变速器工作原理及故障检修方法

关键词：变速器

一、变速器的功用　

　　1）　改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。
　　2）　实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。
　　3）　中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。

二、变速器的形式

　(1) 按传动比的变化方式划分可分为有级式、无级式、综合式。

　　(a) 有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮（行星齿轮）轴线旋转的行星齿轮变速器两种。
　　(b) 无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。
　　(c) 综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值, 与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

　（2）按操纵方式划分为强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵式。

　　(a) 强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。
　　(b) 自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板， 变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。
　　(c) 半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。

三、变速器的组成

　　变速器由传动机构和操纵机构组成。变速器的传动机构的主要作用是改变转矩、转速和旋转方向；变速器的操纵机构的主要作用是控制传动机构实现变速器的传动比的变换。

　　三轴变速器

　　普通齿轮变速器主要分为两轴变速器两种。

　　(1)三轴变速器 这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。(2)两轴变速器 这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。

四、普通齿轮变速器的工作原理

　　一对啮合传动的齿轮，设小齿轮齿数Z1＝20，大齿轮齿数Z2＝40，在相同的时间内小齿轮转过一圈时，大齿轮转过半圈。显然，当小齿轮是主动齿轮时，它的转速经大齿轮输出时就降低了；如果大齿轮是主动齿轮时，它的转速经小齿轮输出时就提高了。这就是齿轮传动的变速原理。

　　（一）　三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。

　　a)　第一轴　第一轴和第一轴常啮合齿轮为一个整体，是变速器的动力输入轴。第一轴前部花键插于离合器从动盘毂中。

　　b)　中间轴　在中间轴上制有（或固装）有六个齿轮，作为一个整体而转动。最前面的齿轮与一轴常啮合齿轮相啮合，称为中间轴常啮合齿轮，从离合器输入一轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。向后依次称各齿轮为中间轴三档、二档、倒档、一档和五档齿轮。

　　c)　第二轴　在第二轴上，通过花键固装有三个花键毂，通过轴承安装有二轴各档齿轮。 其中从前向后，在第一和第二花键毂之间装有三档和二档齿轮，在第二和第三花键毂之间装有一档和五档齿轮，它们分别与中间轴上各相应档齿轮相啮合。在三个花键毂上分别套有带有内花键的接合套，并设有同步机构。通过接合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给二轴。其中在第二个接合套上还制有倒档齿轮。第二轴前端插入一轴齿轮的中心孔内，两者之间设有滚针轴承。第二轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。

　　d) 倒档轴　倒档轴采用过盈配合压装在壳体相应的轴孔中。倒档齿轮通过轴承活套在倒档轴上。

　　各档动力动力传递情况

　　a、一档　输入轴→第一轴常啮齿轮→中间轴→中间轴第一档齿轮→第二轴一档齿轮→一档同步器接合齿圈→接合套→第二轴→输出

　　b、二档　输入轴→第一轴常啮齿轮→中间轴→中间轴第二档齿轮→第二轴二档齿轮→二档同步器接合齿圈→接合套→第二轴→输出

　　c、三档　输入轴→第一轴常啮齿轮→中间轴→中间轴第三档齿轮→第二轴三档齿轮→三档同步器接合齿圈→接合套→第二轴→输出

　　d、四档　输入轴→一档常啮齿轮→第一轴上四档齿轮接合齿圈→三、四档同步器接合套→第二轴→输出（直接档）

　　e、五档　输入轴→第一轴常啮齿轮→中间轴→中间轴第五档齿轮→第二轴五档齿轮→五档同步器接合齿圈→接合套→第二轴→输出　（超速档）

　　f、倒档　输入轴→第一轴常啮齿轮→中间轴→中间轴倒档齿轮→倒档轴上的倒档齿轮→第二轴上倒档齿轮→第二轴倒档齿轮接合齿圈→倒档同步器接合套→第二轴→输出

（二）　两轴变速器

　　两轴变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。

五、同步器

　　1、功用　使接合套与待接合齿圈两者之间能迅速同步；阻止在同步之前齿轮进行啮合；防止产生接合齿圈之间的冲击；缩短换档时间，声速完成换档操作；延长齿轮寿命。

　　2、同步器的组成及分类

　　目前所使用的同步器几乎都是采用磨擦式同步装置，但其锁止装置不同，因此工作原理也有所不同。按工作原理可分为常压式，惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。

　　3、惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种

　　1）锁环式同步器　　　　

　　工作原理　花键毂与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮及花键毂上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块分别嵌合在花键毂的三个轴向槽内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽中，起到空档定位作用。滑块的两端伸入锁环的三个缺口中。只有当滑块位于缺口的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。

六、变速器操纵机构

　　组成：变速杆、拨叉、拨叉轴和锁止机构组成。

　　变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档，从而改变变速器的工作状态。为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应能满足以下要求：

　　（1）挂档后应保证结合套与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换档时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置，防止自动脱档。（如下左图）

　　（2）为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设有互锁装置。（如下右图）

七、变速器的故障诊断

变速器的故障现象、原因及排除方法

　　表变速器常见故障的诊断与排除

故障现象:变速器跳档

故障原因:1.换档杆调整不正确2.齿轮或齿套牙齿磨损成锥形3.轴、轴承或齿轮磨损松旷或轴向窜动过大4.叉轴的定位凹槽或定位球磨损，定位弹簧拆断5.同步器锁环锥面磨损、变形或损坏6.变速糟与发动机连接螺栓松动或紧度不一致

排除方法:1.检查、调整2.更换齿轮3.更换轴承、轴或齿轮，轴向窜动大应进行调整4.更换损坏件5.更换同步器锁环6.按规定扭矩拧紧

故障现象:变速器乱档

故障原因:1.变速杆定位销磨损松旷、丢失2.互锁销磨损3.变速杆下端拨球磨损

排除方法:1.更换定位销2.更换3.修复或更换变速杆

故障现象:换档困难

故障原因:1.离合器分离不彻底2.叉轴弯曲，叉轴与孔锈蚀3.操纵杆调整不当4.同步器损坏

排除方法:1.查明原因，予以排除2.清洗、校正叉轴3.正确调整操纵杆4.更换

故障现象:变速器发响

故障原因:1.变速器缺油或油变质2.轴承磨损或损坏3.齿轮啮合不良，修理时没有成对更换齿轮4.齿面疲劳脱落或牙齿损坏5.同步器磨损或损坏6.变速器内掉有异物

排除方法:1.更换润滑油2.更换轴承3.重新更换成对齿轮4.更换齿轮5.更换同步器6.分解变速器，取出异物

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