变速器 （用来改变来自发动机转速和转矩的机构）

常用术语

变速器用基础名词术语：

(1)主动齿轮、从动齿轮。输入轴可理解为是与离合器连接的，并在发动机驱动下转动，固定在输入轴上的齿轮随之同步转动，该齿轮称为主动齿轮此后与输出轴连接为一体的齿轮被迫转动，所以该齿轮称之为从动齿轮。

(2)传动比i。从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比定义为传动比。

当从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之间的关系发生变化时，传动比i改变，在发动机转速不变的条件下，会影响输出轴转速改变，即车轮转速改变。一对相互啮合的齿轮，使用中齿数不会变化，因此它的传动比是固定不变的。若在输入轴上装有若干个齿数不等的齿轮与输出轴上的对应齿数也是变化的齿轮啮合，则可以获得一组传动比i不同的有级式变速器。汽车变速器就是按照这个基本原理实现换档变速。

(3)前进档，能够使汽车向前行驶的档位。倒档，能够使汽车倒退行驶的档位。空档，变速器中各档齿轮都不在工作位置上，此时发动机动力输入到输入轴后，不再向输出轴传输。

(4)直接档。发动机动力不经过变速器中的任何齿轮的传递，而是经变速器输入轴和与它直接连接为一体的输出轴直接输出的档位称为直接档。直接档传动比为1。

(5)超速档。即输出轴的转速高于输入轴转速的档位。

(6)档数。是指有级式齿轮变速器所具有的档位的数量。常用齿轮变速器的档数为四到五档，而三档变速器已不多见。档数愈多，汽车对行驶条件的适应性越好，油耗越低，但变速器传动机构与操纵机构越复杂，使操纵困难，成本也高。

(7)低档、高档。在变速器的档位中，数字小的档位叫做低档，数字越小的档位，传动比越大，牵引力也越大，而车速越低。如一档的传动比在前进档位中最大，车速最低，牵引力最大。数字大的档位称高档，数字越大，传动比越小，牵引力也越小，但车速越高。

(8)换档。变速器完成传动比的变换过程称换档。接合套换档，换档是通过与齿轮一体，位于齿侧的接合齿圈与接合套相互啮合（或分开）来实现传动比变换的叫做接合套换档。同步器换档，利用同步器换档。换档不仅接合齿上没有冲击和噪声而且换档时间也短。

(9)跳档。汽车行驶中因接合齿磨损和振动等原因，导致接合套与接合齿圈分开而使变速器处在空档状态。

概述

变速器

变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。

滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。离合器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在啮合式离合器上装以摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再进行接合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。变速器广泛用于机床、车辆和其他需要变速的机器上。机床主轴常装在变速器内，所以也叫主轴箱，其结构紧凑，便于集中操作。在机床上用以改变进给量的变速器称为进给箱。

发展

随着汽车产量的小幅增长，2012年中国汽车变速器需求量也将出现上涨，涨幅大约在6%左右。其中手动变速器的需求量将同比增长2.62%左右，自动变速器的需求量增长幅度则在10%以上，自动变速器的配套比例进一步上升。^[1]

目前中国自动变速器仍然主要应用于乘用车市场。2012年中国自动变速器在乘用车市场的配套率从2011年的41%增长至43%，预计2015年将增长至47%。从类型来看，目前中国乘用车自动变速器以AT为主流，2012年中国上市销售的主要自主品牌中高级乘用车几乎全部采用了国外供应商所提供的AT变速器。同时，在博格华纳等企业形成的产业联盟带动下，投产DCT的企业也逐渐增多，未来有望成为主流。目前中国从事自动变速器生产的企业共有20多家，根据这些企业的已建产能和在建产能统计，2015年中国自动变速器产能将达到775万台，其中AT为263万台，占比33.9%；DCT产能占比为43.9%；而CVT、AMT产能则分别占比17.0%、5.2%。

功能

变速器

2、实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。实现倒车行驶汽车，发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。

3、中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。

4、实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如，可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。

基本结构

变速器

简单式变速器的基本结构：由壳体、传动部分和操纵部分组成。

1、壳体：壳体是基础件，用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油).：其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷，所以壳体应有足够的刚度，内壁有加强，形状复杂，多为铸件(材料为灰铸铁，常用HT200)。

为便于安装，传动部分和操纵部分常做成剖分式，箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口，油面检查尺口，还应考虑散热。

2、传动部分：是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度，而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等，所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好，能可靠传递动力，挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承，润滑简单，效率高、径向间隙小，轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅(υ>25m／s，只要粘度适宜可甩到壁上)。

3、操纵部分：主要零件位于变速器盖内。

工作原理

机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。^[1]

基本分类

1、按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

变速器

(b)无级式变速器：传动比可在一定范围内连续变化，常见的有液力式，机械式和电力式等。

(c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

2、按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。

(a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

(b)自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。

(c)半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动(强制)换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。

结构特点

简单式变速器有效率高、构造简单使用方便钧优点矿但档数少，i变化范围小(牵引力、速度范围小)，只宜在档数不多的某些车工采用。若增加i的范围，则使变速器尺寸加大，轴跨度增加，为了既增加档数又不使轴跨度过大，可采用组成式变速器。所谓组成式变速器，通常由两个简单式变速器组合而成，其中档数较多的称为主变速器，较少的称为副变速器。^[2]

优点缺点

组成式变速器的优点：

变速器

缺点：

1、档组间传动比有对应关系，不易使每档的2，(速度及牵引力)都很理想。 2、换档操纵麻烦，有时要操纵两个变速部分，若为插花换档还不便记忆。为了减少操纵动作，最好能顺序换档。为此要求重视档次编排十使第灭档组传动比全部大于第11档组，达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的，这样才最为方便。

保养

1、新车走合期内，变速器的首次换油很重要，由于新零件相互摩擦所产生的金属末屑，对变速器内各零件极为有害，尤其是对同步器的锥环寿命影响很大，行驶1500km进行首次换油。^[2]

2、每l200km保养时应拆洗变速器操纵机构各个球头副，加润滑油，调整间隙，保证各个球头副的灵活和无间隙，变速器第一轴前轴承加注锂基润滑脂。

3、每次2400 km保养时应更换润滑油(每次换油应在行车后趁热将油放尽，并用煤油将变速器内洗干净)，建议采用85W/90号，90号，级别APIGL-4硫磷型中负荷车辆齿轮油，容量约7.5 L。

4、应该常检查变速器的油平面，以加油螺栓孔的下缘为限，不要注入过量的油，否则变速器会发热过甚或漏油。

5、定期清洗通7e塞，同期堵塞会使变速器内压力增高，引起漏油，通气塞应在每3000 km时清洗十净。

6、定期检查变速器外部螺栓和第二轴突缘螺母的紧固情况及变速器内部零件的使用情况，第二轴突缘锁紧螺母的拧紧力矩不小于196 Nm。

7、每隔4800 km保养：检查变速器各轴承的工作情况(特别是一轴前、后轴承)，必要时更换。

8、每间隔80000km左右保养：拆检变速器总成，并进行调整。由于总成的磨损情况与操作者的使用因素关系极大，因此总成解体可视总成本身工作情况决定，凡工作情况良好性能优良，解体拆检时可根据需要延长，但应作其他项目检查。

检修

变速器齿轮经常处在不断变化的转速，负荷下进行工作，齿轮齿面又受到冲击载荷的冲击，致使齿轮(特别是齿面)产生损伤。常见损伤有：^[2]

1、齿轮磨损 变速器齿轮在正常工作条件下，齿面呈现出均匀的磨损，要求沿齿长方向磨损不应超过原齿长的百分之30;齿厚不应超过0.40；齿轮啮合面积不低于齿面的3分之2;运转齿轮啮合间隙一般应为0.15-0.26mm,使用限度为0.80mm;接合齿轮啮合间隙应为0.10-0.15mm，使用限度为0.60mm.可用百分表或软金属倾轧法测量。如果超过间隙，应成对更换。

2、齿轮轮齿破碎 轮齿破碎，主要是由于齿轮啮合间隙不符合要求，轮齿啮合部位不当或工作中受到较大的冲击载荷所致。若轮齿边缘有不大于2mm的微小破碎，可用油石修磨后继续使用；若超过这个范围或有3处以上微小破碎，则应成对更换。

3、常啮合齿轮端面磨损 常啮合的斜齿端面应有.10-0.30mm的轴向间隙，以保证齿轮良好运转，若齿端磨损起槽，可磨削修复，但磨削量应不超过50mm。

4、常啮合齿轮轴颈，滚针轴承及座孔磨损成啮合齿轮座孔与滚针轴承及轴颈三者配合间隙应为0.01-0.08mm，否则应予更换。变速器壳体的检修变速器壳体是变速器总成的基础件，用以保证变速器中各零件的正确位置，工作中承受一定的载荷。常见损伤有：

（1）轴承座孔的磨损 壳体的轴承座孔磨损会破坏其与轴承的装配关系，直接影响变速器输入，输出轴的相对位置。轴承与座孔的配合间隙应为0-0.03mm,最大使用极限为0.10mm.否则应更换壳体或承孔镶套修复。

（2）壳体螺纹孔的修复注油罗塞孔，放油螺塞孔的螺纹损伤以及壳体之间连接螺栓螺纹孔的损伤，可采取镶螺塞修复变速器在工作过程中，各轴承受着变化的扭转力矩，弯曲力矩作用。

各轴的常见损伤有：

（1）轴颈磨损 轴颈磨损过大，不但会使齿轮轴线偏移，而且会带来齿轮啮合间隙的改变，造成传动时发出噪声。同时也使轴颈与轴承配合关系受到破坏，运转可能引起烧蚀。因此要求滚子轴承所在过盈配合处轴颈磨损不大于0.02mm滚针轴承配合处轴颈磨损不大于0.07mm,否则景更换或镀铬修复。

（2）健齿磨损健齿磨损在受力一侧较为严重。可与花键套配合检查，当健齿磨损超过0.25或与原键槽配合见习超过0.40mm时，齿轮的接合齿圈，结合套与健齿周配合见习大于0.30mm时，半圆键与轴颈键槽见习超过0.08mm时对健齿周或有键槽的轴应修复或更换。

（3）变速器轴弯曲检修 用顶针顶住变速器轴两端的顶针孔，利用百分表检查轴的径向跳动，其偏差应小于0.10mm.超过应进行压力校正修复。

同步器的检修

（1）锁环式惯性同步器的检修：锁环的锥面角a约为6度-7度，在使用中，锥角变形中增大而不能迅速同步，则应及时更换。

（2）锁销式惯性同步器：锁销式同步器主要损伤为锥环，锥盘磨损，当锥环斜面上0.40mm深的螺纹槽磨损至0.10mm深时，应更换。若锥环端面有擦痕，则需要端面车削，但累计车削两不得大于1mm，否则应更换。

故障处理

变速器异响现象

变速器异响是指变速器工作时发出的不正常的响声。^[2]

原因

2、轴承响轴承磨损严重；轴承内(外)座圈与轴颈(孔)配合松动；轴承滚珠碎裂或有烧蚀麻点。

3、其他原因发响如变速器内缺油，润滑油过稀、过稠或质量变坏；变速器内掉入异物；某些紧固螺栓松动；里程表软轴或里程表齿轮发响等故障。

诊断与排除

变速器漏油现象

变速器周围出现齿轮润滑油，变速器齿轮箱的油量减少，则可判断为润滑油泄漏。

原因及排除方法

单向离合器损坏失效后，液力变矩器就没有了转矩放大的功用，将出现如下故障现象：车辆加速起步无力，不踩加速踏板车辆不走，但车辆行驶起来之后换挡正常，发动机功率正常，如果作失速试验会发现失速转速比正常值低400～800rpm。

锁止离合器的常见故障有不锁止和常锁止。不锁止的现象是车辆的油耗高、发动机高速运转而车速不够快。具体检查时要相应检查电路部分、阀体部分以及锁止离合器本身常锁止的现象是发动机怠速正常，但选档杆置于动力档（R、D、2、L）后发动机熄火，锁止离合器的检查需要将液力变矩器切开后才能进行，但这只能由专业的自动变速器维修站来完成

其它检修项目

1、检查液力变矩器的外部；目视检查液力变矩器的外部有无损坏和裂纹，油泵驱动毂外径有无磨损、缺口有无损伤。如有异常应更换液力变矩器

2、液力变矩器的清洗；当自动变速器曾有过热现象或ATF油被污染后，应该清洗液力变矩器。清洗液力变矩器可以采用专用的冲洗机进行，也可以手工清洗，方法是加入干净的ATF油，用力摇晃、振荡液力变矩器，然后排净油液，反复进行这样的操作，直到排出的油液干净为止。液力变矩器内部干涉的检查液力变矩器内部干涉主要指导轮和涡轮、导轮和泵轮之间的干涉。如果有干涉，液力变矩器运转时会有噪声。将液力变矩器与飞轮连接侧朝下放在台架上，然后装入油泵总成，确保液力变矩器油泵驱动毂与油泵主动部分接合好。把变速器输入轴（涡轮轴）插入涡轮轮毂中，使油泵和液力变矩器保持不动，然后顺时针、逆时针反复转动涡轮轴，如果转动不顺畅或有噪声，则更换液力变矩器。将油泵放在台架上，并把液力变矩器安装在油泵上，旋转液力变矩器使液力变矩器的油泵驱动毂与油泵主动部分接合好，然后固定住油泵并逆时针转动液力变矩器，如果转动不顺畅或有噪声，则更换液力变矩器。

各档位时换档执行元件的动作情况

(1)如果C1故障，则自动变速器没有前进档，即将选档杆置于D位、2位或L位时车辆都无法起步行驶。但对于倒档没有影响；

(2)如果C2故障，则自动变速器没有三档，倒档也将没有；

(3)如果B2或F1故障，则自动变速器没有D位二档，但对于二位二档没有影响；

(4)如果B3故障，则自动变速器没有倒档；

(5)如果F0故障，则自动变速器三档升四档时会产生换档冲击。这是由于三档升四档时，相当于由C0切换到B0，但C0、B0有可能同时不工作。此时负荷的作用将使超速行星排的齿圈不动，如果没有F0，在行星架的驱动下太阳轮将顺时针超速转动，当B0工作时产生换档冲击；

(6)如果F2故障，则自动变速器没有D位一档和二位一档，但对于L位一档没有影响

(7)换档时，单向离合器是自动参与工作的，所以只考虑离合器和制动器的工作即可。D1档升D2档是B2工作，D2升D3档是C2工作，D3和D4互换，相当于C0和B0互换；

(8)如果某档位的动力传动路线上有单向离合器工作，则该档位没有发动机制动。

离合器打滑原因；离合器鼓、花键毂、离合器片、压盘等是否磨损严重、变形，回位弹簧是否断裂、弹性不足，单向球阀是否密封良好等。间隙过大会使换档滞后、离合器打滑

3、制动器检修；检查制动带是否破裂、过热、不均匀磨损、表面剥落等情况，如果有任何一种，制动带都应更换。检查制动鼓表面是否有污点、划伤、磨光、变形等缺陷。制动器装配后要调整工作间隙，原因与离合器间隙的调整是一样的。方法是：将调整螺钉上的锁紧螺母拧松并退回大约五圈，然后用扭力扳手按规定转矩将调整螺钉拧紧，再按维修手册的要求将调整螺钉退回一定圈数，最后用锁紧螺母紧固。

变速器跳挡

电动汽车在某挡行驶过程中，急速踩下油门踏板或电动汽车受到冲击时，变速杆自行调回空挡，滑动齿轮脱离啮合位置，使动力传递中断，即为掉挡。此现象常发生在中、高速的负荷突然变化，或电动汽车振动时，一般高速掉挡的居多。尽管电动汽车变速器设置了预防掉挡的自锁装置，但经长期使用，由于齿轮磨损形成锥形，啮合时产生轴向力，加之工作过程振抖、转速变化，迫使啮合齿轮沿变速器轴向脱开。因此磨损超限便有可能工作失效而产生掉挡。这是一种比较危险的故障之一，例如电动汽车重载上坡，行驶中若出现掉挡故障时，电动汽车即可减速，当驾驶员采取制动时，电动汽车滑行，很容易滑到路边掉进沟而翻车。

变速器跳挡具体表现为：变速器齿轮或齿套磨损过量，沿齿长方向磨成锥形；拔叉轴凹槽及定位球磨损，以及定位弹簧过软或折断，使自锁装置失效；变速器轴、轴承磨损松旷或轴向间隙过大，使轴转动时齿轮啮合不好发生跳动和轴向窜动；操纵机构变形松旷，使齿轮在齿长位置啮合不足等原因。电动汽车在行驶中，变速器内轴承或齿轮、齿套严重磨损松旷；第二轴花键和滑动齿轮的花键磨损过甚而松旷；第二轴与中间轴上止动卡环折断或松脱，引起齿轮的前后窜动；电动汽车变速叉弯曲或叉端工作面过度磨损；叉轴上的定位槽座磨损、导块凹槽磨旷、变速叉轴定位弹簧过弱或折断；同步器锁销松动、散架或滑动齿套长度磨蚀严重；变速器壳轴承孔中心线不同心等，都会引起自动跳回空挡位置。

变速器跳挡处理

当发现某档掉档时，仍将变速杆推入该档，然后拆下变速器盖，察看齿轮啮合情况。若齿轮啮合良好，则故障在换档机构。用手推动跳档的换档叉试验其定位装置。如果定位不良，需拆下换档叉轴，检验定位球及弹簧。如果齿轮未完全啮合，用手推动掉档的齿轮或齿套，能正确啮合，应检查换档叉是否弯曲或磨旷，换档叉固定螺丝有无松脱，叉端与齿轮槽间隙是否过大。若是换档良好，而齿轮或齿套又能完全啮合时，应检查齿轮是否磨成锥形、轴承是否松旷、变速轴是否前后移动。

根据上述检查所发现的问题，按标准修复，如必要时更换新件，才能彻底消除变速器乱档和掉挡故障。另外，变速器在工作过程中，各轴承受着变化的扭转力矩，弯曲力矩作用，健齿部分还承受着挤压，冲击和滑动摩擦等载荷，会造成各轴的损伤。