手动变速箱工作原理

手动变速器工作原理假如您开的是用换挡杆换挡的汽车，您脑海中也许会出现这几种问题：通过换挡按钮换挡的H形跟变速器内的齿轮有什么关系吗？移动变速杆时，变速器中哪些部件会移动？因操作不妥而听到可怕刺耳的声音时，这个刺耳的声音是从哪里发出的？汽车在高速公路上减速时，假如不小心换到倒挡会出现什么状况？是不是整个变速器都会爆炸？在本文中，我们将理解手动变速器的内部构造，从而回答以上所有问题以及有关问题。汽车需要变速器，这是由汽车发动机的物理特性决定的。首先，任何发动机均有速度极限，转速超过这个最大值，发动机就会爆炸。另一方面，假如读过马力及其应用，您就会懂得，在马力和扭矩都到达最大值时，发动机的转速变化范围很小。例如，发动机也许在5,500转/分时产生最大马力。在汽车加速或者减速时，变速器的存在使发动机与驱动轮之间的齿比可以发生变化。通过变化齿比，就能使发动机转速保持在速度极限如下，并且使发动机靠近最佳性能转速区。在理想状况下，变速器齿比变化范围非常大，因而发动机总是以单一的最佳性能转速运行。这就是无级变速器（CVT）的概念。CVT的齿比范围几乎没有任何限制。过去，CVT在成本、尺寸和可靠性方面都不能与四速和五速变速器抗衡，因此在量产汽车中看不到它们。目前，设计方面的改善使CVT得到了普及。\o"丰田"丰田普锐斯就是使用CVT的混合动力汽车。变速器通过离合器与发动机连接变速器通过离合器与发动机连接。因此，变速器输入轴的转速与发动机相似。奔驰C级运动型跑车六速手动变速器五速变速器为输入轴提供五种不一样的齿比，以便在输出轴产生不一样的转速值。如下是某些经典的齿比：挡位速比发动机转速为3000转/分时变速器输出轴的转速一挡2.315:11,295二挡1.568:11,913三挡1.195:12,510四挡1.000:13,000五挡0.915:13,278为了协助理解原则变速器的基本原理，下图显示了处在空挡状态的简朴两速变速器。二速变速器让我们来看看图中的每一种部件，以及它们是怎样装配的：绿色轴将发动机与离合器连接起来。绿色轴和绿色齿轮连在一起，形成一种整体。（离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的装置。踩下离合器踏板时，发动机与变速器断开，此时虽然汽车并不移动，但发动机仍在运转。而松开离合器踏板时，发动机和绿色轴就直接连在一起。绿色轴和齿轮的转速与发动机相似。)红色轴及红色齿轮称为副轴。它们也连为一种整体，因此副轴上的所有齿轮和副轴自身作为整体旋转。绿色轴与红色轴直接通过各自的啮合齿轮连接起来，因此当绿色轴转动时，红色轴也会转动。因此，一旦离合器接合，副轴就直接从发动机获得动力。黄色轴是花键轴，通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴相连。假如车轮转动，黄色轴也将随之转动。蓝色齿轮连在轴承上，因此会随黄色轴转动。假如发动机已关闭，但汽车还在滑行，则在蓝色齿轮和副轴停止运动时，黄色轴仍也许在蓝色齿轮内部转动。轴环将两个蓝色齿轮中的一种连接到黄色驱动轴上。它通过齿槽直接与黄色轴相连，并与黄色轴一起转动。但轴环也可以沿着黄色轴左右滑动，从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一种。轴环中的齿称为犬齿，可与蓝色齿轮侧面的孔相接合。一挡齿轮下图显示了当轴环换到一挡时怎样结合右边的蓝色齿轮：一挡图中，发动机的绿色轴转动副轴，副轴则转动右边的蓝色齿轮。齿轮通过轴环驱动黄色驱动轴。同步，左边的齿轮也在转动，但只是在其轴上空转，对黄色轴并不产生影响。当轴环位于两个齿轮之间时（如第一图所示），变速器为空挡状态。黄色轴上以不一样速率运转的两个蓝色齿轮都通过其与副轴的速比来控制。通过以上讨论，您可以回答如下几种问题：在换挡时，假如操作错误，听到可怕的碾磨声，这个声音不是误啮合齿轮发出的。从图中可以看出，所有轮齿总是处在完全啮合状态。这种碾磨声是犬齿接合蓝色齿轮侧孔失败发出的。这里显示的变速器没有“同步”，因此使用此变速器时，您必须双踩离合。双踩离合在老式汽车中很常见，而在某些\o"现代"现代赛车中也仍然很常用。在双踩离合时，先合下离合踏板，使发动机与变速器分离。这样可消除犬齿的压力，从而将轴环切换至空挡状态。然后松开离合器踏板，使发动机恢复“对的速度”。该速度就是发动机下一齿轮的运转速度。这样做的目的，在于使下一种蓝色齿轮与轴环以相似的转速运行，这样犬齿就能接合。然后再次踩下踏板并将轴环锁定到新齿轮中。每换一种齿轮，都必须踩下和松开两次离合器，因此称为“双离合”。此外，您还可以理解换挡按钮的微小线性位移怎样实现齿轮更换。换挡按钮移动连接到拨叉的杆。拨叉使轴环在黄色轴上滑动，从而与两个齿轮中的一种接合。如今，五速手动变速器在汽车上已经相称普遍了。其内部构造如下图所示：五速手动变速器有三个拨叉，由换挡杆接合的三个杆控制。俯看换挡叉轴，它们在空挡、倒挡、一挡和二挡中的情形如下图所示：各档位状况注意，换挡杆中部有一种旋转点。在将旋钮前推接合一挡齿轮时，实际上是在推进杆和拨叉，以便将一挡齿轮拉回来。可以看到，左右移动变速杆也是在接合不一样的拨叉（从而接合不一样的轴环）。将旋钮前后移动也就移动了轴环，使它们接合一种齿轮。惰轮倒挡齿轮由一种小惰轮（紫色）来操控。惰轮是两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮，同步跟这两个齿轮啮合，用来变化被动齿轮的转动方向，使之与积极齿轮相似。它的作用只是变化转向并不能变化传动比，称之为惰轮。惰轮又称过桥齿轮，它的齿数多少对传动比数值大小没有影响，但对末轮的转向将产生影响。因此，通过惰轮，该图中的蓝色倒挡齿轮就会总是与其他所有蓝色齿轮的转动方向相反。因此，当汽车前进时，不也许将变速器切换到倒挡（由于犬齿不能啮合）。但它们会产生大量的噪音同步器由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换档位时会存在一种"同步"问题。两个旋转速度不一样样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。因此，旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式，升档在空档位置停留半晌，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确。因此设计师发明出"同步器"，通过同步器使将要啮合的齿轮到达一致的转速而顺利啮合。同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。目前所有同步式变速器上采用的是惯性同步器，它重要由接合套、同步锁环等构成，它的特点是依托摩擦作用实现同步。接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了合适选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同步又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速减少（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同步消失，这时在作用力的推进下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并深入与待接合齿轮的齿圈接合而完毕换档过程。不一样制造商生产的变速器和同步器的实现方式各不相似，但基