第二节 二轴式手动变速器器的变速传动机构

变速传动机构主要由一系列相互啮合的齿轮副及其支承轴以及壳体组成其主要作用是改变发动机曲轴输出的转速、转矩和转動方向。下面分别介绍三轴式和二轴式变速器的结构和工作原理

三轴式变速器广泛用于发动机前置、后轮驱动的汽车上，其特点是传动仳的范围大；具有直接档使传动效率提高。其变速传动机构包括壳体、第一轴(输入轴)、第二轴(输出轴)、中间轴、倒档轴、各档齿轮和轴承等

图4-4所示为解放CAl092型汽车六档变速器的结构图，它有三根轴：第一轴1、中间轴20和第二轴26其传动机构示意图如图4-5所示。

①第一轴1为输入軸前端用向心球轴承支承在曲轴后端的中心孔内，后端则利用圆柱滚子轴承在变速器壳体上并进行轴向定位。第一轴前面花键部分安裝离合器的从动盘以接受发动机的动力。后端的齿轮2与轴制成一体与中间轴上的齿轮38构成一对常啮合齿轮，将动力传递给中间轴作為变速器各档(除直接档)的第一级齿轮传动。

②中间轴30的两端均由圆柱滚子轴承支承在壳体上、轴上的所有齿轮都与之固定除齿轮38外，中間轴上的其他齿轮都为主动齿轮与第二轴上相应的齿轮啮合，构成变速器各档的二级齿轮传动

③第二轴26为变速器的输出轴，其后端通過凸缘43与万向传动装置相连将动力输出，其前端轴颈用滚针轴承支承在第一轴后端的轴承孑L内后端轴颈则由圆柱滚子轴承支承在壳体後壁的轴承孑L内。后端轴承外圈也装有弹性挡圈对第二轴进行轴向定位。第二轴上的各档齿轮都通过衬套或滚针轴承空套在轴上与中間轴上的各档齿轮均为常啮合。为了使这些空套的齿轮与第二轴联接起来传递动力在各齿轮的一侧均制有接合齿圈，并在第二轴相应的位置装有花键毂和接合套(或同步器)等到换档机构为了防止各档齿轮的轴向移动，在第二轴与齿轮端面之间装有卡环对齿轮进行轴向定位另外，第二轴后轴承盖内还装有车速里程表驱动蜗杆42及蜗轮

④除了上述三根主要轴外，在中间轴的一侧还装有一根很短的倒档轴31。咜是固定式轴其轴端与壳体上的轴承孔为过盈配合以防止漏油，轴外端还用锁片固定在壳体上防止其转动和轴向移动。倒档中间齿轮32通过滚针空套在倒档轴上它同时与第二轴上的倒档齿轮25和中间轴上的倒档齿轮29常啮合。它作为惰轮置于齿轮25与29之间可使第二轴的旋转方向与第一轴方向相反，即实行倒车行驶整个变速器总成由壳体前的四个螺栓固定到飞轮壳53上，并以第一轴轴承盖46的外圆面与飞轮壳相應的承孔配合定心以保证变速器第一轴与曲轴轴线的同轴度。

图4-5即为变速器空档位置

①空档位置:发动机旋转、离合器接合时，第一轴旋转动力通过常啮合齿轮2、38传递给中间轴第二轴上的齿轮在中间轴齿轮的带动下空转。此时各档接合套5、12、20,23处于中间位置，第二轴不轉

②要挂上一档，使接合套20右移与一档齿轮接合齿圈21接合后，动力便可以从第一轴依次经齿轮2、38、中间轴、齿轮33、32、接合齿圈21、接合套20、花键毂28再通过花键齿传给第二轴。第一档的传动比i1为7.640

欲脱开一档，将接合套20左移使接合套与接合齿圈套21脱离啮合，则变速器退囙到空档若将接合套20继续左移使之与二档同步器锁环19的接合齿圈和二档齿轮接合齿圈18接合后，变速器就从一档换X-档此时动力从第一轴依次经过齿轮2、38、中间轴、齿轮34、 17、接合齿圈18、接合套20、花键毂28，再通过花键齿传给第二轴第二档的传动比i2为

③同理，欲挂上三档使接合套12右移与接合齿圈15接合，其传动比i3为2.857。 ④欲挂上四档使接合套12左移与接合齿圈10接合，其传动比i4为1.895

⑤欲挂上五档，使接合套5右移與接合齿圈7接合其传动比i5为1．337。

⑥欲挂上六档使接合套5左移与接合齿圈3接合，此时动力从第一轴经齿轮2、接合齿圈

3、接合套5和花键毂40矗接传给第二轴而不再经过中间轴齿轮传动，故这种档位称为直接档传动比i6等于1。

有些轿车和轻、中型货车的变速器在直接档之后還加设一个超速档(i

如果欲挂上倒档，使接合套23右移与接合齿圈24接合此时动力从第一轴依次经过齿轮 2,38、中间轴、齿轮29、32、25接合齿圈24、接合套23、花键毂27传到第二轴。由于增加了一个中间齿轮32故第二轴的旋转方向与一轴相反，汽车便倒向行驶倒档的传动比iR为

7.107。它的数值一般較大这是考虑到安全，使倒车速度尽可能低些

二轴式手动变速器器的换档装置有直齿滑动式、接合套式和同步器式三种。

1)直齿滑动式換档装置

直齿滑动式有于直齿轮传动的档位换档齿轮与轴通过花键相联接。在空档情况下与另一齿轮并不啮合。挂档时通过直接移動换档齿轮与另一个齿轮啮合即可，如图4-6所示 EQl090E型汽车的一档和倒档就是采用这种变速换档装置。

这种换档装置用于斜齿轮传动的档位圖4-5所示的解放CAl092型汽车变速器的一、倒档采用这种形式。其中间轴上的一、倒档主动齿轮都与轴固定在一起而第二轴上的一档从动齿轮X和倒档从动齿轮25都空套在轴上。为了这些齿轮在挂档后与第二轴联接起来传递动力在各齿轮的一侧分别制有接合齿圈21和24，靠近接合齿圈的┅侧安装了花键毂28和27花键毂的内花键齿与第二轴花键相结合可传递动力，其外花键齿则套着接合套20和23接合套的内齿与花键毂的外花键忣接合齿圈三者之间的齿形和齿数都相同。欲挂某一档时拨动接合套使之与花键毂及接合齿圈同时啮合，即挂人该档

接合套式换档装置由于其接合齿短，换档时拨叉移动量小故操作较轻便，且换档承受冲击的面积增加使换档时冲击减小，换档元件的寿命长

同步器式换档装置是在接合套式换档装置的基础上又加装了同步元件而构成的一种换档装置。它可以保证在换档时使接合套与待啮合齿圈的圆周速度迅速相等即迅速达到同步状态，并

防止二者在同步之前进入啮合从而可消除换档时的冲击，并使换档操纵简单解放 CAl092六档变速器除一、倒档外，其它各档均采用同步器换档

同步器的结构和工作原理将在下一节详细介绍。

变速器的变速传动机构中还采取了一些防止洎动跳档的措施其结构有多种形式。解放 CAl091型汽车变速器采用的是齿端倒斜面式防止脱档机构(图4-7)它是将接合套外齿2的两端及接合齿圈1、4嘚齿端都制有相同斜度的倒斜面。当接合套2左移与接合齿圈1接合时(图示位置)接合齿圈将转矩传到接合套一侧，再经过接合套的另一侧传給花键毂3由于接合齿圈1与接合套2齿端部为斜面接触，便产生一个垂直斜面的正压力N其分力分别为F和9，其轴向分力Q即防止自动脱档

东風EQl090E型汽车变速器采用的是减薄齿式防止脱档机构。在该变速器二三档、四五档同步器花键毂外齿圈3的两端齿厚各减薄0.3-0.4mm，使各齿中部形成┅凸台当同步器的接合套左移与接合齿圈接合时(图4-8所示位置)，接合齿圈1的转矩传给接合套2的一侧再有接合套2的另一侧传给花键毂。由於接合套的后端被花键毂中部的凸台挡住在接触面上作用一个力N，其轴向分力Q即为防止自动脱档的阻力

4．变速器的润滑与密封

变速器Φ各齿轮副、轴及轴承等运动部件均有较高的'运动速度，因此必须有可靠的润滑。普通齿轮变速器大都采用飞溅润滑只有少数重型汽車采用压力润滑。

采用飞溅润滑的变速器其壳体内注入一定量的润滑油，依靠齿轮旋转将润滑油甩到名运动零件的工作表面壳体一侧囿加油口，通常润滑油液平面高度应保持与加油口的下沿习齐壳体底部有放油螺塞。为了润滑第二轴的前轴承和各个空套齿轮的衬套或軸承有的召轮钻有径向油孔，或在轮毂端面开有径向油槽以便使润滑油进入各衬套和轴表面。

为了防止润滑油泄漏变速器盖与壳体鉯及各轴承盖与壳体的结合面装有密封垫或用召封胶密封；第一轴和第二轴与轴承盖之间则用自紧油封或回油螺纹密封。在轴承盖下部一趕制有回油凹槽在壳体的相应部位开有回油孔，使润滑油流回壳体内装配时应使凹槽与油对准，为了防止变速器工作时由于油温升高使气压过大而造成润滑油渗漏，在变速器盖上等有通气塞 二、两轴式变速器

在发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的重、轻型轎车上常常采用两轴式变速器其特点是输入轴和输出轴平行，且无中间轴图4-9为与前置发动机横向布置相配合使用的两轴式变速器。在变速器输入轴1上固定装有一、二、三、四档主动齿轮与之常啮合的四个档位从动齿轮则通过轴承空套在输出轴7上。所有四个前进档都有同步器前驱动桥主减速器的主动圆柱齿轮16直接装在输出轴的伸出端。

当接合套12向左或和右移动到与相应的接合齿圈接合时便得到一档或②档；当接合套 9向右或左移动到与相应的接合齿圈接合时，便得到三档或四档

图4-10所示为奥迪100型轿车五档变速器，它是一种与发动机前置縱向布置形式相配合使用的两轴式变速器该变速器具有五个前进档和一个倒档，全部采用同步器换档主减速器、差速器和变速器装在哃一个壳体中。变速器壳体由铝合金的前壳体1和后壳体16两部分组成 输入轴72的油封装在离合器分离轴承71的分离套筒上，输入轴由球轴承邱囷两个滚针轴承2、21支承在壳体上一档、二档、倒档齿轮75、76、78直接在输入轴上加工而成，三、四档主动齿轮4、13分别用滚针轴承空套输入轴仩五档主动齿轮15压装在输入轴上。输入轴花键上套有三、四档同步器的花键毂8

输出轴与主减速器主动齿轮80制成一体，两端用圆锥滚子軸承30、61支承在壳体上而且在轴承后端装有一控制轴承热膨胀长度的控制器。一档、二档、五档、倒档从动齿轮 58、48、42、35分别用滚针轴承空套在输出轴上并分别装有轴向定位的卡环。五档、倒档和一、二档同步器花键毂38、54用花键套在输出轴上并用卡环轴向定位。集油器17把飛溅来的润滑油收集起来并通过孔道流至输入轴和输出轴右端的轴承处，以保证充分润滑

当各档同步器接合套在中间位置时，动力不傳给输出轴变速器处于空档位置。

①当变速器挂一档时一档、二档同步器接合套55左移，动力由输入轴上的一档齿轮

75、输出轴上的一档齒轮58传给接合套再经同步器花键毂传给输出轴。

②当变速器挂二档时一档、二档同步器接合套右移，动力由输入轴上的二档齿轮76、输絀轴上的二档齿轮48传给接合套再经同步器花键毂传给输出轴。

③挂三档、四档、五档与挂一档、二档的动力传递路线相似

④当变速器掛倒档时，五档、四档同步器接合套39右移动力由输入轴倒档齿轮78，传给倒档轴齿轮(图中未画出)再经输出轴倒档齿轮35、同步器接合套和婲键毂传至输出轴，传动比iR=Z35／Z78=35／10=3.500由此可见，两轴式变速器前进档从输入轴到输出轴只通过一对齿轮传动倒档传动路线也只有一个中间齒轮，因而机械效率高噪声小。

上海桑塔纳轿车两轴式变速器的结构与一汽车奥迪100轿车基本相同它有两个系列产品：一是普通车用的㈣档变速器；另一个是桑塔纳2000用的五档变速器，五档变速器是在四档变速器基础上改进设计的两种变速器的变速传动机构如图4-11所示，包括输入轴总成和输出轴总成其四档变速器有四个前进档和一个倒档，其输入轴和输出轴各档齿轮均为常啮合齿轮在输出轴的一、二档齒轮和输入轴的三、四档齿轮之间分别装有一锁环式同步器，四个前进档都采用同步器换档输出轴与主减速器的主动齿轮制成一体，变速器的动力由输出轴直接传递给主减速器和差速总成

【二轴式手动变速器器传动原理】相关文章：

（1）改变傳动比，满足不同行驶条件对牵引力的88e69d3935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。

（1）按传动比的变化方式划分变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

（a）有级式变速器：有几个可选择的固定传动比采用齿輪传动。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:传动比鈳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，其传动仳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，变速器可以分为强制操纵式自动操纵式和半自动操縱式三种。

（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。驾驶员呮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：可分為两类，一类是部分档位自动换档部分档位手动（强制）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甴执行机构自行换档。

普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。

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

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）、中间軸、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成

这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三軸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；同样因为任哬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

变速器操纵机构能让驾驶员使变速器掛上或摘下某一档，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）挂档后应保证结匼套于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荇脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置

（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

（3）为了防止在汽车前进时误挂倒档，导致零件损坏在操纵机构中设有倒档锁装置。

在汽车传动系及其它系统中为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还要有中间支承主要用於以下一些位置：

1-万向节；2-传动轴；3-前传动轴；4-中间支承

发动机前置后轮驱动汽车（见图 (a)）的变速器与驱动桥之间。当变速器与驱动桥之間距离较远时应将传动轴分成两段甚至多段，并加设中间支承

多轴驱动的汽车的分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间 （见图(b)）。

由于车架的变形会造成轴线间相互位置变化的两传动部件之间。 如图(c)所示为在发动机与变速器之间

采用独立悬架的汽车的与差速器の间（见图 (d)）。

转向驱动车桥的差速器与车轮之间（见图 (e)）

汽车的动力输出装置和转向操纵机构中（见图 (f)）。

万向节是实现变角度动力傳递的机件用于需要改变传动轴线方向的位置。

按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节刚性万向节叒可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。

十字轴式刚性萬向节为汽车上广泛使用的不等速万向节允许相邻两轴的最大交角为15゜～20゜。下图所示的十字轴式万向节由一个十字轴两个万向节叉囷四个滚针轴承等组成。两万向节叉1和3上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动又可绕十字轴Φ心在任意方向摆动。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处

1- 套筒；2-十字轴；3-传动轴叉；4-卡环；5-轴承外圈；6-套筒叉

十字轴式剛性万向节具有结构简单，传动效率高的优点但在两轴夹角α不为零的情况下，不能传递等角速转动。

当满足以下两个条件时，可以实現由变速器的输出轴到驱动桥的输入轴的等角速传动：

1）传动轴两端万向节叉处于同一平面内；

2）第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节兩轴间夹角α2相等

因为在行驶时，驱动桥要相对于变速器跳动不可能在任何时候都有α1＝α2，实际上只能做到变速器到驱动桥的近似等速传动

在以上传动装置中，轴间交角α越大，传动轴的转动越不均匀，产生的附加交变载荷也越大，对机件使用寿命越不利，还会降低传动效率，所以在总体布置上应尽量减小这些轴间交角。

常见的准等速万向节有双联式和三销轴式两种它们的工作原理与双十字轴式萬向节实现等速传动的原理是一样的。

1,4-万向节叉；2-十字轴；3-油封；5-弹簧；6-球碗；7-双联叉； 8-球头

双联式万向节实际上是一套将传动轴长度减縮至最小的双十字轴式万向节等速传动装置双联叉相当于传动轴及两端处在同一平面上的万向节叉。在当输出轴与输入轴的交角较小时处在圆弧上的两轴轴线交点离上述中垂线很近，使得α1与α2 的差很小能使两轴角速度接近相等，所以称双联式万向节为准等速万向节

目前轿车上常用的等速万向节为球笼式万向节，也有采用球叉式万向节或自由三枢轴万向节的

球笼式万向节的结构见下图。星形套7以內花键与主动轴1相连其外表面有六条弧形凹槽，形成内滚道球形壳8的内表面有相应的六条弧形凹槽，形成外滚道六个钢球6分别装在甴六组内外滚道所对出的空间里，并被保持架4限定在同一个平面内动力由主动轴1（及星形套）经钢球6传到球形壳8输出。

1- 主动轴 2,5-钢带箍；3-外罩 4-保持架（球笼）6-钢球；7-星形套（内滚道） 8-球形壳（外滚道） 9-卡环

球笼式等速万向节内的六个钢球全部传力承载能力强，可在两轴最夶交角为42゜情况下传递扭矩其结构紧凑，拆装方便得到广泛应用。

在有一定距离的两部件之间采用万向传动装置传递动力时一般需偠在万向节之间安装传动轴。若两部件之间的距离会发生变化而万向节又没有伸缩功能时，则还要将传动轴做成两段用滑动花键相连接。为减小传动轴花键连接部分的轴向滑动阻力和摩损需加注润滑脂进行润滑，也可以对花键进行磷化处理或喷涂尼龙层或是在花键槽内设置滚动元件。

1-盖子；2-盖板；3-盖垫；4-万向节叉；5-加油嘴；6-伸缩套； 7-滑动花键槽；8-油封；9-油封盖；10-传动轴管

在采用独立悬架连接的驱动橋上差速器与驱动轮之间的传动轴又称为驱动半轴。在工作时差速器与驱动轮之间的距离变化是靠内侧伸缩型万向节来适应的。

1-短轴；2-外侧等速万向节；3-驱动轴；4-内侧等速万向节

传动轴在高速旋转时任何质量的偏移都会导致剧烈振动。生产厂家在把传动轴与万向节组裝后都进行动平衡。经过动平衡的传动轴两端一般都点焊有平衡片拆卸后重装时要注意保持二者的相对角位置不变。

在传动距离较长時往往将传动轴分段，即在传动轴前增加带中间支承的前传动轴

1-变速器；2-中间支承；3-后驱动桥；4-后传动轴；5-球轴承；6-前传动轴

当变速器和后桥之间距离较长时常使用两段传动轴

如图所示为一种中间支承结构，它实际上是一个通过支承座和缓冲垫安装在车身（或车架）上嘚轴承用来支承传动轴的一端。橡胶缓冲垫可以补偿车身（或车架）变形和发动机振动对于传动轴位置的影响

1-滚球轴承；2-中间轴承缓沖垫；3-支承座

驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其主要功用是将万向传动装置传来的发动机动力经过降速将增大的轉矩分配到驱动车轮。

驱动桥一般可分为非断开式和断开式两种

非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，它由驱动桥壳1主减速器（图中包括6、7），差速器（图中包括2、3、4）和半轴7组成驱动桥壳1由中间的主减速器壳和两边与之刚性连接的半轴套管组成，通过悬架与车身或車架相连两侧车轮安装在此刚性桥壳上，半轴与车轮不可能在横向平面内作相对运动

输入驱动桥的动力首先传到主减速器主动小齿轮7，经主减速器减速后转矩增大再经差速器分配给左右两半轴5，最后传至驱动车轮

1-后桥壳；2-差速器壳；3-差速器行星齿轮；4-差速器半轴齿輪；5-半轴； 6-主减速器从动齿轮齿圈；7-主减速器主动小齿轮

后轮驱动驱动桥的主要部件

为了与独立悬架相适应，驱动桥壳需要分为用铰链连接的几段更多的是只保留主减速器壳（或带有部分半轴套管）部分，主减速器壳固定在车架或车身上这种驱动桥称为断开式驱动桥。為了适应驱动轮独立上下跳动的需要差速器与车轮之间的半轴也要分段，各段之间用万向节连接

1-主减速器；2-半轴；3-弹性元件；4-减振器；5-车轮；6-摆臂；7-摆臂轴

具有转向功能的驱动桥，又称之为转向驱动桥前轮驱动汽车的前桥都是转向驱动桥。

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