手动变速器拆装

一、任务目标

通过本活动学习，学习者应能：

（1）完整罗列出手动变速器的组成部件。

（2）用自己的语言概括变速器的工作原理。

（3）熟悉变速器的常见换挡方式。

（4）30分钟内完成手动变速器的拆装。

二、知识准备

1．变速器的功用

（1）改变传动比，扩大驱动力和速度变化范围，适应路况和行驶条件，使发动机在最有利的条件下工作。

（2）不改变发动机旋转方向的前提下，实现倒向行驶。

（3）中断发动机向驱动轮的动力传递。

2．变速器的组成

变速器主要由变速传动机构和变速操纵机构组成。

3．变速器的类型

（1）按传动比变化方式的不同，变速器可分为有级式、无级式和综合式3种。

（2）按换挡操纵方式的不同，变速器可分为手动操纵式、自动操纵式和半自动操纵式3种，如图1－43所示。

图1－43 变速器分类

（3）按支撑轴的数量不同，变速器可分为2轴变速器和3轴变速器。

（4）按挡位个数的不同，变速器可分为4挡变速器和5挡变速器。

4．变速传动机构

（1）变速传动机构的组成

变速传动机构主要由齿轮、轴及变速器壳体等零部件组成。

（2）变速器传动机构的工作原理

①利用不同齿数的齿轮对相互啮合，改变变速器的传动比（i）；

②通过增加齿轮传动的对数，以实现倒挡。

前进挡时，动力由第一轴直接传给第二轴，只经过一对齿轮传动，两轴转动方向相反。倒挡时，动力由第一轴传给倒挡轴，再由倒挡轴传给第二轴，经过两对齿轮传动，第一轴与第二轴转动方向相同。

（3）常见的换挡方式

①滑动齿轮换挡方式

如图1－44所示，直齿滑动式换挡齿轮与轴通过花键相连接，在空挡情况下，与另一齿轮并不啮合。挂挡时，通过直接移动滑挡齿轮与另一个齿轮啮合即可。这种换挡方式换挡冲击大、齿轮易磨损，同时参与工作的齿轮数少，高强度下易断齿。

图1－44 滑动齿轮换挡方式示意

②接合套换挡方式

如图1－45所示接合换挡装置用于斜齿轮传动（参与工作齿轮数多，工作平稳）的挡位。接合套式换挡装置由于其接合齿短，换挡时拨叉移动量小，故操作较轻便，且换挡承受冲击的面积增加，使换挡时冲击减小，换挡元件的寿命长。

③同步器换挡方式

如图1－46所示同步器式换挡装置是在接合套式换挡装置的基础上又加装了同步元件而构成的一种换挡装置。它可以保证在换挡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，从而可消除换挡时的冲击，并使换挡操纵简单，无须用脚踩离合。

5．两轴式变速器

（1）两轴式变速器结构

如图1－47所示，两轴式变速器变速传动机构主要由第一轴（即动力输入轴）、第二轴（即动力输出轴）、倒挡轴、各挡齿轮及变速器壳体所构成。大部分轿车都采用两轴式变速器。

图1－45 接合套换挡方式示意

图1－46 同步器换挡方式示意

（2）两轴式变速器传动原理

两轴式变速器传动机构如图1－48所示。

①一挡传递路线（如图1－49所示）

输入轴→一挡主动齿轮→一挡从动齿轮→一挡－二挡同步器→输出轴。

②二挡传递路线（如图1－50所示）

输入轴→二挡主动齿轮→二挡从动齿轮→一挡－二挡同步器→输出轴。

③三挡传递路线（如图1－51所示）

输入轴→三挡主动齿轮→三挡从动齿轮→三挡－四挡同步器→输出轴。

④四挡传递路线（如图1－52所示）

输入轴→四挡主动齿轮→四挡从动齿轮→三挡－四挡同步器→输出轴。

图1－47 两轴式变速器结构

图1－48 两轴式变速器传动机构

图1－49 两轴式变速器一挡传动路线

图1－50 两轴式变速器二挡传动路线

图1－51 两轴式变速器三挡传动路线

图1－52 两轴式变速器四挡传动路线

⑤五挡传递路线（如图1－53所示）

输入轴→五挡主动齿轮→五挡从动齿轮→四挡－五挡同步器→输出轴。

图1－53 两轴式变速器五挡传动路线

⑥倒挡传递路线（如图1－54所示）

输入轴→倒挡主动齿轮→倒挡惰轮→倒挡从动齿轮（三挡－四挡同步器接合套）→输出轴。

图1－54 两轴式变速器倒挡传动路线

6．防止自动跳挡的措施

利用接合套换挡的变速器，由于接合套与齿圈的接合长度较短，同时汽车行驶时需要经常换挡，频繁拨动接合套将使齿端发生磨损。汽车行驶中可能会因震动等原因造成接合套与齿圈脱离啮合，即发生自动跳挡。通过以下结构措施可以防止自动跳挡：

（1）接合套和接合齿圈的齿端制成倒斜面。

（2）花键毂齿端的齿厚切薄。

（3）接合套的齿端制成凸肩图。

防自动跳挡装置如图1－55所示。

图1－55 防自动跳挡装置

7．同步器构造及工作原理

同步器是利用摩擦原理实现同步的，现代汽车上广泛使用的是惯性式同步器，可以从结构上保证待啮合的接合套与接合齿轮的花键齿在达到同步之前不可能接触，可以避免齿间冲击和噪音。

（1）锁环式惯性同步器

锁环式惯性同步器主要是由齿轮、锁环、卡环、滑块、花键毂、结合套等部分组成，如图1－56所示。

图1－56 锁环式惯性同步器

（2）同步器结合过程

①第一步（如图1－57所示）

通过变速器操纵机构向左推动接合套，并通过定位销带动滑块一起向左移动。同时锁环与齿圈相接触，由于两者转速不相等，使得接合套的齿端与锁环齿端恰好抵住。

图1－57 锁环式同步器结合过程一

②第二步（如图1－58所示）

由于驾驶员始终对接合套施加一个轴向推力F1，故形成倒角斜面上的法向正压力Fn和切向分力F2。F2形成一个力图拨动锁环相对于接合套向后倒转的拨环力矩。

图1－58 锁环式同步器结合过程二

③第三步（如图1－59所示）

只要驾驶员继续对接合套施加推力，使两个摩擦锥面之间靠静摩擦作用紧密结合在一起，在拨环力矩的作用下，接合套与锁环不再相抵触，而与锁环的花键齿圈进入啮合。

图1－59 锁环式同步器结合过程三

④第四步（如图1－60所示）

当接合套与锁环进入啮合后，轴向力不再作用于锁环上，但由于接合套和待啮合齿轮之间未同步，所以接合套的花键齿恰好与齿圈的花键齿发生抵触，则作用于接合套上的轴向力在齿圈的倒角面上也会产生一个切向分力，靠此切向分力便可拨动齿圈及其相联系的零件相对于接合套转过一个角度，从而使接合套与齿圈进入啮合，接合套转过一个角度，从而使接合套与齿圈进入啮合最终完成换挡过程。

图1－60 锁环式同步器结合过程四

8．变速器操纵机构

（1）操纵机构

如图1－61所示，操纵机构主要是由变速杆、拨块、拨叉轴和拨叉等组成。它主要作用是完成换挡的基本动作，保证驾驶员准确可靠地使变速器挂入所需要的挡位。

图1－61 操纵机构

（2）操纵机构的安全装置

操纵机构的安全装置有自锁装置、互锁装置和倒挡锁装置。操纵机构安全装置的作用是保证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作。

①自锁装置

如图1－62所示，自锁装置是由自锁钢球和自锁弹簧组成，它的作用是保证换挡到位，防止自动脱挡。

图1－62 自锁装置结构

②互锁装置

如图1－63所示，互锁装置是由互锁销，互锁钢球组成的，它的作用是防止同时挂入两挡。

图1－63 互锁装置结构

③倒挡锁装置

如图1－64所示，倒挡锁装置是由倒挡锁销、倒挡锁弹簧组成，必须用力克服倒挡锁弹簧才能切入倒挡，以防止误挂倒挡。

图1－64 倒挡锁装置结构

9．远距离操纵机构

图1－65 远距离操纵机构

当变速器在汽车上的布置离驾驶员座位较远时，需要在变速杆与拨叉轴之间加装一套传动机构或辅助杠杆，实现对变速器的远距离操纵，如图1－65所示。此时，操纵机构由外部操纵机构和内部操纵机构两部分构成。

外部操纵机构是指从变速杆到选挡换挡轴之间的所有传动件，它的作用是实现对变速器的远距离操纵。

内部操纵机构是由选挡换挡轴、拨叉轴、拨叉、自锁装置、互锁装置和倒挡锁等组成。

三、活动实施

（一）实施方案

1．质量要求

参照2013款1．6L科鲁兹轿车厂家的质量标准要求。

2．组织方式

每四位同学一组，能够使用手动变速器拆装工具，对科鲁兹车上的手动变速器按照企业岗位操作规范进行拆装作业。每组作业时间为 40分钟。

3．作业准备

（1）技术要求与标准：

①正确使用拉模、压床、夹具等工具，防止意外发生。

②拆下零件应按顺序摆放整齐。

③密封胶，刮刀，替换件的准备。

④正确使用工具。

（2）场地设施：消防设施的场地。

（3）设备设施：2013款1．6L科鲁兹轿车一辆、科鲁兹车型底盘相关专用工具、拉模、压床、夹具、工具车、零件车、标保工具车、垃圾桶等。

（4）耗材：干净抹布、清洁剂、密封胶等。

（二）操作步骤

1．拆卸变速器输入轴和主轴

（1）拆卸换挡控制壳体

如图1－66所示，拆卸换挡控制壳体紧固螺栓①，取下换挡控制壳体②和衬垫③，衬垫不可重复使用。

（2）拆卸变速器盖

如图1－67所示，拆卸变速器盖紧固螺栓①和②，取下变速器盖③和衬垫④，衬垫不可重复使用。

（3）拆卸变速器壳体

如图1－68所示，将变速器换至二挡，拆卸变速器壳体紧固螺栓①，将变速器壳体②连同输入、输出轴和齿轮一起拆下，取下衬垫③，衬垫不可重复使用。

（4）安装变速器夹具

如图1－69所示，将DT－113－2－A夹具②安装到已经支承好的工作台上，并确保安全可靠；用锁销③将DT－552夹具①固定在工作台夹具DT－113－2－A夹具②上用以固定变速器。将变速器换至倒挡，把变速器壳体连同输入、输出轴和齿轮一起安装到DT－552夹具①上。

（5）拆卸五挡换挡拨叉

如图1－70所示，拆卸五挡拨叉螺栓①，取下五挡换挡拨叉②和垫块③。

图1－66 拆卸换挡控制壳体

图1－67 拆卸变速器盖

图1－68 拆卸变速器壳体

图1－69 安装变速器夹具

（6）拆卸五挡同步器

如图1－71所示，使用卡簧钳拆卸卡环①，用带轴承拔出器支脚的CH－161－B轴承拔出器拉出五挡同步器②。

（7）拆卸五挡从动齿轮

如图1－72所示，依次拆卸五挡从动齿轮同步器环①、五挡从动齿轮②、五挡从动齿轮轴承③、五挡齿轮卡环④和止推垫圈（2片）⑤。

图1－70 拆卸五挡换挡拨叉

图1－71 拆卸五挡同步器

（8）拆卸五挡输入齿轮

如图1－73所示，使用卡簧钳拆卸五挡输入齿轮卡环①，用DT－553－A五挡齿轮拔出器拉出五挡输入齿轮②。

图1－72 拆卸五挡从动齿轮

图1－73 拆卸五挡输入齿轮

（9）拆卸五挡联锁杆

如图1－74所示，拆卸五挡联锁杆紧固螺栓①，取下五挡联锁杆②。

（10）拆卸换挡轴止动杆

如图1－75所示，使用DT－7004滑锤和DT－42469换挡杆拆卸工具，拆卸3个换挡轴止动杆①和换挡轴止动弹簧盖②，取下倒挡换挡轴止动弹簧③、一挡和倒挡同步器固定件④。

（11）拆卸倒挡换挡拨叉

如图1－76所示，拆卸倒挡换挡拨叉销①，拔出倒挡换挡轴②，取下倒挡换挡拨叉③。

（12）拆卸换挡轴互锁销连接器螺栓

如图1－77所示，拆下换挡轴互锁销连接器固定螺栓①。

图1－74 拆卸五挡联锁杆

图1－75 拆卸换挡轴止动杆

图1－76 拆卸倒挡换挡拨叉

图1－77 拆卸换挡轴互锁销连接器螺栓

（13）拆卸三、四挡换挡轴和拨叉、五挡换挡联锁

如图1－78所示，拆下三、四挡换挡拨叉销②，三、四挡换挡轴③和换挡拨叉④，分解五挡换挡联锁⑤。

提示：⑦是离合器轴叉衬套，⑥是五挡换挡轴衬套。

（14）拆卸换挡轴互锁销连接器

如图1－79所示，拆下换挡轴互锁销②，取下换挡轴互锁销连接器①。

图1－78 拆卸三、四挡换挡轴和拨叉、分解五挡换挡联锁

图1－79 拆卸换挡轴互锁销连接器

（15）拆卸一、二挡换挡拨叉

如图1－80所示，拆卸一、二挡换挡拨叉销②，取下一、二档换挡轴③和一、二档换挡拨叉④。

（16）拆卸输入轴和主轴

如图1－81所示，压紧卡环固定主轴并用DT－36633卡环固定件将其固定；使用卡环钳使卡环在输入轴①底部保持打开。

图1－80 拆卸一、二挡换挡拨叉

图1－81 拆卸输入轴和主轴

（17）拆卸变速器磁铁

如图1－82所示，将变速器磁铁①从变速器壳体上拆下。

2．安装变速器输入轴和主轴

（1）安装变速器磁铁

如图1－83所示，将变速器磁铁①装到变速器壳体上。

图1－82 拆卸变速器磁铁

图1－83 安装变速器磁铁

（2）安装输入轴和主轴

在主轴底部压紧卡环，并使用DT－36633卡环固定件将其固定。如图1－84所示，使用卡环钳使卡环在输入轴①底部保持打开。将输入轴／主轴总成安装至变速器壳体上。释放主轴卡环和输入轴卡环。

（3）安装一、二挡换挡拨叉

如图1－85所示，将一、二挡换挡轴②和一、二挡换挡拨叉①装到变速器壳体上，插上一、二挡换挡拨叉销③。

图1－84 安装输入轴和主轴

图1－85 安装一、二挡换挡拨叉

（4）安装换挡轴互锁销连接器

如图1－86所示，装上换挡轴互锁销连接器①，插上换挡轴互锁销②。

（5）安装三、四挡换挡拨叉和五挡换挡联锁

如图1－87所示，先将五挡换挡联锁①装至三、四挡换挡轴②，再将三、四挡换挡轴②和换挡拨叉④安装到变速器壳体，插上三、四挡换挡拨叉销⑤。

提示：⑥和③是离合器轴叉衬套。

图1－86 安装换挡轴互锁销连接器

图1－87 安装三、四挡换挡拨叉和五挡换挡联锁

（6）安装换挡轴互锁销连接器螺栓

如图1－88所示，安装换挡轴互锁销连接器固定螺栓①，拧紧力矩为7N·m。

（7）安装倒挡换挡拨叉

如图1－89所示，安装倒挡换挡拨叉①和倒挡换挡轴②，按图示位置插上倒挡换挡拨叉销③。

（8）安装换挡轴止动杆

如图1－90所示，将1挡和倒挡同步器固定件①、倒挡换挡轴止动弹簧②装入变速器壳体，用换挡轴止动弹簧盖③固定；将3个换挡轴止动杆④固定于壳体上。

图1－88 安装换挡轴互锁销连接器螺栓

图1－89 安装倒挡换挡拨叉

（9）五挡联锁杆的安装

如图1－91所示，将五挡联锁杆①装到壳体上，用五挡联锁杆紧固螺栓②固定，拧紧力矩为7N·m。

图1－90 安装换挡轴止动杆

图1－91 五挡联锁杆的安装

（10）安装五挡齿轮

如图1－92所示，将输入轴、主轴和壳体置于CH－334安装工具套管上，使用DT－554安装工具将前进挡五挡输入齿轮①在液压机上压入，用卡环钳安装五挡输入主动齿轮卡环②。

（11）安装五挡从动齿轮

如图1－93所示，依次安装止推垫圈（2片）①、五挡齿轮卡环②、五挡从动齿轮轴承③、五挡从动齿轮④和五挡从动齿轮同步器环⑤。

（12）安装五挡同步器

如图1－94所示，仍将输入轴、主轴和壳体置于CH－334安装工具套管上，使用DT－554安装工具将五挡齿轮同步器①在液压机上压入，用卡环钳安装五挡齿轮同步器卡环②。

图1－92 安装五挡齿轮

图1－93 安装五挡从动齿轮

图1－94 安装五挡同步器

（13）安装五挡换挡拨叉

如图1－95所示，将五挡换挡拨叉垫块①装至五挡换挡拨叉②上，然后安装到五挡同步器接合套，用2只螺栓③固定，拧紧力矩22N·m。

（14）拆卸变速器安装夹具

如图1－96所示，拔出锁销①，将变速器和DT－552夹具①一起从工作台夹具DT－113－2－A夹具上取下。

图1－95 安装五挡换挡拨叉

图1－96 拆卸变速器安装夹具

（15）安装变速器壳体

如图1－97所示，更换变速器壳体衬垫①，将变速器壳体②连同输入、输出轴和齿轮一起装入离合器壳体，用螺栓③紧固，拧紧力矩22N·m。

（16）安装变速器盖

如图1－98所示，更换变速器盖衬垫①，用螺栓③将变速器盖②装至变速器壳体上，用螺栓拧紧力矩18N·m。

图1－97 安装变速器壳体

图1－98 安装变速器盖

（17）安装换挡控制壳体

如图1－99所示，更换换挡控制壳体衬垫①，在变速器处于空挡位置时，装入换挡控制壳体②，用螺栓③紧固，拧紧力矩22N·m。

3．分解变速器输入轴和主轴

（1）拆卸输入轴轴承座螺栓

如图1－100所示，用卡环钳拆下输入轴螺栓卡环①，拆下输入轴轴承座螺栓②。

（2）拆卸输入轴齿轮组

如图1－101所示，将输入轴齿轮组①置于DT－22912－B通用轴承拔出器上，用液压机压出输入轴。

（3）拆卸输入轴轴承

如图1－102所示，用液压机将置于DT－22912－B通用轴承拔出器上的输入轴轴承①压出。

图1－99 安装换挡控制壳体

图1－100 拆卸输入轴轴承座螺栓

图1－101 拆卸输入轴齿轮组

图1－102 拆卸输入轴轴承

（4）拆卸主轴后轴承

如图1－103所示，用液压机将置于DT－22912－B通用轴承拔出器上的主轴后轴承①压出。

（5）拆卸一挡齿轮

如图1－104所示，使用卡环钳拆下主轴后轴承卡环①，依次取下一挡齿轮止推垫圈②、一挡齿轮止推轴承③、一挡齿轮④和一挡齿轮轴承⑤。

图1－103 拆卸主轴后轴承

图1－104 拆卸一挡齿轮

（6）拆卸二挡和三挡齿轮

如图1－105所示，使用卡环钳拆下一、二挡齿轮同步器毂卡环①，取出一、二挡齿轮同步器毂止推垫圈②，使用DT－22912－B通用轴承拔出器在液压机上同时压出一、二挡同步器总成③和二挡齿轮④，依次取下二挡齿轮轴承⑤、三挡齿轮止推垫圈（2片）⑥、三挡齿轮卡环⑦、三挡齿轮⑧和轴承⑨。

（7）拆卸三挡和四挡同步器

如图1－106所示，使用DT－22912－B通用轴承拔出器在液压机上同时压出三、四挡同步器总成①和四挡齿轮②，取下四挡齿轮轴承③。

图1－105 拆卸二挡和三挡齿轮

图1－106 拆卸三挡和四挡同步器

（8）拆卸主轴前轴承

如图1－107所示，依次取下四挡齿轮卡环①、主轴止推垫圈（2片）②、主轴前轴承③。

4．组装输入轴和主轴

（1）安装主轴前轴承

如图1－108所示，依次安装主轴前轴承①、主轴止推垫圈（2片）②、四挡齿轮卡环③至主轴上。

图1－107 拆卸主轴前轴承

图1－108 安装主轴前轴承

（2）安装四挡齿轮

如图1－109所示，将四挡齿轮轴承①和四挡齿轮②安装到主轴上。

（3）安装三挡和四挡同步器

如图1－110所示，使用J－44907轴承安装工具在液压机上安装三挡和四挡同步器①。

图1－109 安装四挡齿轮

图1－110 安装三挡和四挡同步器

（4）安装二挡和三挡齿轮

如图1－111所示，依次安装三挡齿轮轴承①、三挡齿轮②、三挡齿轮卡环③、三挡齿轮止推垫圈（2片）④、二挡齿轮轴承⑤和二挡齿轮⑥。

（5）安装一挡和二挡同步器

如图1－112所示，使用DT－48238五挡输入齿轮安装工具在液压机上安装一挡和二挡同步器总成①，装上一挡和二挡齿轮同步器毂止推垫圈②，使用卡环钳安装一挡和二挡齿轮同步器毂卡环③。

图1－111 安装二挡和三挡齿轮

图1－112 安装一挡、二挡同步器

（6）安装一挡齿轮

如图1－113所示，依次安装一挡齿轮轴承①、一挡齿轮②、一挡齿轮止推轴承③和一挡齿轮止推垫圈④，用卡环钳装妥主轴后轴承卡环⑤。

（7）安装主轴后轴承

如图1－114所示，使用液压机将主轴后轴承①装至主轴。

图1－113 安装一挡齿轮

图1－114 安装主轴后轴承

（8）安装输入轴轴承

如图1－115所示，使用液压机将输入轴轴承①压至输入轴齿轮组总成上。

（9）安装输入轴齿轮组

如图1－116所示，将输入轴齿轮组总成①在液压机上压入输入轴。

图1－115 安装输入轴轴承

图1－116 安装输入轴齿轮组

（10）安装输入轴轴承座螺栓

如图1－117所示，拧入输入轴轴承座螺栓，拧紧力矩为15N·m，使用卡环钳安装输入轴螺栓卡环。

四、活动小结

1．变速器的功用和类型

（1）变速器的功用是变速、变矩、中断动力传递、对外输出功率。

（2）变速器的类型：按传动比级数不同分为有级式、无级式和综合式三种；按传动方式不同分为普通齿轮式和液力机械式；按工作轴的数量可分为三轴式变速器和二轴式变速器。

图1－117 安装输入轴轴承座螺栓

2．齿轮变速的原理

（1）齿轮变速的原理是：一对齿数不同的齿轮啮合传动，若小齿轮为主动齿轮，带动大齿轮转动，输出转速降低；若大齿轮带动小齿轮时，输出转速升高。其传动比i12＝n1／n2＝Z2／Z1。

（2）输入轴转速与输出轴转速或者从动齿轮齿数与主动齿轮齿数的比值。传动比大于1，表示减速；传动比小于1，表示超速；传动比等于1，表示直接挡。

（3）换挡即改变传动比，通过不同的齿轮啮合传动来实现。

3．变速器组成

变速器主要由变速传动机构和操纵机构两大部分组成。

五、活动评价

（一）课堂练习

1．判断题

（1）变速器第一轴与第二轴相互平行且在同一条直线上，因此，第一轴转动第二轴也随着转动。（　 ）

（2）变速器倒挡传动比数值设计得较大，一般与一挡传动比数值相近。这主要是为了倒车时，汽车应具有足够大的驱动力。（　 ）

（3）变速器的某一挡位的传动比既是该挡的降速比，也是该挡的增矩比。（　 ）

2．单选题

变速器挂倒挡时，第二轴的旋转方向（　 ）。

A．与发动机曲轴旋转方向相同　B．与发动机曲轴旋转方向相反

（二）技能评价

表1－3 手动变速器拆装之技能评价

（注：操作正确即得分，操作错误或未进行操作得0分）