变速器与分动器详解

第十五章 变速器与分动器,本章内容：普通齿轮式变速器、组合式变速器和分动器。,本章重点：变速原理，动力传递路线，二轴式与三轴式 变速器的结构特点，同步器的构造和原理。,本章难点：同步器的构造和工作原理。,第一节 概述 一、变速器的功用 1. 改变传动比 2. 倒档 3. 空档 4. 取力 二、变速器的组成 由变速传动机构和操纵机构组成,第十二章 变速器与分动器,普通齿轮式 轴线固定式 有级式 组合式（主、副变速） 轴线旋转式 （行星齿轮） 液力式(动液式) 无级式 电力式 综合式（液力机械式） 2. 按操纵方式分 手动操纵式、自动操纵式、半自动操纵式,三、变速器的分类 1. 按传动比变化方式分,变速器档数（？）,本章介绍的是手动操纵式有级变速器， 以普通齿轮式变速器为主,四、普通齿轮变速器的基本工作原理 1. 变速原理 多级齿轮传动，传动比i1，减速 因功率平衡，增矩 2. 换档原理 通过改变使用不同的啮合齿轮副，改变传动比。 3. 变向原理（倒档） 安装惰轮，增加一级传动副。,主动轮1,从动轮2,i12=n1/n2= z2/z1,i,=,主动齿轮齿数,从动齿轮齿数,第二节 变速器的变速传动机构,一、有级式变速器变速传动机构的组成、工作原理和常见的换档方式,1变速传动机构的组成,主要由齿轮、轴(两种)及变速器壳体等零部件组成。,2变速传动机构的工作原理,（1）利用不同齿数的 齿轮对相互啮合， 以改变变速器的 传动比；（动画）,（2）通过增加齿轮传动 的对数，以实现倒档。 （动画）,3常见的换档方式,（1）利用直齿滑动齿轮换档（动画演示）,（2）利用接合套换档（动画演示）,（3）利用同步器换档 （动画演示）,二、两轴式变速器（大部分轿车都采用两轴式变速器。）,变速传动机构主要由第一轴（即动力输入轴）、 第二轴（即动力输出轴）、倒档轴、各档齿轮及 变速器壳体所构成。,两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。,2 1,4 3,1、两轴式四档轿车变速器: 无中间轴， 用于发动机横置前驱。 输入轴固连 各档齿轮，输出 轴空套各档啮合 齿轮。,结构分析： 输入轴：一、二档齿轮与轴一体；三、四档齿轮与轴通过轴承连接。 输出轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；三、四档齿轮与轴一体。,2、两轴式五档轿车变速器。（动画）,奥迪100型轿车变速器简图,1,三轴式+倒档轴的四档变速器 （轻型汽车） 1. 组成 第一轴(primary shaft)，输入，常啮合齿轮(constant-mash gear),三、三轴式变速器（中、轻型货车上广泛采用）,三轴是指汽车前进时，传递动力的轴有第一轴、 中间轴和第二轴，直接档除外。,中间轴(lay shaft)，常啮合齿轮及各档齿轮 第二轴(main shaft) ， 输出轴， 各档齿轮,倒档轴 (Reverse shaft) 倒档齿轮,2. 四档变速器工作原理和各档传动路线,3.五档变速器结构和工作原理,各轴和齿轮,5档4档，3档2档：接合套 倒档1档：滑动齿轮,东风EQ1090E汽车变速器换档简图：,空档,一档,二档,三档,四档,五档,倒档,4、换档原理,4.东风EQ1141G和东风EQ1091E型汽车五档变速器结构,4,1,倒,5.解放 CA1091六档变速器传动示意图(动画),四、 防止自动跳档的结构措施 （1）接合套和接合齿圈的齿端制成倒斜面,（2）花键毂齿端的齿厚切薄,（3）接合套的齿端制成凸肩,四、组合式变速器 由主、副变速器串联而成。 主变速器有45档+倒档， 副变速器有2档 (低、高) 目的：增加档位数，适用于重型货车。 分段式配档：副低+主14=14档 副高+主14=58档 插入式配档：主1+副低、高=12档 主2+副低、高=34档， 主4+副低、高=78档,5 4,3 2,1 R,装有后置副变速器,装有前置副变速器,第三节 同步器,一、无同步器时的换档过程 用滑动齿轮或接合套换档时，必须待啮合的轮齿的圆周速度须相等，方可平顺挂档依赖驾驶员的操作。 以CA141为例： 直接档为4档（左 齿轮），右齿轮为5档。 低档换高档（4 5） 高档换低档（5 4）,中间轴,（1）自低速档换入高速档,4档接合时：n3=n2； n4n2,分离瞬间：n3=n2； n4n3,分离一段时间：n4下降较快 n3下降较慢 在某一时刻： n4=n3,换档的最佳时刻,惯性越小，下降越快,（2）自高速档换入低速档,5档接合时：n3=n4； n4n2,分离瞬间：n3=n4； n3n2,分离一段时间：n2下降较快 n3下降较慢 使得 n2=n3不可能出现,无换档的最佳时刻,需接合离合器，踩一脚油门，使,n2n3,二、同步器作用、组成和分类 1. 作用 使接合套与待接合齿圈之间迅速同步，并阻止在同步前接合。缩短换档时间，防止冲击。 2. 组成 同步装置（推动件、摩擦件） 锁止装置、 接合装置 3. 分类 按工作原理：常压式、自动增力式、 惯性式(广泛采用) 按摩擦锁止元件不同惯性式分为：琐环式和锁销式,1.锁环式惯性同步器 （1）组成,锁环：带锁止角的外花键齿 （锁止装置） ，缺口c，凸起d， 带螺纹槽的内锥面（摩擦件）,C,d,三、同步器构造和工作原理,断续的短花键齿,花键毂：外花键齿，滑块、定位销、弹簧（推动件）,滑块,定位销,接合套（接合装置） ：带内花键齿，有凹槽a（空档定位）,a,接合齿圈：外锥面，外花键齿,同步器装配图（剖视图）,琐环式惯性同步器的工作过程,琐环式惯性同步器适用于 轿车和轻型货车,（2）工作原理 （5档挂6档） a）5档进入空档，n3n4=n7 锁环凸起接触花键毂通槽后端,6 档 5档,b）接合套左移，锁环左移，摩擦产生，接触花键毂通槽前端，接合套与锁环错开半个齿，齿尖接触但不啮合，锁止作用产生。,拨环力（矩）,锁环上作用着两个力矩：拨环力矩M2和惯性力矩M1，只有M2M1,才能结合。 M2正比于F2，取决于锁止角。M1正比于摩擦锥角。通过设置合理的锁止角和锥角，可以保证在未达到同步前，无论驾驶员施加多大的力，均为M2M1，使结合套与锁环不能结合。因为这个锁止作用是由惯性力矩造成的，因此称之为惯性同步器。,M2,M1,c) 同步并实现结合,同步后， n3=n4,惯性力矩消失， M2将锁环后拨，解除锁止，接合套穿过锁环左移。接合套与接合齿圈的齿端接触。,M2,d) 完成换档,接触面的切向分力，拨齿圈向前，接合套齿进入，与圈齿啮合。 归纳： 摩擦件产生的摩擦力矩使接合套与齿轮迅速同步； 变速器输入端各零件的惯性力矩产生锁止作用，防止同步前啮合。（转动惯量宜小）,中型货车以上的变速器常用锁销式惯性同步器,东风EQ1090E型汽车变速器,2. 锁销式惯性同步器（EQ1090E） （1）组成 摩擦锥环：外锥面，由三个定位销和锁销连接。 定位销：中间凹槽，压入弹簧和钢球 锁销：中间细，带锥面 接合套：内花键，与锁销有配合锥面 花键毂：外花键 接合齿上装有摩擦锥盘，内锥面,摩擦锥环：外锥面，由三个定位销和锁销连接,定位销,锁销,定位销：中间凹槽，压入弹簧和钢球,带有内锥面的摩擦锥盘,接合齿,接合套：带内花键，与锁销有配合锥面,花键毂：外花键与接合套配合，内花键与轴相连,（2）工作原理(4 5档) a）空档，n2n3=n5 b）接合套左移，钢球、销带锥环左移，摩擦面接触。,c）摩擦作用，锥环、锁销向前转一角度，倒角相抵，锁止作用产生：,锁止面上作 用力F1，推销向 后；传递惯性力， 使销向前，阻止 套左移。力F2压 锥环，二者摩擦 使套、圈同步。 同步时，惯 性力矩消失，销 向后，套可左移。 (动画),3自行增力式同步器（摩擦同步）,其特点：同步环内有弹簧片，使其产生的摩擦力得到成倍的增长,第四节 变速器操纵机构,一、功用：安全行驶(准确可靠) 二、要求 1. 防止自动跳档（自锁） 2. 防止同时挂两档（互锁） 3. 防止误挂倒档（倒档锁） 三、类型 直接操纵机构和远距离（间接）操纵机构 四、直接操纵机构(?),1. 选档换档机构,作用：完成换档的基本动作。,组成：变速杆、拨块、 拨叉轴和拨叉等。,2、操纵机构的安全装置 作用：保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作。 （1）自锁（动画） 组成：自锁钢球和自锁 弹簧；拨叉轴上 三个凹槽。 作用：保证换档到位； 防止自动脱档。,特点：只能移动一根拨叉轴 要移动另一拨叉轴，须将已移 动的拨叉轴退回原位。,（2）互锁（动画） 组成：互锁销，互锁钢球； 作用：防止同时挂入两档。,（3）倒档锁（动画） 用更大的力方能挂入档位。,组成：倒档锁销，倒档锁弹簧；作用：防止误挂倒档。,倒档拨叉轴,需要加装一套传动机构或辅助杠杆，要求其要有足够的刚度。由外部操纵机构和内部操纵机构两部分构成,五、远距离操纵机构,组成：从变速杆到选档换档轴之间的所有传动件。作用：实现对变速器的远距离操纵。,1外部操纵机构,2内部操纵机构组成：选档换档轴、拨叉轴、拨叉、自锁装置、 互锁装置和倒档锁装置等。,六、其它操纵机构 1、预选气动式操纵机构,副变速器多采用预选气动式操纵机构，常见的有机械式和电控式,机械式,2、变速器的电控操纵机构,优点：换档 加速、功率 动力性、经济性 远距离操纵,电控机械式自动变速器,第四节 分动器,一、作用 将变速器输出的动力分配到各驱动桥，同时起副变速器作用（有高低两个档）。 二、分动器的构造 分动器的输入轴与变速器的第二轴相连，输出轴有两个或两个以上，通过万向传动装置分别与各驱动桥相连。,分动器内除了具有高低两档及相应的换档机构外， 还有前桥接合套及相应的控制机构。,四轮驱动,H,L,换挡拨叉轴,H,L,3分动器的工作要求（1）先接前桥，后挂低速档；（2）先退出低速档，再摘下前桥；上述要求可以通过操纵机构加以保证。,