变速器和分动器(1)
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➢ 传动比 i i ＝ n主/n从 ＝ z从/z主 挡位越低，i 越大，减速程度越大。 直接档：i = 1； 超速档(增速)：i＜1； 倒档：i 较大。
➢ 润滑 飞溅润滑； 齿轮毂端面径向油槽；齿根径向油孔。
第十五章 变速器与分动器
挂档方式 齿轮移动： 二轴齿轮用花键与轴连接,轴向移动以进入或退出啮合。用于直齿轮。 接合套： 二轴上设花键毂、接合套；二轴齿轮上加接合齿。 二轴齿轮空套在轴上,且不能轴向移动,始终与中间轴齿轮啮合。 可用传动平稳承载能力强的斜齿轮；便于采用同步器。
倒档拨叉 一、二档拨叉 五、六档拨叉 三、四档拨叉
第十五章 变速器与分动器
➢ 操纵机构的安全装置 “三锁” 自锁装置：防自动脱档；保证以全齿 宽啮合。 互锁装置：防止同时挂入两个档。 倒档锁： 防误挂倒档。 （选档锁：便于区分选档。）
变速器自锁和互锁装置
自锁 弹簧
自锁 钢球
互锁装置 工作示意图
拔叉轴 互锁钢球 互锁销
花键毂
第十五章 变速器与分动器
➢ 组合式变速器 当要求传动比变化范围大，档位数多时，采用组合式。 主变速器4档，副变速器2档，共8档(前进档)。另有2个倒档。
组合式变速器传动机构示意图
副变速器输入轴
输出轴
输入轴
动力输出轴 第二中间轴 倒挡轴
第一中间轴
某三轴式变速器传动机构简图
一轴
常啮 齿轮
箱体
二轴
定轴齿轮传动
双离合器
定轴齿轮传动
第十五章 变速器与分动器
第二节 变速器的变速传动机构
普通齿轮式变速器 按齿轮轴数分为： 二轴式变速器、三轴式变速器。 按前进档位数分为： 四档变速器、五档变速器、……。
某三轴式变速器传动机构简图
一轴
常啮 齿轮
二轴 中间轴
➢ 三轴式变速器
箱体
倒档轴
结构
第一轴：为输入轴。前端支承在飞轮中心孔中。只有一常啮合齿轮。
汽车构造（下册）
主讲人：孙冬野 单 位：重庆大学
机械传动国家重点实验室
第十五章 变速器与分动器
第一节 变速器的功用和类型
内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而汽车使用条件 要求其驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为了解决这一矛盾， 在传动系统中设置了变速器。
变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
基本原理：未同步前，利用接合套与欲挂档齿轮之间的摩擦力（由欲 挂档齿轮部分的惯性力引起），使锁环 （或锁销）阻止接合套继续移动。同步 后，接合套与欲挂档齿轮之间的摩擦力 消失，锁环（锁销）的锁止作用消失， 接合套在操纵力作用下移动，挂档。操 纵力越大，同步越快。 类型
锁环式：摩擦转矩较小；径向尺寸较小。 锁销式：摩擦转矩较大；径向尺寸较大。
变速器盖
变速器倒挡锁装置
变速杆 倒挡锁销 倒挡锁弹簧
倒挡拨块
第十五章 变速器与分动器
远距离操纵机构
捷达轿车02KA型变速器操纵机构
选档 换档
换档 选档
选档
换档
第十五章 变速器与分动器
红旗CA7220型轿车变速器操纵机构
选档
换档
挂倒档
桑塔纳轿车变速器操纵机构
换档选档
第十五章 变速器与分动器
第四节 分动器
转速时,接合套(摩擦)→ (摩 擦 ) 同 步 环 → (A 点 ) 滑 块 左 侧→(B点)右弹簧片→支承 块(为支点)
弹簧片周向压缩时的径 向作用力使接合套与同步 环之间的摩擦力增大；
未同步前，弹簧片对同 步环的外张作用，阻止接 合套移动。
同步环有防止自动脱档 的自锁作用。
A B
第十五章 变速器与分动器
中间轴：齿轮皆与轴固连。
第二轴：为输出轴。前端支承在第一轴中心孔中。齿轮皆与轴之间可相
对转动。各齿轮的转速不同。
倒档轴：通常为芯轴。
第十五章 变速器与分动器
动力传递路线：
第一轴 中间轴 第二轴 倒挡轴
直接挡
第十五章 变速器与分动器
两轴式变速器 每档都有只有1级齿轮传动，效率
比三轴式变速器的2级齿轮传动高。 没有直接档传动。（直接档传动效
中间轴 倒档轴
第十五章 变速器与分动器
第三节 同步器（synchronizer)
➢ 换档过程
换档：发动机怠速；用离合器中断动力传递；退出原档位；再接合欲
挂档位。
平顺挂档的条件：“同步”( 接合套的转速n与接合齿的转速N相等 )。
但退出原档位后，第二轴的转速n（和二轴原档位齿轮转速相同）与二
轴欲挂档齿轮转速N不同，难以平顺挂档。
操作力的传递：接合套→ 定位钢球→定位销→锥环 （锥面间压力）
锁销在摩擦力（惯性力） 作用下可相对转动对应于锁 销-锁销孔间隙的角度，靠锁 销中部和接合套上销孔两个 端面的倒角,起锁止作用。
锁销式惯性同步器
定位销
接合齿圈
摩擦锥盘 摩擦锥环 锁销 接合套
第十五章 变速器与分动器
➢ 自行增力式同步器 接合套转速高于同步环
率最高） 可获得的最大传动比较三轴式变速
器小。 与三轴式相比：结构简单、紧凑、
易布置。
第十五章 变速器与分动器
与两轴式变速器相比较，三轴式变速器各挡多了一对齿轮传动，因而 机械效率变低，噪声变大；但它的直接挡机械效率最高，而两轴式变速 器是不可能有直接挡的。三轴式变速器主要用于前置后驱的布置形式， 广泛应用于中、轻型货车。
作用：在多桥驱动时，用分动器将动力分配至各驱动 桥。 大多数分动器设有高、低速两个档。 低速档只有在前桥参加驱动时才用，因此要求： 先接前桥，再挂低速档；先退出低速档，再摘前桥。
第十四章 离合器
第十五章复习思考题
一、三轴式变速器有几根轴？分别是怎样支承的？ 二、三轴式变速器各档的动力是怎样传递的？ 三、三轴式变速器各轴上的齿轮是怎样与轴相连的？ 四、普通齿轮式变速器常见的挂档方式有哪两种？目前哪种最常用？ 五、什么叫直接档、超速档？ 六、防自动跳档（脱档）有哪些结构上的措施？ 七、换档的“同步”是指什么状况？ 八、常压式及惯性锁环式、惯性锁销式同步器的工作原理？ 九、变速器操纵机构的“三锁”有什么作用？其结构原理怎样？ 十、对分动器的接、摘前桥和挂、退低速档有什么要求？
第四节 变速器操纵机构
直接操纵机构 操纵机构位于变速箱上盖或侧盖。
组成及运动传递： 操纵杆→（拨块-拨叉轴-拨叉）→接合套 每一拨叉轴控制2个档位。
变速杆
叉形拨杆 换档轴 五、六档拨块 三、四档拨块
六档变速器操纵机构
五拨、五叉拨六、轴叉档六轴档 三、四档 拨叉轴 一、二档 拨叉轴
倒档 拨叉轴
互锁销 自锁钢球
第十五章 变速器与分动器
➢ 锁环式同步器 摩擦锥面在锁环上。 操作力的传递：接合套→定位销→
滑块→锁环（锥面间压力） 锁环在摩擦力（惯性力）作用下可
相对转动半个齿距，起锁止作用。
第十五章 变速器与分动器
➢ 锁销式同步器 摩擦锥面在锥环上。3个定
位销和3个锁销相间均布在圆 周上。
定位销起传力作用;锁销起 锁止作用
感谢下 载
➢ 无同步器的换档方法：
低档换高档：
n
脱档时，n<N；N比n降得快,
退档 N
二轴
挂档
二轴
等待至n=N时,再挂档。 高档换低档： 脱档时，n>N;加“空油”增大
N至n=N时,再挂档。
花键毂 接合套
接合齿 中间轴
中间轴
第十五章 变速器与分动器
➢ 同步器的结构及工作原理 靠摩擦力使尽快同步。摩擦正压力由换档操纵力提供。可以分为常压 式、惯性式、自行增力式。 ➢ 惯性式同步器
第十五章 变速器与分动器
➢ 变速器的功用: 1）减速、增矩，确保发动机在较理想的工况下运行； 2）在发动机转速方向不变的前提下，实现汽车的倒驶； 3）中断动力传动，便于发动机启动、怠速和变速器换挡。
➢ 变速器的类型: 按传动比变化划分： 1）有级式； 2）无级式； 3）综合式。 按操纵方式划分： 1）手动操纵式； 2）自动操纵式； 3）半自动操纵式。
齿轮移动挂档
接合齿 接合套
接合套挂档
接合齿
二轴
二
轴
花键连接 中间轴
花键毂
空套 中间轴
第十五章 变速器与分动器
防止自动跳档的结果措施· 1）接合套及接合齿圈的齿端制成倒斜面； 2）花键毂齿端的齿厚切薄，齿中部形成凸台； 3）接合套与接合齿圈齿端超越接合，使用后齿端形成凸肩。
接合齿圈 接合套
接合齿圈 二轴
第十五章 变速器与分动器
自动变速器类型：
AT (Automatic Transmission)
CVT(Continuously Variable Transmission)
液力变矩器
行星齿轮变速器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AMT(Automated Mechanical Transmission)
金属带轮传动 DCT (Dual Clucth Transmission)
➢ 润滑 飞溅润滑； 齿轮毂端面径向油槽；齿根径向油孔。
第十五章 变速器与分动器
挂档方式 齿轮移动： 二轴齿轮用花键与轴连接,轴向移动以进入或退出啮合。用于直齿轮。 接合套： 二轴上设花键毂、接合套；二轴齿轮上加接合齿。 二轴齿轮空套在轴上,且不能轴向移动,始终与中间轴齿轮啮合。 可用传动平稳承载能力强的斜齿轮；便于采用同步器。
倒档拨叉 一、二档拨叉 五、六档拨叉 三、四档拨叉
第十五章 变速器与分动器
➢ 操纵机构的安全装置 “三锁” 自锁装置：防自动脱档；保证以全齿 宽啮合。 互锁装置：防止同时挂入两个档。 倒档锁： 防误挂倒档。 （选档锁：便于区分选档。）
变速器自锁和互锁装置
自锁 弹簧
自锁 钢球
互锁装置 工作示意图
拔叉轴 互锁钢球 互锁销
花键毂
第十五章 变速器与分动器
➢ 组合式变速器 当要求传动比变化范围大，档位数多时，采用组合式。 主变速器4档，副变速器2档，共8档(前进档)。另有2个倒档。
组合式变速器传动机构示意图
副变速器输入轴
输出轴
输入轴
动力输出轴 第二中间轴 倒挡轴
第一中间轴
某三轴式变速器传动机构简图
一轴
常啮 齿轮
箱体
二轴
定轴齿轮传动
双离合器
定轴齿轮传动
第十五章 变速器与分动器
第二节 变速器的变速传动机构
普通齿轮式变速器 按齿轮轴数分为： 二轴式变速器、三轴式变速器。 按前进档位数分为： 四档变速器、五档变速器、……。
某三轴式变速器传动机构简图
一轴
常啮 齿轮
二轴 中间轴
➢ 三轴式变速器
箱体
倒档轴
结构
第一轴：为输入轴。前端支承在飞轮中心孔中。只有一常啮合齿轮。
汽车构造（下册）
主讲人：孙冬野 单 位：重庆大学
机械传动国家重点实验室
第十五章 变速器与分动器
第一节 变速器的功用和类型
内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而汽车使用条件 要求其驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为了解决这一矛盾， 在传动系统中设置了变速器。
变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
基本原理：未同步前，利用接合套与欲挂档齿轮之间的摩擦力（由欲 挂档齿轮部分的惯性力引起），使锁环 （或锁销）阻止接合套继续移动。同步 后，接合套与欲挂档齿轮之间的摩擦力 消失，锁环（锁销）的锁止作用消失， 接合套在操纵力作用下移动，挂档。操 纵力越大，同步越快。 类型
锁环式：摩擦转矩较小；径向尺寸较小。 锁销式：摩擦转矩较大；径向尺寸较大。
变速器盖
变速器倒挡锁装置
变速杆 倒挡锁销 倒挡锁弹簧
倒挡拨块
第十五章 变速器与分动器
远距离操纵机构
捷达轿车02KA型变速器操纵机构
选档 换档
换档 选档
选档
换档
第十五章 变速器与分动器
红旗CA7220型轿车变速器操纵机构
选档
换档
挂倒档
桑塔纳轿车变速器操纵机构
换档选档
第十五章 变速器与分动器
第四节 分动器
转速时,接合套(摩擦)→ (摩 擦 ) 同 步 环 → (A 点 ) 滑 块 左 侧→(B点)右弹簧片→支承 块(为支点)
弹簧片周向压缩时的径 向作用力使接合套与同步 环之间的摩擦力增大；
未同步前，弹簧片对同 步环的外张作用，阻止接 合套移动。
同步环有防止自动脱档 的自锁作用。
A B
第十五章 变速器与分动器
中间轴：齿轮皆与轴固连。
第二轴：为输出轴。前端支承在第一轴中心孔中。齿轮皆与轴之间可相
对转动。各齿轮的转速不同。
倒档轴：通常为芯轴。
第十五章 变速器与分动器
动力传递路线：
第一轴 中间轴 第二轴 倒挡轴
直接挡
第十五章 变速器与分动器
两轴式变速器 每档都有只有1级齿轮传动，效率
比三轴式变速器的2级齿轮传动高。 没有直接档传动。（直接档传动效
中间轴 倒档轴
第十五章 变速器与分动器
第三节 同步器（synchronizer)
➢ 换档过程
换档：发动机怠速；用离合器中断动力传递；退出原档位；再接合欲
挂档位。
平顺挂档的条件：“同步”( 接合套的转速n与接合齿的转速N相等 )。
但退出原档位后，第二轴的转速n（和二轴原档位齿轮转速相同）与二
轴欲挂档齿轮转速N不同，难以平顺挂档。
操作力的传递：接合套→ 定位钢球→定位销→锥环 （锥面间压力）
锁销在摩擦力（惯性力） 作用下可相对转动对应于锁 销-锁销孔间隙的角度，靠锁 销中部和接合套上销孔两个 端面的倒角,起锁止作用。
锁销式惯性同步器
定位销
接合齿圈
摩擦锥盘 摩擦锥环 锁销 接合套
第十五章 变速器与分动器
➢ 自行增力式同步器 接合套转速高于同步环
率最高） 可获得的最大传动比较三轴式变速
器小。 与三轴式相比：结构简单、紧凑、
易布置。
第十五章 变速器与分动器
与两轴式变速器相比较，三轴式变速器各挡多了一对齿轮传动，因而 机械效率变低，噪声变大；但它的直接挡机械效率最高，而两轴式变速 器是不可能有直接挡的。三轴式变速器主要用于前置后驱的布置形式， 广泛应用于中、轻型货车。
作用：在多桥驱动时，用分动器将动力分配至各驱动 桥。 大多数分动器设有高、低速两个档。 低速档只有在前桥参加驱动时才用，因此要求： 先接前桥，再挂低速档；先退出低速档，再摘前桥。
第十四章 离合器
第十五章复习思考题
一、三轴式变速器有几根轴？分别是怎样支承的？ 二、三轴式变速器各档的动力是怎样传递的？ 三、三轴式变速器各轴上的齿轮是怎样与轴相连的？ 四、普通齿轮式变速器常见的挂档方式有哪两种？目前哪种最常用？ 五、什么叫直接档、超速档？ 六、防自动跳档（脱档）有哪些结构上的措施？ 七、换档的“同步”是指什么状况？ 八、常压式及惯性锁环式、惯性锁销式同步器的工作原理？ 九、变速器操纵机构的“三锁”有什么作用？其结构原理怎样？ 十、对分动器的接、摘前桥和挂、退低速档有什么要求？
第四节 变速器操纵机构
直接操纵机构 操纵机构位于变速箱上盖或侧盖。
组成及运动传递： 操纵杆→（拨块-拨叉轴-拨叉）→接合套 每一拨叉轴控制2个档位。
变速杆
叉形拨杆 换档轴 五、六档拨块 三、四档拨块
六档变速器操纵机构
五拨、五叉拨六、轴叉档六轴档 三、四档 拨叉轴 一、二档 拨叉轴
倒档 拨叉轴
互锁销 自锁钢球
第十五章 变速器与分动器
➢ 锁环式同步器 摩擦锥面在锁环上。 操作力的传递：接合套→定位销→
滑块→锁环（锥面间压力） 锁环在摩擦力（惯性力）作用下可
相对转动半个齿距，起锁止作用。
第十五章 变速器与分动器
➢ 锁销式同步器 摩擦锥面在锥环上。3个定
位销和3个锁销相间均布在圆 周上。
定位销起传力作用;锁销起 锁止作用
感谢下 载
➢ 无同步器的换档方法：
低档换高档：
n
脱档时，n<N；N比n降得快,
退档 N
二轴
挂档
二轴
等待至n=N时,再挂档。 高档换低档： 脱档时，n>N;加“空油”增大
N至n=N时,再挂档。
花键毂 接合套
接合齿 中间轴
中间轴
第十五章 变速器与分动器
➢ 同步器的结构及工作原理 靠摩擦力使尽快同步。摩擦正压力由换档操纵力提供。可以分为常压 式、惯性式、自行增力式。 ➢ 惯性式同步器
第十五章 变速器与分动器
➢ 变速器的功用: 1）减速、增矩，确保发动机在较理想的工况下运行； 2）在发动机转速方向不变的前提下，实现汽车的倒驶； 3）中断动力传动，便于发动机启动、怠速和变速器换挡。
➢ 变速器的类型: 按传动比变化划分： 1）有级式； 2）无级式； 3）综合式。 按操纵方式划分： 1）手动操纵式； 2）自动操纵式； 3）半自动操纵式。
齿轮移动挂档
接合齿 接合套
接合套挂档
接合齿
二轴
二
轴
花键连接 中间轴
花键毂
空套 中间轴
第十五章 变速器与分动器
防止自动跳档的结果措施· 1）接合套及接合齿圈的齿端制成倒斜面； 2）花键毂齿端的齿厚切薄，齿中部形成凸台； 3）接合套与接合齿圈齿端超越接合，使用后齿端形成凸肩。
接合齿圈 接合套
接合齿圈 二轴
第十五章 变速器与分动器
自动变速器类型：
AT (Automatic Transmission)
CVT(Continuously Variable Transmission)
液力变矩器
行星齿轮变速器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AMT(Automated Mechanical Transmission)
金属带轮传动 DCT (Dual Clucth Transmission)