手動(dòng)變速器工作原理

變速箱的工作原理汽車(chē)需要變速器，這是由汽車(chē)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(guò)這個(gè)最大值，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)爆炸。其次，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(chē)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(guò)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)。

變速器通過(guò)離合器與發(fā)動(dòng)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。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：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：

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(guò)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)色齒輪都通過(guò)其與副軸的速比來(lái)控制。通過(guò)以上討論，您可以回答以下幾個(gè)問(wèn)題：在換擋時(shí)，如果操作錯(cuò)誤，聽(tīng)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(méi)有“同步”（在下文中討論），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(chē)中很常見(jiàn)，而在一些現(xiàn)代賽車(chē)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(kāi)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)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(kāi)兩次離合器，因此稱(chēng)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。現(xiàn)在我們來(lái)看看真正的變速器。下面的動(dòng)畫(huà)顯示了一個(gè)帶倒擋的四速變速器的內(nèi)部工作狀況。如今，五速手動(dòng)變速器在汽車(chē)上已經(jīng)相當(dāng)普遍了。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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(lái)。可以看到，左右移動(dòng)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(dòng)也就移動(dòng)了軸環(huán)，使它們接合一個(gè)齒輪。

倒擋齒輪由一個(gè)小惰輪（紫色）來(lái)操控。該圖中的藍(lán)色倒擋齒輪總是與其他所有藍(lán)色齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。因此，當(dāng)汽車(chē)前進(jìn)時(shí)，不可能將變速器切換到倒擋（因?yàn)槿X不能?chē)Ш希?。但它們?huì)產(chǎn)生大量的噪音！同步器

新式客車(chē)的手動(dòng)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(dá)到同步，如圖所示：

藍(lán)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)