圖解汽車（6） 汽車變速器結構種類解析

前面了解到發動機的工作原理，都知道發動機的轉速是非常高的，如將動力直接作用於車輪來驅動汽車的話是很不現實的。為了滿足汽車起步、爬坡、高速行駛等駕駛的需要，變速器應運而生。本期文章將為大家解析一下汽車變速器的結構及工作原理。

 

 

 

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● 為什麼變速器是必要的?

　　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。而這期間驅動汽車所需的扭力都是不同的，光靠發動機是無法應付的。

　　因為發動機直接輸出的轉矩變化范圍是比較小的，而汽車起步、上坡卻需要大的轉矩，高速行駛時，只需要較小的轉矩，如直接把發動機的動力來驅動汽車的話，就很難實現汽車的起步、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。

● 變速器為什麼能變速?

　　變速箱為什麼可以調整發動機輸出的轉矩和轉速呢？其實這裡蘊含了齒輪和槓桿的原理。變速箱內有多個不同的齒輪，通過不同大小的齒輪組合一起，就能實現對發動機轉矩和轉速的調整。用低轉矩可以換來高轉速，用低轉速則可以換來高轉矩。

　　變速器的作用主要表現在三方面：第一，改變傳動比，擴大驅動輪的轉矩和轉速的變化范圍；第二，在發動機轉向不變的情況下，實現汽車倒退行駛；第三，利用空檔，可以中斷發動機動力傳遞，使得發動機可以起動、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)、機械無級自動變速器(CVT)、雙離合器變速器（DSG）。

● 手動變速器的結構

　　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合，從而改變驅動輪的轉矩和轉速。下面先看一下簡化的手動變速器（2檔）的構造圖。

　　發動機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（藍色）是隨著發動機輸出一起轉動的。但是如果沒有同步器（紫色）的接合，兩個齒輪（藍色）只能在動力輸出軸上空轉（即不會帶動輸出軸轉動）。圖中同步器位於中間狀態，相當於變速器掛了空檔。

　　當變速桿向左移動，使同步器向右移動與齒輪（如上圖所示）接合，發動機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上添加了幾組齒輪，其實原理都是一樣的。如當掛上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。細心的朋友會發現，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汽車的倒退行駛。

（５檔手動變速器工作過程）

● 同步器起什麼作用？

　　變速器在進行換檔操作時，尤其是從高檔向低檔的換檔很容易產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、同步鎖環等組成，主要是依靠摩擦作用實現同步。

　　當同步鎖環內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸後，在摩擦力矩的作用下齒輪轉速迅速降低(或升高)到與同步鎖環轉速相等，兩者同步旋轉，齒輪相對於同步鎖環的轉速為零，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齒圈接合，並進一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。

（膜片彈簧離合器結構原理）

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