汽车底盘变速器结构和原理：手动变速器

自动变速器传动易于操纵，但效率较低，结构复杂。手动变速器具有结构简单，传动效率高，维修方便等优点，限于篇幅，本书只介绍手动变速器。

1.基本原理

手动变速器也称为定轴式变速器，由变速器壳体、轴、齿轮、轴承等组成。手动变速器的原理就是齿轮传动的原理。一对齿数不同的齿轮啮合时，如果是大齿轮带动小齿轮，那么转矩下降，转速升高。如果是小齿轮带动大齿轮，那么转矩增大，转速下降。

（1）变速原理 如图2-35a所示，发动机的转矩经过离合器传给变速器输入轴，经过两对齿轮传动，由变速器输出轴输出。其动力传递路线为输入轴1→齿轮2（主动）→齿轮8（从动）→中间轴→齿轮9（主动）→齿轮5（从动）→接合套4→花键毂（齿座）3→输出轴6。

在传动过程中，传动比指输入轴转速和输出轴转速的比值，如果是一对齿轮，传动时传动比为主动齿轮转速和从动齿轮转速的比值。多级齿轮传动的总传动比等于各级传动比的乘积。

一般轿车的手动变速器有5个前进档，可在大范围内改变转速。常见的5档变速器的传动比是：一档为3.287∶1；二档为2.043∶1；三档为1.394∶1；四档为1.00∶1（直接档），五档为0.853∶1（超速档），倒档的传动比一般略大于一档。

超速档主要用于在良好路面上轻载或空车行驶。使用超速档可提高汽车的燃油经济性，但如果发动机功率不高，会影响汽车的动力性。因此一般重型载货车最高档位是直接档，没有超速档。

（2）换档原理 如图2-35b所示，当由人施加到变速杆上的力传递到接合套时，接合套向左移动。这时，变速器处于空档，如果再将接合套向左推动，则发动机动力传递不经过中间轴，这样变速器为直接档传动。

图2-35 变速器传动简图

1—变速器输入轴 2、5、8、9—齿轮 3—花键毂 4—接合套 6—变速器输出轴 7—变速器中间轴

（3）变向原理 在三轴式变速器中，前进档使用两对齿轮来传递动力，第一对齿轮的从动齿轮和第二对齿轮的主动齿轮安装于同一个轴（中间轴）上，以同一速度旋转。相啮合的一对齿轮的旋向是相反的，经过两对齿轮后，输入轴和输出轴的转向不会改变。在变速器倒档中，增加了一个齿轮或一对同轴转速相同的齿轮用于改变转动方向。

在两轴式变速器中，前进档时，动力由输入轴直接传给输出轴，只经过一对齿轮传动，两轴转动方向相反。倒档时，动力由第一轴传给倒档轴上的齿轮，再由倒档轴的齿轮传给第二轴，经过两对齿轮传动，第一轴与第二轴转动方向相同。倒档轴上的齿轮不改变传动的力矩和方向，称为惰轮。

变速器包括传动机构和操纵机构两大部分。三轴式变速器主要用于客车、载货车和部分发动机前置后轮驱动的轿车。传动机构主要由输入轴、中间轴、输出轴、壳体、齿轮及同步器等组成。

2.典型的三轴式五档变速器

（1）构造 典型的三轴式五档变速器的传递路线如图2-36所示。典型的三轴式五档变速器用螺栓固定在离合器壳上，基本结构如图2-37所示，输入轴轴承盖的外凸面与离合器壳相应的孔配合，可以保证输入轴和曲轴的轴线重合。

变速器输入轴也称为第一轴、一轴、主动轴等，其前端与发动机曲轴中心孔通过导向轴承相连，曲轴中心孔和导向轴承对输入轴起支撑作用。输入轴花键部分与离合器从动盘配合，用于传递动力。输入轴中间部分与轴承配合，被支撑于变速器壳体上。输入轴后端与常啮合齿轮铸成一体，常啮合齿轮是空心的，其空心部分称为中心孔，用于安装滚针轴承来支撑输出轴。

输出轴前端用滚针轴承支撑，后端用滚子轴承支撑在变速器壳体上。如图2-38所示，输出轴上铣有多处花键，分别用于连接同步器的四档和五档花键毂（齿座），二档和三档花键毂齿轮，滑动齿轮和凸缘。输出轴后端通过凸缘与万向传动装置相连，用于动力输出。输出轴与凸缘通过花键连接，用锁紧螺母锁紧。

如图2-39所示，中间轴的两端由轴承支撑在变速器壳体上，中间轴位于变速器底部，工作时能搅动齿轮油飞溅润滑各运转部件。

图2-36 三轴式五档变速器结构简图

1—常啮合主动齿轮 2—四档和五档同步器接合套 3—四档从动齿轮 4—三档从动齿轮 5—二档和三档同步器接合套 6—二档从动齿轮 7—滑动齿轮上接合套 8—滑动齿轮（一档、倒档从动齿轮） 9—壳体 10—输入轴 11—四档和五档同步器齿座 12—三档和四档同步器齿座 13—输出轴 14—中间轴 15—倒档轴 16—常啮合从动齿轮 17—四档主动齿轮 18—三档主动齿轮 19—二档主动齿轮 20—倒档中间齿轮 21—一档、倒档主动齿轮

说明：为了让图简洁，二档和三档同步器与四档和五档同步器省略了同步器中的锥盘，图中虚线表示，虚线相连的两个齿轮是相啮合的。

图2-37 三轴式五档变速器输入轴和壳体部分

1—输入轴轴承盖 2—衬垫 3—钢丝挡圈 4—输入轴后轴承 5—检查孔盖 6—外壳 7—定位销 8—输出轴后轴承盖 9—中间轴前轴承盖 10—倒档检查孔盖 11—中间轴后轴承盖

倒档轴是不能转动的，在壳体的外端有一锁片，可以在轴向和径向限制倒档轴运动。倒档轴上有两个滚针轴承和一个轴承隔套，用来支撑倒档齿轮。倒档轴上滚针轴承和输出轴前端滚针轴承的规格是相同的。

图2-38 三轴式五档变速器输出轴部分

1—同步器锥环 2—同步器锥盘 3—同步器锁销 4—同步器定位销 5—接合套 6—卡环 7、12、19、26—垫片 8—花键毂 9—衬环 10—四档从动齿轮 11、14、18—轴承 13—三档从动齿轮 15—输出轴 16—定位销 17—二档从动齿轮 20—滑动齿轮 21—支撑轴承 22—钢丝挡圈 23—里程表主动转子 24—油封 25—凸缘 27—锁紧螺母

图2-39 三轴式五档变速器中间轴及倒档轴部分

1—中间轴前轴承 2—齿轮挡圈 3—中间轴常啮合齿轮 4—挡圈 5—四档齿轮 6—三档齿轮 7—隔套 8—二档齿轮 9—半圆键 10—中间轴 11—中间轴后轴承 12—中间轴后轴承外缘挡圈 13—锁片 14—锁紧螺母 15—轴承隔套 16—轴承 17—倒档齿轮 18—倒档齿轮轴 19—倒档齿轮轴锁片

变速器齿轮用优质钢经严格的热处理工艺加工而成，齿轮的齿面硬度很高，而齿轮的轮毂要比齿面硬度低并有相当高的韧性。

变速器内多使用斜齿轮，因为斜齿轮接触面大，噪声小。但是斜齿轮工作时会产生轴向力，如果安装不牢固，会使斜齿轮滑动。在变速器内采用直齿轮的是滑动齿轮（一档、倒档从动齿轮）和与其啮合的齿轮，滑动齿轮在滑动接合时容易出现撞击，故容易损坏。

齿轮与轴的连接情况分为以下几种：通过轴承连接，这种连接方式中，齿轮与轴之间不直接传递动力，例如，倒档中间齿轮，输出轴上二档从动齿轮、三档从动齿轮、四档从动齿轮；通过花键连接，例如，滑动齿轮，这种连接齿轮和轴之间可以传递动力；输入轴上的常啮合主动齿轮和中间轴上的倒档主动齿轮，轴和齿轮是一体式，当齿轮损坏后，需要将轴一起更换；中间轴的常啮合从动齿轮、四档主动齿轮、三档主动齿轮、二档齿轮和中间轴是过盈配合（即轴的外径比孔的内径大）并用半圆键连接，轴和齿轮之间能传递动力。

齿轮的结构有以下几种：一种是上文提到的与轴做成一体，滑动齿轮与接合套做成一体，二档从动齿轮与锥盘做成一体；另一种是普通齿轮；还有一种是与同步器接合的齿轮会带有接合齿，倒档轴上的两个齿轮连在一起。

倒档轴上的两个倒档中间齿轮的大小及齿数非常接近，安装时要注意方向，装错了会没有倒档。安装时可按以下任一方法来辨别：数出齿轮上的齿数来分清齿轮大小，根据倒档的传动比大于一档的传动比推算出齿数较少齿轮和滑动齿轮啮合；根据齿轮啮合关系来辨别方向。滑动齿轮和一档、倒档主动齿轮啮合，倒档中间轮中的一个也与一档、倒档主动齿轮啮合，因此倒档中间齿轮中的一个齿轮的外形和滑动齿轮相同，安装倒档轴使其与一档、倒档主动齿轮啮合，然后旋转倒档中间齿轮，如果明显感觉与一档、倒档主动齿轮有间隙就是装错了。

旋转轴与壳体之间都是使用轴承来支撑的。支撑同一轴，一端使用滚针轴承，另一端使用滚子轴承。滚针轴承与轴不是过盈配合，不能限制轴的轴向移动。滚子轴承与轴采用过盈配合，可以限制轴的轴向移动。配合使用两种轴承来支撑轴，既可以限制轴的轴向移动，又能减小热膨胀带来的不利影响。

在支撑轴承外面都有轴承盖。在输入轴和输出轴的轴承盖内有橡胶油封，在靠近该轴承盖的壳体上有回油孔，能防止润滑油从输入轴与轴承盖之间的间隙流入离合器，进而影响离合器的性能。为防止油温升高、气压增大造成润滑油渗漏，在变速器盖上有通气塞。

在变速器一侧有加油口，该加油口既可用来加油，也可用来检查齿轮油的数量。通常齿轮油的平面高度应保持与加油口的下沿平齐。在变速器壳体下面有放油螺塞用于放油，有些变速器壳体内有磁铁或放油螺塞带有磁性，可以吸附一些铁屑，防止铁屑飞溅损坏齿轮。

（2）各档传动情况 空档时各轴及齿轮的啮合情况是：输入轴、常啮合主动齿轮、常啮合从动齿轮、中间轴、中间轴上各齿轮（空转不传递动力）、倒档中间齿轮（空转不传递动力）。

一档时的动力传递路线为：输入轴→常啮合主动齿轮→常啮合从动齿轮→中间轴→一档、倒档主动齿轮→滑动齿轮→输出轴。

二档时的动力传递路线为：输入轴→常啮合主动齿轮→常啮合从动齿轮→中间轴→二档主动齿轮→二档从动齿轮→二档从动齿轮上的接合齿→二档和三档同步器接合套→二档和三档同步器花键毂→输出轴。

三档和四档的动力传递路线可参照二档。

五档（直接档）的动力传递路线比较简单：输入轴→常啮合主动齿轮上接合齿→四档和五档同步器接合套→四档和五档同步器花键毂→输出轴。

倒档（也称为R位）的动力传递路线为：输入轴→常啮合主动齿轮→常啮合从动齿轮→中间轴→一档和倒档主动齿轮→倒档中间齿轮中的大齿轮→倒档中间齿轮中的小齿轮→滑动齿轮→输出轴。

滑行时，各档位的动力传递路线相反，即驱动力从输出轴输入，经过各档位齿轮和轴后传递给发动机，利用发动机的制动作用来降低车速。停车时也可挂入倒档或一档，利用发动机的制动作用来辅助驻车制动器驻车。

有些变速器在前壳体和后壳体中间装有支撑板，作为变速器各齿轮轴的第三个支承，这样提高了支承刚度，同时方便修理和安装。

3.二轴式手动变速器

二轴式手动变速器主要应用于发动机前置、前轮驱动的轿车。它没有中间轴，输入轴和输出轴平行，旋转方向相反。一般将主减速器和差速器也集成在变速器内。在传动线路中只有一对齿轮啮合，机械效率高，噪声小。两轴式变速器的优点是结构简单、紧凑、容易布置；其缺点是没有直接档，因此高速档的效率比三轴式变速器低。前置发动机有纵向布置和横向布置两种，与其配用的变速器也有两种结构形式。

大众MQ250五速手动变速器档位操纵清晰、换档行程较短，这款变速器被广泛应用在一汽大众、上海大众以及进口大众的多款车型上。例如，上海大众斯柯达明锐1.8TSI手动档轿车就搭载这款变速器。

大众MQ250变速器装载于发动机横置前驱的大众A级车，该变速器转矩容量250N·m，重40.2kg，是大众MQ系列变速器中最早诞生的一个品种。这款变速器的壳体由镁合金或铝合金制成，由两部分组成，即带后盖的变速器壳体和离合器壳体。外换档机构为拉索式，内换档机构为转动式。

MQ250变速器是二轴式变速器，如图2-40所示。输入轴和输出轴的所有齿轮均为常啮合斜齿轮，传动平稳。带一个附加倒档轴。所有换档齿轮都通过高强度的滚针轴承和轴配合。共有3个同步器，即一档和二档同步器（该同步器接合套与倒档从动齿轮制成一体），三档和四档同步器，五档同步器。

MQ250变速器的倒档轴是一根带花键的轴，其上有两个齿轮。一个为斜齿轮，与一档主动齿轮连接；另一个为直齿轮，与输出轴上的一档和二档同步器齿套连接。

一档的动力传递路线为：输入轴→输入轴上的一档和倒档主动齿轮→输出轴上的一档从动齿轮→输出轴上一档从动齿轮的接合齿圈→一档和二档同步器的接合套→一档和二档同步器的花键毂→输出轴。

二档、三档及四档的动力传动路线可参照一档。

五档的动力传递路线为：输入轴→五档同步器的花键毂→五档同步器的接合套→五档主动齿轮的接合齿圈→五档主动齿轮→五档从动齿轮→输出轴。

倒档的动力传递路线为：输入轴→一档和倒档主动齿轮→倒档轴上斜齿轮→倒档轴（倒档轴上有花键）→倒档轴上直齿轮→一档和二档同步器接合套（带有倒档齿）→一档和二档同步器花键毂→输出轴。

图2-40 大众MQ250变速器

1—一档从动齿轮 2—二档从动齿轮 3—三档从动齿轮 4—四档从动齿轮 5—五档从动齿轮 6—变速器壳体 7—换档操纵机构 8—一档和倒档主动齿轮 9—输入轴 10—输出轴 11—差速器总成 12—离合器壳体 13—五档同步器 14—三档和四档同步器 15—倒档从动齿轮

4.双输出轴的短变速器

六档变速器搭载于大功率发动机，它与五档变速器相比有较好的驱动舒适性，低燃油消耗，低排放。但是在一个常规二轴变速器中，通常由输入轴把力传递给输出轴，在轴上各档齿轮排成一排，这就意味着档数越多，轴就越长，变速器体积就越大。

所谓的短变速器，就是用双输出轴取代了传统的单输出轴，所有的档位被布置在两根输出轴上，这减少了安装长度。当然，单靠两根短的输出轴取代传统的输出轴并不足以获得一个短的、紧凑的设计，还必须寻求一种方法使输入轴上的零件减少。

为了解决此问题，大众汽车公司开发了短变速器MQ350，其外形如图2-41所示。在MQ350变速器中，这个问题靠双啮合齿轮解决了，也就是说，输入轴上的一个固定齿轮同时连接输出轴一上的档位齿轮和输出轴二上的档位齿轮，用这种方法使输入轴上的一个固定齿轮驱动两个档位齿轮。

MQ350变速器有3个双啮合齿轮：输出轴一上的一档滑动齿轮，倒档轴上的倒档齿轮和输入轴上的齿轮；输出轴一上的四档滑动齿轮，输出轴二上的六档滑动齿轮和输入轴上的齿轮；输出轴一上的小齿轮和输出轴二上的小齿轮与主减速器的输出齿轮。

5.同步器

（1）无同步器的换档过程 手动变速器的换档装置有直接滑动齿轮式、接合套式和同步器式3种结构形式，常见的是倒档用直接滑动齿轮式，而其他档用同步器式。

接合套式（无同步器）换档过程是非常繁琐的。下面以三轴式五档手动变速器的四档

图2-41 MQ350短变速器

1—二档从动齿轮 2—一档从动齿轮 3—主减速器大齿轮 4—四档从动齿轮 5—三档从动齿轮 6—输出轴一 7—输入轴 8—输出轴二 9—三档主动齿轮 10—六档齿轮 11—四档、六档主动齿轮 12—倒档齿轮一 13—倒档齿轮二 14—输入轴倒档齿轮 15—输出轴二输出齿轮 16—二档主动齿轮 17—输出轴一输出齿轮

换五档为例来讲解低档换高档的过程（参照图2-36）。

踩下离合器踏板后，四档和五档接合套从四档从动齿轮上脱开。因为四档和五档接合套、花键毂及四档从动齿轮都位于输出轴上，接合套从四档从动齿轮脱开后，其转速仍与四档从动齿轮相同。此时，接合套的转速低于输入轴上常啮合主动齿轮的转速，因此不能挂入五档。此时的状态是踩下离合器踏板的空档，输出轴连接到车轮，由于车辆的惯性，输出轴的转速下降较慢。发动机的动力被离合器切断，输入轴连接中间轴，中间轴运转会受到油的阻力，因此输入轴转速下降较快。

当输入轴和输出轴的转速相同时才可以挂档，不会产生冲击。但是从踩下离合器踏板后到变速杆移动到空档，输入轴和输出轴的转速相同的时间太长，需要在摘下四档后马上松开离合器踏板，利用怠速时发动机的制动作用迫使第一轴更快地减速。

低档换高档，驾驶人的操纵可概括如下：踩下离合器踏板，将变速杆从低档移至空档位置，松开离合器踏板，再踩下离合器踏板，将变速杆移至高档位置，再松开离合器踏板。(www.xing528.com)

同样的道理可推断在高档换入低档时，驾驶人的操纵是：踩下离合器踏板，将变速杆从高档移至空档位置，松开离合器踏板的同时踩下加速踏板，再踩下离合器踏板，稍等片刻，将变速杆移至低档位置，再松开离合器踏板。

由此可见，如果没有同步器，则换档操作复杂，难以掌握，而且容易使驾驶人疲劳。为使操纵简便，并避免换档时啮合齿间产生撞击和噪声，使齿轮磨损加剧，降低齿轮的使用寿命，在变速传动机构中增设了同步器。

（2）锁环式同步器的结构与工作原理 同步器是一种加装了一套同步装置的接合套换档机构，它可以让待啮合的一对齿轮的转速相等，使变速器在汽车行进间换档时不发生冲击，保证顺利的挂档和退档。一般同步器都是惯性式，它利用摩擦作用使相接合的两个元件转速达到相同，同时采用特别的机构防止两个元件在同步之前啮合。

目前所用的同步器几乎都是摩擦式同步器，按锁止装置不同，可分为锁环式和锁销式同步器。锁环式同步器多用于轿车和轻型货车，锁销式同步器多用于中、重型货车。

1）锁环式同步器的结构。锁环式惯性同步器的结构如图2-42所示。同步器主要由锁环、滑块、弹簧、接合套、同步环等组成。

图2-42 锁环式同步器的结构

1、7—同步器锁环 2—卡环 3、8—垫片 4—花键毂 5—滑块 6—接合套 9—钢丝弹簧 10—接合套内凹槽 11—接合套拨叉槽 12—同步环内锥面 13—同步环缺口 14—同步环齿

使用同步器换档的档位齿轮与一般的齿轮结构不同，如图2-43所示。齿轮靠近接合套的一端有短花键齿圈，该齿圈称为接合齿圈。接合齿圈靠近接合套的一端还有一个锥面，该锥面在换档时要传递摩擦力。

花键毂用卡环锁止不能做轴向移动，外部有与其相邻齿轮的接合齿圈齿形完全相同的外花键，分别与相应的具有内花键的接合套接合，接合套可沿花键毂轴向滑动。接合套上有条槽，是拨叉的叉槽，用来接受拨叉的力从而前后移动。接合套的内端有内花键，用来和花键毂外花键、同步环和齿轮上的接合齿圈接合。在任何档位接合套的内花键和花键毂的外花键都是啮合的，在挂入某一个档位时，接合套才和该档位齿轮上的接合齿圈啮合。

图2-43 档位齿轮结构

1—齿 2—接合齿 3—锥面

花键毂两端各有一个青铜制成的同步器环（同步环、锁环），锁环上有与接合齿圈和花键毂一样的短花键齿圈，在靠近接合套的一端都有锥角，该角与接合套齿端的倒角相同。这个角称为锁止角，它不像一般锥角一样起导向作用，在档位齿轮与接合套转速未相等之前，能起到防止接合套移动而与档位齿轮啮合的作用。

锁环内端面为锥面，该锥面与接合齿圈上的锥面角度相同，锥面上制出细牙的螺旋槽，以使两锥面接触后，破坏油膜，增加锥面间的摩擦力。

3个滑块分别嵌入花键毂的3个轴向槽内。滑块在弹簧作用下压入接合套中部的凹槽中，起到空档定位作用。压紧滑块的弹簧有两种，一种同步器所使用的是钢丝弹簧，另一种同步器使用的是螺旋弹簧。滑块的两端伸入锁环的3个缺口中，锁环缺口的宽度减去滑块的宽度是锁环上一个齿的宽度，因此锁环相对滑块顺转和逆转均只能转过半个齿宽。只有滑块端头位于锁环缺口的中央时，接合套才能与锁环进行啮合，继续移动，与齿轮上的接合齿进行啮合，挂上档位。

2）锁环式同步器的工作原理。

a.典型锁环式同步器。同步器的核心部件之一是同步环，同步环在空档时、退档时以及保持在某个档位时都不工作，只在挂档的时刻才工作。

例如，要挂入三档时，人力通过变速器操纵机构推动接合套向三档齿轮移动，接合套的内凹槽带动滑块也向三档齿轮移动。滑块推动同步环向三档齿轮靠近，这时同步环的内锥面开始起作用，内锥面可以与三档齿轮接合齿圈外端的锥面之间传递动力。

如果是二档换入三档，三档齿轮的转速高于同步环（因为同步环的转速和接合套、花键毂、二档齿轮及输出轴的转速相同），三档齿轮通过同步环锥面的摩擦力传递接合套；如果是四档换成三档，则三档齿轮的转速低于同步环，接合套通过同步环锥面的摩擦力传递三档齿轮。

不管是四档换入三档，还是二档换入三档，同步环的锥面都可以使三档齿轮的转速和接合套的转速逐渐同步。当两者转速达到同步时，就可以挂入三档。但是在两者转速同步之前，无法挂入该档。因为转速未同步前，滑块没有在同步器缺口的中间，这时同步环与接合套错开半个齿，即同步环上的齿的锥角（锁止角）部分和接合套的齿的锥角部分相互抵触。

b.双锥体同步器。双锥体同步器机械装置是一个紧凑的装置，它能够承担重负载啮合。双锥体同步器的原理和典型锁环式同步器是相似的，其结构如图2-44和图2-45所示，它是在典型的同步器的结构上增加了内锥和对顶锥。在换档过程中，会在同步环、对顶锥和内锥三者之间形成摩擦面，缩短接合套和换档齿轮的同步过程。随着同步器的同步容量大幅度增加，换档操作力得以减小。

图2-44 双锥体同步器的结构（1）

1—同步环 2—花键毂 3—带倒档齿轮的接合套 4—对顶锥 5—内锥

图2-45 双锥体同步器的结构（2）

1—内锥 2—对顶锥 3—同步环

（3）锁销式同步器 中、重型货车常使用锁销式同步器，锁销式同步器的结构如图2-46所示，它一般由两个锥盘、两个锥环、花键毂、接合套、锁销、定位销等组成。其工作原理很多部分与锁环式同步器相同，见表2-1。

锁销式同步器的档位齿轮有接合齿圈，但是它在接合齿圈外侧没有锥面部分。锥盘内侧有齿与档位齿轮始终啮合，锥盘与档位齿轮是以相同速度旋转的，锥盘的锥面在换档时与锥环的锥面接合以传递摩擦力矩。锥环外侧有锥面，锥面也制有细螺纹槽，起破坏油膜的作用。锁销式同步器一般有三个锁销，锁销两端分别连到锥环，中间部分穿过同步器的接合套。锁销中间部分也有锥角，该锥角就是锁止角，和锁环式同步器中的锁环锥角起同样作用。

（4）同步器的防止自动脱档功能 同步器除了要保证顺利换档外，还要保证变速器挂入某一档位后不会出现自动脱档的现象。所谓自动脱档是指同步器的接合套从一侧退到中间位置，这样就是空档了。常见的防止自动脱档的结构有齿端倒斜面式和减薄齿式两种形式。

图2-46 锁销式同步器的结构

1—第一轴常啮合齿轮 2—锥盘 3—锥环 4—定位销 5—接合套 6—第二轴四档齿轮 7—第二轴 8—锁销 9—齿座 10—钢球 11—弹簧

如图2-47a所示，采用齿端倒斜面式防止自动脱档机构，它将齿轮上的接合齿和接合套的内齿做成特殊的倒斜面，接合齿圈和接合套啮合时，以倒斜面来传递动力。这种结构在传递动力时，可防止接合套向图2-47a中右方向移动。

表2-1 锁环式同步器和锁销式同步器结构作用比较

减薄齿式防止脱档机构如图2-47b所示，它是将同步器中的花键毂齿的宽度减少0.3～0.4mm，没有减薄的部分能防止接合套跳回中间位置。在换档时，驾驶人松开加速踏板，这时车辆属于滑行状态，动力传递线路由原先的接合齿圈→接合套→花键毂，改为花键毂→接合套→接合齿圈。花键毂比接合套快一定的角度，于是接合套能顺利地向右移动。

6.变速器的操纵机构

变速器操纵机构能使驾驶人根据路面情况准确地将变速器挂上或者摘下所需要的某个档位，以保证汽车安全行驶。对于不同的变速器，其档位排列不同，因此在仪表板上或者变速杆上应该有变速器档位排列图。操纵机构由外操纵部分和内操纵部分组成，内操纵部分中的每一根拨叉轴最多实现2个档位，档位越多，换档操纵机构越复杂。

（1）操纵机构的类型 按操纵机构的构造，可将变速器操纵部分分为杆式、绳索式和气动式等；按操纵杆距离变速器远近的不同，可将变速器操纵部分为直接操纵式操纵机构和远距离操纵式操纵机构。传动系统布置方式不同，变速器的布置也不同。通常发动机纵置、前置前驱的汽车和发动机前置后驱的汽车使用直接操纵式，发动机横置、前置前驱或发动机后置后驱的汽车多使用远距离操纵式。

图2-47 防止自动脱档机构

1、4—接合齿圈 2—接合套 3—花键毂

1）直接操纵式操纵机构。直接操纵式操纵机构将汽车的变速器布置在驾驶人座位附近，变速杆直接安装在变速器盖上，由驾驶室底板伸出，驾驶人可直接操纵，如图2-48所示。它的特点是结构紧凑、简单，操纵方便。

这种操纵机构的外操纵部分（变速杆）与远距离操纵式操纵机构相差较大，装于变速器上盖或侧盖内。而内操纵部分很多地方是相同的，如图2-49所示，都是由拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成。

变速杆相当于一个以球节为中心的杠杆，变速杆的球节有定位销钉，因此变速杆只能前后、左右摆动，不能转动。变速杆下端位于安装于拨叉轴的拨块的中心槽内，在空档位置时，其与变速器拨叉轴上的拨块的中心槽对齐。变速杆左右运动时，其下端也是左右运动（方向相反）。变速杆下端位于一个拨块中时，驾驶人前后推动变速杆，变速杆通过操纵拨块、拨叉轴、拨叉，便可操纵同步器中的接合套，这时就可以挂入某个档位了。

图2-48中的倒档锁和图2-49中拨叉的自锁凹槽都是安全装置，在下文会进行详细介绍。

图2-48 直接操纵式操纵机构

1—操纵杆 2—倒档锁 3—变速器上盖 4—变速器壳体

图2-49 内操纵部分

1、3、6—拨叉轴 2—拨块 4—拨叉 5—自锁凹槽

2）远距离操纵式操纵机构。当驾驶人座位离变速器较远或变速杆布置在转向盘下方（某些轿车）的转向管柱上时，通常在变速杆与换档拨叉之间加装辅助杠杆或者传动机构，组成远距离操纵机构。远距离操纵式操纵机构分为拉索式（图2-50）和杆式（图2-51）。

远距离操纵应该具有足够的刚性，而且连接件之间的间隙要小，否则换档手感不明显。如图2-51b所示，将变速杆安装在转向柱上的操纵方式具有占据驾驶室空间小，乘坐方便等优点，但是不好操纵，目前应用较少。

远距离操纵式操纵机构的换档手柄通常有两条拉杆或拉索连接到变速器，一条拉杆或拉索相当于直接操纵式变速器左右移动（通常这条拉杆称为选速杆），另一条拉杆或拉索相当于直接操纵式变速杆前后移动（通常这条拉杆称为变速杆）。

图2-50 拉索式远距离操纵式操纵机构

（2）锁止装置 变速器操纵机构不仅要保证挂上或者摘下所需要的某个档位，还要防止变速器自动换档和自动脱档；保证变速器不会同时换入两个档，以免发动机熄火或机件损坏；防止误换倒档，否则会发生安全事故。为此，变速器操纵机构设置了安全装置（锁止装置），分别用自锁装置、互锁装置和倒档锁装置来满足以上要求。

图2-51 杆式远距离操纵式操纵机构

1）自锁装置。自锁装置就是对拨叉轴进行轴向定位锁止，防止拨叉轴自动产生轴向移动，进而造成自动挂档或自动从某一档位跳回空档（脱档）。

多数变速器的自锁装置由自锁钢球、自锁弹簧及位于变速器盖的或壳体的座孔组成，如图2-52和图2-53所示。每根拨叉轴的表面沿轴向分布有3个相同深度的凹槽（图2-49），当驾驶人克服自锁弹簧的弹力，将任何一根拨叉轴连同拨叉轴向移动到空档或某一工作档位时，必有一个凹槽正好对准自锁钢球。于是，自锁钢球在自锁弹簧压力作用下嵌入该凹槽内，拨叉轴轴向位置被固定，从而拨叉连同滑动齿轮（或接合套）也被固定在空档或某一工作档位上。一般情况下，拨叉及拨叉轴的自动轴向移动不能克服自锁弹簧的弹力，因此挂入某档后不会自行脱出或变速器不会自行挂入某个档。

图2-52 装于上盖的自锁和互锁装置

1—自锁钢球 2—弹簧 3—变速器上盖 4—互锁钢球 5—互锁销 6—拨叉轴

图2-53 装于壳体的自锁和互锁装置

1—弹簧 2—自锁钢球 3—互锁销 4—拨叉轴 5—变速器壳体

换档时，驾驶人再次对拨叉轴施加一定轴向力，克服自锁弹簧的压力将钢球从拨叉轴的凹槽中挤出到推回孔中，拨叉轴和拨叉可以轴向移动。

2）互锁装置。互锁装置是阻止两个拨叉轴同时移动，进而挂入两个档位的装置。互锁装置主要由互锁钢球、互锁销及变速器盖或壳体座孔组成。互锁销装在中间拨叉轴的孔中或变速器壳体，在空档位置时，两边的拨叉轴在对着钢球处有深度相当于钢球半径的凹槽，中间拨叉轴则左右均开有凹槽，凹槽中开有装锁销的孔。这样可以保证变速器只有在空档位置时，驾驶人才可以移动任一个拨叉轴挂档。若某一拨叉轴被移动而挂档时，另两个拨叉轴便被互锁装置固定在空档位置而不可能再轴向移动。

互锁机构还有转动钳口式和其他形式，例如，捷达轿车的手动变速器的互锁是利用拨叉和支架联合控制的。

3）倒档锁装置。倒档锁装置的作用是驾驶人挂倒档时，必须对变速杆施加较大的力，才可换上倒档，起提醒作用，以防误挂倒档。变速器上多采用弹簧锁销式倒档锁，如图2-48所示，弹簧锁销式倒档锁一般由倒档锁销和倒档锁弹簧组成。倒档锁销的杆部装有倒档锁弹簧，其右端的螺母可调整弹簧的预紧力和倒档锁销的长度。驾驶人要挂倒档时，必须用较大的力使变速杆的下端压缩倒档弹簧，将倒档锁销推向右方后，才能使变速杆下端进入倒档拨块的凹槽内，以拨动一档和倒档拨叉轴，进而推入倒档。

（3）气动换档装置 现代重型货车大都采用多档位气动换档控制，如东风天龙、陕汽重卡、斯太尔、法士特等都采用双H气动换档操纵装置，其基本结构如图2-54所示。

通过操纵外换档臂使横向变速杆做横向移动或转动，进行选档和摘挂档。换档拨头上有一部分扇形斜面，当横向变速杆向高档区移动时，双H气阀的球面滑柱能顺利回缩，接通高档气路，闭合低档气路。此操纵装置有两个空档位置（高低空档）。当驾驶人在由低档区向高档区换档时，换档拨头压下触头6，此时总气管4与高档气管1连通，驱动气缸活塞向高档区移动。与此同时低档气管2和排气口5接通，以排除低档气管的高压气，从而实现由低到高档的转换；反之，由高到低换档，触头6松开，此时总气管4与低档气管2连通驱动气缸活塞向低档移动，同时高档气管1和排气口3接通，以排除高档气管的高气压。