汽車構(gòu)造課件：變速器與分動器 -

變速器與分動器

13.1概述

1.變速器（transmission）是汽車傳動系統(tǒng)的主要總成之一.2.汽車的實際使用情況非常復(fù)雜，如起步、怠速停車、低速或高速行駛、加速、減速、爬坡和倒車等，這就要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，而目前廣泛采用的活塞式發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小。

3.為了適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利的工況下（功率較高、油耗較低）工作，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。變速器與分動器

13.1.1變速器的功用1.變速器的功用（1）改變傳動比，改變汽車的行駛速度和牽引力；（2）在發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下使汽車倒退行駛；（3）在汽車起動、怠速、換擋、滑行或進行動力輸出時，都需要切斷發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的動力傳遞。變速器與分動器

13.1.2變速器的類型1.按傳動比變化方式分類分有級式、無級式和綜合式三種。

（1）有級式變速器它采用齒輪傳動，有幾個可選擇的固定傳動比。如夏利2000轎車變速器有五個擋，傳動比分別是：i1=3.090、i2=1.842、i3=1.230、i4=0.864、i5=0.707、倒擋iR=3.142。按變速器所用齒輪輪系形式不同，可以分為軸線固定式（普通齒輪變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式（行星齒輪變速器）。

（2）無級式變速器其傳動比在一定數(shù)值范圍內(nèi)可連續(xù)無限多級變化，常見的有電力式和液力式兩種。（3）綜合式變速器由液力變矩器和行星齒輪式變速器組成的液力機械式變速器。其傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。變速器與分動器

2.按變速器操縱機構(gòu)分類分強制操縱式（手動變速器）、自動操縱式（自動變速器）和半自動操縱式（半自動變速器）三種。（1）手動變速器(Themanualtransmission)

由駕駛員直接操縱換擋桿來選定擋位，并撥動變速器換擋裝置變換擋位。（2）自動變速器(Automatictransmission)

在某一傳動范圍內(nèi)（一般是在前進擋），由變速器的自動控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的負荷和車速的變化自動選定擋位并變換擋位，即自動地改變傳動比。駕駛員只需要操縱加速踏板以便控制車速。如豐田轎車自動變速器有：OD擋（超速擋，在1、2、3、4擋之間進行無級變速），Ⅰ擋（鎖定在1擋），Ⅱ擋（在1、2擋之間進行無級變速），D擋（在1、2、3擋之間進行無級變速），N擋（空擋），P擋（駐車擋）和R擋（倒擋）。本章只介紹普通齒輪強制操縱式變速器和分動器。變速器與分動器

13.1.3普通齒輪式變速器的工作原理1、變速原理

變速器與分動器

圖13.1齒輪傳動機構(gòu)的變速原理

Ⅰ-主動軸；Ⅱ-從動軸；1-主動齒輪；2-從動齒輪；3-車輪當(dāng)動力由Ⅰ軸經(jīng)過齒輪機構(gòu)傳遞給Ⅱ軸時，由于Z1＜Z2

，則n2

＜n1

，M2＞M1，且Ⅱ軸為順時針方向轉(zhuǎn)動。即當(dāng)主動齒輪齒數(shù)小于被動齒輪齒數(shù)時，則減速、增矩，變向。反之，則增速、降矩、變向。傳動比公式:i1.2=n1/n2=Z2/Z1=M2/M1變速器與分動器

變速器的擋位按傳動比由大到小的次序命名，分別為：一擋（低速擋）、二擋、三擋、四擋、五擋（高速擋）等。傳動比i＝1稱為直接擋

,即發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩沒變，直接傳遞給變速器輸出軸；傳動比i＜1為超速擋，此時變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速大于發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速，變速器輸出轉(zhuǎn)矩變?。粋鲃颖萯＞1為減速擋,即變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速小于發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速，變速器輸出轉(zhuǎn)矩變大。一般汽車上設(shè)有3~6個前進擋和1個倒擋。變速器與分動器

2、換擋原理圖13.2所示是三軸式變速器。(1)動力由軸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，然后由齒輪3傳遞給齒輪4，最后由軸Ⅱ輸出。此時，傳動比為i=Z2/Z1×Z4/Z3。(2)如果用換擋裝置將齒輪4與齒輪3脫開，并將其向右拉動,使與齒輪4一體的齒輪6與齒輪5嚙合，傳動比變?yōu)閕=Z2/Z1×Z6/Z5，輸出軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩將發(fā)生變化，即改變擋位。(3)當(dāng)齒輪4和齒輪6不與中間軸上的齒輪3和5中的任何一個嚙合時，動力不能傳到輸出軸，此時就是變速器的空擋。變速器與分動器

圖13.2齒輪傳動的換擋原理（三軸兩級)Ⅰ-主動軸；Ⅱ-從動軸；Ⅲ-中間軸；

1、2、3、4、5、6-傳動齒輪變速器與分動器

三軸式變速器換檔原理3.變向原理一對相嚙合的外齒輪旋向相反，每經(jīng)過一個傳動副，軸改變一次旋向。變速器與分動器

圖13.3齒輪傳動的變向原理Ⅰ-主動軸；Ⅱ-從動軸；Ⅲ-中間軸；Ⅳ-倒擋軸；1、2、3、4、5、-傳動齒輪13.2普通齒輪變速器的變速傳動機構(gòu)(1)普通齒輪變速器的組成由變速器殼體、變速傳動機構(gòu)、變速操縱機構(gòu)和換擋裝置等組成。(2)各組成部分的功用變速器殼體是變速器其它部件的安裝基礎(chǔ)；變速傳動機構(gòu)用來改變傳動比、轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向；變速操縱機構(gòu)和換擋裝置用來實現(xiàn)換擋。

(3)分類按工作軸的數(shù)量（不包括倒擋軸）可分為三軸式變速器和兩軸式變速器。變速器與分動器

1、三軸式齒輪傳動（兩級齒輪傳動）的特點特點:有三根軸.輸入軸Ⅰ，輸出軸Ⅱ和中間軸Ⅲ。輸入軸Ⅰ與輸出軸Ⅱ的軸線在同一條直線上，中間軸Ⅲ的軸線與輸入軸軸線平行。每一個擋位采用兩對齒輪傳動，變速器輸出軸的轉(zhuǎn)動方向與輸入軸（發(fā)動機曲軸）的轉(zhuǎn)動方向相同。應(yīng)用:發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車變速器上。在中、輕型貨車上廣泛采用三軸式變速器，這樣可以通過兩級齒輪傳動得到較大的傳動比。例如：解放CA1091型貨車六擋變速器、EQ1141G、EQ1128G型貨車五擋變速器、EQ1090E型貨車五擋變速器等均采用。變速器與分動器

圖13.4齒輪傳動的換擋原理（三軸兩級)Ⅰ-主動軸；Ⅱ-從動軸；Ⅲ-中間軸；

1、2、3、4、5、6-傳動齒輪

變速器與分動器

三軸式齒輪傳動傳動比:i14=i12×i34=n1/n2×n3/n4=Z2/Z1×Z4/Z32、三軸式五擋變速器

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圖13.5東風(fēng)EQ1141G型汽車變速器1-第一軸；2-第一軸油封；

3-第一軸常嚙合齒輪；4-四、五擋鎖環(huán)式同步器；5-第二軸四擋齒輪；6-第二軸三擋齒輪7-二、三擋鎖銷式同步器；

8-第二軸二擋齒輪；9-第二軸倒擋齒輪；10-一、倒擋接合套；11-第二軸一擋齒輪；12-第二軸后軸承蓋；13-速度表蝸桿；14-油封；15-第二軸凸緣；16-中間軸；17-中間軸一擋齒輪；18-中間軸倒擋齒輪；19-倒擋軸；20、21-倒擋中間雙聯(lián)齒輪；22-中間軸二擋齒輪；23-中間軸三擋齒輪；24-中間軸四擋齒輪；25-中間軸常嚙合傳動齒輪;26-第二軸；27-軸承蓋

圖13.6東風(fēng)EQ1141G型汽車變速器的傳動示意圖

1-第一軸(輸入軸)；2-第一軸常嚙合傳動齒輪；3-第一軸齒輪接合齒圈；4、9-同步器；5-四擋齒輪接合齒圈；6-第二軸四擋齒輪；7-第二軸三擋齒輪；8-三擋齒輪接合齒圈；10-二擋齒輪接合齒圈；11-第二軸二擋齒輪；12-第二軸倒擋齒輪；13-第二軸一擋齒輪；14-接合套；15-第二軸（輸出軸）；16-中間軸一擋齒輪；17-中間軸；18-倒擋軸；19-中間軸倒擋齒輪；20-倒擋大齒輪；21-倒擋小齒輪；22-中間軸二擋齒輪；23-中間軸三擋齒輪；24-中間軸四擋齒輪；25-中間軸常嚙合傳動齒輪；26、27-花鍵轂變速器與分動器

東風(fēng)EQ1141G型汽車變速器的傳動示意圖

東風(fēng)EQ1141G型汽車變速器各擋齒輪的動力傳遞路線及傳動比表變速器與分動器

擋位動力傳遞路線傳動比空擋操縱變速桿，使各擋同步器接合套處于中間位置，此時，動力不傳給輸出軸

一擋操縱變速桿，使接合套14右移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2、25，中間軸17，齒輪16、13經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出6.540二擋操縱變速桿，使接合套9右移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2、25，中間軸17，齒輪22、11經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出3.807三擋操縱變速桿，使接合套9左移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2、25，中間軸17，齒輪23、7經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出2.168四擋操縱變速桿，使接合套4右移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2、25，中間軸17，齒輪24、6經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出1.442

五擋（直接擋）操縱變速桿，使接合套4左移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2經(jīng)接合齒圈3、接合套4經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出1倒擋操縱變速桿，使接合套14左移，動力由輸入軸依次經(jīng)齒輪2、25，中間軸17，齒輪19、20、21、12經(jīng)花鍵轂傳給第二軸輸出6.55313.2.2兩軸式變速器

1.兩軸式齒輪傳動（一級齒輪傳動）的特點特點:有兩根軸.輸入軸Ⅰ和輸出軸Ⅱ，且兩軸相互平行。動力從輸入軸輸入，經(jīng)一對齒輪傳動后，直接由輸出軸輸出。每一個擋位采用一對齒輪傳動，輸出軸（變速器輸出軸）的轉(zhuǎn)動方向與輸入軸（發(fā)動機曲軸）的轉(zhuǎn)動方向相反。應(yīng)用:在發(fā)動機前置前輪驅(qū)動和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的中、輕型轎車上，由于總體結(jié)構(gòu)布置的需求，采用兩軸式變速器，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。例如：奧迪100型、捷達、紅旗、富康、桑塔納及夏利等轎車均采用。類型:前置發(fā)動機又有縱向布置和橫向布置兩種類型，與其配用的兩軸式變速器結(jié)構(gòu)形式也有差異。變速器與分動器

2.與前置發(fā)動機橫向布置形式相配用的兩軸式變速器（1）雪鐵龍畢加索BE4兩軸式五擋變速器變速器與分動器

圖13.7雪鐵龍畢加索轎車BE4兩軸式五擋變速器1-導(dǎo)向套；2-離合器殼體；3-導(dǎo)向塊；4-一擋主動齒輪；5-倒擋主動齒輪；6-離合器殼體螺栓；7-變速器殼體；8-倒擋齒輪；9-二擋主動齒輪；10-三擋主動齒輪；11-三、四擋同步器；12-四擋主動齒輪；13-五擋主動齒輪；14-五擋同步器；15-第一軸螺母；16-第二軸螺母；17-五擋從動齒輪；18-卡環(huán)定位螺栓；19-四擋從動齒輪；20-三擋從動齒輪；21-二擋從動齒輪；22-一、二擋同步器和倒擋從動齒輪；23-一擋從動齒輪；24-差速器殼體；25-半軸齒輪；26-里程表主動齒輪；27-里程表從動齒輪；28-行星齒輪；29-主減速器齒輪螺栓；30-主減速器主動齒輪；c、d-調(diào)節(jié)墊片圖13.8雪鐵龍畢加索轎車BE4兩軸式五擋變速器傳動示意圖1-一擋主動齒輪；2-倒擋齒輪；3-倒擋主動齒輪；4-二擋主動齒輪；5-三擋主動齒輪；6-三、四擋同步器；7-四擋主動齒輪；8-五擋主動齒輪；9-五擋同步器；10-五擋從動齒輪；11--四擋從動齒輪；12-三擋從動齒輪；13-二擋從動齒輪；14-一、二擋同步器和倒擋從動齒輪；15-一擋從動齒輪；16-主減速器主動齒變速器與分動器

換檔情況及傳動比當(dāng)同步器14的接合套向右或向左移動到與相應(yīng)的接合齒圈相接合時，便得到一擋或二擋；而向右或向左移動同步器6的接合套時，則掛上三擋或四擋；向右移動同步器9的接合套，則掛上五擋。各擋傳動比是：

i1=Z15/Z1

，

i2=Z13/Z4

，i3=Z12/Z5

，

i4=Z11/Z7

，i5=Z10/Z8

。變速器與分動器

圖13.9BE4五擋變速器第一軸零件分解圖1-第一軸；2-球軸承；3、13-墊圈；4-三擋主動齒輪；5-三、四擋同步器；6-四擋主動齒輪；7-隔套；8-五擋主動齒輪；9-五擋同步器；10-固定螺母；11-倒擋齒輪；12-倒擋軸；14-六角頭螺栓；15-定位銷變速器與分動器

圖13.10BE4五擋變速器第二軸零件分解圖

1-第二軸；2、9-球軸承；3-鎖止卡環(huán)；4-錐形墊圈；5-一擋從動齒輪；6-一、二擋同步器；7-二擋從動齒輪；8-三、四擋從動齒輪；10-鎖止卡環(huán)；11-五擋從動齒輪；12-鎖緊螺母

變速器與分動器

（2）捷達王轎車兩軸式五擋變速器變速器與分動器

圖13.11捷達王轎車五擋變速器

1-離合器殼體；2-差速器；3-輸出軸；4、15、16、17、18-五、四、三、二擋從動齒輪；5-輸入軸；6、7、8、9、11、12-一、倒、二、三、四、五擋主動齒輪；10-三、四擋同步器；13-五擋同步器；14-變速器殼體蓋；19-一、二擋同步器；20-倒擋軸倒擋齒輪

圖13.12捷達王轎車五擋變速器傳動示意圖

1-離合器殼體；

2-差速器；

3-輸出軸；

4、15、16、17、18-五、四、三、二擋從動齒輪；

5-輸入軸；

6、7、8、9、11、12-一、倒、二、三、四、五擋主動齒輪；

10-三、四擋同步器；

13-五擋同步器；

14-變速器殼體蓋；

19-一、二擋同步器；

20-倒擋軸倒擋齒輪變速器與分動器

動力傳遞路線（齒輪傳動順序）及傳動比為：

一擋i1（同步器19右移）：5-6-4-19-3i1==Z4/Z6=3.455

二擋i2（同步器19左移）：5-8-18-19-3i2=Z18/Z8=1.944

三擋i3（同步器10右移）：5-10-9-17-3i3=Z17/Z9=1.370

四擋i4（同步器10左移）：5-10-11-16-3i4=Z16/Z11=1.032

五擋i5（同步器13右移）：5-13-12-15-3i5=Z15/Z12=0.850（超速擋）

倒擋iR（倒擋齒輪20右移）：5-7-20-19上的齒輪-3iR=Z20/Z7×Z19/Z20=3.167變速器與分動器

3、與前置發(fā)動機縱向布置型式相配用的兩軸式變速器變速器與分動器

圖13.13一汽奧迪100型轎車兩軸式012五擋變速器1-變速器前殼；2-輸入軸；3-分離軸承；4-分離杠桿；5-輸入軸一擋齒輪；6-變速器后殼；7-輸入軸二擋齒輪；8-輸入軸三擋齒輪；9、15、22-同步器；10-輸入軸四擋齒輪；11-輸入軸五擋齒輪；12-集油器；13-輸入軸倒擋齒輪；14-輸出軸倒擋齒輪；16-輸出軸五擋齒輪；17-隔離套；18-輸出軸四擋齒輪；19-輸出軸；20-輸出軸三擋齒輪21-輸出軸二擋齒輪；23-輸出軸一擋齒輪；24-主減速器主動錐齒輪；25-倒擋軸；26-倒擋軸倒擋齒輪一汽奧迪100型轎車采用的兩軸式012五擋變速器

圖13.14一汽奧迪100型轎車兩軸式012五擋變速器傳動示意圖1-變速器前殼；2-輸入軸；3-分離軸承；4-分離杠桿；5-輸入軸一擋齒輪；6-變速器后殼；7-輸入軸二擋齒輪；8-輸入軸三擋齒輪；9、15、22-同步器；10-輸入軸四擋齒輪；11-輸入軸五擋齒輪；12-集油器；13-輸入軸倒擋齒輪；14-輸出軸倒擋齒輪；16-輸出軸五擋齒輪；17-隔離套；18-輸出軸四擋齒輪；19-輸出軸；20-輸出軸三擋齒輪21-輸出軸二擋齒輪；23-輸出軸一擋齒輪；24-主減速器主動錐齒輪；25-倒擋軸；26-倒擋軸倒擋齒輪變速器與分動器

一汽奧迪100型轎車采用的兩軸式012五擋變速器各擋傳動比:i1=Z23/Z5=39/11=3.545，i2=Z21/Z7=40/19=2.105，i3=Z20/Z8=40/28=1.429,i4=Z18/Z10=40/19=2.105,i5=Z16/Z11=31/37=0.838，iR=（Z26/Z13）×（Z14/Z26）=35/10=3.5。

變速器與分動器

13.2.3組合式變速器1.功用與分類功用:重型貨車的裝載質(zhì)量大，使用條件復(fù)雜。欲保證重型車具有良好的動力性、經(jīng)濟性，須有更多的擋位和更大的傳動比。為避免變速器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和利于系列化生產(chǎn)，多采用組合式變速器，即以1—2種四擋或五擋變速器為主體，通過更換齒輪副和配置不同的副變速器(一般為兩擋)，得到一組不同擋數(shù)不同傳動比范圍的變速器系列。分類:副變速器有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。普通齒輪式副變速器結(jié)構(gòu)簡單，傳力時齒輪的機械負荷較大；行星齒輪機構(gòu)同時嚙合的齒數(shù)多，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。變速器與分動器

2、結(jié)構(gòu)特點副變速器多與主變速器制成一體，它與主變速器的區(qū)別是沒有倒擋。副變速器傳動比較小時多串聯(lián)在主變速器之前，傳動比較大的副變速器多串聯(lián)在主變速器之后，以利于減小主變速器的質(zhì)量和尺寸。變速器與分動器

3、組合式變速器（1）普通齒輪式副變速器

結(jié)構(gòu)特點由四擋主變速器Ⅰ和兩擋（高速擋和低速擋）副變速器Ⅱ串聯(lián)而成。副變速器位于主變速器之后，主變速器的輸出軸21為副變速器的輸入動力由副變速器輸出軸17輸出。組合式變速器的傳動比

i=i主×i副。變速器與分動器

圖13.15組合式變速器傳動機構(gòu)示意圖1-主變速器輸入軸常嚙合齒輪；2-輸入軸；3-主變速器中間軸；4-主變速器中間軸常嚙合齒輪；5-主變速器中間軸三擋齒輪；6-主變速器中間軸二擋齒輪；7-主變速器中間軸一擋齒輪；8-倒擋軸；9-倒擋傳動齒輪；10-倒擋空套齒輪；11-接合套；12-副變速器中間軸常嚙合齒輪；13-副變速器中間軸低速擋齒輪；14-動力輸出接合套；15-動力輸出;16-副變速器中間軸；17-副變速器輸出軸；18-副變速器輸出軸低擋齒輪；19、23、26-接合套；20-副變速器輸入軸常嚙合齒輪；21-主變速器輸出軸（副變速器輸入軸）；22-主變速器輸入軸一擋齒輪；24-主變速器輸入軸二擋齒輪；25-主變速器輸入軸三擋齒輪變速器與分動器

組合式變速器的四個高擋傳動比i5～i8當(dāng)副變速器接合套19右移與齒輪20的接合齒圈接合時，副變速器即掛入直接擋（高速擋），其傳動i副2=1。此時，主變速器的四個擋位傳動比i主1～i主4即分別等于組合式變速器的四個高擋傳動比i5～i8（i8=1）。其動力傳遞路線分別為：五擋i5（接合套23左移）：2-1-4-3-7-22-23-21-20-19-17六擋i6（接合套23右移）：2-1-4-3-6-24-23-21-20-19-17七擋i7（接合套26左移）：2-1-4-3-5-25-26-21-20-19-17八擋i8（接合套26右移）：2-1-26-21-20-19-17傳動比分別為：i5=i副2×i主=（Z4/Z1）×（Z22/Z7）

i6=i副2×i主=（Z4/Z1）×（Z24/Z6）

i7=i副2×i主=（Z4/Z1）×（Z25/Z5i8=i副2×i主=1變速器與分動器

組合式變速器的四個低速擋傳動比i1～i4當(dāng)副變速器接合套19左移與齒輪18的接合齒圈接合時，副變速器即掛入低速擋，其傳動i副1=（Z12/Z20）×（Z18/Z13）。此時，將主變速器分別掛入一、二、三、四擋，便可得到組合式變速器的四個低速擋傳動比i1～i4。其動力傳遞路線分別為：一擋i1（接合套23左移）：2-1-4-3-7-22-23-21-20-12-16-13-18-19-17二擋i2（接合套23右移）：2-1-4-3-6-24-23-21-20-12-16-13-18-19-17三擋i3（接合套26左移）：2-1-4-3-5-25-26-21-20-12-16-13-18-19-17四擋i4（接合套26右移）：2-1-26-21-20-12-16-13-18-19-17傳動比分別為:i1=i副1×i主=（Z12/Z20）×（Z18/Z13）×（Z4/Z1）×（Z22/Z7）

i2=i副1×i主=（Z12/Z20）×（Z18/Z13）×（Z4/Z1）×（Z24/Z6）

i3=i副1×i主=（Z12/Z20）×（Z18/Z13）×（Z4/Z1）×（Z25/Z5）

i4=i副1×i主=（Z12/Z20）×（Z18/Z13）×1變速器與分動器

倒檔欲將組合式變速器掛人倒擋，應(yīng)先將主變速器置于空擋，再將接合套11右移，使之與齒輪10的接合齒圈接合。于是動力便可從輸入軸2依次經(jīng)齒輪1、4、7、9、倒擋軸8、接合套11、齒輪10傳到齒輪20。此時若將接合套19右移，便得高速倒擋；左移便得低速倒擋。為了保證倒車安全，常用低速倒擋。其動力傳遞路線分別為：低速倒擋iR低（主變速器空擋、接合套11右移、接合套19左移）：

2-1-4-3-7-9-8-11-10-12-16-13-18-19-17

高速倒擋iR高（主變速器空擋、接合套11右移、接合套19右移

2-1-4-3-7-9-8-11-10-20-19-17其傳動比為：iR低=（Z18/Z13）×（Z12/Z10）×（Z9/Z7）×（Z4/Z1）

iR高=（Z20/Z12）×（Z12/Z10）×（Z9/Z7）×（Z4/Z1）動力輸出軸15（驅(qū)動其它裝置）與第二中間軸16的接合和分離，由接合套14操縱。變速器與分動器

（2）行星齒輪式副變速器變速器與分動器

圖13.16行星齒輪式副變速器1-主變速器輸出軸；2-齒圈；3-行星齒輪；4-固定齒套；5-換擋齒轂；6-齒轂；7-接合齒圈；8-副變速器輸出軸；9-太陽輪；10-行星架檔位及傳動比iL:當(dāng)副變速器換入低速擋時，齒圈2被固定，動力傳遞路線是1-9-3-10-8，傳動比大于1，副變速器對主變速器輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩再進行減速增矩。iH:當(dāng)變速器換入高速擋時，即換擋齒轂5與齒圈7嚙合，行星齒輪機構(gòu)連鎖成一個整體一起旋轉(zhuǎn)，副變速器傳動比為1。若主變速器為四擋變速器，傳動比分別為i1、、、i2、、i3、i4，則與二擋副變速器組合后的擋位為：一擋=i1、×iL，二擋=i2、×iL，三擋=i3、×iL，四擋=i4、×iL，五擋=i1、×iH，六擋=i2、×iH，七擋=i3、×iH，八擋=i4、×iH。

變速器與分動器

13.3同步器(synchronizer)變速器與分動器

變速器的換擋裝置分類:(1)直齒滑動齒輪換擋(2)接合套換擋(3)同步器換擋采用直齒滑動齒輪和接合套換擋時，必須等到將要嚙合的一對齒輪的輪齒（或接合套與接合齒圈上相應(yīng)的內(nèi)、外花鍵齒）的圓周速度相等（同步），才能平順地進入嚙合而掛上擋。否則，如果沒有達到同步就強制換擋，將使兩齒輪發(fā)出沖擊和噪聲，影響齒輪的使用壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)蹟噍嘄X。13.3.1無同步器的換擋過程變速器與分動器

1.低擋換高擋（四擋換五擋）(1)踩下離合器,接合套3左移,空擋;(2)V3=V4，V4＜V2，V3＜V2,等待V3=V2.2.高擋換低擋（五擋換四擋）(1)踩下離合器,接合套3右移,空擋;(2)V3=V2,因V2＞V4，因而有V3＞V4,不會出現(xiàn)V3=V4（同步點）.1.低擋換高擋（四擋換五擋）自然減速出現(xiàn)同步的時刻太晚，使換擋過程延長。為此，實際換擋操作過程中，應(yīng)在摘下四擋后，立即抬起離合器踏板，利用發(fā)動機怠速迫使第一軸更快地減速，使V2快速下降，同步點盡快出現(xiàn)，縮短了換擋時間。

2.高擋換低擋（五擋換四擋）駕駛員在變速器由高速擋退入空擋時隨即抬起離合器踏板，使離合器重新接合，同時踩一下加速踏板，使發(fā)動機連同離合器從動盤、第一軸以及齒輪4等加速到V4＞V3，然后再踏下離合器踏板稍等片刻，等V4=V3（同步點）時即可掛入低速擋。

總結(jié):

由此可見，欲使無同步器變速器換擋時不產(chǎn)生齒輪沖擊，需采取較復(fù)雜的操作，既增加了駕駛員的勞動強度，又容易加速齒輪的損壞。因此，同步器換擋裝置得到廣泛應(yīng)用。變速器與分動器

13.3.2同步器的構(gòu)造及其工作原理同步器的功用: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入嚙合，從而消除換擋時的沖擊，縮短換擋時間，簡化換擋過程，使換擋操作簡捷輕便，并可延長變速器的使用壽命。同步器結(jié)構(gòu)型式:目前汽車上廣泛采用摩擦慣性式同步器。它是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的。結(jié)構(gòu)上除有接合套、花鍵轂、對應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對應(yīng)齒圈的圓周速度迅速達到同步的機構(gòu)，以及阻止兩者在達到同步之前接合以防止沖擊的機構(gòu)。變速器與分動器

1、鎖環(huán)式慣性同步器（1）鎖環(huán)式慣性同步器的構(gòu)造

其主要由花鍵轂4、接合套5、鎖環(huán)（同步環(huán)）1和6、滑塊2以及彈簧圈3等組成。變速器與分動器

圖13.18鎖環(huán)式慣性同步器零件分解圖1、6-同步環(huán)；2-滑塊；3-彈簧圈；4-花鍵轂；5-接合套；7-第一軸；8-第一軸齒輪；9、10-接合齒圈；11-三擋齒輪；12-第二軸；a-滑塊中部凸起；b-花鍵轂軸向槽；c-同步環(huán)缺口變速器與分動器

鎖環(huán)式慣性同步器零件分解圖

圖13.19鎖環(huán)式慣性同步器裝配圖1、6-同步環(huán)；2-滑塊；3-彈簧圈；4-花鍵轂；5-接合套；7-第一軸；8-第一軸齒輪；9、10-接合齒圈；11-三擋齒輪；12-第二軸；a-滑塊中部凸起；b-花鍵轂軸向槽；c-同步環(huán)缺口變速器與分動器

鎖環(huán)式慣性同步器裝配圖（2）鎖環(huán)式慣性同步器的工作過程1）空擋位置：當(dāng)接合套5剛從三擋退到空擋時，與齒輪8制成一體的接合齒圈9、接合套5和鎖環(huán)1都在其自身及其所聯(lián)系的一系列運動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向轉(zhuǎn)動。設(shè)它們的轉(zhuǎn)速分別是n9、n5、n1，則此時n1=n5，n9＞n5，即n9＞n1。接合套5及滑塊2都處于中間位置，并由彈簧圈3（圖13.18）定位；鎖環(huán)1在軸向是自由的，它的內(nèi)錐面與接合齒圈9的外錐面不接觸，如圖中兩條虛線所示。變速器與分動器

圖13.20(a)鎖環(huán)式慣性同步器工作過程示意圖

1-同步環(huán)；

2-滑塊；

5-接合套；

8-第一軸齒輪；

9-接合齒圈2）摩擦力矩的形成與鎖止過程：若要掛入直接擋，駕駛員通過操縱機構(gòu)撥動接合套5并帶動滑塊2一同向左移動。當(dāng)滑塊左端面與鎖環(huán)1的缺口的內(nèi)端面接觸時，便同時推動鎖環(huán)移向接合齒圈9，兩者（n9＞n1）一經(jīng)接觸便產(chǎn)生摩擦力矩；接合齒圈9便通過摩擦力矩的作用帶動鎖環(huán)相對于接合套5及花鍵轂超前一個角度；當(dāng)鎖環(huán)缺口的一個側(cè)面與滑塊接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉(zhuǎn)動。由于滑塊未位于缺口中央，接合套花鍵齒相對于鎖環(huán)花鍵齒錯開了約半個齒厚，使接合套的齒端倒角與鎖環(huán)上相應(yīng)的齒端倒角恰好互相抵住而不能再向左移動進入接合。變速器與分動器

圖13.20(b)鎖環(huán)式慣性同步器工作過程示意圖

3）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，使齒圈9的轉(zhuǎn)速迅速降低。當(dāng)與鎖環(huán)1、接合套5達到同步時，作用在鎖環(huán)上的慣性力矩消失。但是，由于軸向分力F1的作用，兩個摩擦錐面以靜摩擦方式接合在一起。因而此時切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2，便使鎖環(huán)1、齒圈9及與之相連的各零件一起相對于接合套向后倒轉(zhuǎn)一個角度，滑塊2處于鎖環(huán)缺口的中央，兩花鍵齒不再抵觸，此時接合套5壓下彈簧圈3繼續(xù)左移，而與同步環(huán)的花鍵齒進入嚙合，同步環(huán)的鎖止作用消失。變速器與分動器

圖13.20(c)鎖環(huán)式慣性同步器工作過程示意圖

變速器與分動器

接合套與同步環(huán)接合后，軸向分力F1已不存在，錐面之間的摩擦力矩也消失。此時如果接合套花鍵齒與接合齒圈花鍵齒發(fā)生抵觸,如圖13.20（c）所示，則與上述相似，靠齒圈9花鍵齒端斜面上切向分力，使齒圈9及與之相連各零件一起相對于接合套向后倒轉(zhuǎn)一個角度，使接合套5與接合齒圈9進入嚙合，如圖13.20（d）所示，最后完成了換入直接擋的全過程。圖13.20(d)鎖環(huán)式慣性同步器工作過程示意圖

2、鎖銷式慣性同步器（1）鎖銷式慣性同步器的構(gòu)造

主要由花鍵轂9、接合套5、摩擦錐環(huán)3、摩擦錐盤2、鎖銷8、定位銷4以及鋼球10、彈簧11等組成。變速器與分動器

圖13.21鎖銷式慣性同步器1-第一軸齒輪；2-摩擦錐盤；3-摩擦錐環(huán)；4-定位銷；5-接合套；6-第二軸五擋齒輪；7-第二軸；8-鎖銷；9-花鍵轂；10-鋼球；11-彈簧變速器與分動器

（2）鎖銷式慣性同步器的工作過程

在空擋位置時，摩擦錐環(huán)3與摩擦錐盤2之間有一定間隙，定位銷4可隨接合套軸向移動。由四擋換入五擋時，接合套5受到撥叉的軸向推力作用，通過鋼球10和定位銷4帶動摩擦錐環(huán)3左移，使之與對應(yīng)的摩擦錐盤接觸。因摩擦錐環(huán)與錐盤有轉(zhuǎn)速差，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8軸線與接合套上相應(yīng)孔的軸線偏移，于是鎖銷中部倒角與銷孔端的倒角互相抵觸，以阻止接合套繼續(xù)前移。此時鎖止面上的法向壓緊力N的軸向分力F2作用在摩擦錐環(huán)上并使之與錐盤壓緊，使接合套與待嚙合的齒圈迅速達到同步。達到同步時，起鎖止作用的齒輪1的慣性力矩消失，作用在鎖銷上的切向力F1產(chǎn)生的撥銷力矩通過鎖銷使摩擦錐環(huán)3、摩擦錐盤2和齒輪1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的彈力壓下鋼球而沿鎖銷移動，直到與齒輪1的接合齒圈嚙合，順利掛上五擋。變速器與分動器

兩種同步器的比較:鎖環(huán)式慣性同步器:結(jié)構(gòu)緊湊，但徑向尺寸小、錐面間摩擦力矩較小，所以多用于傳遞轉(zhuǎn)矩不大的轎車和輕型貨車的變速器。鎖銷式慣性同步器:在結(jié)構(gòu)上允許采用直徑較大的摩擦錐面，摩擦錐面間可產(chǎn)生較大的摩擦力矩，縮短了同步時間，多用在中型和重型汽車上。變速器與分動器

13.4變速器操縱機構(gòu)13.4.1變速器操縱機構(gòu)的功用和類型1.功用進行擋位變換，即根據(jù)汽車行駛條件的需要改變變速器傳動機構(gòu)的傳動比、變換傳動方向或中斷發(fā)動機的動力傳遞。2.類型根據(jù)變速桿距離變速器的遠近分直接操縱式、半直接操縱式和遠距離操縱式三種類型。變速器與分動器

（1）直接操縱式

結(jié)構(gòu):直接操縱式變速器操縱機構(gòu)的變速桿及所有換擋操縱裝置都設(shè)置在變速器蓋上。變速器布置在駕駛員座位的近旁，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可直接操縱變速桿來撥動換擋裝置換擋。

特點:直接操縱式變速操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，變速操縱手感好，但易受發(fā)動機振動的影響。

應(yīng)用:一般應(yīng)用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。變速器與分動器

圖13.22直接操縱式1-一、二擋撥叉軸；2-凹槽；3-鋼球;4-彈簧；5-變速桿；6-五、倒擋撥叉軸；7-撥叉；8-三、四擋撥叉軸

（2）半直接操縱式

在一些轎車上，為了使變速桿的位置靠近駕駛員，在撥叉軸的后部伸出端增設(shè)桿件與變速器連接，形成半直接操縱形式。變速器與分動器

圖13.23半直接操縱式1-三、四擋撥叉；2-一、二擋撥叉；3-自鎖裝置；4-五、倒擋撥叉軸；5-撥叉軸；6-變速連動桿；7-變速桿

（3）遠距離操縱式

結(jié)構(gòu):有些汽車上，變速器的安裝位置離駕駛員座位較遠，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構(gòu)，構(gòu)成遠距離操縱機構(gòu)。

類型:遠距離操縱機構(gòu)分為變速桿布置在轉(zhuǎn)向盤旁邊和變速桿布置在駕駛座椅旁邊的地板上兩種類型

.

特點:遠距離操縱應(yīng)具有足夠的剛性，且各連接件間隙不能過大，否則換擋時手感不明顯。變速器與分動器

變速器與分動器

圖13.24豐田克羅拉轎車變速器遠距離操縱（方向盤）1-變速桿；2-控制軸；3-換擋擺桿；4-換擋連桿NO1；

5-換擋橫軸；6-換擋連桿NO2；7-外換擋桿；8-選擋擺桿；9-選擋連桿NO1；10-選擋橫軸；

11-選擋連桿NO2；12-外選擋桿圖13.25本田阿科德轎車H2J4型變速器遠距離操縱（地板）

1-變速桿；2-換擋拉線；3-選擋拉線；4-換擋臂軸；5-選擋復(fù)位彈簧；6-倒擋鎖裝置；7-換擋撥塊；8-三、四擋撥叉軸；9-五倒擋撥叉軸；10-一、二擋撥叉軸變速器與分動器

13.4.2變速器操縱機構(gòu)的構(gòu)造變速操縱機構(gòu)通常由換擋撥叉機構(gòu)和定位鎖止裝置兩部分組成。變速器與分動器

圖13.26解放CA1091型汽車六擋變速器直接操縱機構(gòu)1-倒擋撥叉；2-三、四擋撥叉；3-一、二擋撥塊；4-倒擋撥塊；5-一、二擋撥叉；6-五、六擋撥叉；7-倒擋撥叉軸；8-三、四擋撥叉軸；9-一、二擋撥叉軸；10-五、六擋撥叉軸；11-換擋軸；12-變速桿；13-叉形撥桿；14-五、六擋撥塊；15-自鎖彈簧；16-自鎖鋼球；17-互鎖柱銷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，變速器操縱機構(gòu)必須具有自鎖、互鎖和倒擋鎖裝置。（1）自鎖裝置能夠?qū)Ω鲹鯎懿孑S進行軸向定位鎖止，防止其自動產(chǎn)生軸向移動而造成自動掛擋和自動脫擋，并保證各擋傳動齒輪（接合齒圈）以全齒長嚙合。

結(jié)構(gòu)組成:多數(shù)變速器自鎖裝置由鋼球1和彈簧2組成。變速器與分動器

圖13.27變速器自鎖裝置1-自鎖鋼球；2-自鎖彈簧；3-變速器蓋；4-互鎖鋼球；5-互鎖銷；6-撥叉軸防止自動跳擋（接合套與齒圈脫離嚙合）的措施:常見的結(jié)構(gòu)有齒端倒斜面式和減薄齒式。變速器與分動器

圖13.28齒輪的防自動跳擋結(jié)構(gòu)（a）齒端倒斜面結(jié)構(gòu)（b）減薄齒結(jié)構(gòu)1、4-接合齒圈；2-接合套齒；3-花鍵轂；FF-圓周力；

FN-齒面上正壓力；FQ-防止跳擋的軸向力

（2）互鎖裝置作用: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，其它撥叉軸被鎖止，可防止同時掛入兩個擋?；ユi裝置的結(jié)構(gòu)型式:最常用的有鎖球式、鎖銷式和鉗口式變速器與分動器

變速器與分動器

圖13.29互鎖裝置工作情況1、3、5-撥叉軸；2、4-互鎖鋼球；6-互鎖銷圖13.30同時起自鎖互鎖作用的裝置

1-鎖銷；2-自鎖彈簧變速器與分動器

圖13.31轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖裝置

1-變速操縱桿

2-換擋撥塊；

3-鉗形板；

4-銷軸；

5-撥叉變速器與分動器

（3）倒擋鎖作用:是提醒駕駛員，防止誤掛倒擋，提高安全性。即掛倒擋時，駕駛員必須進行與掛前進擋不同的操縱方式或?qū)ψ兯贄U施加較大的力，才能掛入倒擋。常用的是彈簧鎖銷式。變速器與分動器

圖13.32彈簧鎖銷式倒擋鎖1-倒擋鎖銷；2-倒擋鎖彈簧；3-倒擋撥塊；4-變速桿；5-一、倒擋軸13.4.3副變速器的操縱機構(gòu)為了改善重型貨車組合式變速器的操縱輕便性，副變速器多用預(yù)選氣動換擋，常見的有機械-氣動和電控-氣動兩種方式。變速器與分動器

1、預(yù)選機械-氣動控制采用這種預(yù)選裝置，只有在踩下離合器時才能使副變速器換擋。保證換擋前分離離合器，以減小副變速器輸入端零件的轉(zhuǎn)動慣量，便于換擋。變速器與分動器

圖13.33機械-氣動式副變速器操縱機構(gòu)

1-離合器踏板；2-拉桿；3-彈簧；4-離合器操縱助力氣缸；5-控制閥；6-預(yù)選開關(guān)；7、8、10-氣管；9-貯氣筒；11-換擋氣缸2、電控-氣動控制變速器與分動器

圖13.34電控-氣動式副變速器操縱機構(gòu)1-蓄電池；2-換擋動作開關(guān)；3-離合器踏板；4-預(yù)選開關(guān)；5-高速擋電磁閥；6-低速擋電磁閥；7-操縱缸；8-活塞；9-指示燈；10-指示燈開關(guān)；11-撥差軸；12-撥差；13-貯氣筒

13.5分動器13.5.1分動器的功用應(yīng)用:用于多軸驅(qū)動的越野汽車。結(jié)構(gòu)特點:其輸入軸直接或通過萬向傳動裝置與變速器第二軸相連，其輸出軸則有幾個，分別經(jīng)萬向傳動裝置與各驅(qū)動橋相連。其功用為：（1）將變速器輸出的動力分配給各驅(qū)動橋；（2）當(dāng)分動器有兩個擋位時兼起副變速器的作用。變速器與分動器

13.5.2分動器的構(gòu)造分動器由齒輪傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)兩部分組成。1.齒輪傳動機構(gòu)分動器的齒輪傳動機構(gòu)由齒輪、軸和殼體組成，有的還裝有同步器。（1）兩個輸出軸式分動器（2）三個輸出軸式分動器齒輪傳動機構(gòu)常采用普通齒輪式和行星齒輪式兩種。變速器與分動器

圖13.35兩軸式普通齒輪分動器1-凸緣盤；2-主動齒輪；3-輸入軸；4-中間軸小齒輪；5-中間軸；6-后橋輸出軸；7-前橋接合套；8-花鍵齒輪；9-前橋輸出軸；10-常嚙合高速擋齒輪；11-變速滑動齒輪；12-中間軸大齒輪變速器與分動器

1）普通齒輪兩軸式分動器1）普通齒輪兩軸式分動器

高速擋（2H）：當(dāng)滑動齒輪11向左移動，其內(nèi)花鍵齒與齒輪10右端的接合齒圈接合時即為高速擋，動力傳遞路線為：1-2-12-10-11-6-后橋。低速擋（4L）：先向左撥動前橋接合套7，與前橋輸出軸上的花鍵齒輪接合，前橋參與驅(qū)動。然后再向右撥動滑動齒輪11，使其外齒輪與齒輪4相嚙合即掛上低速擋，動力傳遞路線為：1-2-12-4-11-6-后橋；1-2-12-4-11-6-7-8-前橋。變速器與分動器

2）行星齒輪兩軸式分動器

組成:

由太陽輪6、行星齒輪3（三個或四個）、行星架5和齒圈