汽車底盤構造與維修項目3課件

1、汽車底盤構造與維修項目3 手動變速器變速器的種類和功用手動變速器的變速傳動機構 同步器的結構與工作原理任務3.1任務3.2任務3.3手動變速器故障診斷與排除變速器的操縱機構手動變速器的維修與保養(yǎng)任務3.6任務3.4任務3.5任務3.1 變速器的種類和功用 變速器的種類 一、 變速器按傳動比的級數(shù)可分為有級式、無級式和綜合式；按操縱方式可分為手動變速器、自動變速器和手動自動一體變速器。任務3.1 變速器的種類和功用 變速器的功用 二、變速器的功用主要包括以下幾個方面：（1）實現(xiàn)變速、變矩。變速器通過改變傳動比，擴大驅動輪轉速和轉矩的變化范圍，以滿足汽車在不同工況下所需的牽引力和行駛速度要求，并使

2、發(fā)動機盡量在功率較高而油耗較低的有利工況下工作。變速器通過不同的擋位來實現(xiàn)這一功用。（2）實現(xiàn)倒車。發(fā)動機的旋轉方向從前往后看為順時針方向且不能改變，為了實現(xiàn)汽車的倒向行駛，變速器中設置了倒擋。（3）實現(xiàn)中斷動力傳遞。在發(fā)動機起動和怠速運轉、變速器換擋、汽車滑行和暫時停車等情況下，都需要中斷發(fā)動機的動力傳遞，因此變速器中設有空擋。任務3.1 變速器的種類和功用 任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 手動變速器（manual transmission,MT）包括變速傳動機構和操縱機構兩大部分。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數(shù)值和方向；操縱機構的作用是實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即換擋。任務

3、3.2 手動變速器的變速傳動機構 齒輪傳動的基本原理 一、圖3-1 齒輪傳動的基本原理普通齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動來實現(xiàn)轉矩和轉速的改變的。齒輪傳動的基本原理如圖3-1所示，一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動時可以實現(xiàn)變速，而且兩齒輪的轉速比與其齒數(shù)成反比。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 設主動齒輪轉速為n1，齒數(shù)為z1，從動齒輪轉速為n2，齒數(shù)為z2，主動齒輪（輸入軸）轉速與從動齒輪（輸出軸）轉速之比值為傳動比（i1，2），則任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 當小齒輪為主動齒輪，帶動大齒輪轉動時，輸出轉速降低，即n2n1，為增速傳動，此時傳動比小于1。汽車變速器就是根據(jù)這一

4、原理，利用若干大小不同的齒輪副傳動而實現(xiàn)變速的。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 一對齒輪傳動只能得到一個固定的傳動比，從而得到一種輸出轉速，構成一個擋位。為了擴大變速器輸出轉速的變化范圍，普通齒輪式變速器通常采用多組大小不同的齒輪嚙合傳動，這樣就構成了多個不同的擋位。不同的擋位對應于不同的傳動比，從而得到各種不同的輸出轉速。圖3-2為兩級齒輪傳動示意圖，主動齒輪1驅動從動齒輪2轉動，從動齒輪2與主動齒輪3固聯(lián)在一起，再驅動從動齒輪4轉動，并輸出動力，此時由主動齒輪1傳到從動齒輪4的傳動比為任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 因此，多級齒輪傳動的傳動比可以總結如下： 圖3-2 兩級齒輪傳

5、動示意圖任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 對于變速器，各擋的傳動比i就是變速器輸入軸轉速與輸出軸轉速之比。即當i1時，n輸出T輸入，此時實現(xiàn)降速增矩，為變速器的降速擋，且i越大，擋位越低；當i=1時，n輸出=n輸入，T輸出=T輸入，為變速器的直接擋；當in輸入，T輸出T輸入，此時實現(xiàn)增速降矩，為變速器的超速擋。變速傳動機構是手動變速器的主體。手動變速器按工作軸的數(shù)量（不包括倒擋軸）可分為二軸式手動變速器和三軸式手動變速器。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 二軸式手動變速器 二、 二軸式手動變速器用于發(fā)動機前置前輪驅動的汽車，一般與驅動橋（前橋）合稱為手動變速驅動橋。前置發(fā)動機有縱向布置

6、和橫向布置兩種形式，與其配用的二軸式變速器也有兩種不同的結構形式。發(fā)動機縱置時，主減速器為一對圓錐齒輪，如奧迪、桑塔納汽車；發(fā)動機橫置時，主減速器采用一對圓柱齒輪，如別克凱越汽車、捷達汽車。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 圖3-3、圖3-4分別為桑塔納汽車二軸式五擋手動變速器變速傳動機構的結構和示意圖。發(fā)動機縱向布置二軸式手動變速器的變速傳動機構有輸入軸和輸出軸，兩軸平行布置，輸入軸同時是離合器的從動軸，輸出軸是主減速器的主動錐齒輪軸。該變速器具有5個前進擋（一至三擋為降速擋，四擋為直接擋，五擋為超速擋）和1個倒擋，全部采用鎖環(huán)式慣性同步器換擋。發(fā)動機縱向布置二軸式手動變速器1.任務3.

7、2 手動變速器的變速傳動機構 圖3-3 桑塔納汽車二軸式五擋手動變速器變速傳動機構的結構任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 圖3-4 桑塔納汽車二軸式五擋手動變速器變速傳動機構的示意圖任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 變速器的輸入軸前端通過軸承支承在發(fā)動機曲軸后端的中心孔內。輸入軸上有一至五擋主動齒輪和倒擋齒輪，以及三、四擋和五擋同步器。各機件的安裝位置從前往后依次為四擋主動齒輪，三、四擋同步器，三擋主動齒輪，二擋主動齒輪，倒擋主動齒輪，五擋主動齒輪和五擋同步器等。其中，二擋主動齒輪、倒擋主動齒輪和一擋主動齒輪與軸制成一體，三、四、五擋主動齒輪及五擋同步器都通過軸承支承在輸入軸上，三、四

8、擋同步器和五擋運行齒環(huán)都通過花鍵固定在輸入軸上。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 輸出軸與主減速器的主動錐齒輪制成一體，其上相應地有主減速器主動錐齒輪，一至五擋從動齒輪和一、二擋同步器。各機件的安裝位置從前往后依次為主減速器主動錐齒輪，四擋從動齒輪，三擋從動齒輪，二擋從動齒輪，一、二擋同步器，一擋從動齒輪，五擋從動齒輪等。其中，三、四、五擋從動齒輪及一、二擋同步器與輸出軸制成一體，一、二擋從動齒輪通過軸承支承在輸出軸上。在變速器殼體的右端還裝有倒擋軸，上面通過滾針軸承套裝有倒擋中間齒輪。桑塔納汽車變速器各擋動力傳動路線如表3-1所示。任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 表3-1 桑塔納汽

9、車變速器各擋動力傳動路線任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 發(fā)動機橫向布置二軸式手動變速器2.如圖3-5所示為別克凱越汽車二軸式五擋手動變速器的結構。圖3-5 別克凱越汽車二軸式五擋手動變速器的結構任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 表3-2 別克凱越汽車二軸式五擋手動變速器各擋動力傳動路線任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 三軸式手動變速器 三、三軸式手動變速器用于發(fā)動機前置后輪驅動的汽車。下面以東風中型貨車的變速器為例進行介紹，其結構簡圖如圖3-6所示。該變速器有3根主要的傳動軸一軸、二軸和中間軸，所以稱為三軸式手動變速器，除這3根主要軸外還有倒擋軸。任務3.2 手動變速器的變速傳動

10、機構 圖3-6 東風中型貨車三軸式手動變速器結構簡圖 1一軸；2一軸常嚙合齒輪；3一軸常嚙合齒輪接合齒圈；4、9接合套；5四擋齒輪接合齒圈；6二軸四擋齒輪； 7二軸三擋齒輪；8三擋齒輪接合齒圈；10二擋齒輪接合齒圈；11二軸二擋齒輪；12二軸一、倒擋直齒滑動齒輪； 13變速器殼體；14二軸；15回油螺紋；16中間軸；17倒擋軸；18、20倒擋中間齒輪；19中間軸一、倒擋齒輪；21中間軸二擋齒輪；22中間軸三擋齒輪；23中間軸四擋齒輪；24中間軸常嚙合齒輪；25、26花鍵轂；27一軸軸承蓋任務3.2 手動變速器的變速傳動機構 該變速器為五擋變速器，各擋傳動情況如下：（1） 空擋。（2）一擋。（3

11、）二擋。（4）三擋。（5）四擋。（6）五擋。（7）倒擋。任務3.3 同步器的結構與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，縮短換擋時間且防止在同步前嚙合而產生換擋沖擊。 目前所采用的同步器幾乎都是摩擦式慣性同步器，按鎖止裝置不同可分為鎖環(huán)式慣性同步器和鎖銷式慣性同步器，下面以鎖環(huán)式慣性同步器為例介紹其結構及工作原理。任務3.3 同步器的結構與工作原理 同步器的結構 一、鎖環(huán)式慣性同步器的結構如圖3-7所示，花鍵轂用內花鍵套裝在軸的外花鍵上，用墊圈、卡環(huán)軸向定位。三個滑塊分別裝在花鍵轂上三個均布的軸向槽內，沿槽可以軸向移動。花鍵轂兩端與齒輪之間各有一個青銅制成的鎖環(huán)（同步環(huán)）。鎖環(huán)

12、有內錐面，與接合齒圈外錐面相配合，組成錐面摩擦副。通過這對錐面摩擦副的摩擦，可使轉速不等的兩齒輪在接合之前迅速達到同步。任務3.3 同步器的結構與工作原理圖3-7 鎖環(huán)式慣性同步器的結構 任務3.3 同步器的結構與工作原理 同步器的工作原理 二、 下面以二擋換三擋為例說明鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理，如圖3-8所示。任務3.3 同步器的結構與工作原理圖3-8 鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理（1）空擋位置。（2）掛擋。（3）鎖止。（4）同步嚙合。鎖環(huán)式慣性同步器尺寸小、結構緊湊，摩擦力矩較小。任務3.3 同步器的結構與工作原理任務3.4 變速器的操縱機構 變速器操縱機構的功用與要求 一、變速器操縱機構

13、的功用與要求汽車在不同的路面和行車情況下行駛時，需要經常進行換擋以得到所需要的車速和相應的驅動力。這時需要駕駛者通過變速器的操縱機構使相應擋位的齒輪進入嚙合或使相應擋位的同步器進入嚙合狀態(tài)，以實現(xiàn)動力自發(fā)動機經變速器到驅動輪的傳遞。此外，當需要暫時中斷動力傳遞或停車時，變速器應由工作擋位退入空擋位置，這一操作也是由變速器操縱機構來實現(xiàn)的。任務3.4 變速器的操縱機構為了保證變速器在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，變速器的操縱機構還應滿足下列要求：（1）防止變速器自行換擋或自行脫擋，換擋后能夠保持傳動齒輪全齒長嚙合。（2）不能同時換入兩個擋位。（3）防止誤換入倒擋.任務3.4 變速器的操縱

14、機構 變速器操縱機構的分類 二、 變速器操縱機構按照變速操縱桿（變速桿）位置的不同，可分為直接操縱式和遠距離操縱式。任務3.4 變速器的操縱機構直接操縱機構1.直接操縱機構的變速器布置在駕駛者座椅附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛者可以直接操縱，多用于發(fā)動機前置后輪驅動的車輛，解放中型貨車六擋變速器操縱機構就是采用這種形式，如圖3-9所示。任務3.4 變速器的操縱機構圖3-9 解放中型貨車六擋變速器的直接操縱機構 任務3.4 變速器的操縱機構另外，有些汽車和輕型貨車將變速桿安裝在轉向柱上，構成柱式換擋操縱機構（見圖3-11），變速桿與變速器之間也是通過一系列的傳動件進行傳動，這也是遠距離操縱方

15、式。它具有變速桿占據(jù)駕駛室空間小、乘坐方便等優(yōu)點。任務3.4 變速器的操縱機構圖3-10 五擋手動變速器遠距離操縱機構任務3.4 變速器的操縱機構直接操縱機構1.直接操縱機構的變速器布置在駕駛者座椅附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛者可以直接操縱，多用于發(fā)動機前置后輪驅動的車輛，解放中型貨車六擋變速器操縱機構就是采用這種形式，如圖3-9所示。任務3.4 變速器的操縱機構圖3-11 柱式換擋操縱機構任務3.4 變速器的操縱機構 換擋鎖裝置 三、 為了保證變速器在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，變速器操縱機構一般都具有換擋鎖裝置，包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。自鎖裝置用于防止變速器自動

16、脫擋或換擋，并保證輪齒以全齒寬嚙合；互鎖裝置用于防止同時換上兩個擋位；倒擋鎖裝置用于防止誤掛倒擋。任務3.4 變速器的操縱機構自鎖裝置的結構原理如圖3-12所示。換擋撥叉軸上方有3個凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼球，當撥叉軸位置處于空擋或某一擋位置時，鋼球被壓在凹坑內，起到自鎖作用。 圖3-12 自鎖裝置的結構原理任務3.4 變速器的操縱機構圖3-13 互鎖裝置的結構原理互鎖裝置的結構原理如圖3-13所示。當中間的三、四擋撥叉軸移動換擋時，另外兩個撥叉軸被鋼球鎖住，防止同時換上兩個擋而使變速器卡死或損壞，起到互鎖作用。任務3.4 變速器的操縱機構倒擋鎖裝置的結構原理如圖3-14所示。當換擋桿下端向

17、倒擋撥叉軸移動時，必須壓縮彈簧才能進入倒擋撥叉軸上的撥塊槽中，這樣防止了在汽車前進時因誤換倒擋而導致零件損壞，起到了倒擋鎖的作用。當?shù)箵鯎懿孑S移動掛擋時，另外兩個撥叉軸被鋼球鎖住。圖3-14 倒擋鎖裝置的結構原理任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng) 手動變速器的維修與保養(yǎng)主要在于手動變速器油的檢查和更換及手動變速器的最終檢查。任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng) 手動變速器油的檢查和更換 一、 手動變速器、差速器都使用齒輪油，在手動傳動橋總成中，手動變速器油和差速器油一般是混在一起的。任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng)更換手動變速器油的重要性1.隨著使用時間變長，手動變速器油會氧化和變質，如果不更

18、換，它會形成氧化劑加速各種零件的磨損。其更換必要性如圖3-15所示。圖3-15 手動變速器油更換的必要性 任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng)齒輪油有很高的黏性指標和質量，可以承受齒輪嚙合時產生的高壓力。齒輪油按其用途不同可分為用于變速箱、差速器或手動轉向機構等的齒輪油。齒輪油和發(fā)動機機油一樣也可按照其黏度分類（SAE分類）和質量等級分類（API分類）。使用時須注意添加指定數(shù)量的潤滑油，否則就會對內部零件造成損害，要參照用戶手冊來選擇正確的潤滑油。任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng)（1） SAE黏度分類。（2）API質量等級分類?？紤]到不同類型齒輪的潤滑要求，齒輪油按照其極端抗壓力性來分類（見表

19、3-3）。表3-3 API分類任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng)由于難以通過目視來判斷齒輪油的變質程度，故常根據(jù)行駛里程或時間長短進行油的檢查和更換。由于車型或使用條件的不同，其檢查和更換的周期也不一樣。具體參照各車型的保養(yǎng)計劃表。以一汽豐田卡羅拉轎車為例，其檢查周期為每20 000 km或1年，更換周期為每40000km或2年。檢查和更換周期2.任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng)（1）手動變速器油滲漏檢查。（2）手動變速器油油位檢查。手動變速器油油位檢查如圖3-16所示。（3）手動變速器油更換。手動變速器油更換示意圖如圖3-17所示。檢查和更換手動變速器油的具體方法3.任務3.5 手動變速器

20、的維修與保養(yǎng)圖3-16 手動變速器油油位檢查圖3-17 手動變速器油更換示意任務3.5 手動變速器的維修與保養(yǎng) 手動變速器的最終檢查 二、 進行道路實驗，檢查換擋操作中有無異響和換擋困難;檢查各擋位行駛中，有無異響和振動。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除 手動變速器的常見故障有變速器異響、漏油、跳擋、亂擋及選擋拉索頻繁斷裂、掛擋困難等，對其常見故障現(xiàn)象及可能故障原因進行分析，并以變速器異響、選擋拉索斷裂為例進行手動變速器綜合故障診斷與排除的學習。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除 手動變速器常見故障現(xiàn)象及原因 一、變速器異響1.變速器異響是指變速器工作時發(fā)出的不正常的響聲?？赡茉蛉缦拢?/p>

21、（1）齒輪異響。（2）軸承異響。（3）其他原因發(fā)響。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除選擋接索頻繁斷裂2.可能原因如下：（1）選擋拉索固定支座移位，導致拉索過于繃緊。（2）選擋拉索自身質量問題。汽車所換用的選擋拉索強度不夠，在正常工作時受力大于其極限負荷值，導致頻繁斷裂。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除變速器漏油3.變速器周圍出現(xiàn)油跡，變速器齒輪箱的油量減少，則可判斷為變速器油泄漏?？赡茉蛉缦拢海?）變速器油選用不當，產生過多泡沫，或變速器油量太多。（2）側蓋太松，密封墊損壞或油封損壞。（3）放油塞和變速器箱體及蓋的固定螺栓松動。（4）變速器殼體破裂或延伸殼油封磨損而引起漏油。（5）里

22、程表齒輪限位器松脫破損或變速桿油封漏油。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除跳擋4.汽車在加速、減速、爬坡或汽車劇烈震動時，變速桿自動跳回空擋位置?？赡茉蛉缦拢海?）自鎖裝置的鋼球未進入凹槽內或掛擋后齒輪未達到全齒長嚙合。（2）自鎖裝置的鋼球或凹槽磨損嚴重，自鎖彈簧疲勞導致過軟或折斷。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除（3）齒輪沿齒長方向磨損成錐形。（4）一、二軸軸承過于松曠，使一、二軸和曲軸三者不同心或變速器殼與離合器殼接合平面相對曲軸軸線的垂直變動。（5）二軸上的常嚙合齒輪軸向或徑向間隙過大。（6）各軸軸向或徑向間隙過大。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除亂擋5.在離合器技術狀況正常

23、的情況下，變速器同時掛上兩個擋位或掛需要擋位時卻掛入其他擋位?？赡茉蛉缦拢海?）互鎖裝置失效，如撥叉軸、互鎖銷或互鎖鋼球磨損嚴重等。（2）變速桿下端弧形工作面磨損過大或撥叉軸上撥塊的凹槽磨損過大。（3）變速桿球頭定位銷折斷或球孔、球頭磨損嚴重，配合過于松曠。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除掛擋困難6.離合器技術狀況良好，但掛擋時不能順利掛入擋位，常發(fā)生齒輪撞擊聲?？赡茉蛉缦拢海?）同步器故障。（2）撥叉軸彎曲，鎖緊彈簧過硬，鋼球損傷等。（3）一軸花鍵損傷或一軸彎曲。（4）變速器油不足/過量或變速器油不符合規(guī)格。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除 手動變速器常見故障診斷與排除 二、手動

24、變速器異響故障診斷與排除1.以二軸五擋齒輪變速器為例，進行手動變速器異響故障診斷與排除的學習。手動變速器異響一般來源于手動變速器傳動機構，故障原因往往相同，都是來源于齒輪副、齒輪與軸承、軸承本身、軸承與齒輪軸之間的沖擊或摩擦噪聲。但由于噪聲的發(fā)生部位多種多樣，故障現(xiàn)象的表現(xiàn)也多種多樣。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除故障現(xiàn)象一般分為兩類：一是僅某一擋位工作時，不正常噪聲發(fā)生，如1擋工作時，不正常噪聲發(fā)生，其他擋位工作時正常；二是所有擋位工作時都有不正常噪聲發(fā)生。（1）某一擋工作時，發(fā)生不正常噪聲。 故障現(xiàn)象確認。 故障原因分析。動力傳遞途徑見表3-4。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除表

25、3-4 動力傳遞途徑分析可知一擋區(qū)別于其他擋位的工作部件為一擋齒輪副，由此推斷一擋齒輪副的工作是異常噪聲的來源。 故障診斷與排除。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除（2）所有擋位工作時都有不正常噪聲發(fā)生。 故障現(xiàn)象確認。 故障原因分析。 故障診斷與排除。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除選擋拉索頻繁斷裂故障診斷與排除2.一輛上海大眾朗逸手動擋轎車，行駛里程11 692 km，選擋拉索出現(xiàn)斷裂，如圖3-18所示。此前更換選擋拉索后只能用34天就再次斷裂，已更換了2根。圖3-18 手動變速器選擋拉索斷裂任務3.6 手動變速器故障診斷與排除圖3-19 安裝變速器上支座處卡片位置（1）故障現(xiàn)象確認

26、。手動變速器選擋拉索頻繁斷裂。更換拉索時，在安裝變速器上支座處卡片時感覺略緊，如圖3-19所示。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除（2）故障原因分析。調整擋位是按照維修手冊使用專用工具進行的，故安裝調整過程無問題。觀察該車前幾次換下的拉索發(fā)現(xiàn)均為繃得過緊而被拉裂，且斷裂的部位相同，推測拉索是在特定兩個支座之間繃得較緊，如圖3-20所示。圖3-20 拉索繃緊位置任務3.6 手動變速器故障診斷與排除拉索繃得過緊的原因有三：一是拉索本身質量存在問題，二是拉索本身長度不夠，三是兩個支座之間的距離相對拉索過長。由于拉索已更換過2根，加上原車的1根，因此拉索本身質量存在問題的可能性不大。與其他同款車的拉

27、索進行對比發(fā)現(xiàn)被拉斷的拉索長度正常，故很可能是支座之間的距離調整不當使得兩個支座之間的距離相對于拉索過長而導致拉索頻繁斷裂。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除（3）故障診斷與排除。手動變速器選擋拉索頻繁斷裂故障診斷與排除步驟如下： 通過調整變速器與車身的支架，使變速器后移，以此調整拉索斷裂處兩個支座之間的距離。 調整過程中發(fā)現(xiàn)變速器與支架連接的2個螺栓缺少1個，如圖3-21所示。 將變速器向后移動使拉索松弛一些，然后安裝好缺少的螺栓，將拉索安裝調整到位。 試車，且該車行駛1個月拉索沒有再次斷裂。確認故障已排除。任務3.6 手動變速器故障診斷與排除圖3-21 螺栓缺少處任務3.6 手動變速器故障診斷與排除 小 結（