手動(dòng)變速箱工作原理

1、手動(dòng)變速器工作原理如果您開的是用換擋桿換擋的汽車，您腦海中可能會(huì)浮現(xiàn)這幾個(gè)問題：通過換擋按鈕換擋的H形跟變速器內(nèi)的齒輪有什么關(guān)系嗎？移動(dòng)變速桿時(shí)，變速器中哪些部件會(huì)移動(dòng)？ 因操作不當(dāng)而聽到可怕刺耳的聲音時(shí)，這個(gè)刺耳的聲音是從哪里發(fā)出的？汽車在高速公路上減速時(shí)，如果不小心換到倒擋會(huì)出現(xiàn)什么情況？是不是整個(gè)變速器都會(huì)爆炸？在本文中，我們將了解手動(dòng)變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而回答以上所有問題以及相關(guān)問題。汽車需要變速器，這是由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的物理特性決定的。 首先，任何發(fā)動(dòng)機(jī)都有速度極限，轉(zhuǎn)速超過這個(gè)最大值，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)爆炸。 其次，如果讀過馬力及其應(yīng)用，您就會(huì)知道，在馬力和扭矩都達(dá)到最大值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化

2、范圍很小。 例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可能在5,500轉(zhuǎn)/分時(shí)產(chǎn)生最大馬力。 在汽車加速或者減速時(shí)，變速器的存在使發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在速度極限以下，并且使發(fā)動(dòng)機(jī)接近最佳性能轉(zhuǎn)速區(qū)。在理想情況下，變速器齒比變化范圍非常大，因而發(fā)動(dòng)機(jī)總是以單一的最佳性能轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 這就是無級(jí)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(jì)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(dòng)力汽車。變速器通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接變速器通過離合器與發(fā)動(dòng)

3、機(jī)連接。 因此，變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)相同。奔馳C級(jí)運(yùn)動(dòng)型跑車六速手動(dòng)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：擋位速比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分時(shí)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速一擋2.315:11,295二擋1.568:11,913三擋1.195:12,510四擋1.000:13,000五擋0.915:13,278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(jiǎn)單兩速變速器。二速變速器讓我們來看看圖中的每一個(gè)部件，以及它們是如何裝配的：綠色軸將發(fā)動(dòng)機(jī)與離合器連接起來。 綠色軸和綠色齒輪連在一起，形成一個(gè)整體。 （離合器是用于連接發(fā)動(dòng)

4、機(jī)和變速器或斷開其間連接的裝置。 踩下離合器踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器斷開，此時(shí)雖然汽車并不移動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。 而松開離合器踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)相同。)紅色軸及紅色齒輪稱為副軸。 它們也連為一個(gè)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(dòng)時(shí)，紅色軸也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，一旦離合器接合，副軸就直接從發(fā)動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力。黃色軸是花鍵軸，通過連接到汽車驅(qū)動(dòng)輪的差速器直接與驅(qū)動(dòng)軸相連。 如果車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，黃色軸也將隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。藍(lán)色齒輪連在軸承上，因此會(huì)隨黃色軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 如果發(fā)動(dòng)機(jī)已關(guān)閉，但汽車還在滑行

5、，則在藍(lán)色齒輪和副軸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，黃色軸仍可能在藍(lán)色齒輪內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)。軸環(huán)將兩個(gè)藍(lán)色齒輪中的一個(gè)連接到黃色驅(qū)動(dòng)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(dòng)。 但軸環(huán)也可以沿著黃色軸左右滑動(dòng)，從而選擇性地接合兩個(gè)藍(lán)色齒輪中的一個(gè)。 軸環(huán)中的齒稱為犬齒，可與藍(lán)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(shí)如何結(jié)合右邊的藍(lán)色齒輪：一擋圖中，發(fā)動(dòng)機(jī)的綠色軸轉(zhuǎn)動(dòng)副軸，副軸則轉(zhuǎn)動(dòng)右邊的藍(lán)色齒輪。 齒輪通過軸環(huán)驅(qū)動(dòng)黃色驅(qū)動(dòng)軸。 同時(shí)，左邊的齒輪也在轉(zhuǎn)動(dòng)，但只是在其軸上空轉(zhuǎn)，對(duì)黃色軸并不產(chǎn)生影響。當(dāng)軸環(huán)位于兩個(gè)齒輪之間時(shí)（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(yùn)轉(zhuǎn)的兩個(gè)藍(lán)色齒輪都

6、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(gè)問題：在換擋時(shí)，如果操作錯(cuò)誤，聽到可怕的碾磨聲，這個(gè)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(lán)色齒輪側(cè)孔失敗發(fā)出的。這里顯示的變速器沒有“同步”，所以使用此變速器時(shí)，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(shí)，先合下離合踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)恢復(fù)“正確速度”。 該速度就是發(fā)動(dòng)機(jī)下一齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。 這樣做的目的，在于使下一個(gè)藍(lán)色齒輪與軸環(huán)以相同的轉(zhuǎn)

7、速運(yùn)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(gè)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(shí)現(xiàn)齒輪更換。 換擋按鈕移動(dòng)連接到撥叉的桿。 撥叉使軸環(huán)在黃色軸上滑動(dòng)，從而與兩個(gè)齒輪中的一個(gè)接合。如今，五速手動(dòng)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：五速手動(dòng)變速器有三個(gè)撥叉，由換擋桿接合的三個(gè)桿控制。 俯看換擋叉軸，它們?cè)诳論?、倒擋、一擋和二擋中的情形如下圖所示：各檔位情況注意，換擋桿中部有一個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。 在將旋鈕前推接合一擋齒輪時(shí)，實(shí)際上是在推動(dòng)桿和撥叉，以便將一擋齒輪拉回來。 可以看到，左右移動(dòng)變速

8、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(dòng)也就移動(dòng)了軸環(huán)，使它們接合一個(gè)齒輪。惰輪倒擋齒輪由一個(gè)小惰輪（紫色）來操控。惰輪是兩個(gè)不互相接觸的傳動(dòng)齒輪中間起傳遞作用的齒輪，同時(shí)跟這兩個(gè)齒輪嚙合，用來改變被動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使之與主動(dòng)齒輪相同。它的作用只是改變轉(zhuǎn)向并不能改變傳動(dòng)比，稱之為惰輪。惰輪又稱過橋齒輪，它的齒數(shù)多少對(duì)傳動(dòng)比數(shù)值大小沒有影響，但對(duì)末輪的轉(zhuǎn)向?qū)a(chǎn)生影響。所以，通過惰輪，該圖中的藍(lán)色倒擋齒輪就會(huì)總是與其他所有藍(lán)色齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。 因此，當(dāng)汽車前進(jìn)時(shí)，不可能將變速器切換到倒擋（因?yàn)槿X不能嚙合）。 但它們會(huì)產(chǎn)生大量的噪音同步器由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的

9、速度旋轉(zhuǎn)，變換檔位時(shí)會(huì)存在一個(gè)"同步"問題。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強(qiáng)行嚙合必然會(huì)發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。因此，舊式變速器的換檔要采用"兩腳離合"的方式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門，以減少齒輪的轉(zhuǎn)速差。但這個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出"同步器"，通過同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙合。同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。目前全部同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。 接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。 當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。不同制造商生產(chǎn)的變速器和同步器的實(shí)現(xiàn)方式各不相同，但基本