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1、汽車手動變速器工作原理圖解汽車需要變速器，這是由汽車發(fā)動機的物理特性決定的。 首先，任何發(fā)動機都有速度極限，轉(zhuǎn)速超過這個最大值，發(fā)動機就會爆炸。 其次，如果讀過馬力及其應(yīng)用，您就會知道，在馬力和扭矩都達到最大值時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化范圍很小。 例如，發(fā)動機可能在5,500轉(zhuǎn)/分時產(chǎn)生最大馬力。 在汽車加速或者減速時，變速器的存在使發(fā)動機與驅(qū)動輪之間的齒比能夠發(fā)生變化。 通過改變齒比，就能使發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持在速度極限以下，并且使發(fā)動機接近最佳性能轉(zhuǎn)速區(qū)。 奔馳Actros重型卡車的手動變速器 在理想情況下，變速器齒比變化范圍非常大，因而發(fā)動機總是以單一的最佳性能轉(zhuǎn)速運行。 這就是無級變速器（CVT）

2、的概念。CVT的齒比范圍幾乎沒有任何限制。 過去，CVT在成本、尺寸和可靠性方面都不能與四速和五速變速器抗衡，所以在量產(chǎn)汽車中看不到它們。 目前，設(shè)計方面的改善使CVT得到了普及。豐田普銳斯就是使用CVT的混合動力汽車。變速器通過離合器與發(fā)動機連接。 因此，變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機相同。奔馳C級運動型跑車六速手動變速器五速變速器為輸入軸提供五種不同的齒比，以便在輸出軸產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速值。 以下是一些典型的齒比： 接下來讓我們看看簡單的變速器。為了幫助了解標(biāo)準(zhǔn)變速器的基本原理，下圖顯示了處于空擋狀態(tài)的簡單兩速變速器。 Photo courtesy綠色軸將發(fā)動機與離合器連接起來。 綠色軸和綠色齒輪

3、連在一起，形成一個整體。 （離合器是用于連接發(fā)動機和變速器或斷開其間連接的裝置。 踩下離合器踏板時，發(fā)動機與變速器斷開，此時雖然汽車并不移動，但發(fā)動機仍在運轉(zhuǎn)。 而松開離合器踏板時，發(fā)動機和綠色軸就直接連在一起。 綠色軸和齒輪的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機相同。)紅色軸及紅色齒輪稱為副軸。 它們也連為一個整體，因此副軸上的所有齒輪和副軸本身作為整體旋轉(zhuǎn)。 綠色軸與紅色軸直接通過各自的嚙合齒輪連接起來，所以當(dāng)綠色軸轉(zhuǎn)動時，紅色軸也會轉(zhuǎn)動。 因此，一旦離合器接合，副軸就直接從發(fā)動機獲得動力。 黃色軸是花鍵軸，通過連接到汽車驅(qū)動輪的差速器直接與驅(qū)動軸相連。 如果車輪轉(zhuǎn)動，黃色軸也將隨之轉(zhuǎn)動。 藍色齒輪連在軸承上，因

4、此會隨黃色軸轉(zhuǎn)動。 如果發(fā)動機已關(guān)閉，但汽車還在滑行，則在藍色齒輪和副軸停止運動時，黃色軸仍可能在藍色齒輪內(nèi)部轉(zhuǎn)動。軸環(huán)將兩個藍色齒輪中的一個連接到黃色驅(qū)動軸上。 它通過齒槽直接與黃色軸相連，并與黃色軸一起轉(zhuǎn)動。 但軸環(huán)也可以沿著黃色軸左右滑動，從而選擇性地接合兩個藍色齒輪中的一個。 軸環(huán)中的齒稱為犬齒，可與藍色齒輪側(cè)面的孔相接合。 一擋齒輪下圖顯示了當(dāng)軸環(huán)換到一擋時如何結(jié)合右邊的藍色齒輪： 圖中，發(fā)動機的綠色軸轉(zhuǎn)動副軸，副軸則轉(zhuǎn)動右邊的藍色齒輪。 齒輪通過軸環(huán)驅(qū)動黃色驅(qū)動軸。 同時，左邊的齒輪也在轉(zhuǎn)動，但只是在其軸上空轉(zhuǎn)，對黃色軸并不產(chǎn)生影響。 當(dāng)軸環(huán)位于兩個齒輪之間時（如第一圖所示），變速

5、器為空擋狀態(tài)。 黃色軸上以不同速率運轉(zhuǎn)的兩個藍色齒輪都通過其與副軸的速比來控制。 通過以上討論，您可以回答以下幾個問題： 在換擋時，如果操作錯誤，聽到可怕的碾磨聲，這個聲音不是誤嚙合齒輪發(fā)出的。 從圖中可以看出，所有輪齒總是處于完全嚙合狀態(tài)。 這種碾磨聲是犬齒接合藍色齒輪側(cè)孔失敗發(fā)出的這里顯示的變速器沒有“同步”（在下文中討論），所以使用此變速器時，您必須雙踩離合。 雙踩離合在老式汽車中很常見，而在一些現(xiàn)代賽車中也仍然很常用。 在雙踩離合時，先合下離合踏板，使發(fā)動機與變速器分離。 這樣可消除犬齒的壓力，從而將軸環(huán)切換至空擋狀態(tài)。 然后松開離合器踏板，使發(fā)動機恢復(fù)“正確速度”。 該速度就是發(fā)動機

6、下一齒輪的運轉(zhuǎn)速度。 這樣做的目的，在于使下一個藍色齒輪與軸環(huán)以相同的轉(zhuǎn)速運行，這樣犬齒就能接合。 然后再次踩下踏板并將軸環(huán)鎖定到新齒輪中。 每換一個齒輪，都必須踩下和松開兩次離合器，因此稱為“雙離合”。 另外，您還可以了解換擋按鈕的微小線性位移怎樣實現(xiàn)齒輪更換。 換擋按鈕移動連接到撥叉的桿。 撥叉使軸環(huán)在黃色軸上滑動，從而與兩個齒輪中的一個接合。 現(xiàn)在我們來看看真正的變速器。 下面的動畫顯示了一個帶倒擋的四速變速器的內(nèi)部工作狀況。如今，五速手動變速器在汽車上已經(jīng)相當(dāng)普遍了。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示： 有三個撥叉，由換擋桿接合的三個桿控制。 俯看換擋叉軸，它們在空擋、倒擋、一擋和二擋中的情形如下

7、圖所示： 注意，換擋桿中部有一個旋轉(zhuǎn)點。 在將旋鈕前推接合一擋齒輪時，實際上是在推動桿和撥叉，以便將一擋齒輪拉回來?？梢钥吹剑笥乙苿幼兯贄U也是在接合不同的撥叉（從而接合不同的軸環(huán)）。 將旋鈕前后移動也就移動了軸環(huán)，使它們接合一個齒輪。 倒擋齒輪由一個小惰輪（紫色）來操控。 該圖中的藍色倒擋齒輪總是與其他所有藍色齒輪的轉(zhuǎn)動方向相反。 因此，當(dāng)汽車前進時，不可能將變速器切換到倒擋（因為犬齒不能嚙合）。 但它們會產(chǎn)生大量的噪音！ 同步器新式客車的手動變速器采用同步器，這樣就不需要使用雙踩離合。 同步器的作用是，在與犬齒接觸前，使軸環(huán)與齒輪發(fā)生有摩擦的接觸。 這樣，在犬齒接合前，就可以使軸環(huán)和齒輪速度達到同步，如圖所示： 藍色齒輪上的錐體接合軸環(huán)中的錐形區(qū)域，錐體與軸環(huán)間的摩擦使軸環(huán)和齒輪同步。 軸環(huán)的外部隨之滑動，使犬齒接合齒輪。不同制造商生產(chǎn)的變速器和同步器的實現(xiàn)方式各不相同，但基本原理是一樣的。