第二十二天手动变速器

发布于 10-30 09:58:56

第二十二天手动变速器

任务目标

1.了解汽车手动变速器的结构和组成。

2.了解汽车手动变速器常见的维修项目。

知识准备

一、汽车变速器的功能和原理

汽车变速器一般安装在离合器后面，将离合器传递来的动力传给万向传动装置或驱动桥，如图22-1所示。

图22-1 变速器安装位置识别

汽车变速器主要有三大功能：

（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，适应各种行驶条件。

（2）在汽车发动机旋转方向不变的情况下，利用变速器的倒挡功能实现车辆倒退行驶。

（3）利用空挡，在发动机不熄火的情况下，暂时中断发动机动力传递，使车辆可以起步和怠速运行。

汽车变速器的工作原理：

汽车变速器内安装有多个不同的齿轮，通过不同大小的齿轮组合在一起，就可以实现对转矩和转速的调整，用低转矩可以换来高转速，用低转速则可以换来高扭矩，如图22-2所示。

图22-2 汽车变速器工作原理示意图

二、手动变速器基础知识

1.手动变速器的结构和组成

之所以被叫作手动变速器，就是因为变速时必须由驾驶员用手拨动变速器换挡杆，方可改变变速器的传动比，实现变速。手动变速器主要由壳体、传动组件（主动轴、从动轴、齿轮、同步器）、操纵组件（换挡拉杆、拨叉等）等组成，如图22-3和图22-4所示。

图22-3 手动变速器的结构

图22-4 手动变速器的组成

2.手动变速器的特点

（1）手动变速器与自动变速器相比，动力传递效率比较高，在相同的发动机排量条件下，手动变速器车辆更省油。

（2）手动变速器构造简单，维护保养比自动变速器简便。

（3）制造成本低，生产工艺成熟。

（4）由于构造简单，出故障的概率低，因此可靠性较高。

（5）手动变速器换挡时要同时控制离合器、换挡杆和油门，对驾驶员操作熟练性要求较高。

三、车辆齿轮油基本知识

车辆齿轮油即车辆的手动变速器、分动器和驱动桥等齿轮传动机构所用的润滑油。

现代车辆齿轮油在齿轮设计时已被视为齿轮装置的重要结构材料，其黏度和承载能力成为设计的重要依据之一。因此齿轮油在使用中必须严格按规定要求选用，否则会降低齿轮装置的使用寿命，甚至造成早期损坏。

1.车辆齿轮传动机构的工作特点及对齿轮油的性能要求

车辆传动装置中的齿轮在工作过程中受力非常复杂，特别是双曲线齿轮，两齿轴线在空中交错，齿长方向仍是弧形，齿面载荷可高达1.7GPa，冲击载荷可高达2.8GPa，且齿面要以很高的速度滑移，产生强烈的摩擦，使得齿面局部温度骤升，很容易出现烧结、熔焊（胶合）等损伤。在如此苛刻的工况下，齿轮油必须满足如下性能要求。

（1）良好的极压性，即在摩擦面接触压力非常高、油膜容易破裂的润滑条件下，能够防止烧结、熔焊等摩擦面损伤。极压性的改善必须依靠极压添加剂，它是一种分子中含有氯、硫、磷等元素的化合物。这些化合物在摩擦表面的温度达到足够高时，便与齿轮金属表面发生化学反应，生成氯化铁、硫化铁、磷酸铁薄膜，此固态膜的临界剪切强度低于基本金属，摩擦副滑动时的剪切运动就在固态膜中进行，从而防止金属表面出现胶合或擦伤。

（2）适当的黏度。车辆齿轮在正常运转条件下，齿面经常处于弹性流体动力润滑状态，此时，齿轮油的黏度对承载能力有重要影响。油的黏度高，弹性流体动力润滑油膜厚度厚，齿轮油的承载能力高，有利于齿面保护。但是黏度不是越高越好，因为齿轮工作时搅动齿轮油，液体内摩擦产生摩擦热，会使油温升高。油温升高，齿轮整体温度和齿面温度随之升高，油膜容易被破坏，所以齿轮油的黏度不可太大。因此要求齿轮油的黏度要适当，具体说应满足如下要求，在最低工作温度下的最大黏度须能保证汽车不经预热可以顺利起步；在一般运行工况下齿轮油内摩擦消耗不应使所传递的功率明显下降；在最高工作温度时的黏度须保证齿轮的可靠润滑。

（3）良好的黏温性能。即随着工作温度的变化，黏度变化要尽可能小，以保证在低温时具有足够的流动性，在齿轮转动时有足够量的油带到齿面及轴承，防止出现损伤；在高温时黏度不致降低太多，要能形成足够厚的润滑油膜。

车辆齿轮油除以上性能要求外，还应具有良好的热氧化安定性、抗泡性，对金属腐蚀性要小，储存安全性要好等。

2.车辆齿轮油的选用

齿轮油的正确选用包括：一要根据齿轮类型和工作条件确定油品质量档次；二要根据最低使用环境温度和齿轮传动装置的运行最高温度来确定黏度等级（牌号）。齿轮油黏度等级（牌号）所对应的使用环境温度如表22-1所示。

表22-1 齿轮油黏度等级（牌号）所对应的使用环境温度

（1）质量档次的选择

汽车齿轮油质量档次的选择应依据主减速器齿轮类型及其工作条件，如果主减速器是双曲线齿轮且齿面负荷在2000MPa以上、滑移速度超过10m/s、油温可高达120～130℃以上的车辆必须选用含有大量极压剂的重负荷车辆齿轮油（GL-5），如北京切诺基、红旗和进口高级轿车用齿轮油；如果主减速器是双曲线齿轮，但负荷较小，不超过2000MPa，齿面滑移速度在1.5～8m/s的车辆，如EQ1090、桑塔纳、夏利等应选中负荷齿轮油（GL-4）；有些结构化较紧凑的越野车和进口载货汽车，如红岩CQ-261、奔驰20206、斯太尔等，主减速器虽为螺旋伞齿轮传动，但工作条件也比较苛刻，它们也必须使用中负荷齿轮油（GL-4），不可使用极压抗磨性很低的普通车辆齿轮油。若后桥主减速器是一般螺旋伞齿轮，工作条件苛刻程度一般的车辆，选用普通车辆齿轮油（GL-3）即可。

车辆的手动变速器、分动器的齿轮都是圆柱直齿轮或斜齿轮，负荷一般低于2000MPa，转速较快，容易形成流体（轻负荷）或弹性流体（重负荷）润滑油膜，同时各挡齿轮交替工作，所以工作条件比主减速器温和，选用含非活性抗磨剂的或少量极压抗磨剂的普通车辆齿轮油即能满足润滑要求。但为简化用油品种，方便管理，多数汽车制造厂推荐驱动桥和手动变速器用同一种齿轮油。转向机构齿轮传动部分一般和手动变速器使用一种润滑油。

（2）等级的选择

参照美国API（美国石油学会）提出的齿轮油性能分类，我国齿轮油分为普通车辆齿轮油（CLC）、中负荷车辆齿轮油（CLD）、重负荷车辆齿轮油（CLE）三级，质量分别与美国的GL-3、GL-4、GL-5级油相当。按其质量水平，美国石油学会将汽车齿轮油分五档（GL-1～GL-5）。GL-1～GL-3的性能要求较低，用于一般负荷下的正、伞齿轮，以及变速器和转向器等齿轮的润滑。GL-4用于高速低扭矩和低速高扭矩条件下，汽车双曲线齿轮传动轴和手动变速器的润滑。GL-5的性能水平最高，用于运转条件苛刻的高冲击负荷的双曲线齿轮传动轴和手动变速器的润滑。中高档进口轿车一般均选用GL5级齿轮油。

按黏度分类：我国车辆齿轮油黏度分类采用美国汽车工程师学会（SAE）黏度分类法，分为70W、75W、80W、85W、90等黏度等级，其中“W”代表冬用，SAE70W、75W、80W、85W为冬用油：无“W”字则为非冬用油，车辆齿轮油黏度等级的选择主要依据的是使用环境温度。我国南方地区可选用90号油，东北及西北寒区宜选用80W-90或75W-90号油，其余中部地区宜选用85W-90号油，如表22-1所示。

实际操作

1.手动变速器油液检查（以马自达AXELA轿车为例，见表22-2）

表22-2 手动变速器油位检查操作步骤