圖解汽車(chē)（6） 汽車(chē)變速器結(jié)構(gòu)種類(lèi)解析

前面了解到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，都知道發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是非常高的，如將動(dòng)力直接作用于車(chē)輪來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的話是很不現(xiàn)實(shí)的。為了滿足汽車(chē)起步、爬坡、高速行駛等駕駛的需要，變速器應(yīng)運(yùn)而生。本期文章將為大家解析一下汽車(chē)變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

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● 為什么變速器是必要的?

　　汽車(chē)作為一種交通工具，必然會(huì)有起步、上坡、高速行駛等駕駛需要。而這期間驅(qū)動(dòng)汽車(chē)所需的扭力都是不同的，光靠發(fā)動(dòng)機(jī)是無(wú)法應(yīng)付的。

　　因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出的轉(zhuǎn)矩變化范圍是比較小的，而汽車(chē)起步、上坡卻需要大的轉(zhuǎn)矩，高速行駛時(shí)，只需要較小的轉(zhuǎn)矩，如直接把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的話，就很難實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的起步、上坡或高速行駛。另外，汽車(chē)需要倒車(chē)，也必須要用到變速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

● 變速器為什么能變速?

　　變速箱為什么可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速呢？其實(shí)這里蘊(yùn)含了齒輪和杠桿的原理。變速箱內(nèi)有多個(gè)不同的齒輪，通過(guò)不同大小的齒輪組合一起，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)整。用低轉(zhuǎn)矩可以換來(lái)高轉(zhuǎn)速，用低轉(zhuǎn)速則可以換來(lái)高轉(zhuǎn)矩。

　　變速器的作用主要表現(xiàn)在三方面：第一，改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍；第二，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)倒退行駛；第三，利用空檔，可以中斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以起動(dòng)、怠速。

● 變速器有哪些種類(lèi)?

　　汽車(chē)變速器按照操控方式可分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器。常見(jiàn)的自動(dòng)變速器主要有三種，分別是液力自動(dòng)變速器(AT)、機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)、雙離合器變速器（DSG）。

● 手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)

　　手動(dòng)變速器（Manual Transmission，簡(jiǎn)稱(chēng)MT），就是必須通過(guò)用手撥動(dòng)變速器桿，才能改變傳動(dòng)比的變速器。手動(dòng)變速器主要由殼體、傳動(dòng)組件（輸入輸出軸、齒輪、同步器等）、操縱組件（換擋拉桿、撥叉等）。

● 手動(dòng)變速器工作原理

　　手動(dòng)變速器的工作原理，就是通過(guò)撥動(dòng)變速桿，切換中間軸上的主動(dòng)齒輪，通過(guò)大小不同的齒輪組合與動(dòng)力輸出軸結(jié)合，從而改變驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。下面先看一下簡(jiǎn)化的手動(dòng)變速器（2檔）的構(gòu)造圖。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸入軸是通過(guò)一根中間軸，間接與動(dòng)力輸出軸連接的。如上圖所示，中間軸的兩個(gè)齒輪（紅色）與動(dòng)力輸出軸上的兩個(gè)齒輪（藍(lán)色）是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)輸出一起轉(zhuǎn)動(dòng)的。但是如果沒(méi)有同步器（紫色）的接合，兩個(gè)齒輪（藍(lán)色）只能在動(dòng)力輸出軸上空轉(zhuǎn)（即不會(huì)帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)）。圖中同步器位于中間狀態(tài)，相當(dāng)于變速器掛了空檔。

　　當(dāng)變速桿向左移動(dòng)，使同步器向右移動(dòng)與齒輪（如上圖所示）接合，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)中間軸的齒輪，將動(dòng)力傳遞給動(dòng)力輸出軸。

　　一般的手動(dòng)變速器都有好幾個(gè)檔位（如上圖的5檔手動(dòng)變速器），可以理解為在原來(lái)的基礎(chǔ)上添加了幾組齒輪，其實(shí)原理都是一樣的。如當(dāng)掛上1擋時(shí)，實(shí)際上是將（1、2擋同步器）向左移動(dòng)使同步器與1擋從動(dòng)齒輪（圖中①）接合，將動(dòng)力傳遞到輸出軸。細(xì)心的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)，R檔（倒車(chē)檔）的主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪中夾了一個(gè)中間齒輪，就是通過(guò)這個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的倒退行駛。

（５檔手動(dòng)變速器工作過(guò)程）

● 同步器起什么作用？

　　變速器在進(jìn)行換檔操作時(shí)，尤其是從高檔向低檔的換檔很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了避免齒間沖擊，在換檔裝置中都設(shè)置同步器。

　　同步器有常壓式和慣性式兩種，目前大部分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，主要是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。

　　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(guò)程。

（膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)原理）

　　下期將對(duì)三種常見(jiàn)自動(dòng)變速器（AT、CVT、DSG）的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行解析，敬請(qǐng)留意。