专用汽车的变速器

        变速器的主要功能就是为了改变发动机传到驱动轮上的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和速度，同时使发动机保持在最有利的工况范围内工作。

        专用汽车种类繁多，工况差别很大，有一些专用汽车仍选用3~5个档的普通齿轮式变速器就很难满足要求。例如，普通中型自卸汽车的变速器一般有4~5个档，矿用重型自卸汽车的使用条件比较复杂，它们大都采用柴油机为动力，其扭矩变化平缓、适应性差，特别是比功率较小，因为需要有较大的传动比变化范围的变速器，以提高汽车的动力性和燃油经济性，提高发动机的功率利用率。重型汽车一般有5~10个档，有的甚至12个档以上。

        为了满足某些专用汽车品种多、批量小、档位多的要求，又不使变速器的结构复杂化，普遍采用组合法构成变速器系列。即选用1~2种基本型主变速器，再串接一个不同的副变速器构成系列，以满足不同速比和扭矩变化范围的需要。一般主变速器为4~5个档，副变速器为2个档，串联起来使档位增加一倍，行程8~10个档。这样，主变速器与其他车型通用，结构比较简单，易于实现总成系列化，成本低，可靠性好，便于维修。

        3.5.1    组合式变速器的结构与分类

        组合式变速器的主、副变速器可以装在一个壳体内，也可以分制成两个独立的总成。

        按副变速器设置在主变速器之前或之后分为：前置副变速器、后置副变速器和前后置副变速器三种。

        1.前置副变速器

        常做成具有超速档的传动型式，如图3-31a所示。由一对齿轮和换挡部件组成，结构紧凑，易于变型。当动力经该对齿轮传递时，主变速器的每个档都得到一个相应的超速档。

        2.后置副变速器

        可以获得较大的传动比，有利于减小主变速器的质量和尺寸，如图3-31b所示。后置副变速器可由两对齿轮或一组行星齿轮组成。前者结构简单，后者结构紧凑、质量小，且能得到较大的传动比。

        3.前后置副变速器

        如图3-31c所示。这种组合式变速器可以获得更多的档位和更大的变速范围。

        3.5.2    典型的组合式变速器

        1.B181型变速器

        图3-32所示为UNIC-27-64、27-66型汽车的B18J型变速器；副变速器装在主变速器的后端，两者共用一个壳体。主变速器有4个档，副变速器有两个档。副变速器的低速档是减速传动，与主变速器4个档串联组成4个低速档（一档~四档）；副变速器的高速档是直接传动，与主变速器4个档串联组成4个高速档（五档~八档）；只有在四档、五档两个档位之间换挡时，才需要操纵一个高、低速预选开关，由压缩气推动换挡气缸实现副变速器的换挡。

        在主变速器一、二档及三、四档之间装有自增力式同步器。在副变速器高、低速齿轮之间装有锁销式惯性同步器。

        2.ZF-90型变速器

        ZF-90型组合式变速器由ZFS6-90型主变速器和ZFGV90型副变速器组成。图3-33a所示为ZFS6-90型变速器，适用于发动机功率在110~210千瓦左右的汽车，该变速器有6个前进挡，都采用锁环式同步器，倒档用接合套。

        图3-33b所示为ZFGV90型前置副变速器。它的结构为一对常咬合齿轮，锁环式同步器和两档预选式气动换挡，与ZFS6-90型主变速器前端面直接连接，组合成为具有12个档的变速器。当副变速器换上低档时，输入轴与主变速器输入轴连接，通过主变速器的主动齿轮带动中间轴；当副变速器换上高速档时，其输入轴与主动齿轮连接，通过副变速器的被动齿轮带动中间轴。

        3.ZF16S220型变速器

        ZF16S220型变速器，如图3-34所示，是由ZF-Ecospli系列变速器进一步改进制成的。它分为三大部分：主变速齿轮组由4个前进挡和1个倒档组成，一档和二档为双层锥面锁环式同步器；后置两速行星齿轮组将速比范围进一步增大；前置两速齿轮组将速比细分，使档数再增加一倍。这样，具有4个档的主变速齿轮组与两速行星齿轮配合达到8个档，再与前置两速齿轮组配合组成为16个档的变速器。

        这种变速器的速比范围大，档位多，结构紧凑，操纵方便。

        3.5.3        组合式变速器的操作

        为了改善和简化组合变速器的操纵过程，副变速器一般采用预选气动换挡，有的采用预选电控-气动换挡。在气动操纵系统中，为了满足副变速器同步惯量小，快速换挡和换挡操纵与离合器有伺服联系的要求，使离合器踏板踏到底时，才有可能实现换挡。采用预选气动换挡，副变速器没有空挡位置，可以单独换挡，也可以与主变速器同时换挡。

        1.后置副变速器气控换挡系统

       图3-35是法国UNIC-27-64型汽车副变速器气动换挡机构示意图。它主要由预选开关4、控制阀8、换挡气缸10等组成。

        副变速器的换挡预选开关4位于驾驶员座椅的右侧。当预选开关处于图示高速档位置时，踏下离合器踏板1，控制阀8接通气路，来自贮气筒的压缩空气经控制阀8、预选开关4的E孔进入换挡气缸10，推动活塞11左移，副变速器挂入高速档。而活塞左侧腔室经预选开关的C、D孔与大气相通；同理，当预选开关处于低速档的位置时，踏下离合器踏板，换挡气缸推动副变速器换挡拨叉右移，完成低速档的换挡过程。

        该主变速器有4个前进挡，后置副变速器是由两对齿轮组成的，见图3-32，其传动比的搭配方式是分段式，即副变速器处于低速档时，变换主变速器的一、二、三、四档为组合变速器的一、二、三、四档，副变速器处于高速档时，为组合变速器的五、六、七、八档。

        2.前置副变速器气控换挡系统

        ZFGV90型前置副变速器与ZFS6-90型主变速器的组合体，简称为ZF90型变速器，其操纵系统如图3-36所示。它主要由预选开关1、前置副变速器换挡气缸2、分配阀3、控制阀4等组成。

        副变速器的换挡预选开关1装在换挡手柄上，操纵非常方便。副变速器的换挡，只需要将预选开关拨至上或下的位置，此时，分配阀3即处于打开通往换挡气缸2左腔或右腔的通道，但由于控制阀4没有动作，贮气筒7的压缩空气无法通过控制阀，所以，换挡气缸仍保持原来的高速档或低速档的位置，踏下离合器踏板，控制阀执行件5将控制阀气路接通，使来自贮气筒的压缩空气经过控制阀，通过已处于打开状态的某一通道，进入换挡气缸的左腔或右腔，推动活塞按预选开关所处的位置，实现副变速器的高、低速换挡。

        该前置副变速器是由一对齿轮和接合套组成的，有高、低速两个档；主变速器有6个档。其传动比的搭配方式是插入式，即副变速器把主变速器的一~六档的速比细分，形成12个档的变速系统。正常换挡顺序应为低一档、高一档、低二档、高二档、……高六档，在使用过程中，根据工况的变化可以跳跃。例如，空档换低一档，先将预选开关向下拨，踏下离合器踏板，换挡手柄推入一档位置，接合离合器，完成由空挡换低一档的工作；低一档换高一档，只需将预选开关向上拨，踏一下离合器踏板即可；高一档换低二档，预选开关向下拨，踏下离合器踏板，换挡手柄推入二档；由高六档换高三档，踏下离合器踏板，换挡手柄推入三档。

        3.副变速器的电控-气动换挡系统

       图3-37为副变速器的电控-气动换挡系统。该系统一般由控制开关2、预选开关3、高速档电磁阀4、低速档电磁阀5、换挡气缸7等组成。

       电控-气动换挡系统与气控换挡系统的不同之处在于换挡的控制信号部分，而推动 实现换挡的执行部分基本是一样的。

        预选开关3一般装在换挡手柄处。若向上拨动预选开关，踏下离合器踏板1，接通控制开关2，控制电流就通过预选开关到高速档电磁阀4，推动阀芯向右移动，阀芯的右移便接通气动回路，来自贮气筒6的压缩空气经高速档电磁阀进入换挡气缸的右腔，左腔仍然经低速档电磁阀5与大气相通，压缩空气推动换挡气缸的活塞左移，完成副变速器高速档的换挡过程。此时，活塞杆推动微动开关8，使低速档指示灯10回路断开，高速档指示灯9回路接通。高速档 9亮表示副变速器处于高速档的位置。松开离合器踏板，空气开关切断电磁阀的 ，高速档电磁阀的阀芯在回位弹簧的作用下左移而恢复到原始状态，使气缸经电磁阀与大气相通。

        若向下波动预选开关，踏下离合器踏板，控制开关接通低速档电磁阀，使其阀芯右移，进而推动活塞右移，完成副变速器低速档的换挡过程。同时，低速档指示灯亮，高速档指示灯灭。

        4.副变速器换挡系统使用中应注意的问题

        （1）副变速器换挡时，离合器开关踏到底：除预先将预选开关置于高速档或低速档位之外，换挡时还必须把离合器踏板踏到底，否则，控制阀或控制开关处于关闭状态，不能接通气控或电控回路，换挡机构就不会工作，实现不了副变速器的换挡过程。

        （2）控制阀或控制开关与相应的执行件之间的间隙要适当：一般要求踏下离合器踏板，使离合器刚好出于分离状态时，控制阀的执行件与控制阀的触电之间还应保留一定的间隙（如图3-36所示），这个间隙应大于1毫米。继续下踏离合器踏板，才能消除该间隙，直至打开控制阀，然后再实现变速器的换挡。如果这个间隙过小或离合器未完全脱开时，控制阀的执行件就把控制阀打开，换挡气缸就会推动拨叉使同步器过早接合，从而损坏副变速器同步器和齿轮。

        （3）应保证换挡的可靠性：副变速器没有空挡，在使用过程中，副变速器不是在高速档上，就是在低速挡上。对于有换挡指示灯的车辆，必须待高速档或低速档指示灯亮后，再松离合器，以保证换挡的可靠性。

        （4）换不上挡时的检查：对于电控-气动换挡系统换不上档时，一般先检查电控部分。如果出现低速档或高速档挂不上的现象，应该先检查挂不上档的那个电磁阀（参见图3-37），但也不能忽视已挂上挡的那个电磁阀。其实，通电时，使电磁阀打开高压气路；断电时，是靠电磁阀中的回位弹簧推动阀芯将高压气路切断。如果一个电磁阀由于回位弹簧过软而无法切断高压气路，另一个电磁阀开启，则形成两个电磁阀均接通高压气路。那么，换挡气缸的左右腔均是压缩空气，活塞两端的作用面积虽然由于活塞杆的存在有点差别，但这点差别所产生的力不足以推动换挡拨叉，实现换挡。

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