普通齿轮变速器工作原理



	普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。

	变速器传动机构

	(1)三轴变速器这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。
	(2)两轴变速器这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。

	三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。


	第一轴和第一轴常啮合齿轮为一个整体，是变速器的动力输入轴。第一轴前部花键插于离合器从动盘毂中。

	在中间轴上制有（或固装）有六个齿轮，作为一个整体而转动。最前面的齿轮与一轴常啮合齿轮相啮合，称为中间轴常啮合齿轮，从离合器输入一轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。向后依次称各齿轮为中间轴三档、二档、倒档、一档和五档齿轮。

	在第二轴上，通过花键固装有三个花键毂，通过轴承安装有二轴各档齿轮。其中从前向后，在第一和第二花键毂之间装有三档和二档齿轮，在第二和第三花键毂之间装有一档和五档齿轮，它们分别与中间轴上各相应档齿轮相啮合。在三个花键毂上分别套有带有内花键的接合套，并设有同步机构。通过接合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给二轴。其中在第二个接合套上还制有倒档齿轮。第二轴前端插入一轴齿轮的中心孔内，两者之间设有滚针轴承。第二轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。

	当变速器第一轴被离合器从动片驱动时，第一轴常啮合齿轮通过中间轴常啮合齿轮带动中间轴转动，中间轴上各档齿轮又带动二轴上相应各档齿轮转动。在各接合套都位于花键毂中央，未挂档时，二轴上各档齿轮都在二轴上空转，二轴不输出动力，变速器处于空档状态；当变速器操纵机构将二轴上某一档齿轮的接合齿圈与其邻近的花键毂通过接合套挂通时，已传到中间轴齿轮的动力经过中间轴和二轴上的这一对齿轮、接合套及花键毂又传到二轴上，变速器处于该档工作状态。当第一花键毂通过接合套与前面第一轴常啮合齿轮的接合齿圈挂通时，来自输入轴的动力直接传到输出轴上，这时变速器的传动效率最高，这一档位称为直接档。

	为了能够在发动机曲轴转动方向不变的情况下倒车行驶，在变速器中设置了倒档轴。倒档齿轮通过轴承活套在倒档轴上（图中未画出）。当第二接合套位于中间位置时，其上边齿轮正好与中间轴倒档齿轮相对。用换档拨叉把倒档齿轮拨到与这两个齿轮相啮合位置，中间轴上的动力就会经倒档齿轮、第二接合套上的齿轮和第二花键毂传到二轴上。倒档齿轮起到了改变转动方向的作用。

	变速器处在某一档位时，输入轴与输出轴的转速之比称为变速器该档的传动比。对于三轴变速器，其传动比的计算可以用下式进行：

	传动比 i = 输入轴转速/输出轴的转速 =（中间轴常啮合齿轮齿数N2/第一轴常啮合齿轮齿数N1） ×（第二轴某档齿轮齿数N4/中间轴某档齿轮齿数N3）

	例如：解放CA1091型汽车六档变速器的第三档：传动比 i 3 =（中间轴常啮合齿轮齿数N2/第一轴常啮合齿轮齿数N1） ×（第二轴三档齿轮齿数N4/中间轴三档齿轮齿数N3）＝（43/22）×（38/26）＝2.857

	为了防止脱档，可以在接合齿上采取各种措施。

	在该变速器上，各轴上倒档齿轮均为直齿园柱齿轮，采用移动齿轮换档方式。其余各齿轮全部为斜齿园柱齿轮，具有传动平稳的特点。

	在有些变速器上，二轴上齿轮及相应中间轴上各齿轮均为直齿园柱齿轮。二轴上齿轮通过花键安装在二轴上，可以沿轴向相对于二轴滑动。采用移动二轴上齿轮的换档方式，使二轴上的各档齿轮与中间轴各档齿轮有选择地挂通，从而实现不同档位的变换。也有的变速器只采用接合套换档，而没有同步装置。这样的变速器在换档时，都存在不能避免齿轮冲击的缺点，随着制造技术的发展，目前变速器普遍采用了同步器换档方式。

	在五档变速器中，往往将第五档设计为超速档。变速器处于超速档工况时传动比小于1，输出轴比输入轴转得要快。在路况良好，汽车不需要频繁加减速的情况下，使用超速档能让发动机工作在接近最经济状态的满负荷情况；又因为行驶同样的路程，使用超速档时曲轴转的圈数要少于使用直接档时曲轴转的圈数，这样就减少了由于活塞上下运动所造成的摩擦损失，减少了单位行驶里程的油耗。变速器传动比的减小造成了对发动机输出转矩要求的增加，但由于汽车驱动能力不需为加速留出很大的余地，发动机输出转矩的能力是完全可以胜任的。

为了减小因摩擦引起的零件磨损和功率损失，必须保证变速器内良好的润滑。应从壳体一侧的加油口向变速器内加入齿轮油，使油面高度与加油口持平。当变速器工作时，浸在油内的齿轮把齿轮油飞溅到各处，润滑各齿轮，轴和轴承的工作表面。为了能润滑第一轴和第二轴之间的滚针轴承和第二轴上的（滑动或滚针）轴承，在本图所示变速器中专设了油泵，将齿轮油经输出轴内油路输送到这些地方。而目前大多数变速器内往往是在第一轴常啮合齿轮和第二轴齿轮上钻出径向油孔，在第二轴上其它齿轮的端面处开出径向油槽，使润滑油能流向轴承处。需要更换的齿轮油可从壳体底部的放油口放出。

	为了防止润滑油顺第一轴和轴承盖之间的间隙处流出而影响离合器的正常工作，在第一轴轴承盖内设有回油螺纹或安装橡胶油封，并在壳体上开有回油孔。为了防止润滑油顺第二轴向后流出，在第二轴轴承盖内设有橡胶油封。在箱体与箱盖，箱体与侧盖，箱体与轴承盖间的接合面处都装入密封纸垫，或加涂密封胶。为了防止因温度升高，箱体内压力增大使润滑油渗出，在变速器箱盖上装有通气塞。通气塞平时是关闭的，当箱体内外压差达到一定值时，通气塞打开，放出或吸入空气，使此压差保持在一个较小的数值以内。

	两轴变速器

	这类变速器主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比，由于省去了中间轴，在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴，所以传动效率要高一些；同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动，所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。

	如图所示为两轴五档变速器装置简图，这是一个横置式变速器。与纵置式变速器相比，横置式变速器没有成90度角的动力传递，传动效率要提高1％左右。横置式变速器受布置空间的限制，传递功率有限，只适合在中、低级轿车上使用，捷达、富康、夏利等轿车采用这种布置形式。纵置式变速器不受这种限制，适合在中、高级轿车上使用。



	在输入轴上，从左向右依次排有：一档、倒档、二档、三档、四档和五档齿轮，其中三、四、五档齿轮是过轴承活套在输入轴上的。在三档、四档齿轮之间和五档齿轮之后，都有通过花键与输入轴固装的花键毂。在输出轴上，与输入轴上齿轮对应的有：一档、二档、三档、四档和五档齿轮，其中一、二档齿轮是过轴承活套在输出轴上的。在一档、二档齿轮之间有通过花键与输出轴固装的花键毂，在此花键毂外的接合套上制有倒挡从动齿轮。主减速器主动齿轮与输出轴作成一体，位于输出轴最左端。

	当三个接合套都位于花键毂中央时，变速器处于空档状态；当变速器操纵机构将输出轴花键毂上接合套向左推时，一档从动齿轮与输出轴连为一体，动力由输入轴经一档主、从动齿轮传到输出轴。当此接合套位于中间位置时，其上边齿轮正好与输入轴倒档齿轮相对。当变速器倒档轴上的倒档齿轮（图中未画出）被拨到与这两个齿轮相啮合位置时，输入轴上的动力就会经倒档齿轮传到输出轴上。挂其余各档的情况与挂一档的情况相类似。