变速器基本知识介绍

变速器的类型
按传动比变化方式，汽车变速器可分为有级式、无级式 和综合式三种；
按操纵方式不同，汽车变速器又可分为三种：强制操纵 式变速器、 半自动操纵式变速器、自动操纵式变速器；
大齿公司目前中型变速器均为有级式变速器、操纵方式 为强制操纵，下面对有级式变速器与强制操纵式变速器两 个概念做如下阐述。
有级式变速器：该种变速器应用最广泛。它采用齿轮传 动，具有若干个定值传动比。按所用齿轮形式的不同，有 轴线固定式变速器（普通变速器）和轴线旋转式变速器 （行星齿轮变速器）。所谓的变速器档位数即指其前进档 位数。
变速器知识介绍
目录
变速器的功用和类型； 常见手动变速器介绍； 变速器各挡速比的形成； 同步器介绍； 变速器操纵机构互锁、自锁原理介绍； 变速器主副箱互锁机构原理介绍； 变速器与整车匹配的基本要求； 变速器故障诊断及原因分析；
第一章 变速器的功用和类型
变速器的功用
发动机是汽车心脏，发动机产生动力必须经过传动系统 才能驱动车轮转动。传动系统的心脏是变速器。汽车上广泛 活塞式内燃机，其转矩和转速变化范围较小，而复杂使用条 件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为 解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。变速器的功用 是： ①改变汽车的传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围， 使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工 况（功率大而耗油率较低）下工作； ②在发动机旋转方向不变的前提下，使整车能倒退行驶； ③实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够 起动怠速。
1200Nm; HW12707T(DC7J120T),中心距：165，速比有以下两种： •速比（D）:10.307~1,最大输入扭矩：1000Nm; •速比（C）:9.204~0.829,最大输入扭矩：1200Nm;
双中间轴变速器结构（轴、轴承、壳体操纵系统）
输入轴端盖 输入轴
顶盖换挡机构 主轴
副输出轴
常啮合
五挡
四档 三档
倒挡
二挡
一挡
倒挡惰轮，因空间限制， 此处惰轮采用双联轮。
惰轮轴
全同步器变速器结构（各挡同步器）
下面以HW95706T变速器为例将各挡齿轮予以展示
五挡同步环
四挡同步环
三挡同步器总成
二挡同步器总成
因倒挡、一挡齿轮转速不高，未采用同步器装置，直接采用啮合齿套换挡。
全同步器变速器结构（顶盖换挡机构）
离合器分离 系统
变速器前壳
输出法兰
副轴
副箱副轴
双中间轴变速器结构（各挡齿轮）
下面以HW12710变速器为例将各挡齿轮予以展示
常啮合
四挡
三挡
二挡
一挡

倒挡
副箱高挡
副箱低挡
双中间轴变速器结构（各挡滑套及副箱同步器）
四五挡滑套
二三挡滑套
一倒挡滑套
副箱同步器
双中间轴变速器主要结构特点
双中间轴变速器主箱和副箱均采用双中间轴结构，两根中间轴相间180°。动力从输入轴
变速器从低挡（四挡）换入高挡（五挡）的过程
变速器在四挡工作时，齿套3与齿轮2上的接合齿圈接合，二者的花键齿圆周速度V3和V2显然相等。欲从四挡换入五 挡，驾驶员应先踩下离合器踏板，使离合器分离，随即通过变速杆等将齿套3右移，推入空挡位置。
顶盖换挡机构全貌 顶盖换挡机构内部详细结构
对于顶盖换挡机构，大家先大体认识下，后面将会有章节对此做详细说明。
现在，大齿公司全同步器中型变速器主要有以下：
HW65506T(DC6J65T)，中心距：130，速比（C）:6.719~0.74,最大输 入扭矩：650Nm； HW75506T(DC6J70T)，中心距：148，速比（C）:6.54~0.814,最大输 入扭矩：700Nm； HW95506T(DC6J95T)，中心距：148，速比有以下三种： •速比（D）:8.015~1,最大输入扭矩：931Nm; •速比（C）:8.015~0.853,最大输入扭矩：931Nm; •速比（C）:7.028~0.748,最大输入扭矩：1000Nm。 HW10707T(DC7J100T)，中心距：156，速比有以下两种： •速比（D）:10.682~1,最大输入扭矩：900Nm; •速比（C）:8.4~0.786,最大输入扭矩：1000Nm。 HW12706T，中心距：165，速比（D）:9.204~1,最大输入扭矩：
第四章 同步器介绍
变速器为何要采用同步器
无同步器的变速器在采用移动齿轮或齿套换挡时，待啮合的一对齿轮的轮齿（或接合套与啮合齿圈上相应的内、 外花键齿）的圆周速度必须相等（同步），方能平顺的进入啮合而挂上挡。若在两齿轮轮齿不同步时即强制挂挡， 将使两齿轮间发生冲击和噪声，影响轮齿的工作寿命，甚至折断。
输入后，分流到两根中间轴上，然后汇集到主轴，再分流到副箱两根中间轴上，最后又汇集 到副箱输出轴输出。在理论上每根中间轴只传递1/2的扭矩，所以采用双中间轴可以使变速器 的中心距及齿轮厚度减小，从而缩短整个变速器的轴向长度，减轻变速器的重量。
因为主轴上各档齿轮在主轴上浮动，这样就取消了传统的滚针轴承，使主轴总成的结构更 简单。在工作时，两个中间轴齿轮对主轴齿轮所施加的径向力大小相等，方向相反，从而使 主轴只承受扭矩，不承受弯矩，改善了主轴和轴承的受力状况，大大提高了变速器的使用可 靠性和寿命。
第三章 变速器各挡速比的形成
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
所谓变速器的速比，即参与工作的齿轮的齿数之比（被动齿轮齿数/主动齿轮齿数）。
上图16-2所示，为六挡变速器的传动示意图，图示为变速器的空当位置。当第一轴旋转时，通过齿轮2带动中间轴 常啮合齿轮38及中间轴上的各齿轮旋转，由于8、9、16、17、22和25是空套在第二轴上的，故此时第二轴不能被驱 动，即此时二轴不转动,无动力输出。
强制操纵变速器：驾驶员直接操纵变速杆换挡，为大多 数汽车采用。
第二章 常见手动变速器介绍
常见手动变速器
常见手动变速器主要采用齿轮传动的变速原理，变速器内有 多组传动比不同的齿轮副，汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构 使变速器内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮 副工作；而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。由于各挡齿轮 组的齿数是固定的，所以各挡的传动比是定值。
大齿公司目前的双中间轴变速器的主箱内没有同步器，换档是靠滑动齿套来进行的，二轴 滑套通过渐开线花键套在二轴上，移动滑套使滑套的接合齿(外花键)与二轴齿轮的内花键啮 合而传递动力。
大齿公司目前的双中间轴中型变速器有HW90510、HW12710两种，各项参数如下： HW90510，中心距：主副箱箱均为115，速比如下： • 速比（D），13.23～1，最大输入扭矩：600Nm； • 速比（D），11.63 ～1，最大输入扭矩：700Nm； • 速比（C），11.987 ～0.819，最大输入扭矩：665Nm； • 速比（C）， 10 ～0.754，最大输入扭矩：800Nm； • 速比（C）， 9.318 ～0.8，最大输入扭矩：875Nm； • 速比（C），9.06 ～0.779，最大输入扭矩：900Nm； HW12710，中心距：主箱125、副箱135，速比如下： • 速比（D），13.289 ～1，最大输入扭矩：1200Nm； • 速比（C），9.975 ～0.758，最大输入扭矩：1400Nm。
常见的手动变速器由铸铁或压铸铝壳体、轴、轴承、齿轮、 同步器和顶盖换挡机构组成。
全同步器变速器结构（轴、轴承、壳体操纵系统）
输入轴
顶盖换挡机构
主轴
输入轴端盖
输入轴轴承 副轴前轴承
输出法兰
副轴
变速器壳体
副轴后轴承
主轴后轴承
全同步器变速器结构（各挡齿轮）
下面以HW95706T变速器为例将各挡齿轮予以展示
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
欲挂上一档，可操纵变速杆，通过拨叉使齿套20右移，与一挡齿轮接合齿圈21接合后，动力便可从第一轴依次经过齿 轮2、齿轮38、中间轴、齿轮33、齿轮22、接合齿圈21、齿套20、齿座28，再通过花键连接传给二轴。在此传动过程中参 与工作的齿轮有2、38、22、33，显然齿轮38、22两个为被动的，齿轮2、33为主动的，故一的速比为： i1=（Z38/Z2）*（Z22/Z33）=（43/22）*（43/11）=7.640 上式中，Z表示齿轮齿数，其下标数字表示各齿轮在图中的标记号，以下同此。第一挡指的是速比最大的前进挡。
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
若齿套5左移到与接合齿圈3接合，则换入第六挡，此时动力从第一轴经齿轮2、接合齿圈3、齿套5和齿座40直接传递 给第二轴，故不再经过中间轴齿轮传动，故这种挡位称为直接挡，其速比i6=1。
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
为实现汽车具有倒车功能，在中间轴的一侧还设置了一根较短的倒挡轴31（图中按惯例采用展开画法，将 倒挡轴画在中间轴的下方），其上空套着倒挡惰轮32，它与第二轴上的倒挡齿轮25为常啮合，倒挡惰轮32 与中间轴上的齿轮29亦为常啮合。使齿套23右移与接合齿圈24接合，即得到倒挡。动力从第一轴经齿轮2、 齿轮38、中间轴、齿轮29、齿轮32、齿轮25、接合齿圈24、齿套23、齿座27传到二轴。由于增加了一个中 间轴齿轮，故第二轴的旋转方向与第一轴相反，汽车便倒向形式。倒挡速比为： iR=（Z38/Z2）*（Z32/Z29）*（Z25/Z32）=（43/22）*（23/11）*（40/23）=7.107 iR的数值较大，一般与i1相近。这是考虑到安全，希望倒车速度尽可能低些。
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
同理，使齿套12右移到与接合齿圈15接合，则可得到三挡，三挡速比为: i3=（Z38/Z2）*（Z16/Z35）=（43/22）*（38/26）=2.857 使齿套12左移到与接合齿圈10接合，则可得到四挡，四挡速比为： i4=（Z38/Z22）*（Z9/Z36）=（43/22）*（32/33）=1.895 使齿套5右移到与接合齿圈7接合，则换入五挡，五挡的速比为： i5=（Z38/Z22）*（Z8/Z37）=（43/22）*（26/38）=1.337 因此i1＞ i2 ＞ i3 ＞ i4 ＞ i5 ＞1
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
欲脱开一挡，可通过拨叉使齿套左移，使齿套与接合齿圈21脱离啮合，则变速器退回空挡位置。若将齿套20继续 左移使之与二挡同步环19的接合齿圈和二挡齿轮接合齿圈18接合后，变速器便从一挡换入二挡。此时动力从第一 轴依次经过齿轮2、齿轮38、中间轴、齿轮34、齿轮17、接合齿圈18、齿套20、齿座28，最后传递给第二轴。故 二挡的速比为： i2=（Z38/Z2）*（Z17/Z34）=（43/22）*（47/19）=4.835
为使换挡平顺，驾驶员应采取合理的换挡操作步骤，现以下图所示无同步器的五挡变速器中四、五两挡（四挡 位直接挡、五挡为超速档）互相转换的过程为例来说明其原理。
变速器一轴1及其齿轮2直接与离合器从动盘连接，五挡齿轮4则通过齿轮6、中间轴和齿轮7与齿轮2保持传动 关系。齿套3通过齿座与变速器二轴5相连，而二轴又依次通过万向传动装置、驱动桥和行驶系与整车保持传动关 系。所以齿轮2和齿轮4的转速，从而其轮齿及其端部的花键齿的圆周速度都与离合器从动盘转速成正比；同理， 齿套3的转速，从而其花键齿的圆周速度与汽车车速成正比。
机械式齿轮变速器各挡速比的形成
如上图所示，为一款五挡变速器。它也具有三根传动齿轮轴，有五个前进挡和一个倒挡，除倒挡外，各挡均采用锁环 式同步器换挡。其各挡速比为： i1=(Z45/Z2)*(Z35/Z36)=(38/21)*(40/13 ) =5.568 i2=(Z45/Z2)*(Z38/Z37)=(38/21)*(36/23)=2.832 i3=(Z45/Z2)*(Z14/Z39)=(38/21)*(28/31)=1.634 i4=1（直接挡） i5=(Z45/Z2)*(Z12/Z42)=(38/21)*(18/41)=0.794 该变速器的第五挡速比＜1，称为超速挡。在有些轿车和轻中型货车的变速器的直接挡之后，还加设了这样一个超速挡 （i=0.7~0.85），超速挡主要用于在良好的路面上轻载或空车行驶的场合，借此提高汽车的燃油经济性。但如果发动 机功率不高，则超速挡使用率很低，节油效果不显著，而且将影响汽车的动力性。