第十二章 变速器与分动器（第十二章 变速器与分动器（ Gearbox and Gearbox and Transfer boxTransfer box ））

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、变速器的分类 1. 按传动比变化方式分

普通齿轮式 固定轴式 有级式 组合式（主、副变速） 轴线旋转式 （行星齿轮） 液力式、液压式、液力机械式 无级式 机械式（皮带、钢带、摩擦轮式） 2. 按操纵方式分 强制操纵式、自动操纵式、半自动

三、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，传动比 i≥1 ，减速 由功率平衡，增力 2. 换档原理 通过改变不同的啮合齿轮副，改变传

动比。 3. 变向原理 安装惰轮，增加一级传动副。

第二节 变速器的变速传动机构第二节 变速器的变速传动机构一、构造 三轴式 +

倒档轴的四档变速器 1. 组成 第一轴 (pri

mary 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

倒档轴(Reverse shaft)

倒档齿轮

2. 2. 四档变速器工作原理和各档传动路线四档变速器工作原理和各档传动路线

3.3. 五档变速器结构和工作原理五档变速器结构和工作原理

各档换档过程各档换档过程一挡

二挡二挡

三挡三挡

四挡四挡

五挡五挡

变速器换档简图： 5 档— 4 档， 3 档— 2 档：接合套

2 档— 1 档：滑动齿轮

空档

一档

二档

三档

四档

五档

倒档

4.4. 东风东风 EQ1141EQ1141 五档变速器五档变速器结构结构

5. CA1091 六档变速器传动示意图

× ×

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××

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×

二、常用三轴式变速器结构分析二、常用三轴式变速器结构分析 1. 轴的支

承和定位 （ 1 ）一轴、

二轴：前端，滚针轴承；后端，滚柱或向心球，轴向定位。

（ 2 ）中间轴、倒档轴：两端支承、一端定位。

2. 齿轮的轴向定位

斜齿轮有轴向分力作用，

定位方法：台肩、挡圈、止推垫片

3. 换档结构形式 （ 1 ）滑动齿轮：直齿 （ 2 ）接合套：可用斜齿 （ 3 ）同步器

4. 润滑与密封 （ 1 ）润滑：

一般飞溅式 （ 2 ）密封 纸垫 + 密封胶 回油螺纹 挡油盘

5. 防止自动脱档机构 （ 1 ）齿端导斜面

（（ 22 ）切薄齿）切薄齿

三、两轴式变速器

四档轿车变速器。 无中间轴，用于发动机横置前驱。 输入轴固连各档齿轮，输出轴空套各档啮合齿轮。

2 1

4 3

五档轿车变速器

桑塔纳轿车两轴式变速器桑塔纳轿车两轴式变速器

结构分析：结构分析：一轴：一、二档齿轮与轴一体；三、 一轴：一、二档齿轮与轴一体；三、

四档齿轮与轴通过轴承连接。 四档齿轮与轴通过轴承连接。二轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；二轴：一、二档齿轮与通过轴承连接；

三、四档齿轮与轴一体。三、四档齿轮与轴一体。

奥迪奥迪 100100 变速器变速器

奥迪 100 变速器简图

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。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

5 4 3 2 1 R

副变速器主变速器

第三节 同步器第三节 同步器一、无同步器时的换档过程 用移动齿轮或接合套换档时，待啮合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 ） 中间轴

（ 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 下降较慢在某一时刻： n4=n3

换档的最佳时刻

（ 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

需接合离合器，踩一脚油门，使

n2>n3

二、同步器作用和分类 1. 作用 使接合套与待接合齿圈之间迅速同步，并阻止在同步前接合。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、惯性式、自动增力式

三、同步器构造 1. 常压式同步器 (constant-load synchro-mesh unit)

（ 1 ）组成 接合套、定位销（钢球）、弹簧、花键毂（带内锥

面）、接合齿圈（带外锥面）。

带常压式同步器的变速器

（ 2 ）原理 左拨接合套，定位钢球带花键毂左移，内外锥

面接触，用力不大，定位钢球阻止接合套左移，两锥面摩擦达到同步，加大用力，接合套克服弹簧力，压下定位钢球，左移，内外齿接合，挂档完成。

定位销式常压式同步器

摩擦片式常压同步器：依靠花键毂与接合齿轮间的摩擦片作用来实现同步。 缺点：接合套的操纵力不能过大。

2. 锁环式惯性同步器 (baulk ring synchro-mesh unit)

（ 1 ）组成

锁环：带锁止角的外花键齿（锁止装置） ，缺口 c ，凸起 d ，

带螺纹槽的内锥面（摩擦件）

C

d

接合套：带内花键齿，有凹槽 a （接合装置）

a

花键毂：外花键齿，滑块、定位销、弹簧（推动件）

滑块

定位销

接合齿圈：外锥面，外花键齿

同步器装配图

（ 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，摩擦产生，锁环前移，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）

同步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。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 ，使结合套与同步环不能结合。因为这个锁止作用是由惯性力矩造成的，因此称之为惯性同步器。

M2

M1

c) 同步并实现结合

同步后， n3

=n4, 惯性力矩消失，解除锁止， M2 将锁环后拨，接合套穿过锁环左移。接合套与接合齿圈的齿端接触。

M2

d) 完成换档

惯性式同步器的工作过程

接触面的切向分力，拨齿圈向前，接合套齿进入，与圈齿啮合。归纳：•摩擦件产生的摩擦力矩使接合套与齿轮迅速同步；•变速器输入端各零件的惯性力矩产生锁止作用，防止同步前啮合。（宜小）

中型和大型载重汽车常用锁销式惯性同步器

3. 锁销式惯性同步器（ EQ1090E ） （ 1 ）组成 摩擦锥环：外锥面，由三个定位销和

锁销连接。 定位销：中间凹槽，压入弹簧和钢球 锁销：中间细，带锥面 接合套：内花键，与锁销有配合锥面 花键毂：外花键 接合齿上装有摩擦锥盘，内锥面

摩擦锥环：外锥面，由三个定位销和锁销连接

定位销

锁销

定位销：中间凹槽，压入弹簧和钢球

带有内锥面的摩擦锥盘

接合齿

接合套：带内花键，与锁销有配合锥面

花键毂：外花键与接合套配合，内花键与轴相连

（ 2 ）工作原理 (4 5 档 )

a ）空档， n2>n3

b ）接合套左移，钢球、销带锥环左移，摩擦面接触。

c ）摩擦 作用，锥环、锁销向前转一角度，倒角相抵，锁止作用产生：

锁止面上作用力 F1 ，推销向后；力 F1 压锥环，二者摩擦使套、圈同步。传递惯性力，使销向前，阻止套左移。 同步时，惯性力矩消失，销向后，套可左移。

第四节 变速器操纵机构第四节 变速器操纵机构一、要求 1. 防止自动脱档、挂档（自锁） 2. 防止同时挂双档（互锁） 3. 防止误挂倒档（倒档锁）二、构造 1. 操纵机构 （ 1 ）直接拨动式

变速器操纵机构变速器操纵机构

（ 2 ）远距离操纵式 要求传动杆件有足够的刚度。

2. 锁止装置 （ 1 ）自锁 钢球、弹簧、拨叉轴上三凹槽。 （ 2 ）互锁只能移动一根拨叉轴要移动另一拨叉轴，须将已移动的拨叉轴退回原位。

（ 3 ）倒档锁

用较大的力方能挂入档位。

倒档拨叉轴

倒档拨块

倒档锁弹簧

倒档锁销

倒档锁结构

倒档锁结构

3. 其它操纵机构 副变速器用预选机械—气动式操纵机构

第四节 分动器第四节 分动器一、作用 将变速器输出的动力分配到各驱动桥，

同时起副变速器作用。二、 EQ2080 三轴越野车分动器 1. 布置位置 2. 结构特点 三根输出轴，两档变速（ 1.08 ， 2.0

5 ） 3. 动力传递路线

分动器结构

前桥

后桥

中间桥

输入轴

H L

输入轴 后桥

前桥

切诺基分动器结构示意图

四轮驱动

H L

4. 操纵机构特点

先接上前桥，才能挂低档。

先退出低档，才能摘下前桥。