汽車機(jī)械基礎(chǔ)第3章

第三章手動變速器第一節(jié)變速器概述第二節(jié)手動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)第三節(jié)同步器第四節(jié)手動變速器操縱機(jī)構(gòu)第五節(jié)手動變速器的拆裝和檢修第六節(jié)

手動變速器的常見故障

第一節(jié)

變

速

器

概

述

一、變速器的功用汽車上使用的發(fā)動機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小的特點，而汽車的實際行駛條件是非常復(fù)雜的；另外，發(fā)動機(jī)只能順時針轉(zhuǎn)動(從前往后看)，而汽車在實際行駛過程中常常需要倒向行駛。因此，需要在汽車的傳動系中設(shè)置變速器，其具體功用是：

(1)改變傳動比，擴(kuò)大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化范圍，以滿足車輛在不同工況的要求。一般來說，通過變速器可以降速增矩，即增加發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，保證汽車有足夠的牽引力，并降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速使得汽車具有適當(dāng)?shù)能囁?。通過不同的傳動比(擋位)可使汽車適應(yīng)不同的行駛條件。

(2)使汽車能夠倒向行駛，即改變驅(qū)動輪的旋向。利用變速器的倒擋功能可以保證在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下實現(xiàn)車輛的倒向行駛。(3)中斷發(fā)動機(jī)的動力傳動。在某些情況下需要中斷發(fā)動機(jī)的動力傳動，變速器可以通過空擋來實現(xiàn)這一功用。如發(fā)動機(jī)啟動和怠速運轉(zhuǎn)時、汽車暫時停車和滑行時，都需要中斷發(fā)動機(jī)的動力傳動。

二、變速器的分類

1．按傳動比的變化方式分類1)有級式變速器有級式變速器采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。轎車和輕、中型貨車變速器多采用3～5個前進(jìn)擋和一個倒擋每個擋位對應(yīng)一個傳動比。重型汽車行駛的路況復(fù)雜，變速器的擋位較多，可有8～20個擋位。齒輪式變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、工作可靠、傳動效率高等優(yōu)點。齒輪式的有級變速器按照結(jié)構(gòu)不同又可以分為二軸式和三軸式變速器。二軸式變速器廣泛用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車，而三軸式變速器可應(yīng)用于其他各類型車輛。

2)無級式變速器無級式變速器的英文縮寫為CVT，它的傳動比的變化是連續(xù)的。目前的無級變速器一般都采用金屬帶傳動動力，通過主、從動帶輪直徑的變化實現(xiàn)無級變速。這種變速器在中、高級轎車中的應(yīng)用越來越多。

3)綜合式變速器綜合式變速器是由液力變矩器和有級齒輪式變速器組成的，一般都是由電腦來自動實現(xiàn)換擋的，所以多把這種變速器稱為自動變速器。這種變速器的傳動比可在最大值與最小值之間的幾個間斷的范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。

2．按變速器操縱方式分類1)手動變速器手動變速器的英文縮寫為MT(ManualTransmission)。駕駛員用手操縱變速桿來選定擋位，并直接操縱變速器的換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行擋位變換。齒輪式有級變速器大多數(shù)都采用這種換擋方式。

2)自動變速器自動變速器的英文縮寫為AT(AutomaticTransmission)。這種變速器的自動控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和車速的變化情況自動選定擋位，并進(jìn)行擋位變換，即自動地改變傳動比。駕駛員只需要操縱加速踏板控制車速即可。3)手動自動一體變速器這種變速器可以自動換擋，也可以手動換擋。手動自動一體變速器比較典型的應(yīng)用如奧迪A6的Tiptronic，上海帕薩特1.8T也裝有手動自動一體變速器。下面將主要介紹手動有級齒輪變速器，一般簡稱為手動變速器。

三、普通齒輪變速器的基本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。齒輪傳動的基本原理如圖3-1-1所示。一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動時可以實現(xiàn)變速，而且兩齒輪的轉(zhuǎn)速比與其齒數(shù)成反比。設(shè)主動齒輪轉(zhuǎn)速為n1，齒數(shù)為z1；從動齒輪轉(zhuǎn)速為n2，齒數(shù)為z2。主動齒輪(即輸入軸)轉(zhuǎn)速與從動齒輪(即輸出軸)轉(zhuǎn)速之比值稱為傳動比，用字母i表示，則

當(dāng)小齒輪為主動齒輪，帶動大齒輪轉(zhuǎn)動時，輸出轉(zhuǎn)速降低，即n2＜n1，稱為減速傳動，此時傳動比i＞1，如圖3-1-1(a)所示。當(dāng)大齒輪驅(qū)動小齒輪時，輸出轉(zhuǎn)速升高，即n2＞n1，稱為增速傳動，此時傳動比i＜1，如圖3-1-1(b)所示。這就是齒輪傳動的變速原理。汽車變速器就是根據(jù)這一原理利用若干大小不同的齒輪副傳動來實現(xiàn)變速的。

圖3-1-1齒輪傳動的基本原理(a)減速傳動；(b)增速傳動

圖3-1-2所示為兩級齒輪傳動示意圖，齒輪1為主動齒輪，驅(qū)動齒輪2轉(zhuǎn)動，齒輪3與齒輪2固定連接在一起，再驅(qū)動齒輪4轉(zhuǎn)動并輸出動力。此時傳動比為

因此，可以總結(jié)出多級齒輪傳動的傳動比為

對于變速器，各擋的傳動比i就是變速器輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之比，即

當(dāng)i＞1時，n輸出＜n輸入，T輸出＞T輸入，此時實現(xiàn)降速增矩，為變速器的低擋位，且i越大，擋位越低；當(dāng)i＝1時，n輸出＝n輸入，T輸出＝T輸入，為變速器的直接擋；當(dāng)i＜1時，n輸出＞n輸入，T輸出＜T輸入，此時實現(xiàn)升速降矩，為變速器的超速擋。例如，桑塔納2000五擋手動變速器各擋的傳動比見表3-1-1。其一至三擋為降速擋，四擋為直接擋，五擋為超速擋。

表3-1-1桑塔納2000五擋手動變速器各擋的傳動比

第二節(jié)

手動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)

一、二軸式手動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)二軸式變速器用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車，一般與驅(qū)動橋(前橋)合稱為手動變速驅(qū)動橋。目前，我國常見的國產(chǎn)轎車多采用這種變速器，如桑塔納、捷達(dá)、富康、奧迪等。前置發(fā)動機(jī)有橫向布置和縱向布置兩種形式，與其配用的二軸式變速器也有兩種不同的結(jié)構(gòu)形式。發(fā)動機(jī)橫向布置時，主減速器采用一對圓柱齒輪(如捷達(dá)轎車)，如圖3-2-1所示；發(fā)動機(jī)縱向布置時，主減速器為一對圓錐齒輪(如奧迪100、桑塔納2000轎車)，如圖3-2-2所示。

圖3-2-1發(fā)動機(jī)橫向布置的二軸式變速器傳動示意圖(捷達(dá))

圖3-2-2發(fā)動機(jī)縱向布置的二軸式變速器傳動示意圖(桑塔納2000)

1．發(fā)動機(jī)橫向布置的二軸式變速器1)結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)橫向布置的二軸式變速器結(jié)構(gòu)如圖3-2-3所示，所有前進(jìn)擋齒輪和倒擋齒輪都采用常嚙合斜齒輪，并采用鎖環(huán)式同步器換擋。

圖3-2-3發(fā)動機(jī)橫向布置的二軸式變速器結(jié)構(gòu)

2)動力傳動路線一擋：如圖3-2-4所示，一擋/二擋同步器右移與輸出軸一擋從動齒輪接合，輸入軸一擋主動齒輪順時針轉(zhuǎn)動，逆時針驅(qū)動輸出軸一擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，順時針驅(qū)動主減速器從動齒輪，輸出動力。

圖3-2-4一擋動力傳動路線

二擋：從一擋向二檔換擋時，一擋/二擋同步器與一擋從動齒輪分離，并左移與輸出軸二擋從動齒輪接合。動力傳動路線如圖3-2-5所示，輸入軸二擋主動齒輪順時針轉(zhuǎn)動，逆時針驅(qū)動輸出軸二擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，順時針驅(qū)動主減速器從動齒輪，輸出動力。

圖3-2-5二擋動力傳動路線

三擋：當(dāng)二擋同步器接合套返回空擋后，將三擋/四擋同步器右移與輸出軸上的三擋從動齒輪接合。動力傳動路線如圖3-2-6所示，輸入軸三擋主動齒輪順時針轉(zhuǎn)動，逆時針驅(qū)動輸出軸三擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，順時針驅(qū)動主減速器從動齒輪，輸出動力。

圖3-2-6三擋動力傳動路線

四擋：將三擋/四擋同步器接合套從三擋齒輪移開，左移與輸出軸四擋從動齒輪接合。動力傳動路線如圖3-2-7所示，輸入軸四擋主動齒輪順時針轉(zhuǎn)動，逆時針驅(qū)動輸出軸四擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，順時針驅(qū)動主減速器從動齒輪，輸出動力。

圖3-2-7四擋動力傳動路線

倒擋：變速桿位于倒擋時，倒擋中間齒輪左移同時與倒擋主動齒輪和倒擋從動齒輪嚙合。倒擋從動齒輪同時又是一擋/二擋同步器接合套，同步器接合套帶有沿其外緣加工的直齒。倒擋中間齒輪改變變速齒輪的旋轉(zhuǎn)方向，使汽車可以實現(xiàn)倒向行駛。動力傳動路線如圖3-2-8所示，輸入軸倒擋主動齒輪順時針轉(zhuǎn)動，逆時針驅(qū)動倒擋中間齒輪，再順時針驅(qū)動輸出軸倒擋從動齒輪和主減速器主動齒輪軸，逆時針驅(qū)動主減速器從動齒輪，反向輸出動力。

圖3-2-8倒擋動力傳動路線

2．發(fā)動機(jī)縱向布置的二軸式變速器桑塔納2000轎車二軸式變速器傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖和示意圖如圖3-2-9和圖3-2-10所示。

圖3-2-9桑塔納2000轎車二軸式變速器傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖

圖3-2-10桑塔納2000轎車二軸式變速器傳動機(jī)構(gòu)的示意圖1)結(jié)構(gòu)該變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)有輸入軸和輸出軸兩根軸，二軸平行布置，輸入軸也是離合器的從動軸，輸出軸也是主減速器的主動錐齒輪軸。該變速器具有五個前進(jìn)擋和一個倒擋，全部采用鎖環(huán)式慣性同步器作為換擋裝置。輸入軸上有一至五擋主動齒輪，其中一、二擋主動齒輪與軸制成一體，三、四、五擋主動齒輪通過滾針軸承空套在軸上。輸入軸上還有倒擋主動齒輪，它與軸制成一體。三擋/四擋同步器和五擋同步器也裝在輸入軸上。輸出軸上有一至五擋從動齒輪，其中一、二擋從動齒輪通過滾針軸承空套在軸上，三、四、五擋齒輪通過花鍵套裝在軸上。一擋/二擋同步器也裝在輸出軸上。在變速器殼體的右端還裝有倒擋軸，上面通過滾針軸承空套著倒擋中間齒輪。

2)各擋動力傳動路線空擋：圖3-2-10所示即為空擋。當(dāng)離合器接合時，發(fā)動機(jī)動力傳到輸入軸，輸入軸驅(qū)動一擋和二擋齒輪轉(zhuǎn)動。由于此時同步器未起作用，因此動力不能傳到輸出軸，沒有動力輸出。一擋：駕駛員掛一擋時，由空擋位置向左前方推變速桿，一擋/二擋同步器向后移動，與輸出軸一擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、輸入軸一擋齒輪、輸出軸一擋齒輪、一擋/二檔同步器、輸出軸，傳給驅(qū)動橋。此時的傳動比為3.455，輸出轉(zhuǎn)矩大，一般用于車輛起步、爬坡等行駛條件。

二擋：駕駛員掛二擋時，由空擋位置向左后方推變速桿，一擋/二擋同步器向前移動，與輸出軸二擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、輸入軸二擋齒輪、輸出軸二擋齒輪、一擋/二擋同步器、輸出軸，傳給驅(qū)動橋。此時的傳動比為1.944，輸出轉(zhuǎn)矩下降，車速增加。三擋：駕駛員掛三擋時，由空擋位置向正前方推變速桿，三擋/四擋同步器向后移動，與輸入軸三擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、三擋/四擋同步器、輸入軸三擋齒輪、輸出軸三檔齒輪、輸出軸，傳給驅(qū)動橋。此時的傳動比為1.286，車速進(jìn)一步增加。

四擋：駕駛員掛四擋時，由空擋位置向正后方推變速桿，三擋/四擋同步器向前移動，與輸入軸四擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、三擋/四擋同步器、輸入軸四擋齒輪、輸出軸四擋齒輪、輸出軸，傳給驅(qū)動橋。此時的傳動比為0.969，應(yīng)為直接擋。五擋：駕駛員掛五擋時，由空擋位置向右前方推變速桿，五擋同步器向后移動，與輸入軸五擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、五擋同步器、輸入軸五擋齒輪、輸出軸五擋齒輪、輸出軸，傳給驅(qū)動橋。此時的傳動比為0.800，此為超速擋。

倒擋：駕駛員掛倒擋時，由空擋位置向右后方推變速桿，倒擋中間齒輪向后移動，同時與輸入軸和輸出軸倒擋齒輪嚙合。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、輸入軸、輸入軸倒擋齒輪、倒擋中間齒輪、輸出軸倒擋齒輪、輸出軸，傳給驅(qū)動橋，此時為反向傳動。

二、三軸式手動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)三軸式變速器用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車。下面以東風(fēng)EQ1092中型貨車的變速器為例進(jìn)行介紹，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-2-11所示，有三根主要的傳動軸：一軸、二軸和中間軸，所以稱為三軸式變速器。另外還有倒擋軸。

圖3-2-11東風(fēng)EQ1092中型貨車的三軸式變速器結(jié)構(gòu)簡圖

該變速器為五擋變速器，各擋傳動情況如下。空擋：二軸上的各接合套、傳動齒輪均處于中間空轉(zhuǎn)的位置，動力不傳給二軸。一擋：前移一、倒擋直齒滑動齒輪12與中間軸一、倒擋齒輪18嚙合。動力經(jīng)一軸常嚙合齒輪2，中間軸常嚙合齒輪23，中間軸一、倒擋齒輪18，二軸一、倒擋直齒滑動齒輪12傳到二軸，使其順時針旋轉(zhuǎn)(與一軸同向)。

二擋：后移接合套9與二軸二擋齒輪接合齒圈10嚙合。動力經(jīng)齒輪2、23、20、11以及二擋齒輪接合齒圈10、接合套9、花鍵轂24，傳到二軸使其順時針旋轉(zhuǎn)。三擋：前移接合套9與二軸三擋齒輪接合齒圈8嚙合。動力經(jīng)齒輪2、23、21、7以及三擋齒輪接合齒圈8、接合套9、花鍵轂24，傳到二軸使其順時針旋轉(zhuǎn)。四擋：后移接合套4與二軸四擋齒輪接合齒圈5嚙合。動力經(jīng)齒輪2、23、22、6以及四擋齒輪接合齒圈5、接合套4、花鍵轂25，傳到二軸使其順時針旋轉(zhuǎn)。

五擋：前移接合套4與一軸常嚙合齒輪接合齒圈3嚙合。動力直接由一軸、一軸常嚙合齒輪2、一軸常嚙合齒輪接合齒圈3、接合套4、花鍵轂25傳到二軸，傳動比為1。由于二軸的轉(zhuǎn)速與一軸相同，故此擋稱為直接擋。倒擋：后移二軸一、倒擋直齒滑動齒輪12與倒擋中間齒輪17嚙合。動力經(jīng)齒輪2、23、18、19、17、12，傳給二軸使其逆時針旋轉(zhuǎn)，汽車倒向行駛。倒擋傳動路線與其他擋位相比較，由于多了倒擋中間齒輪的傳動，所以改變了二軸的旋轉(zhuǎn)方向。

三、分動器的變速傳動機(jī)構(gòu)越野汽車因采用多軸驅(qū)動，故需要安裝分動器，將變速器的輸出動力分配給各驅(qū)動橋。分動器一般有兩個擋位，其基本結(jié)構(gòu)和原理與變速器相同。圖3-2-12所示為三輸出軸二擋分動器結(jié)構(gòu)簡圖，圖示為空擋位置，前橋輸出軸、中橋輸出軸、后橋輸出軸都無動力輸出。

將換擋接合套4左移與齒輪13的齒圈接合為高速擋，動力經(jīng)輸入軸1、齒輪3和13、接合套4、中間軸10、齒輪9，再分別經(jīng)齒輪6和12傳到后橋輸出軸7和中橋輸出軸11。由于齒輪6和12的齒數(shù)相同，所以后橋輸出軸7和中橋輸出軸11的轉(zhuǎn)速相同。將前橋接合套14右移，使前橋輸出軸15與中橋輸出軸11連接，便接上前橋，再將換擋接合套4右移與齒輪8的齒圈接合為低速擋，動力經(jīng)輸入軸1、齒輪5和8、接合套4、中間軸10、齒輪9，再分別經(jīng)齒輪6和12傳到后橋輸出軸7和中橋輸出軸11。此時三個軸的轉(zhuǎn)速相同。

圖3-2-12三輸出軸二擋分動器結(jié)構(gòu)簡圖

第三節(jié)

同

步

器

一、同步器概述

1．同步器的功用同步器是手動變速器換擋最常使用的部件，目前絕大多數(shù)變速器都采用同步器換擋，它的功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。

2．無同步器的換擋過程以無同步器五擋變速器的四、五擋互換為例介紹其換擋過程，圖3-3-1所示為無同步器五擋變速器的四、五擋結(jié)構(gòu)簡圖。

圖3-3-1無同步器五擋變速器的四、五擋結(jié)構(gòu)簡圖

1)低擋換高擋(四擋換五擋)變速器在四擋工作時，接合套3與二軸四擋齒輪4上的接合齒圈嚙合，兩者接合齒的圓周速度相同，即V3＝V4。欲換入五擋時，駕駛員先踩下離合器踏板，使離合器分離，再通過變速操縱機(jī)構(gòu)將接合套3左移，處于空擋位置，此時仍是V3＝V4。因二軸四擋齒輪4的轉(zhuǎn)速低于一軸常嚙合齒輪2的轉(zhuǎn)速，即V4＜V2，所以在換入空擋的瞬間，V3＜V2，為避免齒輪沖擊，不應(yīng)立即換入五擋，應(yīng)先在空擋停留片刻。在空擋位置時，變速器輸入軸各零件已與發(fā)動機(jī)中斷了動力傳遞且轉(zhuǎn)動慣量較小，再加上中間軸齒輪有攪油阻力，所以V2下降較快，如圖3-3-2(a)所示。

此時整個汽車的轉(zhuǎn)動慣量大，導(dǎo)致接合套3的圓周速度V3下降慢，所以在空擋等待片刻就會出現(xiàn)同步點(V3和V2相交點)，即V3＝V2。此時將接合套左移與齒輪2上的齒圈嚙合掛入五擋，不會產(chǎn)生沖擊。為了加速換擋過程，可以在摘下四擋后，立即抬起離合器踏板，利用發(fā)動機(jī)怠速工況迫使一軸更快地減速，V2下降較快，如圖3-3-2(a)中虛線所示，同步點出現(xiàn)得早，縮短了換擋時間。

2)高擋換低擋(五擋換四擋)變速器在五擋工作時以及由五檔換入空檔的瞬間，接合套3與一軸常嚙合齒輪2接合齒圈圓周速度相同，即V3＝V2，因V2＞V4，故V3＞V4，如圖3-3-2(b)所示。但在空擋時V4下降得比V3快，即V4與V3不會出現(xiàn)相交點，不可能達(dá)到自然同步狀態(tài)。所以駕駛員應(yīng)在變速器退回空擋后，立即抬起離合器踏板，同時踩下加速踏板，使發(fā)動機(jī)連同離合器從動盤和一軸都從B點開始升速，讓V4＞V3，如圖3-3-2(b)中虛線所示，再踩下離合器踏板稍等片刻，當(dāng)V3＝V4(同步點A)時，即可換入四擋。

從理論上講，在圖3-3-2(b)中還有一次同步時刻A＇，利用這一點可以縮短換擋時間，但由于此點是在踩加速踏板過程中出現(xiàn)的，故要求駕駛員要有熟練的操作技能。由此可見，欲使無同步器變速器換擋時不產(chǎn)生換擋沖擊，需采取較復(fù)雜的操作，易使駕駛員產(chǎn)生疲勞感。同步器是在接合套的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，下面還將通過介紹同步器的結(jié)構(gòu)和原理來進(jìn)一步了解同步器的功用。

圖3-3-2無同步器的換擋過程(a)低擋換高擋；(b)高擋換低擋

3．同步器的分類同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等種類。慣性式同步器又分為鎖環(huán)式和鎖銷式慣性同步器。目前的轎車和輕、中型貨車的變速器廣泛采用的是鎖環(huán)式慣性同步器。

二、同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1．鎖環(huán)式慣性同步器1)構(gòu)造鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)如圖3-3-3所示。花鍵轂7用內(nèi)花鍵套裝在二軸外花鍵上，用墊圈、卡環(huán)軸向定位?；ㄦI轂7兩端與一軸常嚙合齒輪的接合齒圈1和齒輪4之間各有一個青銅制成的鎖環(huán)(即同步環(huán))5和9。鎖環(huán)上有短花鍵齒圈，其花鍵的尺寸和齒數(shù)與花鍵轂、一軸常嚙合齒輪的接合齒圈1以及齒輪4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8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，與一軸常嚙合齒輪的接合齒圈1和齒輪4的外錐面錐角相同。

圖3-3-3鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)在鎖環(huán)內(nèi)錐面上制有細(xì)牙螺紋，當(dāng)錐面接觸后，可以破壞油膜，增加錐面間的摩擦力。鎖環(huán)上還有三個均布的缺口12?。三個滑塊2分別裝在花鍵轂7上三個均布的軸向槽11內(nèi)，沿槽可以軸向移動?；瑝K被兩個彈簧脹圈6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10內(nèi)?；瑝K兩端伸入鎖環(huán)5的缺口12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。

2)工作原理

圖3-3-4鎖環(huán)式慣性同步器工作原理

(1)空擋位置。接合套8剛從二擋退入空擋時，如圖3-3-4(a)所示，三擋的待嚙合齒輪的接合齒圈1、接合套8、鎖環(huán)9以及與其有關(guān)聯(lián)的運動件，因慣性作用而沿原方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)(圖示箭頭方向)。由于齒輪1是高擋齒輪(相對于二擋齒輪來說)，所以接合套8、鎖環(huán)9的轉(zhuǎn)速低于齒輪1的轉(zhuǎn)速。

(2)掛擋。欲換入三擋時，駕駛員通過變速桿使撥叉3(見圖3-3-3)推動接合套8連同滑塊2一起向左移動，如圖3-3-4(b)所示，滑塊又推動鎖環(huán)移向待嚙合齒輪的接合齒圈1，使錐面接觸。駕駛員作用在接合套上的軸向推力使兩錐面有正壓力N，又因兩者有轉(zhuǎn)速差，所以產(chǎn)生摩擦力矩。待嚙合齒輪的接合齒圈1作用在鎖環(huán)上的摩擦力矩使鎖環(huán)相對于接合套向前轉(zhuǎn)動一個角度，使鎖環(huán)缺口靠在滑塊的另一側(cè)(上側(cè))為止，此時接合套的內(nèi)齒與鎖環(huán)上錯開了約半個齒寬，接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)的齒端倒角面互相抵住。

(3)鎖止。駕駛員的軸向推力使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)的齒端倒角面之間產(chǎn)生正壓力N，N可分解為P1和P2，如圖3-3-4(b)所示。P2形成一個企圖撥動鎖環(huán)相對于接合套反轉(zhuǎn)的力矩，稱為撥環(huán)力矩。這樣在鎖環(huán)上同時作用著方向相反的摩擦力矩和撥環(huán)力矩，同步器的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以保證在同步前(存在摩擦力矩)撥環(huán)力矩始終小于摩擦力矩，所以在同步之前無論駕駛員施加多大的操縱力，都不會掛上擋，即產(chǎn)生了鎖止作用，如圖3-3-4(b)所示。

(4)同步嚙合。隨著駕駛員施加于接合套上的推力加大，摩擦力矩不斷增加，使待嚙合齒輪的接合齒圈1的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)待嚙合齒輪的接合齒圈1、接合套8和鎖環(huán)9達(dá)到同步時，作用在鎖環(huán)上的摩擦力矩消失。此時在撥環(huán)力矩的作用下，鎖環(huán)9、待嚙合齒輪的接合齒圈1以及與之相連的各零件都對于接合套反轉(zhuǎn)一角度，滑塊2處于鎖環(huán)缺口的中央，如圖3-3-4(c)所示，鍵齒不再抵觸，鎖環(huán)的鎖止作用消除。接合套壓下彈簧脹圈繼續(xù)左移(滑塊脫離接合套的內(nèi)環(huán)槽而不能左移)，與鎖環(huán)的花鍵齒圈進(jìn)入嚙合，進(jìn)而再與待嚙合齒輪的接合齒圈1進(jìn)入嚙合，如圖3-3-4(d)所示，換入三擋。鎖環(huán)式同步器尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦力矩也小，多用于轎車和輕型車輛。

2．鎖銷式慣性同步器大、中型貨車普遍采用鎖銷式慣性同步器，下面以東風(fēng)EQ1092汽車五擋變速器的四擋/五擋同步器為例進(jìn)行簡介。四擋/五擋鎖銷式慣性同步器的結(jié)構(gòu)如圖3-3-5所示。

圖3-3-5鎖銷式慣性同步器的結(jié)構(gòu)

兩個帶有內(nèi)錐面的摩擦錐盤2，以其內(nèi)花鍵分別固裝在帶有接合齒圈的斜齒輪1和6上，隨齒輪一起轉(zhuǎn)動。兩個有外錐面的摩擦錐環(huán)3，其上有圓周均布的三個鎖銷8和三個定位銷4，三個定位銷4與接合套5裝在一起。定位銷與接合套的相應(yīng)孔采用滑動配合，定位銷中部切有一小段環(huán)槽，接合套鉆有斜孔，內(nèi)裝彈簧11，把鋼球10頂向定位銷中部的環(huán)槽，使接合套處于空擋位置，定位銷隨接合套能軸向移動。定位銷兩端伸入兩錐環(huán)3內(nèi)側(cè)面的弧線形淺坑中，定位銷與淺坑有周向間隙，錐環(huán)相對接合套在一定范圍內(nèi)作周向擺動。鎖銷中部環(huán)槽的兩端和接合套相應(yīng)孔兩端切有相同的倒角，鎖銷與孔對中時，接合套才能沿鎖銷軸向移動。鎖銷兩端鉚接在錐環(huán)相應(yīng)的孔中。兩個錐環(huán)、三個鎖銷、三個定位銷和接合套構(gòu)成一個部件，套在花鍵轂9的齒圈上。

鎖銷式慣性同步器的工作原理與鎖環(huán)式慣性同步器類似。換擋時，接合套受到撥叉的軸向推力作用，通過鋼球10、定位銷4推動摩擦錐環(huán)3向前移動。因摩擦錐環(huán)與錐盤有轉(zhuǎn)速差，故接觸后的摩擦作用使錐環(huán)和鎖銷相對于接合套轉(zhuǎn)過一個角度，鎖銷與接合套上相應(yīng)孔的中心線不再同心，鎖銷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總大于撥銷力矩，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，撥銷力矩使鎖銷、摩擦錐盤和相應(yīng)的齒輪相對于接合套轉(zhuǎn)過一個角度，鎖銷與接合套的相應(yīng)孔對中，接合套克服彈簧11的張力壓下鋼球并沿鎖銷向前移動，完成換擋。

第四節(jié)

手動變速器操縱機(jī)構(gòu)

一、直接操縱式操縱機(jī)構(gòu)直接操縱式變速器布置在駕駛員座椅旁，變速桿由駕駛室地板伸出，變速桿及所有操縱裝置都設(shè)置在變速器殼體上，駕駛員可以直接操縱變速器進(jìn)行換擋。如圖3-4-1所示，解放CA1091中型貨車六擋變速器操縱機(jī)構(gòu)就采用這種形式。

圖3-4-1解放CA1091中型貨車六擋變速器的直接操縱式操縱機(jī)構(gòu)

撥叉軸7、8、9和10的兩端均支承于變速器蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三、四擋撥叉2的上端具有撥塊。撥叉2和撥塊3、4、14的頂部制有凹槽。變速器處于空擋時，各凹槽在橫向平面內(nèi)對齊，叉形撥桿13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橫向擺動，則其下端推動叉形撥桿13繞換擋軸11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。例如，橫向擺動變速桿使叉形撥桿下端球頭深入撥塊3頂部凹槽中，撥塊3連同撥叉軸9和撥叉5即沿縱向向前移動一定距離，便可掛入二擋；若向后移動一段距離，則掛入一擋。當(dāng)使叉形撥桿下端球頭深入撥塊14的凹槽中，并使其向前移動一段距離時，便掛入倒擋。

各種變速器由于擋位數(shù)及擋位排列位置不同，其撥叉和撥叉軸的數(shù)量及排列位置也不相同。例如，上述六擋變速器的六個前進(jìn)擋用了三根撥叉軸，倒擋獨立使用了一根撥叉軸，共有四根撥叉軸；而東風(fēng)EQ1092型汽車的五擋變速器具有三根撥叉軸，其二、三擋和四、五擋各占一根撥叉軸，一擋和倒擋共用一根撥叉軸。

二、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)，變速桿及其他操縱裝置不能安裝在變速器殼上，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)動的轎車，如桑塔納2000轎車的五擋手動變速器，該變速器安裝在前驅(qū)動橋處，遠(yuǎn)離駕駛員座椅，需要采用這種操縱方式，如圖3-4-2所示。

圖3-4-2桑塔納2000轎車五擋手動變速器的遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)

圖3-4-3桑塔納2000轎車五擋手動變速器的內(nèi)換擋機(jī)構(gòu)

圖3-4-4柱式換擋操縱機(jī)構(gòu)

三、換擋鎖裝置

1．自鎖裝置自鎖裝置用于防止變速器自動脫擋或掛擋，并保證輪齒以全齒寬嚙合。大多數(shù)變速器的自鎖裝置都采用自鎖鋼球?qū)懿孑S進(jìn)行軸向定位鎖止。如圖3-4-5所示，在變速器蓋中鉆有三個深孔，孔中裝入自鎖鋼球和自鎖彈簧，其位置正處于撥叉軸的正上方，每根撥叉軸對著鋼球的表面沿軸向設(shè)有三個凹槽，槽的深度小于鋼球的半徑。中間的凹槽對正鋼球時為空擋位置，前邊或后邊的凹槽對正鋼球時則處于某一工作擋位置，相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處于全齒長嚙合或是完全退出嚙合。

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，不能自行掛擋或自行脫擋。當(dāng)需要換擋時，駕駛員通過變速桿對撥叉軸施加一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出，撥叉軸便可滑過鋼球進(jìn)行軸向移動，并通過撥叉帶動相應(yīng)的接合套或滑動齒輪軸向移動。當(dāng)撥叉軸移至其另一凹槽與鋼球相對正時，鋼球又被壓入凹槽，駕駛員具有很強(qiáng)的手感，此時撥叉所帶動的接合套或滑動齒輪便被撥入空擋或被撥入另一擋位。

圖3-4-5自鎖和互鎖裝置

2．互鎖裝置互鎖裝置用于防止同時掛上兩個擋位。如圖3-4-5和圖3-4-6所示，互鎖裝置由互鎖鋼球和互鎖銷組成。

圖3-4-6互鎖裝置工作示意圖

當(dāng)變速器處于空擋時，所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同互鎖鋼球、互鎖銷都在一條直線上。當(dāng)移動中間撥叉軸3時，如圖3-4-6(a)所示，撥叉軸3兩側(cè)的內(nèi)鋼球從其側(cè)凹槽中被擠出，而兩外鋼球2和4則分別嵌入撥叉軸1和軸5的側(cè)面凹槽中，因而將撥叉軸1和撥叉軸5剛性地鎖止在其空擋位置。若欲移動撥叉軸5，則應(yīng)先將撥叉軸3退回到空擋位置。在移動撥叉軸5時，鋼球4便從撥叉軸5的凹槽中被擠出，同時通過互鎖銷6和其他鋼球?qū)懿孑S3和撥叉軸1均鎖止在空擋位置，如圖3-4-6(b)所示。同理，當(dāng)移動撥叉軸1時，撥叉軸3和撥叉軸5被鎖止在空擋位置，如圖3-4-6(c)所示。由此可知，互鎖裝置工作的機(jī)理是當(dāng)駕駛員用變速桿推動某一撥叉軸時，自動鎖止其余撥叉軸，從而防止同時掛上兩個擋位。有的三擋變速器將自鎖和互鎖裝置合二為一，如圖3-4-7所示，其中a＝b，使同時只能移動一根撥叉軸，實現(xiàn)互鎖。

圖3-4-7合二為一的自鎖和互鎖裝置

3．倒擋鎖裝置倒擋鎖裝置用于防止誤掛倒擋。圖3-4-8所示為常見的鎖銷式倒擋鎖裝置。當(dāng)駕駛員想掛倒擋時，必須用較大的力使變速桿4下端壓縮彈簧2，將鎖銷推入鎖銷孔內(nèi)，才能使變速桿下端進(jìn)入撥塊3的凹槽中進(jìn)行換擋。這樣駕駛員掛倒擋時必須對變速桿施加更大的力，才能掛入倒擋，這樣就起到警示注意作用，可以防止誤掛倒擋。

圖3-4-8鎖銷式倒擋鎖裝置

第五節(jié)

手動變速器的拆裝和檢修

一、手動變速器的拆裝正確地拆裝手動變速器是手動變速器故障診斷與檢修的前提。下面以桑塔納2000轎車為例介紹手動變速器的拆裝，以了解變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握其工作過程，并為故障診斷與檢修打下基礎(chǔ)。

1．拆裝注意事項拆裝手動變速器時應(yīng)注意以下事項：(1)變速器解體前要進(jìn)行清洗，以免拆開變速器后，灰塵、異物進(jìn)入箱體內(nèi)。(2)拆裝過程中要使用正確的工具，特別是要按照廠家維修手冊的要求使用專用工具。(3)裝配前，必須對零件進(jìn)行認(rèn)真的清洗，除去污物、毛刺和鐵屑等，尤其要注意各潤滑油孔的暢通。

(4)裝配軸承、齒輪、鍵槽時，應(yīng)涂抹齒輪油進(jìn)行預(yù)潤滑。(5)裝配密封襯墊時，應(yīng)在密封襯墊的兩側(cè)涂以密封膠，確保密封效果。(6)裝入油封前，需在油封的刃口涂少量潤滑脂，要垂直壓入，并注意安裝方向。(7)變速器裝配時要按規(guī)定的力矩擰緊全部螺栓。

2．變速器操縱機(jī)構(gòu)的拆裝

圖3-5-1桑塔納2000轎車五擋手動變速器操縱機(jī)構(gòu)分解圖

(1)上換擋桿的拆卸：拆下?lián)Q擋手柄，取下防塵罩；取下儀表板；拆下固定在上換擋桿的彈簧鎖圈(注意鎖圈一經(jīng)拆卸，就要更換)，取下?lián)跞蛷椈?；拆下?lián)Q擋桿支架；拆下變速控制器罩殼，使上、下?lián)Q擋桿脫離。(2)上換擋桿的安裝：上換擋桿的安裝按照與拆卸相反的順序進(jìn)行，但應(yīng)注意檢查所有零件的完好情況，更換已經(jīng)損壞的零件、潤滑襯套和擋圈，調(diào)整上換擋桿，用快干膠固定換擋手柄。

(3)換擋桿支架的拆卸：取下?lián)Q擋手柄和防塵罩；拆下鎖圈、擋圈和彈簧(鎖圈一經(jīng)拆卸，就要更換)；拆下?lián)Q擋桿支架的固定螺栓，取下?lián)Q擋桿支架；用手取下?lián)Q擋桿支架，換擋桿支架零件分解圖如圖3-5-2所示。換擋桿支架只有加潤滑油時才分解，一旦發(fā)現(xiàn)任何零件損壞，就要全部更換。(4)換擋桿支架的安裝：用潤滑脂潤滑換擋桿支架內(nèi)各部件，裝上換擋桿支架，螺栓不用旋緊，將換擋桿支架上的孔與變速控制器罩殼上的孔對準(zhǔn)，用10?N·m的力矩旋緊螺栓；裝上彈簧擋圈和新的鎖圈；檢查各擋的嚙合情況；裝上防塵罩和手柄。

3．變速器變速傳動機(jī)構(gòu)的拆裝變速傳動機(jī)構(gòu)包括輸入軸、輸出軸及其上的齒輪。輸入軸和輸出軸的零件分解圖分別如圖3-5-3和圖3-5-4所示。

圖3-5-