你不知道的手動(dòng)變速箱：換擋桿下的玄機(jī)
2012年07月12日 09:48 來源：
汽車之家 類型：原創(chuàng) 編輯：
馮景毅 評(píng)論數(shù)(559)[汽車之家 技術(shù)] 可以說，一臺(tái)變速器的好壞以及它與
發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配程度，會(huì)對(duì)車輛的動(dòng)力性和平順性等產(chǎn)生直接的影響。相比市面上常見的AT、
CVT、DCT、AMT這些自動(dòng)變速器，傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器雖然表面看上去更為“簡單”、“原始”，但是在冰冷的機(jī)械部件中卻也暗藏著各種玄機(jī)，同時(shí)想制造一臺(tái)手感出眾的MT，也從來不是一件容易的事。
● 變速器的作用
總的來說，變速器就是一種能夠改變汽車
發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、
扭矩以及動(dòng)力旋轉(zhuǎn)方向，并且將驅(qū)動(dòng)力傳遞給傳動(dòng)系統(tǒng)的一種裝置。
——改變傳動(dòng)比
一般來說，汽車
發(fā)動(dòng)機(jī)通過燃燒燃油來獲取動(dòng)力，在
發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其輸出的
扭矩和
功率始終是在變化的，從車輛對(duì)驅(qū)動(dòng)力的需求來看，單純依靠
發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的
扭矩不能滿足汽車行駛中所要面對(duì)的各種復(fù)雜路況條件。比如在起步或者爬坡的時(shí)候，通過變速器的低擋位可以在車速較低的情況下將
發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速拉高以輸出較大的
扭矩。在車輛高速巡航時(shí)，通過變速器的高擋位來降低
發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和
扭矩輸出，從而減少燃油的消耗。由于
現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的這種不完美的特性，變速器便應(yīng)運(yùn)而生。變速器在不同的工況下使用不同的變速比，從而使得車輛和
發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都可以發(fā)揮其最佳的動(dòng)力性能。
——提供倒擋
一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)之初就決定了曲軸的旋轉(zhuǎn)方向，所以要想使車輛倒退，也只能寄希望于變速器，通過外嚙合齒輪的反向旋轉(zhuǎn)特性就可以輕松完成這項(xiàng)使命。
★ 掛入倒檔為何有個(gè)特殊的動(dòng)作？
學(xué)車時(shí)大家都使用過手動(dòng)變速器，有的朋友的愛車也是手動(dòng)變速器，相信大家對(duì)于手動(dòng)變速器就像對(duì)自己的左右手一樣熟悉，不知您有沒有考慮過，操作某些手動(dòng)變速器掛入倒檔時(shí)會(huì)有個(gè)特殊的動(dòng)作，或要按住換擋桿上的某個(gè)按鈕，或要微微提起換擋桿。這是為什么呢？難道僅僅是為了帥氣的動(dòng)作，還是要使手動(dòng)變速器掛入倒檔需要一套很復(fù)雜的部件才可以完成？其實(shí)原理很簡單，看了下面這個(gè)名為倒檔鎖止機(jī)構(gòu)您就會(huì)明白。
● 倒擋鎖止機(jī)構(gòu)
為了防止車輛前進(jìn)時(shí)誤掛入倒擋，進(jìn)而對(duì)變速器齒輪造成極大沖擊，導(dǎo)致零件損壞，通常都會(huì)在手動(dòng)變速器上設(shè)計(jì)有倒擋鎖止機(jī)構(gòu)。當(dāng)把換擋桿擺到極限位置時(shí)，鎖止機(jī)構(gòu)中的限位塊會(huì)被擋板擋住，導(dǎo)致無法掛上倒擋。此時(shí)只有按住倒擋按鈕，限位塊才能越過擋板繼續(xù)移動(dòng)，從而掛入倒擋。
下面的視頻為您形象的展示了倒檔鎖止機(jī)構(gòu)的工作原理，依靠一塊安裝在換擋桿下的擋板，擋板與限位塊協(xié)作，防止將擋位掛錯(cuò)。
更多精彩視頻，盡在汽車之家視頻頻道● 二軸式和三軸式手動(dòng)變速器
手動(dòng)變速器的基本結(jié)構(gòu)包括了動(dòng)力輸入軸和輸出軸，再加上構(gòu)成變速器的齒輪，這就是一臺(tái)手動(dòng)變速器最基本的組件。動(dòng)力輸入軸與
離合器相連，從
離合器傳遞來的動(dòng)力直接通過輸入軸傳遞給齒輪組，齒輪組是由直徑不同的齒輪組成的，不同的齒輪組合則產(chǎn)生不同的齒比，平常駕駛中的換擋也就是指換齒輪比。輸入軸的動(dòng)力通過齒輪間的傳遞，再由輸出軸傳遞給車輪，這就是一臺(tái)手動(dòng)變速器的基本工作原理。
如果將手動(dòng)變速器按照齒輪的傳動(dòng)方式進(jìn)行分類，那么，目前常見的有二軸式和三軸式兩種。
——二軸式
顧名思義，二軸式手動(dòng)變速器只有兩個(gè)軸，分別是輸入軸和輸出軸。它具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其中間擋位傳動(dòng)效率高，噪音較小，因此更適合一般的發(fā)動(dòng)機(jī)前置且前輪驅(qū)動(dòng)的車輛，它也是目前使用最廣泛的轎車變速器形式。
『最常見的兩軸5速手動(dòng)變速器解剖圖』
——三軸式
三軸式手動(dòng)變速器除了輸入軸和輸出軸外，還有中間軸，而中間軸主要用來固定安裝各擋位的變速傳動(dòng)齒輪。由于三軸式變速器的每個(gè)擋位都是由兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的，因此輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，這種變速器通常更適合
發(fā)動(dòng)機(jī)前置且后輪驅(qū)動(dòng)的車輛。
● 工作原理
接下來，我們通過一個(gè)簡單的模型來給大家講講，手動(dòng)變速器換擋的工作原理。下圖是一個(gè)簡易的3軸2擋變速器的結(jié)構(gòu)模型。
輸入軸（綠色）通過
離合器和
發(fā)動(dòng)機(jī)相連，輸入軸和上面的齒輪是一體的。紅色齒輪軸叫做中間軸，中間軸上的三個(gè)齒輪同樣與軸固定在一起。黃色的則是輸出軸，動(dòng)力通過它最終傳遞到車輪。上面的兩個(gè)齒輪通過滾針軸承與輸出軸相連，其可以在輸出軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。而輸出軸上的套筒（也叫
同步器）通過花鍵安裝在輸出軸上，且可以隨著輸出軸一起旋轉(zhuǎn)。
其實(shí)手動(dòng)變速器的換擋原理并不高深莫測(cè)，可以看到，動(dòng)力通過輸入軸到中間軸，再傳遞給輸出軸上的兩個(gè)齒輪，但是由于兩個(gè)藍(lán)色齒輪與輸出軸不是剛性連接，所以此時(shí)它們處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，相當(dāng)于是空擋。當(dāng)輸出軸上的套筒與右側(cè)的藍(lán)色齒輪相連時(shí)，動(dòng)力才會(huì)通過套筒最終傳遞到輸出軸上。與此同時(shí)，由于沒有和套筒結(jié)合，左側(cè)的藍(lán)色齒輪在進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)。所謂的換擋其實(shí)就是套筒在選擇與哪個(gè)齒輪結(jié)合，結(jié)合后也就決定了此時(shí)的變速比。
一個(gè)傳統(tǒng)的5速手動(dòng)變速器的換擋原理也是一樣的，只是在變速器中增加了套筒和齒輪組的數(shù)目，使之擁有更多的擋位。倒擋則是通過在中間軸（紅色）和輸出軸（藍(lán)色）之間增加一個(gè)齒輪來實(shí)現(xiàn)的。由于增加了一個(gè)嚙合齒輪，因此倒擋的齒輪始終會(huì)朝其它齒輪相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)齒輪由于只起到改變齒輪旋轉(zhuǎn)方向的作用，因此也稱為惰輪。
對(duì)于二軸式的手動(dòng)變速器，其工作原理與三軸式的
大同小異，也是依靠套筒來選擇與其兩側(cè)自由旋轉(zhuǎn)的齒輪結(jié)合，結(jié)合后就可以將動(dòng)力通過套筒傳遞到輸出軸上。
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