當前位置:編程學習大全網 - 圖片素材 - 手動變速器的工作原理

手動變速器的工作原理

手動變速器是壹種變速裝置,用來改變發動機傳到驅動輪上的轉速和轉矩,在原地起步、爬坡、轉彎、加速等各種工況下,使汽車獲得不同的牽引力和速度,同時使發動機工作在較為有利的工況範圍內。

工作原理

基本變速原理

手動變速器的原理其實不難,下面首先解釋單對齒輪減速增矩的原理,然後用2檔變速箱的簡單模型來說明變速器的換擋原理,最後看壹個五檔變速器的例子。

下圖所示的是壹對相互嚙合的齒輪,I是主動軸(動力輸入軸),Ⅱ是從動軸(動力輸出軸)。不妨設主動軸齒輪的齒數是Z1,轉速為n1,轉矩為T1,從動軸齒輪的齒數是Z2,轉速為n2,轉矩為T2。

由於齒輪連接是剛性連接,主從動輪上的嚙合點處的線速度是相同的,即有:n1×Z1=n2×Z2,可得n1/n2=Z2/Z1,該比值記為i,其名稱是傳動比。如果不記傳動過程中的摩擦等功率損失,則從動齒輪獲得的功率等於主動齒輪的功率,即有:n1×T1=n2×T2,可得n1/n2=T2/T1綜合這幾個式子,可得如下表達式。

i=n1/n2=Z2/Z1=T2/T1

從這個式子可以看出:如果主動輪的齒數比從動輪少,即Z1?<Z2,也就是i?>1,則n1>?n2,可見從動軸的轉速?n2下降了,再看轉矩關系,可以得到T2?>?T1,可見從動軸的轉矩T2?增大了,這就是減速增矩作用;

反之,如果主動輪的齒數比從動輪多,那麽從動軸的轉速就會增加,而轉矩會減小。

在手動變速器中,每壹對嚙合齒輪基本上都是減速增矩作用(超速檔除外)。

理解了單對齒輪的減速原理之後,就可以看壹下變速器的變速原理了。為了更好的理解變速箱的工作原理,下面讓我們先來看壹個2檔變速箱的簡單模型(如下圖所示),看看各部分之間是如何配合的:

輸入軸(綠色)通過離合器與發動機相連,軸和上面的齒輪是壹個部件,稱之為齒輪軸;軸和齒輪(紅色)叫做中間軸。它們壹起旋轉。軸(綠色)旋轉通過嚙合的齒輪帶動中間軸的旋轉,這時,中間軸就可以傳輸發動機的動力了;軸(黃色)是壹個花鍵軸,是變速器的輸出軸,動力通過它輸出,在通過差速器來驅動汽車。車輪轉動會帶著花鍵軸壹起轉動。

齒輪(藍色)空套在花鍵軸上,可以自由轉動。當發動機停止,但車輛仍在運動中時,齒輪(藍色)和中間軸都在靜止狀態,而花鍵軸依然隨車輪轉動。

齒輪(藍色)和花鍵軸是由套筒來連接的,套筒可以隨著花鍵軸轉動,同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來嚙合齒輪(藍色)。

如果操縱換擋手柄,通過換擋叉使套筒與右側的齒輪(藍色)嚙合,則變速器就掛入了1檔,如下圖所示。

此時,輸入軸(綠色)帶動中間軸,中間軸帶動右邊的齒輪(藍色),齒輪通過套筒和花鍵軸相連,傳遞能量至驅動橋上。在這同時,左邊的齒輪(藍色)也在旋轉,但由於沒有和套筒嚙合,所以它不對花鍵軸產生影響。

當套筒在兩個齒輪中間時,變速箱在空擋位置,兩個齒輪都在花鍵軸上自由轉動。

輸出軸的轉速是由發動機轉速、輸入軸齒輪齒數、中間軸上的齒輪齒數、齒輪(藍色)的齒數決定。

下圖是壹個五檔變速器的示意圖。換擋原理與上面的2檔式變速器相同,值得註意的是,倒檔是通過增加壹個小齒輪(倒檔中間齒輪)來實現的。

換檔桿通過三個連桿連接著三個換檔撥叉(如下圖所示)。

在換擋桿的中間有個旋轉點,妳左右移動換檔桿時,實際上是在選擇不同的換檔叉(不同的套筒);前後移動時則是選擇不同的齒輪(藍色)。

同步器工作原理

變速器在換擋過程中,必須使所選擋位的壹對待嚙合齒輪輪齒的圓周速度相等(即同步),才能使之平順地進入嚙合而掛上擋。如果兩齒輪輪齒不同步時即強制掛擋,勢必因兩輪齒間存在速度差而發生沖擊和噪聲。這樣,不但不易掛擋,而且影響輪齒壽命,使齒端部磨損加劇,甚至使輪齒折斷。

為使換擋平順,駕駛員應采取較復雜的操作,並應在短時間內迅速而準確地完成。這對於即使是技術很熟練的駕駛員,也易造成疲勞。因此,要求在變速器結構上采取措施,既保證掛擋平順,又使操作簡化,減輕駕駛員勞。同步器正是為滿足該要求二設計出來的。

同步器是在接合套換擋機構基礎上發展起來的,其中除了接合套、花鍵轂、對應齒輪上的接合齒圈外, 還增設了使接合套與對應接合齒圈的圓周速度迅速達到並保持壹致(同步)的機構,以及防止兩者在達到同步之前而進入接合以防止沖擊的機構。

同步器有常壓式、慣性式,自行增力式等類型,目前廣泛使用的是慣性式同步器。下圖所示的是鎖環式慣性同步器。

它主要由接合套、同步鎖環等組成,它的特點是依靠摩擦作用實現同步。接合套、同步鎖環和待接合齒輪的齒圈上均有倒角(鎖止角),同步鎖環的內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產生摩擦。鎖止角與錐面在設計時已作了適當選擇,錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步,同時又會產生壹種鎖止作用,防止齒輪在同步前進行嚙合。當同步鎖環內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸後,在摩擦力矩的作用下齒圈轉速與同步鎖環轉速迅速相等,兩者同步旋轉,齒圈相對於同步鎖環的轉速為零,因而慣性力矩也同時消失,這時在駕駛員施加於接合套的軸向力的推動下,接合套便與同步鎖環齒圈接合,並進壹步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。

操縱機構工作原理

手動變速器的操縱機構的作用是保證駕駛員根據汽車的運行狀態和使用條件,準確地將變速器換入所需檔位。主要包括兩種:直接操縱式和遠距離操縱式。

大多數汽車采用直接操縱式變速器操縱機構,其變速桿及所有換擋操縱裝置都設置在變速器蓋上,變速器布置在駕駛員座位的近旁,變速桿由駕駛室底板伸出,駕駛員可直接操縱變速桿來撥動變速器蓋內的換擋操縱裝置進行換擋,結構緊湊、簡單、操縱方便。

下圖所示的是6檔手動變速器的操縱機構示意圖。

撥叉軸的兩端均支撐於變速器蓋相應的孔中,可軸向滑動。所有撥叉和撥塊都以彈性固定於相應的撥叉軸上。三四檔撥叉的上端具有撥塊,3、4擋撥叉和所有撥塊的頂部制有凹槽。

變速器處於空擋時,各凹槽在橫向平面內對齊,叉形撥桿下端的球頭即伸入這些凹槽中。選檔時,可使變速桿繞其中部球形支點橫向擺動,則其下端推動叉形撥桿繞換擋軸的軸線轉動,從而使叉形撥桿下端球頭對準與所選檔位相應的撥塊凹槽,然後使變速桿縱向擺動,帶動撥叉軸及撥叉向前或向後移動,即可實現掛檔。

操縱機構應保證變速器能夠準確地掛入選定的檔位,並能可靠地在所選檔位上工作,故設置了自鎖裝置、互鎖裝置、倒檔鎖裝置。

(1)自鎖裝置

自鎖裝置能夠防止自動掛檔及自動脫擋,並保證各擋傳動齒輪以全齒長嚙合。下圖是某汽車的自鎖裝置。

在變速器蓋的前端凸起部鉆有三個深孔,在孔中裝入自鎖鋼球1和自鎖彈簧2,其位置正處於撥叉軸6的正上方。每根撥叉軸對於鋼球的表面沿軸向設有三個凹槽,槽的深度小於鋼球的直徑。

中間的凹槽對正鋼球時為空擋位置,前邊或後邊的凹槽對正鋼球時則處於某壹工作檔位。凹槽正對鋼球時,鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內。撥叉軸的軸向位置便固定,其撥叉及相應的接合套或滑動齒輪便被固定在空擋位置或某壹工作擋位,而不能自行掛擋或自行脫擋。

當需要換擋時,駕駛員通過變速桿對撥叉軸施加壹定的軸向力,克服彈簧的壓力,而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出並推回孔內,撥叉軸便可滑過鋼球並帶動撥叉及相應的換擋元件軸向移動。當撥叉軸移至另壹個凹槽與鋼球對正時,鋼球又被壓入凹槽,變速器剛好換入某壹工作擋位或退入空擋。相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處於全齒長嚙合或完全退出嚙合。

(2)互鎖裝置

互鎖裝置能夠保證不同時掛入兩個擋,以免使同時嚙合的兩檔齒輪因其傳動比不同而相互卡住,造成運動幹涉甚至造成零件損壞。下圖是某汽車的互鎖裝置。

互鎖銷6裝在中間撥叉軸3的孔中,其長度相當於撥叉軸直徑減去互鎖鋼球的半徑;互鎖鋼球2、4裝於變速器蓋的橫向孔中。

在空擋位置時,左右撥叉軸1、5正對著鋼球2、4處開有深度相當於鋼球半徑的凹槽,中間撥叉軸則左右均開有凹槽,凹槽中開有裝鎖銷6的孔。

這種互鎖裝置可以保證變速器只有在空擋位置時,駕駛員才可以移動壹個撥叉軸掛擋。若某壹撥叉軸被移動而掛擋時,另兩個撥叉軸便被互鎖裝置固定在空擋位置而不能再軸向移動了。

(3)倒檔鎖裝置

倒檔鎖裝置能夠防止誤掛倒擋,防止汽車在前進中因誤掛倒擋造成極大的沖擊,使零件損壞,並防止在汽車起步時誤掛倒擋造成安全事故。

倒檔鎖裝置的作用是使駕駛員掛倒檔時,必須對變速桿施加較大的力,才能換上倒擋,起提醒作用,如下圖所示。

倒擋鎖銷1的桿部裝有倒擋鎖彈簧2,其右端的螺母可調整彈簧的預緊力和倒擋鎖銷的長度。駕駛員要掛倒擋時,必須用較大的力使變速桿的下端壓縮倒擋彈簧,將倒擋鎖銷推向右方後,才能使變速桿下端進入倒擋撥塊的凹槽內,以撥動Ⅰ、倒檔撥叉軸而退入倒擋。

  • 上一篇:五類水晶頭和六類水晶頭的區別有哪些
  • 下一篇:發票查驗在哪裏查
  • copyright 2024編程學習大全網