【文章內(nèi)容簡介】 式卻很難入手，因為要求該機(jī)構(gòu)在汽車前進(jìn)一檔時發(fā)揮作用，當(dāng)汽車進(jìn)入二擋后，為了減少摩擦阻力和出于對機(jī)構(gòu)的保護(hù)的目的要求機(jī)構(gòu)在二擋后（包括二擋時）停止作用，以免干擾汽車的正常行駛。實現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的控制也有多種方式，比如用人為的控制，通過開關(guān)控制機(jī)構(gòu)的運行與否，但這樣做的話，不但增加了汽車操縱的步驟，也沒有實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的自動控制。通過學(xué)習(xí)汽車變速器的結(jié)構(gòu)，可以利用變速器的控制機(jī)構(gòu)形式，將防溜車機(jī)構(gòu)的控制與汽車檔位的控制相統(tǒng)一，這樣，汽車一擋操縱后，該機(jī)構(gòu)也隨之啟動并開始工作，當(dāng)汽車二擋操縱后，機(jī)構(gòu)由于操縱桿的變化也隨之停止工作，能夠達(dá)到同步工作的目的，滿足要求。下面先來看一下汽車變速器操控機(jī)構(gòu)的工作原理：變速器的操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證駕駛員能準(zhǔn)確可靠地使變速器掛入所需要的任一擋位工作，并可隨之退到空擋。大多數(shù)汽車變速器布置在駕駛員座位附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可直接操縱。這種機(jī)構(gòu)稱為直接操縱式變速器操縱機(jī)構(gòu)。它一般由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸以及安全裝置等組成，多安裝于上蓋或側(cè)蓋內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便。下圖所示為解放CA1091型汽車六擋變速器操縱機(jī)構(gòu)的組成與布置示意圖。撥叉軸的兩端均支承于變速箱蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三四擋撥叉的上端具有撥塊。三四擋撥叉和一二擋撥塊，五六擋撥塊，倒擋撥塊的頂部有凹槽。變速器處于空擋時，各凹槽在橫向平面內(nèi)對齊，叉形撥桿下端的球頭即深入這些凹槽中。選擋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檔軸的軸線擺動，從而使叉形撥桿下端球頭對準(zhǔn)與所選擋位對應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動，帶動撥叉軸及撥叉向前或向后移動，即可實現(xiàn)掛擋。例如，橫向擺動變速桿使叉形撥桿下端球頭深入一二擋撥塊頂部凹槽中，一二擋撥塊連同一二擋撥叉軸和一二擋撥叉即沿縱向向前移動一定距離，便可掛入二擋；若向后移動一定距離，則掛入一擋。當(dāng)使叉形撥桿下端球頭深入倒擋撥塊的凹槽中，并使其向前移動一段距離時，便掛入倒擋。圖4. 1變速器操控機(jī)構(gòu)不同變速器的擋數(shù)和操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與布置都有所不同，因而，應(yīng)用于各擋位的變速桿上端手柄位置排列，即擋位排列也不相同。因此，汽車駕駛室儀表板上應(yīng)標(biāo)有該車變速器擋位排列圖。在有些汽車上，由于變速器離駕駛員座位比較遠(yuǎn)，則需要在變速桿與撥叉之間加裝一些輔助杠桿或一套傳動機(jī)構(gòu)，構(gòu)成遠(yuǎn)距離操縱。這種遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)稱為間接操縱式變速器操縱機(jī)構(gòu)。該操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，且各連接件間隙不能過大，否則換檔時手感不明顯。由于布置上的原因，它多用在轎車和輕型汽車上。鎖止裝置工作過程：（1）自鎖裝置1）多數(shù)變速器的自鎖裝置由自鎖鋼球和自鎖彈簧組成。2）每根撥叉軸的上表面沿軸向分布有三個凹槽，當(dāng)任何一根撥叉軸連同撥叉軸向移動到空檔或某一工作檔位的位置時，必有一個凹槽正好對準(zhǔn)自鎖鋼球。于是自鎖鋼球在自鎖彈簧壓力作用下嵌入該凹槽內(nèi)，撥叉軸軸向位置被固定，從而撥叉連同滑動齒輪(或接合套)也被固定在空檔或某一工作擋位上，不能自行脫出。3）換擋時，駕駛員對撥叉軸施加一定軸向力，克服自鎖彈簧2的壓力將鋼球由撥叉軸的凹槽中擠出推回孔中，撥叉軸和撥叉軸向移動。（2）互鎖裝置 1）主要由互鎖鋼球及互鎖銷組成?；ユi銷裝在中間撥叉軸的孔中，其長度相當(dāng)于撥叉軸直徑減去互鎖鋼球的半徑，互鎖鋼球裝于變速器蓋的橫向孔中。2）在空擋位置時，左右撥叉軸在對著鋼球處有深度相當(dāng)于鋼球半徑的凹槽，中間撥叉軸則左右均開有凹槽，凹槽中開有裝鎖銷的孔。3）這種互鎖裝置可以保證變速器只有在空檔位置時，駕駛員才可以移動任一個撥叉軸掛擋。若某一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檔位置而不可能再軸向移動。（3）倒擋鎖1）倒擋鎖的作用是駕駛員掛倒擋時，必須對變速桿施加較大的力，才可換上倒擋，起提醒作用，以防誤掛倒擋。變速器上多采用彈簧鎖銷式倒擋鎖。2）倒擋鎖一般由倒擋鎖銷和倒擋鎖彈簧組成。倒擋鎖銷的桿部裝有倒擋鎖彈簧，其右端的螺母可調(diào)整彈簧的預(yù)緊力和倒擋鎖銷的長度。3）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后，才能使變速桿下端進(jìn)入倒擋撥塊的凹槽內(nèi)，以撥動一、倒擋撥叉軸而推入倒擋。要達(dá)到對機(jī)構(gòu)的控制目的并不簡單，因為機(jī)構(gòu)在工作的時候不但做隨中間軸的周向轉(zhuǎn)動，還要在控制機(jī)構(gòu)的控制下做軸向移動，并且這一系列的動作都要與變速器的操縱機(jī)構(gòu)相同步。，它與棘爪盤始終保持相連，以達(dá)到時刻對棘爪盤的同步控制，連接面與棘爪盤上的槽之間始終保持高度潤滑，以減少摩擦阻力和磨損。 撥叉與控制連桿裝配圖?？刂茡軛U與控制撥叉由螺母固定，并且控制撥桿設(shè)計成階梯狀，則控制撥叉被嚴(yán)格固定，使其不能在桿上竄動，只能隨桿的移動而移動。桿的另一端通過相關(guān)的連接裝置連接到變速器的一二擋撥塊上。這樣汽車在進(jìn)行一擋掛擋動作時，會同步帶動機(jī)構(gòu)控制桿的運動，控制桿又會帶動控制撥叉的運動，最后將運動傳給棘輪盤，使其沿軸運動靠近棘爪盤，機(jī)構(gòu)開始工作。汽車進(jìn)行二擋動作時，運動經(jīng)由一二擋撥塊，控制桿，控制撥叉，又傳到棘輪盤，使其沿軸反向運動，脫離棘爪盤停止工作。從而達(dá)到了同步控制機(jī)構(gòu)的目的。汽車在半坡停車時，手剎制動拉起，使汽車制動，停止下滑。汽車要進(jìn)行坡路起步時，松開手剎，掛入一擋，此時，由于控制撥桿與一擋控制撥叉相連，一擋動作時該機(jī)構(gòu)也隨之同步開始工作，控制撥桿帶動控制撥叉左移，移動量由機(jī)構(gòu)與一擋撥叉同時控制，并且，此時處于一擋擋位的中間軸是勻速順時針轉(zhuǎn)動的，由于棘輪盤與中間軸之間由花鍵固定連接，所以棘輪盤也是勻速順時針轉(zhuǎn)動的。棘輪盤在轉(zhuǎn)動的同時又向左朝著安裝在箱體上的棘爪盤移動。棘輪盤上的棘輪齒設(shè)計成了斜坡形式，并且棘爪與棘爪盤之間連有彈簧，則棘爪可沿著斜坡移動，直至棘爪卡入棘輪齒槽內(nèi)。此時，由于棘爪與棘輪齒的作用，棘輪盤不能倒轉(zhuǎn)，只能順時針轉(zhuǎn)動，這樣就限制了中間軸的轉(zhuǎn)動方向，即中間軸只能順時針旋轉(zhuǎn)。因此，就限制了車體下滑，不會向后溜車。汽車一擋起步平穩(wěn)后，掛擋進(jìn)入二擋。此時，由于一二擋撥叉的回位變化，帶動控制撥桿右移，控制撥桿又帶動控制撥叉右移，這樣，棘輪盤也右移，退出與棘爪盤的結(jié)合，這時棘爪或沿棘輪齒斜面退出，或直接從齒槽中退出。這樣機(jī)構(gòu)就脫離了工作狀態(tài)。棘輪盤除了與軸同步轉(zhuǎn)動外再沒有其他動作，從而避免了機(jī)構(gòu)對汽車行駛的影響，也減少了棘爪、棘輪不必要的磨損，提高了機(jī)構(gòu)的使用壽命。 機(jī)構(gòu)整體圖該機(jī)構(gòu)不需要駕駛員必須熟練掌握使用離合器與油門的半聯(lián)動作，減小了坡路起車的難度，消除了由于汽車溜坡造成的碰撞事故，減輕了駕駛員坡路起步的壓力。此外，該機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點還在于其自動控制方面，純機(jī)械控制方式，巧妙地利用了汽車原有結(jié)構(gòu)，免去了駕駛員對機(jī)構(gòu)的主觀控制，起步動作可與普通手動擋汽車起步的操縱一樣。從而簡化了起車步驟，減小了起車難度，收到了比較好的效果。本章通過對變速器操縱機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)理解，設(shè)計出了通過變速器操縱機(jī)構(gòu)控制坡路防溜車機(jī)構(gòu)，通過比較簡單的控制機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了防溜車機(jī)構(gòu)的同步自動控制，滿足了要求，達(dá)到了預(yù)期目的。5裝置平面設(shè)計以上為對裝置的立體設(shè)計，下面為了更好地表現(xiàn)各零件的裝配情況以及各零件之間的聯(lián)系，對裝置的平面圖形進(jìn)行說明。：1—箱體 2—螺栓 3—軸承端蓋 4—軸承 5—棘爪盤 6—棘爪 7—彈簧 8—花鍵 9—螺母 10—控制撥叉 11—控制撥桿 12—棘輪盤 13—中間軸，裝置工作時通過6棘爪與12棘輪盤上棘輪齒的結(jié)合來控制棘輪盤的轉(zhuǎn)向。又因為12棘輪盤與13中間軸通過8花鍵結(jié)構(gòu)相連，這樣，通過對棘輪盤的控制就可以控制中間軸的轉(zhuǎn)向。10為控制撥叉，它與11控制撥桿通過螺母9連接。11控制撥桿連接在變速器操控機(jī)構(gòu)的一二擋撥叉上，汽車進(jìn)入一擋時，控制撥桿11被同步帶動，從而帶動10控制撥叉運動，由于控制撥叉與12棘輪盤相連接，這樣就能控制棘輪盤的軸向滑動，從而使6棘爪與12棘輪盤上的棘齒結(jié)合或分離，達(dá)到了控制裝置運行與否的目的。，5棘爪盤與其過盈配合，以起到將棘爪盤固定在箱體上的作用。3為軸承端蓋，它將軸承4固定在箱體上，起到使軸承支承中間軸轉(zhuǎn)動的目的。下面通過各零件圖，對各零件進(jìn)行簡要說明： 棘輪盤，圖中棘輪齒在棘輪上成圓周分布，設(shè)計成六齒形式，并且每個齒上均有斜坡，便于棘爪與棘輪齒的結(jié)合,及時起到防溜車作用。與中間軸結(jié)合部位采用花鍵連接形式，選擇了GB/T 114474矩形花鍵。 棘輪二維圖 棘爪盤，棘爪盤圓周內(nèi)均勻分布六個與棘爪結(jié)合的部位，棘爪通過彈簧與棘爪盤相連，圓周內(nèi)為了減重挖掉了部分材料，但能保持應(yīng)有強(qiáng)度。 棘爪盤二維圖 控制撥叉，圖中撥叉下部與棘爪盤連接的部位采用半封閉的結(jié)構(gòu)，便于控制撥叉的安裝，撥叉與棘爪盤間要時刻保持較好的潤滑，以減少磨損，提高裝置的適用壽命。本章通過各二維圖對裝置的裝配以及各零件的具體設(shè)計進(jìn)行更加具體的說明。對前面各章的立體結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了很好的補(bǔ)充，完善了一些細(xì)節(jié)方面的設(shè)計。6 構(gòu)件的材料選擇與設(shè)計計算由于機(jī)構(gòu)是安裝在汽車減速器內(nèi)的，中間軸、箱體、相關(guān)軸承都是變速器本身的部件，添加的部件有棘輪盤、棘爪盤、棘爪、彈簧、和控制機(jī)構(gòu)。棘輪盤在機(jī)構(gòu)中與棘爪在工作時接合，處于摩擦狀態(tài)，因此其材料性能應(yīng)以耐磨抗磨損為主，再考慮到經(jīng)濟(jì)性與適用性，選擇鑄造合金鋼類材料?？裳娱L其使用壽命，增大使用安全性。棘爪也由于長期處于磨損狀態(tài)要選用抗磨損能力較高的材料，考慮到各方面因素，選擇鑄造高錳鋼，高耐磨強(qiáng)度，可使其使用壽命延長，提高工作準(zhǔn)確性。鑄造高錳鋼（如Mn13）是耐磨鋼,它的熱處理方法是進(jìn)行水韌處理（淬火）,之后不進(jìn)行回火。,為180～220HB,可以進(jìn)行鉆孔攻絲。只有在有沖擊或高壓力作用下才能引起強(qiáng)烈的加工硬化而使硬度提高到450～550HB,從而具備好的耐磨性能。棘爪盤和控制撥叉、控制撥桿，由于不存在磨耗，只用普通碳鋼即能滿足剛度的強(qiáng)度要求。其余各種標(biāo)準(zhǔn)件均可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選取。 彈簧可選用合金彈簧鋼絲。首先，對汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行選取，舉例選擇的是國產(chǎn)東安465型發(fā)動機(jī)， kW /5200rpm，最大扭矩83 Nm /3000～3500 rpm。變速器的傳動比為：表 一擋二擋三擋四擋倒擋總傳動比3 1 （1）.計算變速器中心距 中間軸式變速器中心距—中間軸與第二軸軸線之間的距離。1） 中間軸式變速器中心距A的確定初選中心距，經(jīng)驗公式： 式（）其中，為變速器中心距(mm)；為中心距系數(shù)，乘用車：～，商用車：～，多擋變速器：～；；為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(Nm)；為變速器一擋傳動比；為變速器傳動效率，取96％。 則： 式（） 2）乘用車變速器中心距的確定乘用車變速器中心距在60～80范圍內(nèi)變化，商用車的變速器中心距在80～170范圍內(nèi)變化，原則上，總質(zhì)量小的汽車變速器中心距也小些。乘用車是指在設(shè)計和技術(shù)特性上主要用于載運乘客及其隨身行李和/或臨時物品的汽車，包括駕駛員座位在內(nèi)最多不超過9個座位。它也可以牽引一輛掛車。商用車是指在設(shè)計和技術(shù)特性上用于運送人員和貨物的汽車，并且可以牽引掛車，又有客車、半掛車、貨車之分。本設(shè)計對象為乘用車中的普通乘用車、小型乘用車。綜上，中心距可取60。（2）.初選軸的直徑中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑，軸的最大直徑d和支承間距離L的比值，對中間軸，對第二軸。 則中間軸中部直徑： 式（）取軸徑為， 取。則軸長中間軸前端直徑可取25.中間軸前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力，而后端采用外圈有擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6～20 。棘爪在機(jī)構(gòu)運動過程中不同時刻所受力不同，簡單可分為三種情況，棘爪質(zhì)量，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為。（1）.棘爪在上方靜止不動時；此時棘爪受重力G，彈簧拉力f。則： 式（）即： 式（）（2）.棘爪與棘輪接觸但未開始工作時；此時棘爪上所受的反作用力離心力與彈簧拉力平衡（忽略重力）。則： 式（）即： 式（）（3）.棘爪與棘輪接觸工作時：此時棘爪受其反作用力離心力，壓力，和彈簧拉力。則： 式（） 即： 式（） 式（）且由于結(jié)構(gòu)限制取。則由式（）、式（）、式（）可解出： ，(mm)，滿足要求。軸承、花鍵和相關(guān)螺栓螺母均為標(biāo)準(zhǔn)件，可在《中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》即JB中查詢選擇。（1）.棘輪齒損壞形式棘輪齒損壞形式與齒輪損壞形式相差不多，其損壞形式有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點蝕）、棘爪與棘輪根部嚙合時的破壞等。輪齒折斷發(fā)生在下述情況：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。該設(shè)計機(jī)構(gòu)中以后者為主。機(jī)構(gòu)工作時，棘爪與棘輪嚙合，接觸面相互擠壓，導(dǎo)致細(xì)小裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點，稱之為齒面點蝕。棘輪盤的材料鑄造合金鋼：牌號40Cr，調(diào)質(zhì)處理，,，硬度241～2