《汽車底盤構(gòu)造與維修(高職版)》項目3-手動變速器

項目3手動變速器COMPANYNAME手動變速器是利用人力控制擋位變化的一類變速器，其構(gòu)造相對簡單、工藝成熟、制造成本低、可靠性高，在乘用車中使用廣泛。另外，對于很多汽車駕駛愛好者來說，手動變速器能夠帶來更強的操縱愉悅感。項目導讀知識目標1掌握變速器的類型。2掌握手動變速器的構(gòu)造及工作原理。技能目標1能夠拆裝手動變速器。2能夠診斷常見的手動變速器故障。3能夠?qū)κ謩幼兯倨鞯闹饕考M行檢修。思政目標1培養(yǎng)安全操作的意識。2提高科學、辯證統(tǒng)一認識和分析事物的能力。3培養(yǎng)環(huán)境保護意識。目錄任務(wù)3.1認識手動變速器任務(wù)3.2手動變速器故障診斷與檢修任務(wù)3.1

認識手動變速器劉先生想買輛手動擋轎車。店員給他介紹了兩款，一款小一些，是發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的；另一款大一些，是發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的。劉先生擔心小一些的汽車的擋位也會少。店員了解劉先生的顧慮后，向他解釋。

劉先生了解后，綜合考慮了自己的需要和經(jīng)濟能力，選擇了采用兩軸式手動變速器的汽車。本任務(wù)要求學生從普通齒輪傳動機構(gòu)的工作原理、手動變速器的構(gòu)造等方面來認識手動變速器。任務(wù)引入3.1.1變速器的功用1．改變汽車行駛速度一般來說，汽車主要通過變速器來改變傳動比，從而在較大范圍內(nèi)改變行駛速度，以適應不同的行駛條件和需要。2．實現(xiàn)汽車倒向行駛?cè)魶]有變速器，汽車便只能向前行駛。有了變速器，汽車便能在發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動方向不變的條件下，利用倒擋實現(xiàn)倒向行駛。3．中斷發(fā)動機動力傳遞在發(fā)動機不熄火的情況下，利用變速器的空擋能夠中斷發(fā)動機向驅(qū)動輪的動力傳遞，使發(fā)動機能夠怠速運行，滿足汽車暫時停車和滑行的需要。3.1.2變速器的分類有級變速器是指具有若干個定值傳動比（即固定擋位）的變速器。

有級變速器采用齒輪傳動，按所用齒輪形式的不同，有級變速器可分為普通齒輪變速器（軸線固定式變速器）和行星齒輪變速器（軸線旋轉(zhuǎn)式變速器）。

有級變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、工作可靠、傳動效率高等優(yōu)點。1）有級變速器1．按傳動比的級數(shù)不同分類無級變速器是指傳動比在一定范圍內(nèi)可按無限多級連續(xù)變化的變速器。

按傳動方式不同，常見的無級變速器有電力式、液力式和機械式三種。2）無級變速器綜合變速器是指由液力變矩器和有級變速器組合而成的變速器，也稱為液力機械式變速器。

其傳動比可以在最大值與最小值之間的幾個間斷的范圍內(nèi)連續(xù)變化。3）綜合變速器手動變速器是指通過駕駛?cè)耸謩硬倏v變速桿選定擋位，并直接操縱變速器的換擋機構(gòu)進行擋位變換的變速器。1）手動變速器2．按操縱方式不同分類自動變速器是指在某一傳動比范圍內(nèi)，能夠根據(jù)發(fā)動機的負荷和車速變化自動選定擋位，并進行擋位變換的變速器。2）自動變速器指同時存在駕駛?cè)耸謩硬倏v和自動操縱兩種操縱方式的變速器。它結(jié)合了手動變速器和自動變速器的優(yōu)點，能夠最大限度減少變速系統(tǒng)的功率損耗。3）手動/自動一體變速器3.1.3普通齒輪傳動機構(gòu)的工作原理同速。1當一對齒數(shù)相同的齒輪嚙合時，主動齒輪帶動從動齒輪同速轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)速沒有變化，如圖3-1（a）所示。減速。2當一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合時，若主動齒輪為小齒輪，帶動大齒輪轉(zhuǎn)動時，大齒輪轉(zhuǎn)速小于小齒輪，輸出轉(zhuǎn)速降低，如圖3-1（b）所示。增速。3當一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合時，若主動齒輪為大齒輪，帶動小齒輪轉(zhuǎn)動時，小齒輪轉(zhuǎn)速大于大齒輪，輸出轉(zhuǎn)速升高，如圖3-1（c）所示。1．變速原理（a）同速

（b）減速

（c）增速圖3-1

普通齒輪傳動機構(gòu)的變速原理一對齒輪只有一個固定的傳動比，因此只能得到一種輸出速度，構(gòu)成一個擋位。而采用多組大小不同的齒輪傳動，就可構(gòu)成多個不同的擋位。如圖3-2所示，將圖中的齒輪3與齒輪4脫開，讓齒輪5與齒輪6嚙合，傳動比即發(fā)生變化，輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩隨之發(fā)生變化，也就改變了擋位。2．換擋原理Ⅰ—輸入軸；Ⅱ—輸出軸；Ⅲ—中間軸；1

、2、3、4、5

、6—齒輪。圖3-2

普通齒輪傳動機構(gòu)的換擋原理如圖3-3（a）所示，通常將這種汽車向前行駛的擋位稱為前進擋。1）前進擋3．變向原理如圖3-3（b）所示，通常將這種汽車向后行駛的擋位稱為倒擋2）倒擋圖3-3普通齒輪傳動機構(gòu)的變向原理（a）（b）手動變速器主要由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)兩大部分組成，如圖3-4所示?！蜃兯賯鲃訖C構(gòu)：主要由齒輪、傳動軸、同步器、手動變速器殼和支承件等組成。◎操縱機構(gòu)：主要由換擋撥叉機構(gòu)和定位鎖止裝置組成。3.1.4手動變速器的構(gòu)造1—操縱機構(gòu)；2—變速傳動機構(gòu)。圖3-4手動變速器1．變速傳動機構(gòu)變速傳動機構(gòu)的主要作用是改變輸出軸轉(zhuǎn)速和變向，其按前進擋工作軸的數(shù)量可分為兩軸式和三軸式。1）兩軸式變速傳動機構(gòu)構(gòu)造。11—主減速器從動錐齒輪；2—輸入軸；3—輸入軸4擋齒輪；4—3、4擋同步器；5—輸入軸3擋齒輪；6—輸入軸2擋齒輪；7—輸入軸倒擋齒輪；8—輸入軸1擋齒輪；9—輸出入軸5擋齒輪；10—5擋同步器；11—輸出軸5擋齒輪；12—輸出軸1擋齒輪；13—1、2擋同步器；14—輸出軸倒擋齒輪；15—輸出軸2擋齒輪；16—輸出軸3擋齒輪；17—輸出軸；18—輸出軸4擋齒輪；19—主減速器主動錐齒輪。圖3-5兩軸式變速傳動機構(gòu)的構(gòu)造

1—輸入軸；2—輸入軸1擋齒輪；3—輸出軸1擋齒輪；4—1、2擋同步器；5—輸出軸；6—輸入軸2擋齒輪；7—輸出軸2擋齒輪；8—3、4擋同步器；9—輸入軸3擋齒輪；10—輸出軸3擋齒輪；11—輸入軸4擋齒輪；12—輸出軸4擋齒輪；13—5擋同步器；14—輸入軸5擋齒輪；15—輸出軸5擋齒輪；16—輸入軸倒擋齒輪；17—倒擋中間齒輪；18—輸出軸倒擋齒輪。圖3-6兩軸式變速傳動機構(gòu)的傳動路線傳動路線。2（a）1擋

（b）2擋（c）3擋（d）4擋（e）5擋（f）倒擋1—輸入軸；2—輸入軸常嚙合齒輪；3—4、5擋同步器；4—輸出軸5擋齒輪；5—輸出軸3擋齒輪；6—2、3擋同步器；7—輸出軸2擋齒輪；8—輸出軸1擋齒輪；9—1、倒擋同步器；10—輸出軸倒擋齒輪；11—輸出軸；12—倒擋齒輪；13—倒擋軸；14—中間軸1擋齒輪；15—中間軸2擋齒輪；16—中間軸3擋齒輪；17—中間軸5擋齒輪；18—中間軸；19—中間軸常嚙合齒輪。圖3-7三軸式變速傳動機構(gòu)的構(gòu)造2）三軸式變速傳動機構(gòu)構(gòu)造。1圖3-8三軸式變速傳動機構(gòu)的傳動路線傳動路線。2（a）1擋

（b）2擋（c）3擋（d）4擋（e）5擋（f）倒擋為了讓待嚙合齒輪能夠平順同步，手動變速器中便設(shè)置了同步器這一裝置。同步器能夠消除換擋沖擊、簡化換擋過程、縮短換擋時間、延長手動變速器的使用壽命。同步器有多種類型，如常壓式、慣性式、慣性增力式等。慣性式同步器一般由同步裝置、鎖止裝置和接合裝置組成。按其鎖止裝置不同，慣性式同步器又可分為鎖環(huán)式慣性同步器、鎖銷式慣性同步器等。3）同步器1、7—鎖環(huán)；2—花鍵轂；3—彈簧圈；4—滑塊運動的軸向槽；5—接合齒；6—接合套；8—鎖環(huán)缺口；9—滑塊；10、12—齒輪；11—撥叉。圖3-9鎖環(huán)式慣性同步器的構(gòu)造鎖環(huán)式慣性同步器。1鎖環(huán)式慣性同步器的構(gòu)造如圖3-9所示。它結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小、錐面間摩擦力矩小，常用在所傳遞轉(zhuǎn)矩不大的乘用車和輕型貨車的手動變速器中。1—輸入軸齒輪；2—摩擦錐盤；3—摩擦錐環(huán)；4—定位銷；5—接合套；6—輸出軸齒輪；7—輸出軸；8—鎖銷；9—花鍵轂鎖銷式慣性同步器。2圖3-10鎖銷式慣性同步器的構(gòu)造鎖銷式慣性同步器的構(gòu)造如圖3-10所示。其的摩擦錐面間可產(chǎn)生較大的摩擦力矩，能更有效地縮短同步時間，因此多用在中、重型汽車的手動變速器中。2．操縱機構(gòu)此類操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、換擋位置容易確定、換擋平穩(wěn)、操縱手感好，常用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動汽車。（1）直接操縱式操縱機構(gòu)。1—變速桿；2—倒擋鎖機構(gòu)；3—變速叉；4—互鎖鋼球；5—自鎖彈簧；6—撥塊；7—換擋軸；8—變速叉軸。圖3-11直接操縱式操縱機構(gòu)此類操縱機構(gòu)應具備足夠的剛性，且各連接部件之間的間隙不能過大，否則會影響操縱手感，多用于發(fā)動機后置的汽車。

（2）遠距離操縱式操縱機構(gòu)。1—變速桿；2—縱向拉線；3—橫向拉線。圖3-12遠距離操縱式操縱機構(gòu)手動變速器的操縱機構(gòu)基本都由換擋撥叉機構(gòu)和定位鎖止裝置兩部分組成。1—變速桿；2—換擋軸；3—5、6擋撥叉軸；4—3、4擋撥叉軸；5—1、2擋撥叉軸；6—倒擋撥叉軸；7—倒擋撥叉；8—1、2擋撥叉；9—倒擋撥塊；10—1、2擋撥塊；11—3、4擋撥叉；12—5、6擋撥叉；13—5、6擋撥塊；14—叉形撥桿。1）換擋撥叉機構(gòu)圖3-13換擋撥叉機構(gòu)的構(gòu)造（6擋手動變速器）手動變速器的操縱機構(gòu)必須具備自鎖、互鎖和倒擋鎖裝置，這些裝置統(tǒng)稱為定位鎖止裝置，如圖3-14所示。1—1擋、倒擋撥叉軸；2—2、3擋撥叉軸；3—2、3擋撥塊；4—撥桿；5—4、5擋撥塊；6—自鎖彈簧；7—自鎖鋼球；8—4、5擋撥叉軸；9—互鎖銷；10—互鎖鋼球；11—1擋、倒擋撥塊。2）定位鎖止裝置圖3-14定位鎖止裝置自鎖裝置能夠?qū)Ω鲹跷粨懿孑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換擋或掉擋，其構(gòu)造及外觀如圖3-15所示。1—自鎖彈簧；2—自鎖鋼球；3—撥叉軸；4—互鎖鋼球；5—互鎖銷。（a）構(gòu)造（b）外觀圖3-15自鎖裝置的構(gòu)造及外觀互鎖裝置互鎖裝置的結(jié)構(gòu)形式很多，最常用的有鎖球式和鎖銷式。鎖球式互鎖裝置的構(gòu)造如圖3-16所示，1、5、6—撥叉軸；2、4—互鎖鋼球；3—互鎖銷。（a）撥叉軸6移動掛擋（b）撥叉軸5移動掛擋（c）撥叉軸1移動掛擋圖3-16鎖球式互鎖裝置的構(gòu)造倒擋鎖裝置倒擋鎖裝置由倒擋撥塊中的倒擋鎖銷和倒擋鎖彈簧組成，其構(gòu)造如圖3-17所示。1—倒擋鎖銷；2—倒擋鎖彈簧；3—倒擋撥叉軸；4—變速桿。（a）構(gòu)造圖（b）簡化圖圖3-17倒擋鎖裝置的構(gòu)造案例分析——拆裝手動變速器實踐操作以2009款北京現(xiàn)代伊蘭特轎車為例，拆裝手動變速器。12準備工作拆裝手動變速器拆裝手動變速器詳細操作步驟請掃描二維碼查看任務(wù)3.2

手動變速器故障診斷與檢修劉先生買了一輛手動擋轎車，開了一年之后發(fā)現(xiàn)，掛入3擋時經(jīng)常自動跳回空擋，他隨即將汽車送去店里維修。維修人員診斷出的故障原因是手動變速器3擋齒輪副磨損嚴重，掛擋后容易脫開，給手動變速器換了一副新齒輪后，汽車掉擋的問題便解決了。

本任務(wù)要求學生從確認故障現(xiàn)象、制訂診斷流程、找出故障原因、排除故障、檢修等方面完成手動變速器的故障診斷與檢修。任務(wù)引入3.2.1掉擋汽車在加速、減速或爬坡時，變速桿自動跳回空擋位置。1．故障現(xiàn)象2．故障原因掛入擋位后齒輪未達到全齒長嚙合。1齒輪沿軸線方向磨損成錐形，在汽車行駛過程中因振動、慣性等，在齒輪軸向方向產(chǎn)生推力，迫使嚙合齒輪沿軸線方向脫開。2各軸軸向或徑向間隙過大。3掉擋擋位輸出軸齒輪或輸出軸常嚙合齒輪軸向或徑向間隙過大。4自鎖裝置的自鎖鋼球或撥叉軸凹槽磨損嚴重、自鎖彈簧彈力下降或折斷等原因?qū)е伦枣i裝置自鎖效能不良。5輸入軸、輸出軸軸承過于松曠，導致二者與曲軸軸線不同心，或使手動變速器殼與離合器殼接合平面相對曲軸軸線的垂直度發(fā)生變動。61）確定掉擋擋位3．故障診斷方法進行路試，采用連續(xù)加、減速的方法逐擋檢查，便可確定掉擋擋位。（1）檢查齒輪是否達到全齒長嚙合。（2）檢查齒輪嚙合部位磨損情況。（3）檢查輸出軸上該擋位齒輪、常嚙合齒輪及各軸的軸向、徑向間隙。2）檢查掉擋齒輪3）檢查自鎖裝置把手動變速器殼夾在臺虎鉗上，用手搖動變速桿，若自鎖裝置的止動阻力很小，甚至感覺自鎖鋼球未進入凹槽，則故障由自鎖裝置自鎖效能不良引起。3.2.2亂擋1．故障現(xiàn)象在離合器技術(shù)狀況正常的情況下，掛需要擋位時卻掛入了別的擋位、掛入擋位后無法退回空擋或換擋時同時掛入兩擋。2．故障原因變速桿下端球頭定位銷與定位槽配合松曠，或球頭、球孔磨損嚴重。1變速桿下端球頭定位銷折斷。2互鎖裝置失效，如撥叉軸、互鎖銷或互鎖鋼球磨損嚴重等。3叉形撥桿下端球頭磨損嚴重，或撥塊的凹槽磨損嚴重，導致變速桿下端從撥塊凹槽中脫出。41）檢查變速桿3．故障診斷方法若在掛需要擋位時，卻掛入別的擋位，則應先檢查變速桿。2）檢查能否退回空擋及再次掛擋若變速桿擺轉(zhuǎn)角度正常，但退不回空擋或無法再次掛擋，則故障由變速桿下端從撥塊凹槽中脫出引起。3）檢查是否會同時掛入兩擋若沒有上述情況，應確認是否會同時掛入兩擋，若會，則故障由互鎖裝置失效引起。3.2.3掛擋困難1．故障現(xiàn)象及原因離合器技術(shù)狀況良好，且手動變速器的操縱機構(gòu)工作正常，但掛擋困難。1）故障現(xiàn)象導致掛擋困難的主要原因是同步器出現(xiàn)故障，如同步器磨損、卡滯等。2）故障原因2．故障診斷方法若鎖環(huán)出現(xiàn)變形、裂紋或內(nèi)錐面螺旋槽磨損嚴重，則故障由此引起。若無問題，則繼續(xù)檢查。1）檢查鎖環(huán)若滑塊有磨損、變形、損壞等情況，則故障由此引起。若無問題，則繼續(xù)檢查。2）檢查滑塊檢查同步器花鍵轂與接合套的軸向移動是否卡滯。撥叉軸彎曲，鎖緊彈簧過硬，鋼球損傷。1手動變速器操縱機構(gòu)調(diào)整不當或損壞。2輸入軸花鍵損傷或輸入軸彎曲。33）檢查同步器花鍵轂與接合套的軸向移動4手動變速器油不足或過量，手動變速器油不符合規(guī)格。4）檢查手動變速器其他機構(gòu)3.2.4手動變速器異響1．故障現(xiàn)象手動變速器工作時會發(fā)出不均勻碰撞聲。由于手動變速器內(nèi)發(fā)生相對運動的機構(gòu)較多，所以發(fā)出異響的原因也較為復雜。2．故障原因（1）齒輪磨損嚴重、變薄，間隙過大，導致工作中產(chǎn)生沖擊。（2）齒面嚙合不良，如修理時沒成對更換齒輪，導致新、舊齒輪不能正確嚙合。（3）齒輪的齒面有金屬剝落，或個別輪齒損壞、折斷。（4）齒輪與軸上的花鍵配合松曠，或齒輪的軸向間隙過大。（5）軸彎曲或軸承松曠引起齒輪嚙合間隙改變。1）齒輪異響（1）軸承磨損嚴重。（2）軸承內(nèi)（外）座圈與軸頸（孔）配合松曠。（3）軸承滾珠碎裂或有燒蝕麻點。2）軸承異響（1）手動變速器油的油量不足、黏度過低、品質(zhì)不好或規(guī)格不符合要求。（2）手動變速器內(nèi)掉入異物。（3）某些固定螺栓松動。3）其他原因異響（4）里程表軟軸或里程表齒輪異響。1）檢查手動變速器油3．故障診斷方法2）試駕檢查3）其他檢查3.2.5手動變速器漏油手動變速器漏油時，其周圍會出現(xiàn)油污，齒輪傳動機構(gòu)內(nèi)的油量減少。1．故障現(xiàn)象手動變速器漏油的故障原因及解決方法如表3-4所示。2．故障原因及解決方法表3-4

手動變速器漏油的故障原因及解決方法3.2.6手動變速器的檢修觀察齒輪的輪齒有無斑點、裂縫、金屬剝落、邊緣破損、齒端毛刺等。若有輕微斑點、邊緣破損等，在不影響齒輪質(zhì)量的情況下，可用油石修磨。1．齒輪的檢修1）目視檢測用塞尺、百分表等工具測量齒輪與齒輪、齒輪與軸及花鍵的嚙合間隙，及其軸向間隙、徑向間隙，若超出該車型規(guī)定值，應進行修整或更換。2）齒輪間隙檢測1）磨損度檢測2．軸的檢修2）徑向圓跳動檢測3）軸承檢測檢查殼體是否有裂紋、砂眼，若有則應進行更換。檢查軸承孔，若磨損嚴重應進行更換。（1）（2）3．手動變速器殼的檢修檢查殼體結(jié)合面是否翹曲變形，若平面度誤差超過該車型的規(guī)定值，應進行修復或更換。（3）檢查變速叉。檢查撥叉軸。（1）（2）4．操縱機構(gòu)的檢修檢查自鎖及互鎖裝置。（3）5．同步器的檢修1）檢查鎖環(huán)的內(nèi)錐面螺旋槽磨損情況圖3-19按壓轉(zhuǎn)動檢查同步器鎖環(huán)按壓轉(zhuǎn)動檢查同步器鎖環(huán)