手动变速器结构和操作机构简介

自动变速器部分将在《汽车实习指导驾驶员（高级工、技师）培训教材》中介绍。

（一）手动变速器的作用

（1）扩大发动机传到驱动轮上的转矩、转速变化的范围，以适应经常变化的行驶条件。

（2）设有倒挡，使汽车能倒向行驶。

（3）利用空挡，可满足汽车发动机启动、停车、制动和滑行等情况需要。

（二）手动变速器的分类

根据齿轮传动机构的不同，可分为二轴式和三轴式两种。

（三）手动变速器的结构

手动变速器包括变速传动机构和操纵机构两部分。变速传动机构的主要作用是改变转矩的数值和方向；操纵机构的作用是实现传动比的变换，即换挡。

变速器的齿轮传动机构由一系列的轴、齿轮、轴承、接合套、同步器等组成，如图3-3-7所示。

图3-3-7　轴、齿轮、轴承、接合套、同步器

轴和齿轮的连接方式有花键连接（齿轮随轴转，齿轮可以滑动）、键连接或固定在轴上（齿轮随轴转，不可滑动）和齿轮通过轴承空套在轴上（齿轮不随轴转）。

（四）手动变速器的工作原理

1.变速原理

如图3-3-8所示，一对直径不同、齿数不等的齿轮啮合传动时，可以实现变速变矩。假设小齿轮A为主动齿轮，大齿轮B为从动齿轮。显然，在相同时间内，小齿轮转过两圈，大齿轮才转过一圈，传动比为2∶1，其转速下降一半，转矩则增大一倍，这是减速运动；相反，是增速运动。这就是齿轮传动的变速变矩原理。汽车变速器正是根据这一原理，利用若干对直径不同、齿数不等的齿轮副啮合传动来实现变速变矩的。若发动机转速、转矩不变，挡位越高，传动比越小，则车速越高，驱动轮转矩越小。

图3-3-8　齿轮传动变速原理

2.变向原理

外啮合的一对齿轮旋转方向相反，每经一个传动副，其轴改变一次方向。

（五）变速传动机构

以二轴式变速传动机构为例。

桑塔纳手动变速器的齿轮传动机构安装在变速器壳体内，为二轴式，由输入轴、输出轴、倒挡轴及各轴上的齿轮、轴承及同步器等组成，如图3-3-9所示。通过移动同步器中接合套或滑动齿套，实现挡位变换。通常讲变速器的挡数是指前进挡的个数。

图3-3-9　桑塔纳手动变速器齿轮传动机构

二轴式变速器各挡动力传递过程（结合图3-3-9）。

（1）一挡：一、二挡同步器左移，将一、二挡同步器锁定到一挡从动齿轮上。输入轴上的一挡主动齿轮顺时针转动，逆时针地驱动一挡从动齿轮以及一、二挡同步器和输出轴转动。

（2）二挡：一、二挡同步器右移分离一挡从动齿轮，并接合二挡从动齿轮。输入轴上的二挡主动齿轮顺时针转动，逆时针地驱动二挡从动齿轮以及一、二挡同步器和输出轴转动。

（3）三挡：当一、二挡同步器返回空挡后，将三、四挡同步器左移锁定到输入轴的三挡主动齿轮上。输入轴上的三、四挡同步器顺时针转动驱动三挡主动齿轮，三挡主动齿轮逆时针地驱动三挡从动齿轮及输出轴。

（4）四挡：三、四挡同步器右移分离三挡主动齿轮，并接合四挡主动齿轮。输入轴上的三、四挡同步器顺时针转动驱动四挡主动齿轮，四挡主动齿轮逆时针地驱动四挡从动齿轮及输出轴。(www.xing528.com)

（5）五挡：当三、四挡同步器返回空挡后，将五挡同步器左移接合五挡主动齿轮齿环。输入轴上的五挡同步器顺时针转动驱动五挡主动齿轮，五挡主动齿轮逆时针地驱动五挡从动齿轮及输出轴。

（6）倒挡：一、二挡同步器接合套带有沿其外缘加工的直齿，作为倒挡从动齿轮，挂倒挡时，倒挡惰轮与倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮同时啮合。动力从倒挡主动齿轮经惰轮传给倒挡从动齿轮及主轴，此传动过程比其他挡位多了一级外啮合，使汽车倒向行驶。

（六）同步器

变速器的换挡操作，尤其是从高挡向低挡的换挡操作比较复杂，而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作，并避免齿间冲击，现代变速器常在换挡装置中设置同步器。

同步器有常压式、惯性式和自行增力式等类型。目前汽车上常用的同步器为惯性式同步器，惯性式同步器可分锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种。

轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器。

锁环式惯性同步器的结构如图3-3-10所示，由同步器花键毂、接合套、滑块、滑块卡簧、同步齿环（锁环）等零件组成。

图3-3-10　锁环式惯性同步器

其中，花键毂以内花键与变速器轴连接。接合套套合于花键毂的外花键上，挂挡时可沿花键移动。3个滑块位于花键毂上相应的3条槽中，平时在滑块卡簧作用下，滑块中央的凸出部位嵌入接合套相应的槽内。同步齿环位于花键毂与变速齿轮之间，其内锥面上有螺纹槽以提高同步摩擦效果。滑块两端位于前后同步齿环的缺口内，只有滑块端头位于同步齿环缺口的中央时，接合套才能与同步齿环上锁止齿啮合，继续移动，挂上新挡位。

（七）变速器操纵机构及锁止装置

1.变速器操纵机构的作用

变速器操纵机构的作用是保证驾驶员能准确、可靠地将变速器挂入某个挡位，并可随时使之退到空挡。

2.变速器操纵机构的分类

根据变速器变速杆和变速器相互位置的不同，可分为直接操纵式和远距离操纵式两种类型。

直接操纵式变速器的变速杆及其他换挡操纵装置都设置在变速器盖上。变速器布置在驾驶员座位的附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡。

3.变速器操纵机构的构造

桑塔纳2000型轿车五挡变速器的操纵机构主要由远距离操纵机构和内换挡机构两部分组成，如图3-3-11所示。

图3-3-11　桑塔纳2000变速器操纵机构

4.变速器自锁装置

自锁装置的功用是对各挡拨叉轴进行轴向定位锁止，以防止其自动产生轴向移动而造成自动挂挡或自动脱挡，并保证各挡传动齿轮以全齿长啮合，结构如图3-3-12所示。

图3-3-12　变速器的自锁及互锁

5.变速器互锁装置

互锁装置的作用是阻止两个或多个拨叉轴同时移动，即当拨动一根拨叉轴轴向移动时，其他拨叉轴都被锁止在空挡位置，从而可以防止同时挂入两个挡位。

6.倒挡锁装置

倒挡锁的作用是使驾驶员必须对变速杆施加较大的力，才能挂入倒挡，起到提醒作用，防止误挂倒挡。多数汽车变速器采用结构简单的弹簧锁销式倒挡锁。