一种汽车手动三级换挡变速演示教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种汽车手动三级换挡变速演示教具，包括：底座；摇杆手柄；拨叉轴，其中部一侧与摇杆手柄的拨动部可枢转地连接，而另一侧垂直设置有拨叉，拨叉内设置有活动齿套，活动齿套的内壁沿径向方向设置有结合齿；第一变速主动轮，且其平行设置有第一结合齿轮；第二变速主动轮，且其平行设置有第二结合齿轮；第一变速从动轮，其与第一变速主动轮啮合；第二变速从动轮，其与第二变速主动轮啮合；以及电机，其输出轴带动所述活动齿套以一定速率转动，活动齿套的中部还同轴设置有固定轮毂和两个同步齿轮。本实用新型通过左中右移动拨叉，实现挡位切换，实时显示演示教具不同挡位的主轴及输出轴的转速大小，适应于汽车等相关专业的实践教学。
【专利说明】
一种汽车手动三级换挡变速演示教具
【技术领域】
[0001]本实用新型属于汽车相关专业教学用具【技术领域】，具体涉及一种汽车手动三级换挡变速演示教具。
【背景技术】
[0002]汽车发动机的物理特性决定了变速箱的存在。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。手动变速器，也称手动档，英文全称为manual transmiss1n,主要由齿轮和轴组成,用手拨动变速杆改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。最常见的手动变速器多为3?5个前进档和I个倒档，在重型载货汽车用的组合式变速器中，则有更多的档位。
[0003]汽车手动变速箱的结构已很经典，制造技术也相当成熟，但是如何设计出一种教学上的汽车变速箱演示仪，却有很大的难度。因为:1、结构复杂成本高，2、要真实地反映变速箱的结构和原理3、难以做到直观。
实用新型内容
[0004]本实用新型为解决现有的变速演示教具结构复杂，不能直观展示手动变速器的重要组成部件及其机械连接方式的问题，进而提供一种汽车手动三级换挡变速演示教具，简化挡位结构，通过换挡切换实现不同速比，并显示主轴及输出轴的转速，适应于汽车等相关专业的实践教学。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0006]一种汽车手动三级换挡变速演示教具，包括:
[0007]底座；
[0008]摇杆手柄，其中部枢接至所述底座，且所述摇杆手柄的一端为手动部，而另一端为拨动部;
[0009]拨叉轴，其可轴向移动地架设在所述底座上，且所述拨叉轴中部一侧与所述拨动部可枢转地连接，而另一侧垂直设置有环状开口的拨叉，所述拨叉内设置有活动齿套，所述活动齿套的内壁沿径向方向设置有结合齿；
[0010]第一变速主动轮，其设置在所述活动齿套的沿中心轴线方向的一侧，且所述第一变速主动轮平行设置有第一结合齿轮；
[0011]第二变速主动轮，其设置在所述活动齿套的沿中心轴线方向的另一侧，且所述第二变速主动轮平行设置有第二结合齿轮；
[0012]第一变速从动轮，其与所述第一变速主动轮啮合，且齿数与所述第一变速主动轮不同；
[0013]第二变速从动轮，其与所述第二变速主动轮啮合，且齿数与所述第二变速主动轮不同；以及
[0014]电机，其输出轴带动所述活动齿套以一定速率转动。
[0015]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述活动齿套的中部还同轴设置有固定轮毂，所述固定轮毂的外周沿轴向方向设置有长条齿，且所述结合齿嵌入所述长条齿之间的齿隙，且所述固定轮毂的两端分别与所述第一和第二结合齿轮接近。
[0016]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，还包括:
[0017]两个同步齿轮，其分别位于所述固定轮毂的两端与所述第一和第二结合齿轮之间，且所述同步齿轮的中部通过锥形面与所述第一和第二结合齿轮的中部可转动地结合。
[0018]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述电机的输出轴驱动变速演示教具的主轴转动，而所述固定轮毂固定在所述主轴的中部，随所述主轴旋转，且所述第一变速主动轮、第二变速主动轮、第一结合齿轮、第二结合齿轮和两个同步齿轮均轴承连接至所述主轴的两侧部，独立于所述主轴转动。
[0019]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，变速演示教具的输出轴贯穿第一变速从动轮和第二变速从动轮的中心孔，并与两者固定连接。
[0020]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述拨叉轴沿其移动方向穿设在所述底座上，且伸出于底座的一端上设置有数个定位凹槽，所述定位凹槽的上方设置有定位凸棒，所述定位凸棒的凸起端与所述定位凹槽契合。
[0021]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述拨叉轴的中部设置有限位凹框，所述拨动部具有膨胀端，该膨胀端嵌入该限位凹框中，以实现可枢转地连接。
[0022]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，还包括两个速度位移传感器，分别测量所述变速演示教具的主轴和输出轴的转动速度。
[0023]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，还包括显示器，其与所述两个速度位移传感器通讯连接，以显示所述两个速度位移传感器的感测数据。
[0024]优选的是，所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述第一变速主动轮和所述第一变速从动轮组成的变速器为增速器，而所述第二变速主动轮和所述第二变速从动轮组成的变速器为减速器。
[0025]本实用新型的有益效果是:本实用新型针对现有变速演示教具的缺陷及手动挡变速演示教具领域的空白，设计了一种汽车手动三级换挡变速演示教具。
[0026]第一、通过对汽车手动挡变速箱的简化设计，实现了三个不同挡位之间切换，进而实现了操纵机构与变速传动机构之间的有效连接；
[0027]第二、由于拨动拨叉时，活动齿套不容易拨到第一结合齿轮或第二结合齿轮上，特设计固定轮毂，一方面固定轮毂与活动齿套内啮合带动其转动，另一方面对活动齿套起支撑作用；
[0028]第三、在固定轮毂和第一、二结合齿轮之间设计同步齿轮，同步齿轮与所述第一、二结合齿轮锥面结合，使活动齿套的结合齿打到第一、二结合齿轮间隙前起缓冲作用，以实现固定轮毂与第一、二结合齿轮更好地同步；
[0029]第四、固定轮毂固设在主轴上，电机驱动主轴转动，固定轮毂随之转动，但第一变速主动轮、第二变速主动轮、第一结合齿轮、第二结合齿轮和两个同步齿轮均与主轴轴承连接，这样的设计使档位切换时，活动齿套向一侧移动时，能带动本侧的齿轮群转动，从而实现输出轴转动；
[0030]第五、第一变速从动轮和第二变速从动轮固设在演示教具输出轴上，当某一个变速主动轮与对应变速从动轮啮合时，能够带动输出轴转动，从而实现转速的显示；
[0031]第六、定位凸棒的凸起端与所述定位凹槽恰好契合的设计，使得拨叉轴轴向移动，仅能在三个凸棒凹槽契合点停留，确保了选择某个挡位时，拨叉轴能够稳固锁定；由于活动齿套是与拨叉轴共同运动的，实现了活动齿套在左、中、右三个位置的精确定位；
[0032]第七、通过速度位移传感器与显示器通讯连接，将机械零件设计与电路设计有效贯通，实现了三个挡位切换时，演示教具主轴和输出轴转速的实时显示；
[0033]第八、第一同步齿轮、第二同步齿轮、第一结合齿轮和第二结合齿轮齿数相同、齿高相同、齿厚相同，这样便于加工零件以及活动齿套与同步齿轮、结合齿轮的结合；
[0034]第九、由于齿轮数与转速成反比，通过对第一变速主动轮、第一变速从动轮、第二变速主动轮、第二变速从动轮的不同齿轮数的设计，实现了不同挡位时输出轴转速的显示；
[0035]第十、底座上部侧板采用透明材料制作，让学生清晰掌握零件组成及其连接方式，直观感受挡位切换时自锁装置的运作模式，演示教具主轴、输出轴上各齿轮之间的精准配合，观察其不同的运动状态，并能实现零部件的拆装。
[0036]本实用新型通过左中右移动拨叉，实现不同挡位之间切换，实时显示演示教具不同挡位下主轴、输出轴的转速大小，适应于汽车等相关专业的实践教学。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本实用新型所述的汽车手动三级换挡变速演示教具的结构组成图。
[0038]图2为本实用新型所述的操纵机构和变速传动机构的结构组成图。
【具体实施方式】
[0039]下面接合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细阐述。
[0040]如图1至2所示，一种汽车手动三级换挡变速演示教具，可分为:操纵机构、变速传动机构和转速数显机构，其中，操纵机构包括摇杆手柄1、拨叉2、拨叉轴3和活动齿套9等，当摇杆手柄I左右方向摆动时，通过拨叉2的作用，拨叉轴3就相应地作左右轴向运动。
[0041]变速传动机构包括主轴4、输出轴14、电机5、活动齿套9、固定轮毂22、第一同步齿轮8、第二同步齿轮23、第一结合齿轮11、第二结合齿轮7、第一变速主动轮10、第二变速主动轮6、第一变速从动轮13、第二变速从动轮12等；转速数显机构包括主轴速度位移传感器16、输出轴第一速度位移传感器17和输出轴第二速度位移传感器18,分别传递给显不器，显示器包括主轴转速显示器19和输出轴第一转速显示器20和输出轴第二转速显示器21等；
[0042]具体地包括:
[0043]底座15，其上部连接有操纵机构、变速传动机构和转速数显机构，底座15上还设有一个长方形开口的透明壳体，将变速传动机构围住，壳体的两侧板上对称开有三对孔，分别平行穿设有拨叉轴3，主轴4和输出轴14 ；
[0044]摇杆手柄1，其中部枢接至所述底座15，且摇杆手柄I的一端为手动部，而另一端为拨动部，当拨动摇杆手柄I的手动部，拨动部朝相反方向移动，并带动拨叉轴3左右移动；
[0045]拨叉轴3，其可轴向移动地架设在底座15的壳体的一对圆孔中，且拨叉轴3中部一侧与所述拨动部可枢转地连接，而另一侧垂直设置有环状开口的拨叉2，所述拨叉2内设置有活动齿套9,所述活动齿套9的内壁沿径向方向设置有结合齿；
[0046]第一变速主动轮10，其设置在所述活动齿套9的沿中心轴线方向的一侧，且所述第一变速主动轮10内边缘延伸入平行设置的第一结合齿轮11中，活动齿套9带动第一结合齿轮11转动，再带动第一变速主动轮10转动；
[0047]第二变速主动轮6，其设置在所述活动齿套9的沿中心轴线方向的另一侧，且所述第二变速主动轮6内边缘延伸入平行设置的第二结合齿轮7中，活动齿套9带动第二同步齿轮7转动，再带动第二变速主动轮6转动；
[0048]第一变速从动轮13，其与所述第一变速主动轮10啮合，且齿数与所述第一变速主动轮10不同；
[0049]第二变速从动轮12，其与所述第二变速主动轮6啮合，且齿数与所述第二变速主动轮6不同；以及
[0050]电机5，其输出轴带动所述活动齿套9以一定速率转动。
[0051]在这种技术方案下，活动齿套9以一定形式套设在主轴4上，电机5提供动力带动主轴4转动，活动齿套9随之转动，当拨动摇杆手柄1，拨动部往反方向推，带动拨叉轴3轴向移动，拨叉2带动活动齿套9同方向移动，活动齿套9的结合齿未必能刚好嵌入第一结合齿轮11和第二结合齿轮7的间隙里，如果没能嵌入间隙，则通过磨合和微调，最终能够嵌入间隙中，带动第一结合齿轮11和第二结合齿轮7转动，第一结合齿轮11和第二结合齿轮7带动相邻的第一变速主动轮10和第二变速主动轮6转动，第一变速主动轮10和第二变速主动轮6分别与输出轴14上的第一变速从动轮13和第二变速从动轮12啮合，带动其转动。
[0052]考虑到由于拨动拨叉2时，活动齿套9不容易拨到第一结合齿轮11和第二结合齿轮7的间隙里，因此在另一个设计方案中，活动齿套11的中部还同轴设置有固定轮毂22，固定轮毂22的外周沿轴向方向设置有长条齿，且结合齿嵌入所述长条齿之间的齿隙，且固定轮毂22的两端分别与第一结合齿轮11和第二结合齿轮7接近。一方面固定轮毂22与活动齿套9内啮合带动活动齿套9转动，另一方面对活动齿套9起支撑作用。
[0053]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，还包括:第一同步齿轮8和第二同步齿轮23,其分别位于固定轮毂22的两端与第一结合齿轮11和第二结合齿轮7之间,且第一同步齿轮8和第二同步齿轮23的中部通过锥形面分别与所述第一结合齿轮11和第二结合齿轮7的中部可转动地结合。这样的设计使活动齿套9的结合齿打到第一结合齿轮11和第二结合齿轮7的间隙里前起缓冲作用，以实现固定轮毂22与第一结合齿轮11和第二结合齿轮7更好地同步。
[0054]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述电机5的输出轴驱动变速演示教具的主轴4转动，而所述固定轮毂22固定在所述主轴4的中部并随所述主轴4旋转，且所述第一变速主动轮10、第二变速主动轮6、第一结合齿轮11、第二结合齿轮7、第一同步齿轮8和第二同步齿轮23轮均轴承连接至所述主轴4的两侧部，独立于所述主轴4转动。电机5驱动主轴4转动，固定轮毂22随之转动，但第一变速主动轮10、第二变速主动轮6、第一结合齿轮11、第二结合齿轮7、第一同步齿轮8和第二同步齿轮23不随之转动，这样的设计使档位切换时，活动齿套9向一侧移动时，能带动本侧的齿轮群转动，从而实现输出轴14转动。
[0055]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，变速演示教具的输出轴14贯穿第一变速从动轮13和第二变速从动轮12的中心孔，并与两者固定连接。这样的设计，当某一个变速主动轮与对应变速从动轮啮合时，能够带动输出轴14转动，从而实现转速的显示。
[0056]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，所述拨叉轴3沿其移动方向穿设在所述底座15上，且伸出于底座15的一端上设置有数个定位凹槽，所述定位凹槽的上方设置有定位凸棒，所述定位凸棒的凸起端与所述定位凹槽契合；所述拨叉轴3的中部设置有限位凹框，所述拨动部具有膨胀端，该膨胀端嵌入该限位凹框中，以实现可枢转地连接。定位凸棒的凸起端与所述定位凹槽恰好契合的设计，使得拨叉轴3轴向移动，仅能在三个凸棒凹槽契合点停留，确保了选择某个挡位时，拨叉轴3能够稳固锁定；由于活动齿套9是与拨叉轴3共同运动的，实现了活动齿套9在左、中、右三个位置的精确定位。
[0057]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，还包括速度位移传感器，分别测量变速演示教具的主轴4和输出轴14的转动速度；还包括显示器，其与速度位移传感器通讯连接，以显示速度位移传感器的感测数据。其中，速度位移传感器包括主轴速度位移传感器16、输出轴第一速度位移传感器17和输出轴第二速度位移传感器18,分别传递给显不器，显示器包括主轴转速显示器19和输出轴第一转速显示器20和输出轴第二转速显示器21。
[0058]当摇杆手柄I处于第一变速挡时，主轴转速显示器19和输出轴第一转速显示器20分别显示主轴4和输出轴14的转速；当摇杆手柄I处于第二变速挡时，主轴转速显示器19和输出轴第二转速显示器21分别显示主轴4和输出轴14的转速；当摇杆手柄I处于空挡时，主轴转速显示器19显示主轴的转速，输出轴第一转速显示器20和输出轴第二转速显示器21示数均为O。这样的设计，采用两个速度位移传感器分别感测输出轴第一变速挡和输出轴第二变速挡的转速，再用两个转速显示器分别显示数据，实现了不同挡位时，高低转速分别在两块显示屏显示，更加直观地读取数据，方便与主轴数据对比，实现了机械零件设计与电路设计的有效贯通。
[0059]所述的汽车手动三级换挡变速演示教具中，第一变速主动轮10和第一变速从动轮13组成的变速器为增速器，而第二变速主动轮6和第二变速从动轮12组成的变速器为减速器。传统一般为增速挡和减速挡，本新型中可通过对齿轮不同齿数的设计，将本教具设计成均为增速挡、均为减速挡或增速挡和减速挡，实现高低转速下与主轴转速的对比，而不仅仅局限于增速挡和减速挡。
[0060]一般情况下，当活动齿套9定位于中间位置时，由于在中间位置时活动齿套9的结合齿没有与第一变速主动轮10右侧端面齿及第二变速主动轮6左侧端面齿产生啮合，所以第一变速主动轮10和第二变速主动轮6就套在主轴4上而空转着，这是空档的状态，即主轴4在旋转而输出轴14没有旋转。
[0061]当活动齿套9定位至左侧时，这时活动齿套9的结合齿在第一同步齿轮8的引导下与第一变速主动轮10的右侧端面齿啮合，这样主轴4的旋转传至第一变速主动轮10，再传至第一变速从动轮13，由于齿数比:第一变速主动轮10/第一变速从动轮13 > 1，系统增速运转。
[0062]当活动齿套9定位至右侧时，这时活动齿套9的结合轮齿在第二同步齿轮23的引导下与第二变速主动轮6的左侧端面齿啮合，这样主轴的旋转传到第二变速主动轮6，再传至第二变速从动轮12，由于齿数比:第二变速主动轮6/第二变速从动轮12 < 1，系统减速运转。
[0063]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，包括: 底座； 摇杆手柄，其中部枢接至所述底座，且所述摇杆手柄的一端为手动部，而另一端为拨动部; 拨叉轴，其可轴向移动地架设在所述底座上，且所述拨叉轴中部一侧与所述拨动部可枢转地连接，而另一侧垂直设置有环状开口的拨叉，所述拨叉内设置有活动齿套，所述活动齿套的内壁沿径向方向设置有结合齿； 第一变速主动轮，其设置在所述活动齿套的沿中心轴线方向的一侧，且所述第一变速主动轮平行设置有第一结合齿轮； 第二变速主动轮，其设置在所述活动齿套的沿中心轴线方向的另一侧，且所述第二变速主动轮平行设置有第二结合齿轮； 第一变速从动轮，其与所述第一变速主动轮啮合，且齿数与所述第一变速主动轮不同； 第二变速从动轮，其与所述第二变速主动轮啮合，且齿数与所述第二变速主动轮不同；以及 电机，其输出轴带动所述活动齿套以一定速率转动。
2.如权利要求1所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，所述活动齿套的中部还同轴设置有固定轮毂，所述固定轮毂的外周沿轴向方向设置有长条齿，且所述结合齿嵌入所述长条齿之间的齿隙，且所述固定轮毂的两端分别与所述第一和第二结合齿轮接近。
3.如权利要求2所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，还包括: 两个同步齿轮，其分别位于所述固定轮毂的两端与所述第一和第二结合齿轮之间，且所述同步齿轮的中部通过锥形面与所述第一和第二结合齿轮的中部可转动地结合。
4.如权利要求3所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，所述电机的输出轴驱动变速演示教具的主轴转动，而所述固定轮毂固定在所述主轴的中部，随所述主轴旋转，且所述第一变速主动轮、第二变速主动轮、第一结合齿轮、第二结合齿轮和两个同步齿轮均轴承连接至所述主轴的两侧部，独立于所述主轴转动。
5.如权利要求4所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，变速演示教具的输出轴贯穿第一变速从动轮和第二变速从动轮的中心孔，并与两者固定连接。
6.如权利要求5所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，所述拨叉轴沿其移动方向穿设在所述底座上，且伸出于底座的一端上设置有数个定位凹槽，所述定位凹槽的上方设置有定位凸棒，所述定位凸棒的凸起端与所述定位凹槽契合。
7.如权利要求6所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，所述拨叉轴的中部设置有限位凹框，所述拨动部具有膨胀端，该膨胀端嵌入该限位凹框中，以实现可枢转地连接。
8.如权利要求7所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，还包括两个速度位移传感器，分别测量所述变速演示教具的主轴和输出轴的转动速度。
9.如权利要求8所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，还包括显示器，其与所述两个速度位移传感器通讯连接，以显示所述两个速度位移传感器的感测数据。
10.如权利要求9所述的汽车手动三级换挡变速演示教具，其特征在于，所述第一变速主动轮和所述第一变速从动轮组成的变速器为增速器，而所述第二变速主动轮和所述第二变速从动轮组成的变速器为减速器。
【文档编号】G09B25/02GK204117482SQ201420483194
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】刘清, 陈晓航, 李素华, 李政, 张棵, 王小威, 张乾龙 申请人:武汉商学院