手动变速器公开课讲义.docxVIP

各位老师下午好，我是来自汽车工程系的教师，我叫钱诚，本次课程的内容为汽车手动变速器的结构与原理。好！现在上课。首先请同学们一起回顾一下我们上节课的内容。还有同学能认出这张图片是什么吗？对了，离合器。我们一起回顾一下离合器的作用：第一使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步第二暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺第三防止传动系统过载。接下来我们这节课就要学习离合器所连接的变速器的相关知识，主要学习以下三点，第一变速器的分类第二手动变速器的作用第三手动变速器的原理。下面请同学们看一下PPT上的三幅图片，相信大家都不陌生吧。第一幅是手动档汽车的排档，同学们在学车的时候都使用过，需要配合离合器使用，手动变换档位；第二幅是自动档汽车的操纵排档，它不需要驾驶员手动操纵，可以自行根据车速改变变速器的档位，驾驶员只需要控制车速就可以了；第三副也是自动档汽车的排档，它与第二幅相比多了一个手动换档的操纵部分，也就是M档，它可以像手动档变速器一样，由驾驶员手动换档，也可以像自动档一样让汽车自行调换档位，当然它是不需要驾驶员去踩离合器后在去挂档的。我们根据汽车离合器按照操纵方式的不同，也就是上诉的三张图片，把变速器分为了1、手动变速器2自动变速器3、手自一体变速器；当然还有其它分类方式，比如以传动比类型分类，可以分为有级式、无级式、综合式等这节课主要学习手动变速器的内容。同学们来看一下下面三张图片，它们都属于手动变速器的操纵面板，相信同学们对手动变速器都很熟悉，它们都有多个标有数字的前进档位，一个R档，以及空档。这三个档位就是手动变速器的作用的体现。多个数字档位为手动变速器的前进档，按照数字从小到大，适用的汽车行驶速度也从慢到快。汽车在正常行驶时发动机的转速一般都固定在2千到3千转每分钟，而汽车的速度可以根据档位的不同而变化，实际上就是手动变速器对发动机传递来的转速转矩进行了改变，这就是变速器的第一个作用，变速变矩，到底如何变化的，我们等下学习；R档，也就是我们说的倒档，汽车要在发动机转向不变的情况下实现倒车，就要靠变速器的倒档来实现；第三是变速器的空档，作用是中断动力传递，一般在等带较长时间的红灯时使用，减小发动机的负载，降低油耗。同学们有没有这样的疑问，离合器也可以中断动力传递，为什么需要变速器的空档呢？这个题目作为课后作业请大家回去思考一下。我们作为汽车专业的学生，不仅要知其然，更要知其所以然。下面我们一起来学习下手动变速器的工作原理。我们从它的三个作用分别来进行学习，下面我们看一下手动变速器工作的动图。下面是一个三轴式变速器，我们可以看一下它的几个档位的变化，同学们可以发现各个档位的变化以及倒档的实现其实就是更改不同的齿轮进行啮合，进而来改变系统的转动方向和传动比。传动比就是输入轴转速与输出轴转速的比值或者是传动系统从动齿轮齿数除以主动齿轮齿数。如何理解呢，我们可以看一下齿轮传动的动画，同学们观看了之后可以发现，当两个齿轮啮合时，它们相同时间转过的齿数是相同的，假设大齿轮有40个齿，小齿轮有20个齿，由此我们可以发现当大齿轮转过一圈时也就是它转过了40个齿，小齿轮同时也转过40个齿，相当于转过两圈，根据传动比公式，我们可以得出i=0.5，所以当传动比小于1时，输入轴转速小于输出轴的转速，传动系统速度增加，简单来讲就是大齿轮带动小齿轮的运转，我们可以看一下它的运动动画；从动画上我们可以明显的看出来大齿轮的转速小于小齿轮的转速，对传动系统起到增速的作用；反之传动比大于1时，系统减速，传动比越大，减少的速度越多。有的同学要问了，为什么我们需要大于1的传动比进行减速啊，这不是浪费发动机的动力吗？在油价这么贵的时候合适吗？何必还要使用变速器上的低速档呢？要回答这个问题就要回到刚才我们在讲变速器作用的时候说到的是变速变矩，在减少速度的同时力矩会增大。我们看一下这张图，大齿轮带动小齿轮转动，它们相互啮合，所受到的力为一对作用力与反作用力，大小相等，根据力矩的计算公式，我们可以知道，M=FD，力矩等于力乘以它的转动力臂，齿轮越大，它的驱动力臂越大，相同驱动力的情况下力矩越大。这也就是为什么我们需要用1档来起步的原因，他的传动比最大，所以驱动力被最大限度的放大，能够产生足够大的力矩来带动静止状态下的汽车，当汽车运动起来后，汽车本身具有惯性，不需要这么大的力矩来进行驱动，这时我们就可以挂上高速档来提高车速。下面我们看一下汽车倒档的工作原理。，汽车体积比较大，如果只单纯通过转向系统来实现掉头的话很不方便，需要很大的空间，因此在很多场合需要汽车能够倒向行驶，但发动机的转向又是固定的，这时候就需要变速器来实现。我我们再次观看一下齿轮传动的动画，大家可以看出两个齿轮啮合，它们的转向是相反的，如果再加上一个齿轮会怎么样呢？大家可以看一下这张三档式手动变速器的档位