基本介紹
- 中文名：變速箱
- 外文名：gearbox
- 主要組成：齒輪和軸
- 作用：變速變矩
- 操縱方式：強制、自動、半自動
- 套用領域：汽車、工程機械
簡介,功能,工作原理,分類,按傳動比變劃分,按手動與自動劃分,按操縱方式劃分,保養方式,常見故障,掛擋困難,自動脫檔,變速箱異常響聲,維修流程,
簡介
變速箱是車輛上非常重要的部件，它可以改變傳動比，擴大驅動輪轉矩和轉速的作用。隨著現代科技的發展，變速箱也有了升級，從最初的手動變速箱，到現在無級變速箱，從無同步器到有同步器，操控越來越方便。目前工程機械上廣泛採用柴油機，其轉矩與轉速變化範圍小，不能滿足車輛在各種工況下對牽引力和行駛速度的要求，需採用變速箱來解決這種矛盾。變速箱性能的優劣是衡量工程機械動力性、經濟性及駕駛性的關鍵。目前的變速系統主要有：機械傳動、液力傳動、靜液壓傳動。變速箱有人力換擋和動力換擋，結構有定軸式和行星式。
功能
（1）改變傳動比，擴大驅動輪轉矩和轉速的變化範圍，以適應經常變化的行駛條件，同時使發動機在有利{功率較高而油耗較低)的工況下工作；
（2）在發動機旋轉方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；
（3）利用空擋，中斷動力傳遞，以發動機能夠起動、變速，並便於變速器換檔或進行動力輸出。
工作原理
其中液力變扭器是AT最具特點的部件，它由泵輪、渦輪和導輪等構件組成，直接輸入發動機動力傳遞扭矩和離合作用。泵輪和渦輪是一對工作組合，它們就好似相對放置的兩颱風扇，一台主動風扇吹出的風力會帶動另一台被動風扇的葉片旋轉，流動的空氣——風力成了動能傳遞的媒介。
如果用液體代替空氣成為傳遞動能的媒介，泵輪就會通過液體帶動渦輪旋轉，再在泵輪和渦輪之間加上導輪以提高液體的傳遞效率。由於液力變矩器自動變速變矩範圍不夠大且效率偏低。
圖1.手動變速箱工作原理分類
按傳動比變劃分
（1）有級式變速器：有級式變速器是使用最廣的一種。它採用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉式變速器(行星齒輪變速器)兩種。轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有3-5個前進檔和一個倒檔，在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多檔位。所謂變速器檔數即指其前進檔位數。
（2）無級式變速器：無級式變速器的傳動比在一定的數值範圍內可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式(動液式)兩種。電力式無級變速器的變速傳動部件為直流串激電動機，除在無軌電車上套用外，在超重型自卸車傳動系中也有廣泛採用的趨勢。動液式無級變速器的傳動部件為液力變矩器。
無級變速器屬於自動變速器的一種，但它能克服普通自動變速器“突然換擋”、油門反應慢、油耗高等缺點。它由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的。因此，其比傳統自動變速器結構簡單，體積更小。另外，它可以自由改變傳動比，從而實現全程無級變速，使汽車的車速變化平穩，沒有傳統變速器換擋時那種“頓”的感覺。
傳動系統里，傳統的齒輪被一對滑輪和一隻鋼製皮帶所取代，每個滑輪其實是由兩個椎形盤組成的V形結構，引擎軸連線小滑輪，透過鋼製皮帶帶動大滑輪。玄機就出在這特殊的滑輪上：CVT的傳動滑輪構造比較奇怪，分成活動的左右兩半，可以相對接近或分離。錐型盤可在液壓的推力作用下收緊或張開，擠壓鋼片鏈條以此來調節V型槽的寬度。當錐型盤向內側移動收緊時，鋼片鏈條在錐盤的擠壓下向圓心以外的方向（離心方向）運動，相反會向圓心以內運動。這樣，鋼片鏈條帶動的圓盤直徑增大，傳動比也就發生了變化。
圖2.無級變速箱（3）綜合式變速器：綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大值與最小值之間的幾個間斷的範圍內作無級變化，套用較多。
按手動與自動劃分
（1）手動變速器
手動變速器，也稱手動檔，即用手撥動變速桿才能改變變速器內的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。踩下離合時，方可撥得動變速桿。如果駕駛者技術好，裝手動變速器的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油。
AMT變速箱是手動變速箱的一種，它的優點是省油，價格便宜，缺點是套用車型很少，技術不夠成熟。如果說“手自一體”是使普通自動變速箱有了手動擋的感覺，那么AMT變速箱就恰恰相反，它是在手動變速箱的基礎上，通過改變換擋操縱部分，在總體結構不變的情況下加裝自動操縱系統來實現換擋的自動化，就像是一個機器人為您完成操作離合器和選擋的兩個動作。由於本質上還是手動變速箱，AMT在省油方面也繼承了手動擋的優勢。在行車過程中，AMT因擋位變化引起的頓挫感依然存在。
（2）自動變速器
自動變速器，利用行星齒輪機構進行變速，它能根據油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。
一般來講，汽車上常用的自動變速器有以下幾種類型：液力自動變速器、液壓傳動自動變速器、 電力傳動自動變速器、有級式機械自動變速器和無級式機械自動變速器等。其中，最常見的是液力自動變速器。液力自動變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統構成，主要包含自動離合器和自動變速器兩大部分。它能夠根據油門的開度和車速的變化，自動地進行換擋。無級變速器屬於自動變速器的一種。
圖3.變速箱實物圖按操縱方式劃分
（1）強制操縱式變速器：強制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。
（2）自動操縱式變速器：自動操縱式變速器的傳動比選擇和換檔是自動進行的，所謂“自動”。是指機械變速器每個檔位的變換是藉助反映發動機負荷和車速的信號系統來控制換檔系統的執行元件而實現的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。
（3）半自動操縱式變速器：半自動操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個檔位自動操縱，其餘檔位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或鬆開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換檔。
圖4.變速箱內部構造保養方式
裝備自動變速箱的汽車越來越多。有了自動變速箱，人們可以在一腳油門、一腳剎車之間，完成對汽車的駕駛，非常輕鬆。如果車主平時忽視對自動變速箱的保養，嬌貴的自動變速箱很容易出現故障。
車主平時最容易忽視的是正確選用和按時更換自動變速箱油。除了平時的正確駕駛外，進行保養的關鍵就是正確“換油”。需注意的是，必須使用製造商規定使用的自動變速器油（ATF），否則會使自動變速器出現異常磨損。更換自動變速箱油不能在路邊店或汽車美容店進行，因為此操作非常嚴格。國際上的自動變速箱有兩大系列，使用兩個系列標準的自動變速箱油，兩者不能互換和混用，否則會損壞自動變速箱。因此，更換自動變速箱油，車主一定要到特約維修廠或專業的自動變速器維修店去。
常規情況下，自動變速箱汽車每行駛20000公里至25000公里時應清洗保養一次，或遇變速箱打滑、水溫偏高、換擋遲緩、系統滲漏時清洗保養一次。
注意事項：
1.掌握好更換自動變速箱油的周期。
自動變速箱內部控制機構非常精密，配合間隙小，所以大部分自動變速箱換油周期一般為兩年或4~6萬公里。在正常使用的過程中，變速箱油的工作溫度一般在120攝氏度左右，因此對油品的質量要求很高，還必須保持清潔。其次，變速箱油使用時間長了以後會產生油垢，有可能會形成油泥，會加大各摩擦片和各部件的磨損，而且還影響系統油壓，使動力傳遞受到影響。第三，髒油中的油泥會使各閥體中閥體的移動不暢，油壓控制受影響，從而使自動變速箱出現異常。要經常檢查。
2.正確地更換變速箱油。
較好的換油方法是動態換油，採用專用的變速箱清洗設備，在變速箱運轉的過程中，將舊油充分循環，排放乾淨後再加入新的變速箱油，從而使換油率高達90以上，保證良好的換油效果。
3.自動變速箱油液位是否正常。
自動變速箱油的檢查方法與發動機機油不一樣，發動機機油在冷車狀態下檢查、而變速箱油是需要將油預熱到50℃左右，再將擋位桿在各擋位停留2秒鐘後置於停車擋，此時油尺正常油麵應位於最高與最低線之間，如不夠，應及時添加相同品質的油品。
常見故障
長期使用過程中，因換擋頻繁，使變速箱中的零部件不可避免地要發生磨損、變形，導致變速箱掛擋困難、自動脫擋、運轉中發出噪音等故障現象，影響使用。所以在日常使用中，要經常對變速箱工作情況進行全負荷操作檢查，觀察變速箱傳動是否平穩，有無異常間隙及雜聲，及時找出原因進行調整或修理。常見故障如下所示：
掛擋困難
操縱變速桿掛擋時，感到掛擋很費力，不能順利進人擋位；或掛擋時出現打齒聲，嚴重時掛不上擋。
產生原因如下：
（1）離合器分離不徹底，不能完全切斷動力。具體表現為兩個方面：一是由於操縱不當，踏板沒踏到底，造成分離不徹底，掛擋困難。這種現象常見於新手，由於不熟練，往往踏板沒踏到底就掛擋，出現掛不上擋，且齒輪發響的狀況；二是屬於離合器技術狀態較差導致的掛擋困難；
（2）新車個別嚙合齒齒端粗糙，造成掛擋困難；
（3）換擋撥叉鬆脫、彎曲，換擋叉軸彎曲、鏽蝕，移動困難，撥叉軸固定撥叉的鎖定螺釘鬆動時，也會造成掛擋困難；
（4）變速桿上的倒擋拉桿長度調整不當，掛倒擋時，致使鎖片上升高度不夠，不能順利進人倒擋位置。
自動脫檔
自動脫擋常見有兩種情況。一種是在行駛中，稍抬加速踏板，擋位就跳回到空擋位置;另一種是在上坡負荷加大時，擋位立即跳回到空擋位置，這種情況下，如果重新掛擋未掛上，很容易形成溜坡，發生嚴重的事故。
產生原因如下：
（1）撥叉彈簧彈力減弱或折斷，使自鎖定位失靈；
（2）撥叉鎖定螺釘鬆動，撥叉軸定位槽或自鎖裝置的鋼球磨損，不能將變速桿可靠定位；
（3）撥叉有效行程小或撥叉彎曲變形，導致齒輪嚙合不到位，受力後易脫擋；
（4）撥叉端面磨損嚴重，撥叉端面與滑動齒輪環槽間隙過大，滑動齒輪易前後移位而自動脫擋；
（5）齒輪工作面磨損成錐形，使齒輪嚙合間隙過大，易產生軸向推力，致使滑動齒輪脫開嚙合；
（6）齒輪與軸的花鍵磨損，鍵槽間隙過大，使齒輪在傳動中擺動，滑動齒輪易脫離嚙合位置；
（7）軸承磨損、軸承松曠，軸承與軸內圈滑轉、軸承與箱體座孔外圈滑轉，軸向間隙過大，都使齒輪軸產生傾斜和齒輪軸發生位移，導致齒輪受力後自動脫離嚙合。
變速箱異常響聲
變速箱異常響聲有兩種情況:一種是在空擋位置時出現異響;另一種是在行駛中換擋時出現異響。
產生原因如下：
（1）齒輪油油量不足或齒輪油質量太差；
（2）齒輪齒面嚴重磨損，使嚙合間隙過大；
（3）齒輪輪齒疲勞剝落或崩邊崩角；
（4）中間軸、第二軸過度磨損，或是花鍵軸和齒輪內花鍵磨損嚴重，間隙過大;軸彎曲或軸上鎖止件鬆動；
（5）軸承鬆動或保持架損壞；
（6）撥叉的非工作部位接觸、碰擦；
（7）修理時不是成對更換齒輪，而是單個更換新齒輪。
維修流程
變速箱的具體維修流程如下所示：
1、解體及初檢
是變速箱維修中第一道步驟，將變速箱全部徹底解體，包括內部油泵、離合器、活塞、行星架、閥體（滑閥箱）、差速器、變扭器等，所有的解體都嚴格按照技術規範和依靠大量的專用設備和工具進行，否則會引起零件損壞。解體完畢後按照標準技術數據對所有的零件進行初步檢測並根據變速箱的實際故障查出故障點。將直觀檢測失效的零件和一次性使用零件和剩餘零件分別放置，進入下一道工序。
2、零件清洗及檢測
零件清洗在維修過程中是一個非常重要的工序，清潔度是維修質量保證的關鍵因素，任何細小的雜質都會對變速箱的工作品質產生巨大影響。
清洗過程也要經過幾道工序才能完成，首先煤油初洗，第二步超音波清洗，第三步熱水清洗，第四步壓縮空氣清潔。清潔要求所有零件一塵不染，表面不得有任何油污，油道通暢。
零件清洗完畢後，送入裝配工位，按照標準對所有的零件進行再次檢測，確定所有需要維修材料，準備組裝。
3、閥體清洗、檢修
此過程和上一步驟同時進行，閥體（滑閥箱）是自動變速箱的核心元件，鑄造精密，需要很專業的人員才可以操作此步驟。作為專業維修需要將閥體全部解體，解體後徹底清洗，然後檢查所有滑閥及閥體的磨損根據實際情況維修。組裝完畢後還要與標準數據對比嚴格進行壓力測試，只有符合標準數據範圍內的閥體才可以進入到組裝工位。
另外此工位還要對電磁閥、各種感測器、線束、壓力開關等電器元件進行功能測試，只有通過嚴格測試合格的零件才能進入下一道工位
4、小總成組裝
小總成組裝是對變速箱維修過程中內部組件的再檢和調整,為總成總成裝配的前一道工序，其作業內容包括：
油泵的組裝和檢測
離合器的組裝和間隙調整檢測
換檔機構的組裝調整檢測
閥體的組裝檢測
差速器的組裝調整檢測
行星齒輪機構的組裝調整
密封件的保持壓力測試
5、總成組裝
總成組裝是裝配最後一道工序,需要在特殊的工作環境中完成。所有組件的位置、間隙、預緊力等都必須嚴格按照技術規範進行操作。總成裝配完畢後還要進行靜態壓力測試，在達到技術標準後才可以進入下一道工序
6、總成動態測試
總成動態測試是通過測試台模擬汽車的工作對變速箱進行動態測試
通過模擬測試可以檢測變速箱的各種工作性能，如各種油壓數據是否符合技術規範；入檔、升檔、降檔是否平順；鎖止離合器結合釋放是否符合要求；是否達到既定的轉速；變速箱的冷卻流量是否達到標準範圍；變速箱運轉噪音是否符合要求等等。所有測試數據都要進行記錄並與標準進行對比，符合要求後才能交付客戶裝車使用。
