汽車手動變速器工作原理圖解

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）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。為了幫助了解標準變速器的基本原理，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。 當軸環(huán)位于兩個齒輪之間時（如第一圖所示），變速器為空擋狀態(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?，左右移動變速桿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。