圖解汽車（6） 汽車變速器結(jié)構(gòu)種類解析

前面了解到發(fā)動機(jī)的工作原理，都知道發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速是非常高的，如將動力直接作用于車輪來驅(qū)動汽車的話是很不現(xiàn)實的。為了滿足汽車起步、爬坡、高速行駛等駕駛的需要，變速器應(yīng)運而生。本期文章將為大家解析一下汽車變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理。

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● 為什么變速器是必要的?

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

　　因為發(fā)動機(jī)直接輸出的轉(zhuǎn)矩變化范圍是比較小的，而汽車起步、上坡卻需要大的轉(zhuǎn)矩，高速行駛時，只需要較小的轉(zhuǎn)矩，如直接把發(fā)動機(jī)的動力來驅(qū)動汽車的話，就很難實現(xiàn)汽車的起步、上坡或高速行駛。另外，汽車需要倒車，也必須要用到變速器來實現(xiàn)。

● 變速器為什么能變速?

　　變速箱為什么可以調(diào)整發(fā)動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速呢？其實這里蘊含了齒輪和杠桿的原理。變速箱內(nèi)有多個不同的齒輪，通過不同大小的齒輪組合一起，就能實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)整。用低轉(zhuǎn)矩可以換來高轉(zhuǎn)速，用低轉(zhuǎn)速則可以換來高轉(zhuǎn)矩。

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

● 變速器有哪些種類?

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

● 手動變速器的結(jié)構(gòu)

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

● 手動變速器工作原理

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

　　發(fā)動機(jī)的動力輸入軸是通過一根中間軸，間接與動力輸出軸連接的。如上圖所示，中間軸的兩個齒輪（紅色）與動力輸出軸上的兩個齒輪（藍(lán)色）是隨著發(fā)動機(jī)輸出一起轉(zhuǎn)動的。但是如果沒有同步器（紫色）的接合，兩個齒輪（藍(lán)色）只能在動力輸出軸上空轉(zhuǎn)（即不會帶動輸出軸轉(zhuǎn)動）。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，使同步器向右移動與齒輪（如上圖所示）接合，發(fā)動機(jī)動力通過中間軸的齒輪，將動力傳遞給動力輸出軸。

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

（５檔手動變速器工作過程）

● 同步器起什么作用？

　　變速器在進(jìn)行換檔操作時，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)，齒輪相對于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，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。

（膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)原理）

　　下期將對三種常見自動變速器（AT、CVT、DSG）的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行解析，敬請留意。