第十五章讲义 变速器与分动器
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第十五章 变速器与分动器
第十二章 变速器与分动器
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
三、变速器的分类
变速器档数（？）
1. 按传动比变化方式分
普通齿轮式
轴线固定式
有级式
组合式
轴线旋转式 （行星齿轮）
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）
（1）自低速档换入高速档
4档接合时：n3=n2； n4>n2
分离瞬间：n3=n2； n4>n3
分离一段时间：n4下降较快 n3下降较慢
50
（2）工作原理 （5 挂6档）
a）5档进入 空档， n3>n4=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M2>M1,才能结合。
24
6、各档换档过程
一档
25
二档
26
三档
27
四档
28
五档
29
倒档
30
CA1091六档变速器传动示意图
32
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
35
四、组合式变速器 由主、副变速器串联而成。 主变速器有4~5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。
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、变速原理
Z5
Z4 Z3
2档和3档的传 动比是多少？
Z2
Z9
Z8
Z7 Z6
i2= （z6/z5）X（z2/z9）
i3= （z6/z5）X（z3/z8） 22
4、换档原理
一轴
中间轴
二轴
23
5、变速器工作情况
液力式(动液式)
无级式
本章介绍的是手动操纵式有级变速器，
电力式 以普通齿轮式变速器为主
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
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，改变传
动比
2. 换档原理 通过改变不同的啮合齿
轮副，从而改变传动比
3. 变向原理（倒档） 安装惰轮，增加一级传
（锁止装置） ，缺口c，凸起d，
带螺纹槽的内锥面（摩擦件）
滑块 定位销
花键毂：外花键齿，滑块、定位销、弹簧（推动件）
wk.baidu.com45
a
接合套（接合装置） ：带内花键齿，有凹槽a（空档定位）
接合齿圈：外锥面，外花键齿
同步器装配图（剖视图）
49
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
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：锁环式和锁销式
三、同步器构造
1.锁环式惯性同步器 （1）组成
C
断续的短 花键齿
d
锁环：带锁止角的外花键齿
分段式配档：副低+主1~4=1~4档 副高+主1~4=5~8档
插入式配档：主1+副低、高=1~2档 主2+副低、高=3~4档，…… 主4+副低、高=7~8档
37
54
32 1R
后置副变速器
前置副变速器(副变速器i较小时)
39
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
9
1、两轴式四档轿车变速器:
21 43
10
桑塔纳轿车两轴式变速器
11
12
13
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。
14
2、两轴式五档轿车变速器。
15
奥迪100型轿车变速器简图
1
16
17
三、三轴式变速器（中、轻型货车上广泛采用）
解除锁止，接
合套穿过锁环
左移。接合套
与接合齿圈的
M2
齿端接触。
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。
惯性越 小，下 降越快
在某一时刻： n4=n3 同步时间
（2）自高速档换入低速档
5档接合时：n3=n4； n4>n2
分离瞬间：n3=n4； n3>n2 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
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
5
6
3．常见的换档方式
（1）直齿滑动齿轮换档 （2）接合套换档 （3）同步器换档
7
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。
8
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。
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)
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
动副。
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1
i 从动齿轮齿数 从动轮2
=
主动齿轮齿数
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； （2）增设惰轮，以实现 倒档。
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M2<M1，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
M2
成的，因此称之为惯性同步器。 M1
c) 同步并实现结合
同步后，
n n 3= 4,惯性力
矩消失， M2 将锁环后拨，
第十五章 变速器与分动器
第十二章 变速器与分动器
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
三、变速器的分类
变速器档数（？）
1. 按传动比变化方式分
普通齿轮式
轴线固定式
有级式
组合式
轴线旋转式 （行星齿轮）
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）
（1）自低速档换入高速档
4档接合时：n3=n2； n4>n2
分离瞬间：n3=n2； n4>n3
分离一段时间：n4下降较快 n3下降较慢
50
（2）工作原理 （5 挂6档）
a）5档进入 空档， n3>n4=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M2>M1,才能结合。
24
6、各档换档过程
一档
25
二档
26
三档
27
四档
28
五档
29
倒档
30
CA1091六档变速器传动示意图
32
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
35
四、组合式变速器 由主、副变速器串联而成。 主变速器有4~5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。
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、变速原理
Z5
Z4 Z3
2档和3档的传 动比是多少？
Z2
Z9
Z8
Z7 Z6
i2= （z6/z5）X（z2/z9）
i3= （z6/z5）X（z3/z8） 22
4、换档原理
一轴
中间轴
二轴
23
5、变速器工作情况
液力式(动液式)
无级式
本章介绍的是手动操纵式有级变速器，
电力式 以普通齿轮式变速器为主
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
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，改变传
动比
2. 换档原理 通过改变不同的啮合齿
轮副，从而改变传动比
3. 变向原理（倒档） 安装惰轮，增加一级传
（锁止装置） ，缺口c，凸起d，
带螺纹槽的内锥面（摩擦件）
滑块 定位销
花键毂：外花键齿，滑块、定位销、弹簧（推动件）
wk.baidu.com45
a
接合套（接合装置） ：带内花键齿，有凹槽a（空档定位）
接合齿圈：外锥面，外花键齿
同步器装配图（剖视图）
49
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
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：锁环式和锁销式
三、同步器构造
1.锁环式惯性同步器 （1）组成
C
断续的短 花键齿
d
锁环：带锁止角的外花键齿
分段式配档：副低+主1~4=1~4档 副高+主1~4=5~8档
插入式配档：主1+副低、高=1~2档 主2+副低、高=3~4档，…… 主4+副低、高=7~8档
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32 1R
后置副变速器
前置副变速器(副变速器i较小时)
39
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
9
1、两轴式四档轿车变速器:
21 43
10
桑塔纳轿车两轴式变速器
11
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13
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。
14
2、两轴式五档轿车变速器。
15
奥迪100型轿车变速器简图
1
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17
三、三轴式变速器（中、轻型货车上广泛采用）
解除锁止，接
合套穿过锁环
左移。接合套
与接合齿圈的
M2
齿端接触。
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。
惯性越 小，下 降越快
在某一时刻： n4=n3 同步时间
（2）自高速档换入低速档
5档接合时：n3=n4； n4>n2
分离瞬间：n3=n4； n3>n2 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
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
5
6
3．常见的换档方式
（1）直齿滑动齿轮换档 （2）接合套换档 （3）同步器换档
7
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。
8
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。
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)
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
动副。
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1
i 从动齿轮齿数 从动轮2
=
主动齿轮齿数
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； （2）增设惰轮，以实现 倒档。
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M2<M1，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
M2
成的，因此称之为惯性同步器。 M1
c) 同步并实现结合
同步后，
n n 3= 4,惯性力
矩消失， M2 将锁环后拨，