3.2课题 手动变速器的变速传动机构

课题3.2  手动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。变速传动机构的主要作用是改变转矩的大小和方向；操纵机构的作用是实现换档。

变速传动机构是变速器的主体，按工作轴的数量(不包括倒档轴)可分为两轴式变速器和三轴式变速器。

一、两轴式变速器的变速传动机构

两轴式变速器用于发动机前置前轮驱动的汽车，一般与驱动桥（前桥）合称为手动变速驱动桥。目前，我国常见的国产轿车均采用这种变速器，如桑塔纳、捷达、富康、奥迪等。

前置发动机有纵向布置和横向布置两种形式，与其配用的两轴式变速器也有两种不同的结构形式。发动机纵置时，主减速器为一对圆锥齿轮，如奥迪100、桑塔纳2000轿车，如图3－3所示；发动机横置时，主减速器采用一对圆柱齿轮，如捷达轿车，如图3－4所示。

图3－3  发动机纵置的两轴式变速器传动示意图（桑塔纳2000）

1－纵置发动机  2－离合器  3－变速器 4－变速器输入轴  5－变速器输出轴（主减速器主动锥齿轮）  6－差速器  7－主减速器从动锥齿轮  8－前轮

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ－一、二、三、四、五档齿轮  R－倒档齿轮

图3－4  发动机横置的两轴式变速器传动示意图（捷达）

1－发动机  2－离合器  3－变速器  4－主减速器  5－差速器  6－带等角速万向节的半轴

1．发动机纵向布置的两轴式变速器

如图3－5、3－6所示分别为桑塔纳2000轿车两轴式变速器传动机构的结构图和示意图。

图3－5  桑塔纳2000轿车两轴式变速器传动机构的结构图

1－四档齿轮  2－三档齿轮  3－二档齿轮  4－倒档齿轮  5－一档齿轮  6－五档齿轮  7－五档运行齿环  8－换档机构壳体  9－五档同步器  10－齿轮箱体  11－一、二档同步器  12－变速器壳体  13－三、四档同步器  14－输出轴  15－输入轴  16—差速器

图3－6  桑塔纳2000轿车两轴式变速器传动机构的示意图

1－输入轴  2－输出轴  3－三、四档同步器  4－一、二档同步器  5－倒档中间齿轮

Ⅰ－一档齿轮  Ⅱ－二档齿轮  Ⅲ－三档齿轮  Ⅳ－四档齿轮  Ⅴ－五档齿轮  R－倒档齿轮

1) 结构

该变速器的变速传动机构有输入轴和输出轴，二轴平行布置，输入轴也是离合器的从动轴，输出轴也是主减速器的主动锥齿轮轴。该变速器具有五个前进档和一个倒档，全部采用锁环式惯性同步器换档。输入轴上有一～五档主动齿轮，其中一、二档主动齿轮与轴制成一体，三、四、五档主动齿轮通过滚针轴承空套在轴上。输入轴上还有倒档主动齿轮，它与轴制成一体。三、四档同步器和五档同步器也装在输入轴上。输出轴上有一～五档从动齿轮，其中一、二档从动齿轮通过滚针轴承空套在轴上，三、四、五档齿轮通过花键套装在轴上。一、二档同步器也装在输出轴上。在变速器壳体的右端还装有倒档轴，上面通过滚针轴承套装有倒档中间齿轮。

2) 各档动力传动路线（如图3－6所示）

各档动力传动路线见表3－2。

表3－2  桑塔纳2000轿车变速器动力传动路线

操作：此时可以观看变速器实物，讲解结构、演示各档动力传动路线。

3) 拆装和检修

变速传动机构包括输入轴、输出轴及其上的齿轮。输入轴和输出轴的分解分别见图3－7和图3－8所示。

图3－7  输入轴分解图

1－后轴承的罩盖  2－挡油圈  3－卡环  4－输入轴后轴承  5－变速器后盖  6－五档同步套管  7－五档同步环  8－五档同步器和齿轮  9－五档齿轮滚针轴承  10－五档齿轮滚针轴承内座圈  11－固定垫圈  12－卡环  13－中间轴承  14－轴承支座  15－中间轴承内座圈  16－卡环  17－四档齿轮  18－四档同步环  19－四档齿轮滚针轴承  20－卡环  21－三档和四档同步器  22－三档同步环  23－三档齿轮  24－三档齿轮滚针轴承  25－输入轴  26－输入轴滚针轴承

图3－8  输出轴分解图

1－五档齿轮  2－输出轴外后轴承  3－轴承保持架  4－后轴承外圈  5－调整垫片  6－轴承支座  7－输出轴内后轴承  8－一档齿轮  9－一档齿轮滚针轴承  10－一档齿轮滚针轴承内座圈  11－一档同步环  12－一档和二档同步器  13－二档同步环  14－二档齿轮  15－二档齿轮滚针轴承  16－挡环  17－三档齿轮(凸缘应转向四档齿轮)  18－挡环  19－四档齿轮(凸缘应转向主动锥齿轮)  20－输出轴前轴承  21－输出轴  22－圆柱销  23－输出轴前轴承外圈

(1)整套齿轮的拆卸

拆卸变速器。拆下变速器后盖。拆下轴承支座。拆下整套齿轮。

(2)输入轴的拆卸

拆下四档齿轮的卡环。取下四档齿轮、同步环和滚针轴承。拆下同步器锁环，如图3－9所示。取下三档和四档同步器、三档同步环和齿轮，如图3－10所示。取下三档齿轮的滚针轴承。取下输入轴的中间轴承内座圈，如图3－11所示。

图3－9  拆下同步器锁环

图3－10  取下三档和四档同步器、三档同步环和齿轮

图3－11  取下输入轴的中间轴承内座圈

(3)输出轴的拆卸

拆下输出轴内后轴承和一档齿轮，如图3－12所示。取下滚针轴承和一档同步环。取下滚针轴承的内座圈、同步器和二档齿轮，如图3－13所示。取下二档齿轮的滚针轴承。拆下三档齿轮的卡环、三档齿轮，如图3－14所示。拆下四档齿轮的卡环、四档齿轮。拆下输出轴的前轴承。

图3－12  拆下输出轴内后轴承和一档齿轮

图3－13  取下二档齿轮的滚针轴承

图3－14  拆下三档齿轮的卡环、三档齿轮

(4)输入轴、输出轴的安装

检查所有齿轮和轴承的损坏情况。齿面有轻微斑点，在不影响使用的情况下可以用油石修磨。当齿厚磨损超过0.2mm，齿长磨损超过原齿长的15%，或斑点面积超过齿面15%，以上，则应更换齿轮。装好滚针轴承和内座圈后，用百分表检查齿轮与内座圈之间的间隙，如图3－15所示。标准间隙为0.009~0.060mm，极限间隙为0.15mm，超过极限应更换轴承。

注意：齿轮应成对更换

图3－15  检查齿轮与内座圈之间的间隙

检查输入轴和输出轴，不应有裂纹，轴径及花键不应有严重磨损，轴上的齿轮不应有断齿和严重磨损，否则应更换。检查轴的径向圆跳动，如图3－16所示，不应超过0.05mm，否则应更换或校正。

图3－16  检查轴的径向圆跳动

用钢丝刷清洗同步环的内锥面。在更换一档齿轮滚针轴承的内座圈或输出轴的后轴承时，计算输出轴的调整垫片厚度。

将同步环压在各自齿轮的锥面上，按压转动同步环时要有阻力，用塞尺测量环齿与轮齿之间的间隙a，如图3－17所示。间隙a的规定值见表3－3。如果不符合规定，应更换同步环。

图3－17  检查同步器间隙

表3－3  同步器环齿与轮齿之间的间隙a    单位：mm

装上中间轴承的内座圈，如图3－18所示。

图3－18  装上中间轴承的内座圈

将预先润滑过的三档齿轮滚针轴承装上，把油槽转向二档齿轮。组装三档、四档同步器。装上三档齿轮和三档、四档同步器，装上卡环，如图3－19所示。

图3－19  装上三档齿轮和三档、四档同步器

装上同步环、滚针轴承和四档齿轮，再装卡环。如图3－20所示，用2kN的力将三档齿轮、同步器和四档齿轮紧紧压卡环上，把总成固定好。

图3－20  安装三档齿轮、同步器和四档齿轮

将前轴承装在输出轴上。装上四档齿轮。用手扶住前轴承，齿轮有凸缘的一边应朝向轴承。用卡环将四档齿轮固定好，卡环的厚度有2.35mm、2.38mm、2.41mm、2.44mm、2.47mm等几种。

安装三档齿轮，凸缘应朝向四档齿轮。用塞尺测量卡环的厚度，如图3－21所示。根据测量结果，选择适当的卡环装上，见表3－4。

图3－21  测量卡环的厚度

表3－4  卡环的厚度    单位：mm

安装滚针轴承、齿轮和二档同步环。装配一档和二档同步器，如图3－22所示。

图3－22  装配一档和二档同步器

装上一档和二档同步器，同步器壳体的槽应朝一档齿轮。装上一档齿轮滚针轴承的内座圈，如图3－23所示。装上一档同步环、一档齿轮、一档齿轮滚针轴承。

图3－23  装上一档和二档同步器

装上内后轴承，如图3－24所示。将输入轴和输出轴装在轴承支座上，将轴承支座装在变速器壳体上。将变速器后盖装在变速器轴承支座上。

图3－24  装上内后轴承

2．发动机横向布置的两轴式变速器

1)结构

发动机横向布置的两轴式变速器结构如图3－25所示，所有前进档齿轮和倒档齿轮都采用常啮合斜齿轮，并采用锁环式同步器换档。

图3－25  发动机横向布置的两轴式变速器结构图

1－输出轴  2－输入轴  3－四档齿轮  4－二档齿轮  5－二档齿轮；6-倒档齿轮  7－倒档惰轮  8－一档齿轮  9－主减速器主动齿轮  10－差速器油封  11－等速万向节轴  12－差速行星齿轮  13－差速半轴齿轮  14－主减速器从动齿轮  15－一、二档同步器  16－三、四档同步器

2)动力传动路线

(1)一档

如图3－26所示，一、二档同步器使一档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。输入轴齿轮的一档主动齿轮顺时针转动，逆时针地驱动一档从动齿轮和主减速器主动齿轮轴，顺时针驱动主减速器从动齿轮。

图3－26  一档动力传动路线

(2)二档

从一档向二档换档时，一、二档同步器分离一档从动齿轮，并接合二档从动齿轮，动力传动路线如图3－27所示。

图3－27  二档动力传动路线

(3)三档

当二档同步器接合套返回空档后，将三、四档同步器锁定到主减速器主动齿轮轴上的三档齿轮上。动力传动路线如图3－28所示。

图3－28  三档动力传动路线

(4)四档

将三、四档同步器接合套从三档齿轮移开，移向四档齿轮，将其锁定在主减速器主动齿轮轴上。动力传动路线如图3－29所示。

图3－29  四档动力传动路线

(5)倒档

变速杆位于倒档时，倒档惰轮换入与倒档主动齿轮和倒档从动齿轮啮合。倒档从动齿轮同时又是一、二档同步器接合套，同步器接合套带有沿其外缘加工的直齿。倒档惰轮改变变速齿轮的转动方向，汽车就可以倒车。动力传动路线如图3－30所示。

图3－30  倒档动力传动路线

二、三轴式变速器的变速传动机构

三轴式变速器用于发动机前置后轮驱动的汽车。下面以东风EQ1092中型货车的变速器为例进行介绍，其结构简图如图3－31所示，有三根主要的传动轴，一轴、二轴和中间轴，所以称为三轴式变速器。另外还有倒档轴。

图3－31  东风EQ1092中型货车的三轴式变速器

l－一轴  2－—轴常啮合齿轮  3－—轴常啮合齿轮接合齿圈  4、9－接合套；5－四档齿轮接合齿圈  6－二轴四档齿轮  7－二轴三档齿轮  8－三档齿轮接合齿圈  10－二档齿轮接合齿圈  11－二轴二档齿轮  12－二轴一、倒档直齿滑动齿轮  13－变速器壳体  14－二轴  15－中间轴  16－倒档轴  17、19－倒档中间齿轮  18－中间轴一、倒档齿轮  20－中间轴二档齿轮  21－中间轴三档齿轮  22－中间轴四档齿轮  23－中间轴常啮合齿轮  24、25－花键毂  26－一轴轴承盖  27－回油螺纹

该变速器为五档变速器，各档传动情况如下：

(1)空档

二轴上的各接合套、传动齿轮均处于中间空转的位置，动力不传给第二轴。

(2)一档

前移一倒档直齿滑动齿轮12与中间轴一档齿轮18啮合。动力经一轴齿轮2、中间轴常啮合齿轮23、中间轴齿轮18、二轴一倒档齿轮12，传到第二轴使其顺时针旋转(与第一轴同向)。

(3)二档

后移接合套9与二轴二档齿轮11的接合齿圈10啮合。动力经齿轮2、23、20、11、10、9、24，传到二轴使其顺时针旋转。

(4)三档

前移接合套9与二轴三档齿轮7的接合齿圈8啮合。动力经齿轮2、23、21、7、8、9、24，传到二轴使其顺时针旋转。

(5)四档

后移接合套4与二轴四档齿轮6的接合齿圈5啮合。动力经齿轮2、23、22、6、5接、4、25，传到二轴使其顺时针旋转。

(6)五档

前移接合套4与一轴常啮合齿轮2的接合齿圈3啮合。动力直接由一轴、2、3、4、25，传到二轴，传动比为1。由于二轴的转速与一轴相同，故此档称为直接档。

(7)倒档

后移二轴上的一、倒档直齿滑动齿轮12与倒档齿轮17啮合。动力经齿轮2、23、18、19、17、12，传给二轴使其逆时针旋转，汽车倒向行驶。倒档传动路线与其他档位相比较，由于多了倒档中间齿轮的传动，所以改变了二轴的旋转方向。

测试题：1．照实物或图片说明桑塔纳2000轿车二轴、五档手动变速器和东风EQ1092三轴、五档手动变速器的各档动力传动情况（包括如何换档及动力传动路线）。

2．如何检查变速器各轴和齿轮？