的中心孔內(nèi) 兩者之間設有滾針軸承 第二軸后端通過凸緣與萬向傳動裝置相連 d 倒檔軸采用過盈配合壓裝在殼體相應的軸孔中 倒檔齒輪通過軸承活套在倒檔軸上 2 各檔動力動力傳遞情況 a 一檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第一檔齒輪 第二軸一檔齒輪 一檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出b 二檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第二檔齒輪 第二軸二檔齒輪 二檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出c 三檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第三檔齒輪 第二軸三檔齒輪 三檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出d 四檔 輸入軸 一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第四檔齒輪 第二軸四檔齒輪 四檔齒輪接合齒圈 三 四檔同步器接合套 第二軸 輸出 直接檔 e 五檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸第五檔齒輪 第二軸五檔齒輪 五檔同步器接合齒圈 接合套 第二軸 輸出 超速檔 f 倒檔 輸入軸 第一軸常嚙齒輪 中間軸 中間軸倒檔齒輪 倒檔軸上的倒檔齒輪 第二軸上倒檔齒輪 第二軸倒檔齒輪接合齒圈 倒檔同步器接合套 第二軸 輸出 倒檔齒輪由一個小惰性輪 紫色 來操控 該圖中藍色倒檔齒輪總是與其它藍色齒輪的轉動方向相反 因此 當汽車前進時 不能將變速器切換到倒檔 同步器 1 功用 使接合套與待接合齒圈兩者之間能迅速同步 阻止在同步之前齒輪進行嚙合 防止產(chǎn)生接合齒圈之間的沖擊 縮短換檔時間 迅速完成換檔操作 延長齒輪壽命 2 同步器的組成及分類目前所使用的同步器幾乎都是采用磨擦式同步裝置 但其鎖止裝置不同 因此工作原理也有所不同 按工作原理可分為常壓式 慣性式和自行增力式等種類 這里僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器 3 慣性同步器按結構又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種 鎖環(huán)式同步器工作原理 花鍵轂與第二軸用花鍵連接 并用墊片和卡環(huán)作軸向定位 在花鍵轂兩端與齒輪之間 各有一個青銅制成的鎖環(huán) 也稱同步環(huán) 鎖環(huán)上有短花鍵齒圈 花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒輪及花鍵轂上的外花鍵齒均相同 在兩個鎖環(huán)上 花鍵齒對著接合套的一端都有倒角 稱鎖止角 且與接合套齒端的倒角相同 鎖環(huán)具有與齒輪上的摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面 內(nèi)錐面上制出細牙的螺旋槽 以便兩錐面接觸后破壞油膜 增加錐面間的摩擦 三個滑塊分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽內(nèi) 并可沿槽軸向滑動 在兩個彈簧圈的作用下 滑塊壓向接合套 使滑塊中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽中 起到空檔定位作用 滑塊的兩端伸入鎖環(huán)的三個缺口中 只有當滑塊位于缺口的中央時 接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合 藍色齒輪上的錐體接合軸環(huán)中的錐形區(qū)域 錐體與軸環(huán)間的摩擦使軸環(huán)和齒輪同步 軸環(huán)的外部隨之滑動 使犬齒接合齒輪 不同制造商生產(chǎn)的變速器和同步器的實現(xiàn)方式各不相同 但基本原理是一樣的 二 變速操縱機構 1 檔位分布及工作示意圖 注意 換擋桿中部有一個旋轉點 在將旋鈕前推接合一擋齒輪時 實際上是在推動桿和撥叉 以便將一擋齒輪拉回來 可以看到 左右移動變速桿也是在接合不同的撥叉 從而接合不同的軸環(huán) 將旋鈕前后移動也就移動了軸環(huán) 使它們接合一個齒輪 2 變速器操縱機構的組成 主要包括 變速桿 撥叉 撥叉軸和鎖止機構組成 變速器操縱機構能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔 從而改變變速器的工作狀態(tài) 為了保證變速器的可靠工作 變速器操縱機構應能滿足以下要求 1 掛檔后應保證結合套與結合齒圈的全部套合 或滑動齒輪換檔時 全齒長都進入嚙合 在振動等條件影響下 操縱機構應保證變速器不自行掛檔或自行脫檔 為此在操縱機構中設有自鎖裝置 防止自動脫檔 2 為了防止同時掛上兩個檔而使變速器卡死或損壞 在操縱機構中設有互鎖裝置 自鎖裝置l 結構 多數(shù)變速器的自鎖裝置由鋼球l和彈簧2組成 圖10 20 在變速器蓋6前端凸起部位鉆有三個深孔 位于三根撥叉軸3的上方 每根撥叉軸對著鋼球l的一面有三個凹槽 槽的深度小于鋼球半徑 中間的凹槽為空檔定位 中間凹槽至兩側凹槽的距離等于滑動齒輪 或接合套 由空檔換入相應檔 保證全齒長嚙合 的距離 2 工作 自鎖鋼球被自鎖彈簧壓入撥叉軸的相應凹槽內(nèi) 起到鎖止檔位的作用 防止自動換檔和自動脫檔 換檔時 駕駛員施加于撥叉軸上的軸向力克服彈簧與鋼球的自鎖力時 鋼球便克服彈簧的預壓力而升起 撥叉軸移動 當鋼球與另一凹槽處對正時 鋼球又被壓入凹槽內(nèi) 此動作傳到操縱桿上 使駕駛員具有 手感 互鎖裝置 l 鎖球 銷 式 l 結構 在三根撥叉軸所處的平面且垂直于撥叉軸的橫向孔道內(nèi) 裝有互鎖鋼球5或互鎖銷5 互鎖鋼球 或互鎖銷 對著每根撥叉軸的側面上都制有一個凹槽且深度相等 中間撥叉軸的兩側各有一個凹槽 任一撥叉軸處于空檔位置時 其側面凹槽正好對準互鎖鋼球 或互鎖銷 兩個鋼球直徑之和 或一個互鎖銷的長度 等于相鄰兩撥叉軸圓柱表面之間的距離加上一個凹槽的深度 中間撥叉軸上兩個側面之間有通孔 孔中有一根橫向移動的頂銷4 頂銷的長度等于撥叉軸的直徑減去一個凹槽的深度 2 互鎖原理 當變速器處于空檔位置時 所有撥叉軸的側面凹槽同鋼球 頂銷都在同一直線上 在移動中間撥叉軸2時 軸2兩側的鋼球從其側面凹槽中被擠出 兩側面外鋼球4 6分別嵌入撥叉軸l和3的側面凹槽中 將軸l和3鎖止在空檔位置 若要移動撥叉軸3 必須先將撥叉軸2退回至空檔位置 撥叉軸3移動時鋼球4從凹槽擠出 通過頂銷5推動另一側兩個鋼球移動 撥叉軸l 2均被鎖止在空檔位置上 2 自鎖和互鎖裝置合二為一的互鎖裝置有的三檔變速器 操縱機構有兩根撥叉軸 將自鎖和互鎖裝置合二為一 兩根空心鎖銷l內(nèi)裝有自鎖彈簧2 在圖示位置 空檔 時 兩鎖銷內(nèi)端面的距離a等于槽深b 不可能同時撥動兩根撥叉軸 自鎖彈簧2的預壓力和鎖銷l對撥叉軸起到自鎖作用 3 轉動鉗口式轉動鉗口式互鎖裝置如圖所示 變速桿下端球頭置于鉗口中 鉗形板可繞a軸擺動 換檔時 變速桿先撥動鉗形板處于某一撥叉軸的撥叉凹槽中 然后換入需要的檔位 其余兩個換檔撥叉凹槽被鉗形爪擋住 起到互鎖作用 總之 不論哪類互鎖裝置 其工作原理是一致的 即每一次只能移動一根撥叉軸 其余撥叉軸均在空檔位置不動 倒檔鎖倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加較大的力 才能掛入倒檔 起到提醒作用 防止誤掛倒檔 提高安全性 多數(shù)汽車變速器采用結構簡單的彈簧鎖銷式倒檔鎖 它由一 倒檔撥塊 五檔變速器 中的鎖銷l和彈簧2組成 鎖銷l桿部裝有彈簧2 桿部右端的螺母可調(diào)整彈簧2的預壓力和鎖銷的長度 欲換倒檔 或一檔 時 須用較大的力向一側擺動變速桿4 推動倒檔鎖銷l壓縮彈簧后 變速桿4下端進入撥塊3才能實現(xiàn)換檔 只要換入倒檔 其撥叉軸就接通裝在變速器殼上的電開關 警告燈亮 報警器響 有的汽車儀表盤上有倒檔指示燈 有效地防止誤掛倒檔 四 離合器的工作原理 一 離合器的組成如圖9 1所示 離合器由主動部分 從動部分 壓緊裝置 分離機構和操縱機構五部分組成 1 曲軸 2 從動軸 3 從動盤 4 飛輪 5 壓盤 6 離合器蓋 7 分離杠桿 8 彈簧 9 分離軸承 10 15 回位彈簧 11 分離叉 12 踏板 13 拉桿 14 拉桿調(diào)節(jié)叉 16 壓緊彈簧 17 從動盤摩擦片 18 軸承 1 主動部分 離合器 壓盤離合器蓋6用螺釘固定于飛輪4上 壓盤5沿圓周上的凸起伸入蓋6的窗孔中 將分離軸承9可沿窗孔作軸向滑動 這樣 曲軸旋轉 便通過飛輪 離合器蓋帶動壓盤一起轉動 構成離合器的主動部分 2 從動部分 從動盤 從動軸 雙面帶摩擦襯片的從動盤通過滑動花鍵套在從動軸 變速器輸入軸 上 3 壓緊裝置 壓緊彈簧沿圓周均布的壓緊彈簧16裝在離合器蓋和壓盤之間 把壓盤和從動盤壓向飛輪 4 分離機構 分離杠桿 分離軸承 分離套筒 分離叉分離杠桿7外端和中部分別鉸接于壓盤和離合器蓋上 分離軸承9和分離套筒壓裝成一體 松套在從動軸的軸套上 分離叉11是中部有支點的杠桿 5 操縱機構 踏板 拉桿等 二 離合器的工作原理 1 接合狀態(tài)離合器接合狀態(tài)時 彈簧將壓盤 飛輪及從動盤互相壓緊 發(fā)動機的轉矩經(jīng)飛輪及壓盤通過摩擦面的摩擦力矩傳至從動盤 再經(jīng)從動軸向傳動系輸出 2 分離過程踏下踏板時 拉桿拉動分離叉外端向右 后 移動 分離叉內(nèi)端則通過分離軸承推動分離杠桿的內(nèi)端向前移動 分離杠桿外端便拉動壓盤向后移動 使其在進一步壓縮壓緊彈簧的同時 解除對從動盤的壓力 于是離合器的主從動部分處于分離狀態(tài)而中斷動力的傳遞 3 接合過程當需要恢復動力的傳遞時 緩慢地抬起離合器踏板 分離軸承減小對分離杠桿內(nèi)端的壓力 壓盤便在壓緊彈簧作用下逐漸壓緊從動盤 并使所傳遞的扭矩逐漸增大 當所能傳遞的扭矩小于汽車起步阻力時 汽車不動 從動盤不轉 主 從動摩擦面間完全打滑 當所能傳遞的扭矩達到足以克服汽車開始起步的阻力時 從動盤開始旋轉 汽車開始移動 但仍低于飛輪的轉速 即摩擦面間仍存在著部分打滑的現(xiàn)象 再隨著壓力的不斷增加和汽車的不斷加速 主 從動部分的轉速差逐漸減小 直到轉速相等滑磨現(xiàn)象消失 離合器完全接合為止 接合過程即結束 由上可知 汽車平穩(wěn)起步是靠離合器逐漸接合過程中滑磨程度的變化來實現(xiàn)的 接合后 在回位彈簧15的作用下 踏板回到最高位置 分離叉內(nèi)端回至最右位置 分離軸承則在回位彈簧10的作用下離開分離杠桿 向右緊靠在分離叉上 工作原理介紹 五 變速器的故障診斷變速器的故障現(xiàn)象 原因及排除方法 一 故障現(xiàn)象 變速器跳檔故障原因 1 換檔桿調(diào)整不正確2 齒輪或齒套牙齒磨損成錐形3 軸 軸承或齒輪磨損松曠或軸向竄動過大4 叉軸的定位凹槽或定位球磨損 定位彈簧拆斷 5 同步器鎖環(huán)錐面磨損 變形或損壞6 變速糟與發(fā)動機連接螺栓松動或緊度不一致排除方法 1 檢查 調(diào)整2 更換齒輪3 更換軸承 軸或齒輪 軸向竄動大應進行調(diào)整4 更換損壞件5 更換同步器鎖環(huán)6 按規(guī)定扭矩擰緊 二 故障現(xiàn)象 變速器亂檔故障原因 1 變速桿定位銷磨損松曠 丟失2 互鎖銷磨損3 變速桿下端撥球磨損排除方法 1 更換定位銷2 更換3 修復或更換變速桿 三 故障現(xiàn)象 換檔困難故障原因 1 離合器分離不徹底2 叉軸彎曲 叉軸與孔銹蝕3 操縱桿調(diào)整不當4 同步器損壞排除方法 1 查明原因 予以排除2 清洗 校正叉軸3 正確調(diào)整操縱桿4 更換 謝謝大家