变速箱知识培训材料

Nhomakorabea尊敬的各位领导： 您们好！ 首先，感谢贵厂给予我们清华实业以及我本人这次宝贵的学习和交流的机会。作为整车重要的 零部件—变速箱的生产企业，清华实业的历史很短。在各个主机厂特别是长沙汽车厂的大力支 持下，企业发展速度较快。仅仅经过五年时间就从最初拼装变速箱提供给社会零售市场迅速发 展成目前已具备二十余万台套的配套能力。在与主机厂的配套过程中，我们得到了学习和成长 的机会。在此，谨向长沙汽车厂表示由衷的谢意！同时我们将一如既往的向贵厂提供更加优质 的产品和服务。 下面，谨就变速箱的一些基本功能谈谈我个人的看法，不足之处涵望各位领导批评指正。 一、变速箱的主要功用： 1、变速：即变换档位。改变传动系的传动比，使之在不改变发动机扭矩和转速的情况下，改变 汽车的驱动和行驶速度； 2、实现空档：可在发动机不熄火的情况下长时间停车，并便于发动机起步； 3、实现倒档：通过改变传动方向，实现倒车功能； 4、实现动力输出：以驱动车上或车外的某种作作业机械，如自卸车的油泵。 要实现以上功能，正确的选、挂档是基础。因此作为变速箱最基本的功用：换档变速，要求变 速箱选、换档应灵活可靠，档位应手感清晰无冲击，不允许有挂不上档、脱不开档、跳档及乱 档等现象。 二、变速箱换档原理与换档机构设计： 1、变速箱换档原理： 换档性能是变速箱的一个重要技术指标，其换档过程简述如下（以平头车五档变速箱即间接操 纵为例 ）：通过变速机构拉动变速拉杆或软轴进行选档或换档，变速箱的顶盖总成上有选档臂和换档 臂（附 图1），转动选档臂使拨头左右移动进入上盖总成拨块的拨槽中，达到选档的目的；拉动换档臂 带动 拨头前后移动，拨头拨动拨块（拨块与拨叉同时用紧固螺柱或弹性圆柱销固定在叉轴上，也有 把拨块 和拨叉设计成一个整体），从而带动拨叉实现轴向移动，再由拨叉推动齿套或滑移齿轮。


另外，锁销式同步器的内六销实际加工位置误差超出设计允许的偏差范围，以及齿套内锁止定位钢 球的弹簧孔深浅不一造成锁止力不匀等都会 引起如上齿套折斜的现象(见图2)。

b）锁销式同步器在设计上对钢球锁止锁销的 作用段有相当高的过度圆弧要求。该处加工不 到位，也会引起锁销与钢球之间的滑动困难， 增加了挂档力和挂档难度(附图9)。

（图2）
第三阶段，同步器达到同步后，摩擦力矩消失，但轴向力仍起作用（拨叉始终往换档方向施加轴向 力）。由此产生的拨正力矩将同步器锥环反转一个角度，使锁止面脱开，锁销式同步器齿套继续往 换档方向移动，直至与齿轮上的结合齿啮合。滑块式同步器齿套则自由通过同步器锥环与同步器锥 体的结合齿啮合，完成换档。


（图3）
（图4）

滑动齿套和滑移齿轮换档原理比较简单。现就同步换档过程作简单描述，变速箱的同步器换档过程 大致分为三个阶段（见图2)： 第一阶段，在换档力的作用下，同步器齿套带 动由同步器弹簧压紧的定位销或滑块一起推动 同步器锥环，靠向同步器锥盘或锥体的锥面摩 擦面相互接触的瞬间，由于输入端和输出端转 速差的存在而产生的摩擦力矩使同步器锥环相 对同步器齿套相对转动一个角度，此时齿套和 锁销或锥环的锁止面接触，阻止齿套在同步之 前向换档方向继续移动。 第二阶段：在摩擦力矩的作用下，输入端和输 出端转速逐渐接近，最终达到相同，此时同步 过程结束。

（图6）


为防止乱档，直接操纵的上盖，在两侧拨块拨槽中还安装有安全止柱（附图7），使操纵杆静 止时始终处于中间空档位置。这种结构设计大都用于一倒档的选档，也有用于四五档的，以区别于 其他档位的选档感觉。其作用在于：一、退档后由弹簧力作用于安全止柱使操纵杆回复到空档位置； 二、同时可以增加一倒档的弹簧的弹力，挂一倒档时手感略重，防止在行使过程中误挂倒档而损坏 变速箱。 三．变速箱换档性能技术要求及试验方法 （汽车行业标准QC/T 29063 1992） 1、换档性能 1.1 、轻型汽车变速器前进档结构型式必须装 有同步器结构。 1.2 、中型汽车除一档外，其余各档结构型式 亦必须装有同步器结构。 1.3、 重型汽车前进档如不设同步器，其结构 型式亦必须装有啮合套结构。 1.4 、换算到滑轨上的各档位的静态挂档力应 小于下表的规定值。 （图7）


d）在同步的瞬间为完成迅速啮合的结合齿的齿端倒尖角起着至关重要的作用。齿套的 内齿与接合齿上的传动外齿如尖角不对称、尖端留有宽边、毛刺外翻等，都会造成结 合齿啮合的延效，超出同步力矩作用的过程瞬间，由此挂档困难(见图6)。 e）在同步器相关之外，其余如变速箱内轴向 尺寸累积误差过大，锥面过度磨损，都会造 成同步锥面接触距离H与齿套结合齿的啮合滑 移距离h之间的偏差：或者H值＜h值，造成过 度同步,齿套滑动到位，锥面摩擦力矩仍未消 失，结合齿与齿套啮合不上；或者H值＞h值， 尚未完全同步，齿套已滑移到位，啮合齿在转 动中由轴向力推进强行啮合而打齿，这都造成 了挂档困难。 （图6） f）变速器其他相关构件的制造误差和运动误差也会造成挂档困难：比如离合器调整不 当、分离轴承过度磨损造成分离不彻底；由于选档臂制造误差或者是拉杆调整不到位， 造成选档不到位或者挂档不到位（初始选、挂档位置不正确，行程过长或过短）；拨 叉的叉脚变形和拨叉与叉轴的装配位置误差；拨叉脚与齿套的叉槽尺寸 误差过大，都会使滑动齿套未处于设计起始位，从而在挂档前就处于一个过长的行程 或预行行程的位置，直接影响了前所叙的H值与h值的大小关系，进而造成挂档困难 (见图1)。


换档机构设计： 变速箱在设计时为了达到选、换档的可靠， 在结构上都要采取一些保险措施，如为防止 同时挂两个档，在叉轴之间安装互锁销（附 图5），一根叉轴换档后，把互锁销推入另 一根叉轴孔中，使互锁的其他叉轴不能移动。 2.

（图5） 为防止脱档，在齿套内齿以及结合齿外齿 上加工出倒锥齿，（附图6）。挂档后通过倒 锥齿产生的轴向分力防止齿套和结合齿在传 动过程中相互脱开，以达到防止脱档的目的。 齿侧一般都设计成2°~ 4°倒锥角。倒锥角 偏小，轴向分力不够，达不到防脱档的目的， 太大则会造成摘档费力或困难。

（图2）


c）同步器内外锥面是瞬间产生同步效应的第 一步。如果内外锥面定位花键尺寸偏差造成 过松下垂、偏斜等不同轴度误差，以及内外 锥面一致性发生误差造成接触率过少，就会 降低瞬间接触的摩擦力矩，即同步效应，进 一步造成结合齿啮合即挂档的困难。

（图9）




车辆级别 挂档力N
轻型 400
中型 500
重型 620





2、静态挂档力试验方法 静态挂档力也就是变速箱静态下作用于滑轨（叉轴）的力。一般在专用试验台上进行，于输入轴处 联接相应的离合器从动盘总成或相当的惯量盘，变速箱内加入规定的油品油量，选用适当量程之测 力计，并使测力方向与挂档力作用方向一直，在变速器输入轴输出轴均静止状态下各档位反复挂档 3次，取3次挂档时测出力的算术平均值为该档静态挂档力。还有一种简单易行的土办法，因为静态 挂档力主要是同步器静态推力、推拨叉的阻力以及离合器从动盘重量产生的惯性阻力之和。 同步器静态推力可由以下方法测得：同步器水平放在平板上，用重物垂直于齿套中心推块压齿套， 直至齿套靠到锥环（锁销式）或靠到底平面（滑块式），再称重物的重量，所称重量即是同步器挂 档时需要克服的阻力(附图8)。 推拨叉阻力主要由以下形成： ①叉轴克服锁止弹簧力、②叉轴锁止槽侧斜面 与钢球的摩擦力、③叉轴与上盖轴孔的摩擦力。 测量方法：在叉轴两端钻攻螺纹孔，装螺钉后 用弹簧称拉叉轴，所测拉力即是需要克服的阻力。 离合器从动锥盘重量产生的惯性阻力： 产生原因：从动盘静态下与一轴花键联接， 挂档时锁止面摩擦，滑档时结合齿要偏移一 个角度（即齿轮略转动几齿），反传给一轴，一 轴需要带动从动盘一起转动，即要克服从动盘产 （图8） 生的阻力，该阻力只有在试验台上测出总的静态挂档力，再减去前二项。就是该阻力。一般来说， 该阻力不予考虑。 3、换档性能试验内容除静态挂档力之外还有同步器寿命试验等。

（图1）

变速箱的换档主要有三种方式： 1)、同步器换档：主要分为惯性锁销式同步器和 惯性滑块式同步器两种类型。如EQ1060的一/二 档和EQ140、EQ145的二/三档和四/五档就是锁 销式同步器，EQ1060的四/五档，6-65的五/六档 ，三/四档则是滑块式同步器。两种同步器仅结构 型式不同，但同步原理相同。锁销式同步器更适 用与中重型变速箱的低速档。（附图2） （图2） 2)、滑动齿套挂档：主要用于低速档和倒档。如EQ145一倒档。（附图3） 3)、齿轮挂档：主要用于低速档和倒档。如EQ140一倒档。现一般较少采用此种型式。（附图4）




四、变速器挂档难，摘档难及脱档的分析 1、 经过以上对变速器选挂档的原理和结构分析，以及设计的安全保护措施的简单介绍，我们基本 可以认为经过国内变速箱、同步器行业多年来的制造经验不断在改进、完善的变速箱、同步器在设 计和制造上是能够满足整车顺利的实现选、挂档变速功能的。但事实上，各型车(尤其是工程车)的 变速器仍然或多或少的存在着选、挂档难，脱档难，甚至于乱档的现象。这其中就存在着一个变速 器和同步器的设计需要紧跟不同的车型使用工况等实际情况作出相应的调整和完善的问题。为适应 国家加大基础设施建设应运而生的工程车就是一个典型的事例。现在用于工程车的变速器及变速器 内同步器大都套用作局部改进后的卡车变速器。而事实上，众所周知，从农用运输车衍生出来的工 程车大都使用于崎岖山路、大陡坡、沙石路和坑洼路况，并且在相当的程度上都存在着超载现象。 这就要求汽车变速器在设计中为适应大扭矩输出，而尽量把有限的档次之间的传动比拉大，更典型 的是为加大传动比，另为变速箱配置传动副箱。从副箱的结构而论，副箱的同步器要面临着比主箱 更多的传动链，也就是要克服比主箱传动链更高的从动惯性力矩。这在结构上进一步加大了同步器 的设计难度。种种这些必然影响高低档位换档的效率，增加了挂，摘档的难度。同时，随着对汽车 探操控舒适性要求的不断提高，工程车的使用效能越来越向城市道路卡车靠拢。这必然对工程车用 变速器和同步器的设计提出了更高的要求。 2、 再从设计上而言，需应对于整车实际工况，根据汽车同步器的同步原理对同步进行设计改进。 比如通过加大同步锥径，增加同步锥面面积以达到增大瞬间摩擦力矩的目的；通过改进同步器滑动 齿套的结构，如钢球锁止锁销(锁销式同步器所用)改为以滑块作齿套轴向滑动的导向和锁止；进而 用滚柱作齿套轴向滑动的导向和锁止，以达到更轻快的拨动同步器滑动齿套和锁止的目的。但设计 上对尺寸也不是完全可以无限止的理想化改进的，这其中也必然受到箱体内腔空间、轴向尺寸等种 种结构上的限制。因此，同步器的优化设计往往是综合、平衡各种因素后，所能达到的尽可能优化 的设计。 3、在整车的使用工况和同步器设计因素之外，引起变速器选、挂档难现象，较多的还主要在于同 步器总成及各组件的制造误差和有些装配上的漏装和错装引起。 1）、因为同步器所达到的同步效应是由其组合的多个零件相互作用来实现的。因此，在此就从同 步器总成本身结构及其组件来简要的分析一下几种引起挂档难的可能因素。 a）同步器滑动齿套内花键尺寸偏大，造成与轴上定位花键侧隙过大，齿套因自重下垂，并随转动 惯性矩而侧偏，在拨叉拨动齿套时引起折斜。引起齿套内花键和定位轴上外花键之间除轴向拨动力 之外，衍出大小不等的径向压力，增大了内外花键之间的摩擦力，这造成齿套滑动困难并直接反应 成挂档困难的现象。