汽车底盘构造和维修中的变速器功用和类型

目前汽车上采用的往复活塞式发动机，其转速和转矩的变化范围较小，而外界环境的多变要求汽车的驱动力和车速能在较大的范围内变化，为了解决这一矛盾，在汽车传动系中设置了变速器。本节主要介绍手动变速器。

（一）变速器的功用

1.扩大发动机传递到驱动轮上的转矩和转速变化范围，以适应经常变化的行驶条件。

2.在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车倒向行驶。

3.利用空挡来中断动力传速，使发动机启动、怠速运转和汽车短暂停驶、滑行。

（二）变速器的类型

现代汽车传动系中的变速器有多种类型，按传动比的变化方式不同可分为有级变速器和无级变速器，按操纵方式的不同可分为手动变速器和自动变速器。本情境主要介绍手动变速器。手动变速器有两轴式和三轴式两种，常采用普通齿轮传动。它由一个外壳和在轴线固定的轴上安装若干对齿轮副组成，具有结构简单，易于制造，工作可靠，传动效率高等优点，所以被广泛应用于汽车上。

1.三轴式变速器

图2.17所示为解放CA1092型汽车的六挡变速器传动机构简图。它是一种典型的三轴式变速器，图2.18所示为其实际结构图。变速器的三根主要轴分别为第一轴1、第二轴26和中间轴30。

图2.17　解放 CA1092型汽车六挡变速器传动机构简图

1—第一轴；2—第一轴常啮合传动齿轮；3—第一轴接合齿圈；4—六挡同步器锁环；5、12、20、23—接合套；6—五挡同步器锁环；7—五挡齿轮接合齿圈；8—第二轴五挡齿轮；9—第二轴四挡齿轮；10—四挡齿轮接合齿圈；11—四挡同步器锁环；13、27、28、40—花键毂；14—三挡同步器锁环；15—三挡齿轮接合齿圏；16—第二轴三挡齿轮；17—第二轴二挡齿轮；18—二挡齿轮接合齿圏；19—二挡同步器摩擦盘及摩擦环；21—一挡齿轮接合齿圈；22—第二轴一挡齿轮；24—倒挡齿轮接合齿圈；25—第二轴倒挡齿轮；26—第二轴；29—中间轴倒挡齿轮；30—中间轴；31—倒挡轴；32—倒挡中间齿轮；33—中间轴一挡齿轮；34—中间轴二挡齿轮；35—中间轴三挡齿轮；36—中间轴四挡齿轮；37—中间轴五挡齿轮；38—中间轴常啮合传动齿轮；39—变速器壳体

第一轴1为变速器的输入轴，其前端（图中为左端）的花键部分安装离合器的从动盘，借此与发动机曲轴相连，以接受发动机的动力。第一轴后端的齿轮2与轴制成一体，与中间轴上的齿轮38组成常啮合齿轮副，构成变速器各挡（直接挡除外）的第一级齿轮传动。第一轴最前端轴颈由滚柱轴承支承在曲轴后端的轴承孔内；后端轴颈则由滚柱轴承支承在变速器売前壁的轴承孔内，轴承外圈装有弹性挡圈，可挡住轴承使之不能向売体内移动，并且靠第一轴轴承盖46压住轴承外圈端面，使之不能向外移动，从而保证第一轴的轴向定位。

中间轴30的西端均由滚柱轴承支承在壳体上，齿轮37、38通过半圆键固定在中间轴上，齿轮29、33、34、35和36与中间轴制成一体。除齿轮38之外，中间轴上的其他齿轮都作为主动轮分别与第二轴上相应的齿轮相互啮合，构成变速器各挡的第二级齿轮传动。第二轴26为变速器的输出轴，其后端通过第二轴凸缘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轴承孔内，后端轴颈则由滚柱轴承支承在売体后壁的轴承孔内。后端轴承外圈也裝有弹性挡圈，对第二轴进行轴向定位。第二轴上的各挡齿轮与中间轴相应的各挡齿轮均为常啮合齿轮副，所以第二轴上的齿轮都通过衬套或滚针轴承空套在轴上。为了使这些齿轮在挂挡后与第二轴连接起来传递动力，在各齿轮的一侧均制有接合齿圈，并在第二轴上相应地装有花键毂和接合套或同步器等换挡装置。为了防止各齿轮的轴向移动，在第二轴与齿轮端面之间装有卡环和挡圈对齿轮进行轴向定位。另外，第二轴后轴承盖内还装有车速表驱动蜗杆42及其蜗轮。

除了上述三根主要轴外，在中间轴的一侧还装有一根较短的倒挡轴31，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。倒挡中间齿轮32通过滚针轴承空套在倒挡轴上，同时与第二轴上的倒挡齿轮25及中间轴上的倒挡齿轮29常啮合（见图2.18）。

变速器壳的前端面上有4个螺栓孔，整个变速器总成由这4个螺栓固定在离合器壳53上，并以第一率由轴承盖46的外圆面与飞轮壳相应的轴承孔配合定心，以保证第一轴与曲轴的轴线重合。

三轴式变速器的特点是：传动比范围大，具有直接挡，传动效率高。它广泛用于发动机前置后轮驱动的汽车上，如CA1092型汽车、EQ1092型汽车、丰田皇冠、日产公爵等。

2.两轴式变速器

两轴式变速器主要应用于发动机前置前轮驱动（FF方式）和发动机后置后轮驱动（R∶R）的中、轻型轿车上，以便于汽车的总体布置。日前，轿车上采用发动机前置前轮驱动的布置形式越来越广泛，其中前置发动机又有纵向布置和横向布置两种，与其配用的两轴式变速器也有两种不同的结构。

上海桑塔纳轿车采用前置发动机纵向布置式，图2.19所示为该车变速传动示意图。发动机曲轴通过离合器2与变速器3的输入轴相连，变速器与主减速器4和差速器5三者共同安装于一个三件组合的外壳之内，取消了万向传动装置，整个传动系都集中在汽车的前部。这种布置方式使得传动系的结构紧凑，传动效率得以提高，并且有效地减小了轿车的体积和重量。

图2.18　解放CA1092型汽车变速器结构图

图注1～40 同图4.2；41—变速器盖；42—车速表驱动蜗杆；43—第二轴凸缘；44—变速器后盖；45—第一轴油封；46—第一轴轴承盖；47—倒挡拨叉轴；48—倒挡锁销；49—一、二挡拨叉轴；50—五、六挡锁销；51—三、四档拨叉轴；52—五、六挡拨叉轴；53——离合器壳(www.xing528.com)

图2.19　上海桑塔纳轿车变速传动示意图

1—发动机；2—高合器；3—变速器；4—主减速器；5—差速器

上海桑塔纳轿车两轴式变速器（包括主减速器和差速器总成）的构造如图2.20所示，其变速传动机构包括输入轴总成和输出轴总成。它共有四个前进挡和一个倒挡；输入轴与输出轴各挡齿轮均为常啮合齿轮，在输出轴16的一、二挡齿轮12、14和输入轴2的三、四挡齿轮5、3之间分别装有锁环式惯性同步器13和三、四挡同步器4，四个前进挡都通过这两个同步器进行换挡。输出轴16与主减速器的主动锥齿轮18合为一体，由变速器输出的动力直接经主减速器的主动锥齿轮18输送到主减速器和差速器总成。

图2.20　上海桑塔纳轿车两轴式变速器构造图

1—变速器前壳；2—输入轴；3—输入轴四挡齿轮；4—三、四挡同步器；5—输入轴三挡齿轮；6—输入轴二挡齿轮；7—输入轴倒挡齿轮；8—输入轴—挡齿轮；19—变速器后壳：10—变速器后端盖；11—内换挡杆；12—输出轴—挡齿轮；13—锁环式惯性同步器：14—输出轴二挡齿轮；15—输出轴三挡齿轮；16—输出轴；17—输出轴四挡齿轮；18—主减速器的主动锥齿轮；19—差速器；20—离合器分高轴承

图2.21　一汽奥迪100型轿车变速器构造图

1—变速器前壳；2—输入轴；3—分离轴承；4—分离杠杆；5—输入轴一档齿轮；6—变速器后壳；7—输入轴二档齿轮；8—输入轴三挡齿轮；9、16、23—接合套；10—输入轴四挡齿轮；11、18—隔离套；12—输入轴五挡齿轮；13—集油器；14—输入轴倒挡齿轮；15—输出轴倒挡齿轮；17—输出轴五挡齿轮；19—输出轴四挡齿轮；20—输出轴；21—输出轴三挡齿轮；22—输出轴二挡齿轮；24—输出轴一挡齿轮；25—主减速器主动锥齿轮；26—倒挡中间齿轮；27—倒挡中间轴

一汽奧迪100型轿车也采用发动机纵向前置前轮驱动的布置形式，其两轴式变速器及其传动系的布置与上海桑塔纳轿车基本相同。图2.21所示为一汽奥迪100型轿车变速器的构造。它具有五个前进挡和一个倒挡，全部采用同步器换挡，三个锁环式惯性同步器分别安装在输入轴2和输出轴20上。

图2.22所示为与横置发动机配用的西轴式变速器（捷达王五挡变速器）。变速器的输入轴5通过离合器与横向布置的发动机曲轴相连，两端通过圆锥滚子轴承支承在变速器壳体上。一挡、倒挡和二挡主动齿轮6、7、8分别与输入轴固定连接；三、四、五挡主动齿轮9、11、12分别通过滚针轴承套在输入轴5上；变速器输出轴3左端通过球轴承、右端通过圆锥滚子轴承支承在变速器壳体上。一、二挡从动齿轮4、18分别通过滚针轴承套在变速器输出轴3上，三、四、五挡从动齿轮17、16、15与变速器输出轴3固定连接；在输入轴、输出轴一侧装有倒挡轴20，倒挡轴固定在売体上，轴上滑套着倒挡从动齿轮。三、四挡同步器10和五挡同步器13分别通过花键与输入轴5相连；一、二挡同步器19通过花键与变速器输出轴3相连，其上有与倒挡从动齿轮啮合的齿轮。同步器均为锁环式同步器。各前进挡主、从动齿轮均处于常啮合状态。前桥驱动的主减速器主动齿轮也装在变速器输出轴3的输出端。由于主减速器主动齿轮与主减速器从动齿轮轴线平行，故采用圆柱齿轮传动。

图2.22　与横置发动机配用的两轴变速器（捷达王五挡变速器）

1—离合器壳体；2—差速器；3—变速器输出轴；4—挡从动齿轮；5—输入轴；6——挡主动齿轮；7—倒挡主动齿轮；8—二挡主动齿轮；9—三挡主动齿轮；10—三、四挡同步器；11—四挡主动齿轮；12—五挡主动齿轮；13—五挡同步器；14—变速器壳体盖；15—五挡从动齿轮；16—四挡从动齿轮；17—三挡从动齿轮；18—二挡从动齿轮；19—一、二挡同步器；20—倒挡轴和倒挡从动齿轮

各挡动力传递路线如下：

一挡（同步器19右移）：输入轴5→一挡主动齿轮6→一挡从动齿轮4→一、二挡同步器19→变速器输出轴3，传动比i1=Z4/Z6=3.455。

二挡（同步器19左移）：输入轴5→二挡主动齿轮8→二挡从动齿轮18→一、二挡同步器19→变速器输出轴3，传动比，i2=Z18/Z8=1.944。

三挡（同步器10右移）：输入轴5→三、四挡同步器10→三挡主动齿轮9→三挡从动齿轮17→变速器输出轴3，传动比，i3=Z17/Z9=1.370。

四挡（同步器10左移）：输入轴5→三、四挡同步器10→四挡主动齿轮11→四挡从动齿轮16→变速器输出轴3，传动比i4＝Z16/Z11＝1.032。

五挡（同步器13右移）：输入轴5→五挡同步器13→五挡主动齿轮12→五挡从动齿轮15→变速器输出轴3，传动比i5＝Z15/Z12＝0.850（超速挡）。

倒挡（倒挡从动齿轮20右移）：输入轴5→倒挡主动齿轮7→倒挡从动齿轮20→一、二挡同步器19上的齿轮→变速器输出轴3，传动比iR＝Z20/Z7*Z19/Z20=3.167。

这种变速器除倒挡外，所有前进挡都用一对常啮合齿轮传动，因此传动效率高。由于全部挡位采用了同步器换挡，因此换挡迅速、操纵轻便，同时也减少了齿轮冲击和噪声。这种变速器因只有输入轴和输出轴，故没有直接挡。