① 手動變速器的換擋裝置有哪三種
手動變速器常見的換擋裝置有三種:直接滑動齒輪式、嚙合套式和同步器式。目前，同步器換擋裝置應用廣泛。
變速器的換擋裝置既要保證換擋平順和倒檔，又要在結構上保證汽車行駛過程中變速器換到一定檔位時不會自動換擋。防止自動換擋的常見結構有兩種，即齒端倒錐式和齒變薄式。
1)直接滑動換擋裝置。
直齒輪傳動的齒輪採用直接滑動換擋裝置，換擋齒輪通過花鍵與軸連接，常用於一檔和倒檔。
2)接合套筒移動裝置。
嚙合套換擋裝置用於斜齒輪傳動的齒輪。
當要換擋某一擋時，撥動關節套，使其同時與花鍵轂和關節齒圈嚙合，即換擋。由於嚙合齒短，換擋時撥叉運動小，嚙合套換擋裝置操作簡單，增加了換擋軸承沖擊面積，降低了換擋時的沖擊力，延長了換擋元件的使用壽命。
下面以四檔和五檔相互轉換的五速變速器中的嚙合套換擋裝置為例，介紹換擋裝置的工作過程，如圖3所示。6.
它利用操作機構軸向移動套在花鍵轂4上的連接套3，使其內齒圈與齒輪5或齒輪2端面上的外連接齒圈嚙合，從而得到五檔或四檔。①從低速檔。
變速器在低速檔工作時，嚙合套3與齒輪2上的嚙合齒圈嚙合，二者嚙合的圓周速度為w1=w2，如圖3.6所示。如果從這個低檔換到高檔，駕駛員首先要踩下離合器踏板，使離合器分離，然後用換擋控制機構向右移動接合套，使其處於空擋位。當耦合套筒3和齒輪2上的耦合剛剛分開時，w2和w3被認為是相等的。；
由於齒輪2的轉速小於齒輪5的轉速，所以圓周速度W2
此時，由於離合器分離，變速器第一軸上的變速器部分已經中斷了與發動機的動力傳遞。此外，與第二軸相比，第一軸甚至相關傳動部件的轉動慣量都很小，因此下降得更快。
當變速器處於高速檔時，接合套3與齒輪5上的接合齒圈接合，如圖3所示。6.參考從低擋換到高擋的分析，無論是高擋工作時還是高擋換到空擋的瞬間，嚙合套3上的嚙合齒圈與齒輪5的圓周速度是相等的，即w5=w3，w5=w2，因為w5=w3，如圖3所示。7(b)。此時，也不宜立即從空檔換低檔。但停留在空擋位時，由於w2下降速度比w3快，w3=w2不可能發生，且空擋位停留時間越長，w3與w2的間隙越大，根本不可能達到自然同步狀態，說明隨時換擋都會產生沖擊。對此，駕駛員應採用「兩腳離合」的換擋步驟。即第一次踩下離合器踏板時，發動機動力切斷，高擋變為空擋(然後松開離合器踏板，動力接合，踩下油門加油，這樣當發動機轉速提高時，2擋及其接合的齒圈轉速相應提高，直至W2 w3。此時，踩下離合器踏板切斷動力，迫使02迅速下降到W2=w3，對應的時間t0是從空擋換到低檔的最佳時間，如圖3所示。7(b)。
此時，嚙合套3被操作機構向左移動，與齒輪2上的嚙合齒圈嚙合，低速齒輪嚙合，因此不會發生齒間沖擊。從高擋換到低擋時，更重要的是駕駛員把握好最佳時機。
接合套式換擋裝置換擋操作方法同樣適用於滑移齒輪式換擋裝置。但受駕駛經驗及其 他因素的影響，要求在很短的時間內迅速准確地實施完成所需的換擋，要靠相當熟練的操 作技能，使駕駛員勞動強度增大，並且在實際中完全做到無沖擊換擋是很困難的。因此， 採用同步器換擋裝置已成為越來越廣泛應用的先進技術。
(3)同步器換擋裝置
同步器換擋裝置是在嚙合套換擋裝置的基礎上，加裝同步元件的換擋裝置，簡稱同步器。
同步器是關節套換擋裝置的繼承和發展。同步器保證了換擋時關節套與待嚙合齒圈的圓周速度快速相等，縮短了變速器換擋時間，防止同步前嚙合，消除了換擋時的沖擊。
同步器有常壓式、慣性式和自增壓式。這里只介紹目前廣泛使用的慣性同步器。慣性同步器依靠摩擦力實現同步，並在其上設置特殊機構，保證在實現同步之前，接合套與待接合的花鍵齒環不會接觸，從而避免齒間沖擊。根據結構，V型慣性同步器可分為鎖環型和鎖銷型。鎖環式慣性同步器廣泛應用於汽車、輕型和中型卡車的傳動裝置中。 @2019
② 請各位高手幫我搞篇論文，題目是《PLC實現機床主軸自動換擋》。
主軸是機床高速旋轉的運動機構，是機床的關鍵部件，其性能直接影響零件的加工質量。在實際加工過程中，對於不同的材料為了保證零件的表面粗糙度、形位公差及切削力等，需要主軸有不同的轉速。主軸的變速一般採用電控或變速箱來實現。電控主軸直接採用變頻系統控制主軸的轉速，而主軸變速箱則採用不同的齒輪組合實現幾擋不同轉速的控制。許多機床採用主軸變速箱形式。主軸的轉速與輸出功率必須配套，如果用單一的齒輪比，雖然可以改變主軸轉速，但不可能充分利用主軸電機的功率。為了兼顧主軸的轉速與功率，必須採用不同的齒輪組合。
今年初，我們成功地完成了一台五坐標數控龍門銑床的技術改造。其主軸採用變速箱變速，控制系統為西門子SINUMERIK 840C數控系統 ，坐標及主軸驅動採用西門子SIMODRIVER 611A。根據該機床的主軸換擋結構，結合控制系統的特點，通過內置式PLC控製程序，對主軸換擋進行了自動控制處理。
1 主軸換擋機構
該機床的主軸換擋機構由兩個雙向電磁閥(SOL1～SOL4)控制兩個油缸，分別推動兩個齒輪組上下移動，每組齒輪有上下兩個位置，變換齒輪變速比，產生4擋轉速。在主軸箱內安裝了4個擋位檢測開關(SW1～SW4)。壓力繼電器(PS1)檢測換擋液壓壓力。其換擋結構見圖1。
2 控制系統的信號與數據介面
控制系統由NCK和PLC模塊組成，它們之間靠數據塊傳遞消息。機床的輸入輸出點接入PLC的輸入輸出模塊中。NC系統給主軸發出速度指令電壓。系統主軸數據塊中存放有主軸換擋的有關數據，通過PLC程序，對這些數據進行實時操作。系統可以有8擋轉速控制。該機床採用了其中4擋，相鄰擋位間可以存在轉速的交叉。
為實現主軸的自動換擋，在機床數據中預先設置了主軸4個換擋轉速范圍。NC控制系統依據不同的擋位給主軸驅動裝置發出不同的指令電壓，對應主軸電機不同的轉速。
輸入信號：擋位檢測信號SW1～SW4，換擋液壓壓力PS1，主軸電機停轉Nmin，主軸電機實際轉速Nact；
輸出信號：換擋電磁閥SOL1～SOL4，電機驅動指令電壓Vist。
系統主軸數據塊包含擺動速度、擺動頻率、內置換擋范圍、當前擋位、換擋命令、目標擋位、換擋結束標志、主軸電機運行狀態、主軸禁止和主軸PLC控制等數據。控制系統的信號流見圖2。
系統可採用SW1～SW4檢測開關的狀態組合編碼作為當前主軸擋位的標志。電磁閥及檢測開關狀態見表1。
表1 主軸換擋狀態 換擋號 SOL1 SOL2 SOL3 SOL4 SW1 SW2 SW3 SW4
第一擋 1 0 1 0 1 0 1 0
第二擋 0 1 1 0 0 1 1 0
第三擋 1 0 0 1 1 0 0 1
第四擋 0 1 0 1 0 1 0 1
3 主軸自動換擋的PLC實現
主軸換擋的控制過程是在PLC中實現的。PLC接受到NCK發出的換擋命令，先檢查主軸電機是否處於停轉狀態，如果未停，PLC向主軸發「主軸禁止」命令，使主軸停止。PLC設定一個特定定時器，根據目標擋位，給相應的換擋液壓油缸(SOL1～SOL4)發出輸出命令，推動相應的齒輪運動。同時，啟動主軸擺動模式，設置擺動頻率，使齒輪在移動中嚙合。定時器定時到了以後，PLC檢測相應的擋位開關是否生效，如果生效，說明換擋齒輪嚙合到位，同時上報NCK換擋生效，並向數據塊填寫「當前擋位」。此時，主軸自動進入下一擋轉速。否則，PLC進行錯誤報警處理。主軸換擋控制流程見圖3。
在PLC設計中，必須注意的是：
為了使主軸換擋不致於混亂，在PLC程序的初始化模塊中，系統一通電就掃描機床擋位檢測開關，在數據塊中設置「當前擋位」，對系統狀態進行初始化。
必須把主軸的轉速降為零後，才能對運行中的主軸換擋，否則會造成齒輪碰壞。
在主軸轉入下一擋轉速前，相應的換擋油缸必須移動到位，使相應的齒輪嚙合。
為了更好地嚙合，油缸在移動過程中，控制主軸作輕微的來回擺動，這樣可縮短換擋時間，同時也避免齒輪硬頂造成撞傷和精度破壞。
4 結束語
當前，國內廣泛開展的機床改造翻新將涉及到主軸換擋的問題。主軸換擋控制處理得當，不僅可以提高機床的加工精度，而且可以延長主軸的使用壽命。
本課題針對SIEMENS 840C控制數據介面及機床換擋機構的特點，採用機電一體化，通過PLC程序的設計，實現了在數控程編中只要寫上主軸轉速，數控系統將自動實現換擋。改造後的主軸，換擋自如，運行可靠。對換擋過程中出現的油缸行程不到位、換擋壓力不夠都有及時的報警提示與錯誤處理。機床主軸的自我保護功能是設計者必須注意的問題。在換擋中可能會出現液壓方面的問題，如換擋壓力不夠、液壓電磁閥失靈造成油缸不到位。換擋超時時，系統要提出明確的報警，禁止主軸換擋，以保護主軸。在換擋過程中，巧妙地利用主軸的擺動模式可實現柔性換擋。同時應利用定時器，對輸出命令的響應作出定時檢查。
③ 手動變速器換擋鎖裝置有哪些
為了保證變速器在任何情況下都能准確、安全、可靠地工作，變速器操縱機構一般都鋒兆有換擋鎖止裝置，它包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒檔鎖止裝置。
(1)自鎖裝置自鎖裝置用於防止變速器自動換擋或掛檔，保證輪齒與全齒寬嚙合。大多數變速器自鎖裝置都是用自鎖鋼球來軸向定位鎖緊換擋軸。
(2)互鎖裝置互鎖裝置用於防止兩個檔凱頌位同時嚙合。聯鎖裝置由聯鎖鋼球和聯鎖銷組成。
(3)倒檔鎖止裝置倒檔鎖止裝置是用來防止掛錯倒檔的。倒檔鎖的作用是使駕駛員必須在變速桿上施加銀孫租更大的力才能換入倒檔，因此可以起到警示作用，防止駕駛員誤換入倒檔。
④ 變速器操縱機構有幾種換擋鎖裝置
為了保證變速器在任何情況下都能准確、安全、可靠地工作，變速器操縱機構一般都具有換擋鎖裝置，包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。不同變速器換擋鎖裝置的結構類型有所不同，下面以直接操縱式變速器為例進行說明。
1.自鎖裝置
自鎖裝置用於防止變速器自動脫擋或掛擋，並保證輪齒以全齒寬嚙合。大多數變速器的鎖止裝置都是採用自鎖鋼球對撥叉軸進行軸向定位鎖止的。在變速器蓋中鑽有一個深孔，孔中裝入自鎖鋼球和自鎖彈簧，其位置正處於撥叉軸的正上方，每根撥叉軸對著鋼球1表面沿軸向設有三個凹槽，槽的深度小於鋼球的半徑。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一工作擋位置，相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處於全齒長嚙合或是完全退出嚙合。凹槽對正鋼球時，鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內，撥叉的軸向位置便被固定，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一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出並推回孔中。撥叉軸可滑過鋼球進行軸向移動，並帶動撥叉及相應的接合套或滑動齒輪軸向移動，當撥叉軸移至其中一凹槽與鋼球對正時，鋼球又被壓入凹槽，駕駛員具有很強的手感，此時撥叉所帶動的接合套或滑動齒輪便被撥入空擋或被撥入另一工作擋位。
2.互鎖裝置
互鎖裝置用於防止同時掛上兩個擋位。互鎖裝置由互鎖鋼球和互鎖銷組成。
當變速器處於空擋時，所有撥叉軸的側面凹槽同互鎖鋼球、互鎖銷都在一條直線上。當移動中間撥叉軸3時，軸3兩側的內鋼球從其側凹槽中被擠出，而兩外鋼球2和4則分別嵌入撥叉軸1和5的側面凹槽中，因而將撥叉軸1和5剛性地鎖止在其空擋位置。若欲移動撥叉軸5，則應先將撥叉軸3退回到空擋位置。於是在移動撥叉軸5時，鋼球4便從撥叉軸5的凹槽中被擠出，同時通過互鎖銷6和其他鋼球將撥叉軸3和1均鎖止在空擋位置。同理，當移動撥叉軸1時，則撥叉軸3和5被鎖止在空擋位置。由此可知，互鎖裝置工作的機理是當駕駛員用變速桿推動某一撥叉軸時，自動鎖止其餘撥叉軸，從而防止同時掛上兩個擋位。
3.倒擋鎖裝置
倒擋鎖裝置的作用是防止誤掛入倒擋。當駕駛員想掛倒擋時，必須用較大的力，使變速桿4下端壓縮彈簧2，將鎖銷推入鎖銷孔內，才能使變速桿下端進入撥塊3的凹槽中進行換擋。由此可見，倒擋鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加更大的力才能掛入倒擋，起到警示注意作用，以防誤掛入倒擋。