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一、变速箱的作用

发动机的物理特性决定了变速箱的存在。首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。比如，发动机最大功率出现在5500转。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。
                 
              


　　理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。无级变速箱 （CVT）就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。

　　二、CVT

　　无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。现在，改进的设计使得CVT的使用已比较普遍。国产AUDI 2.8 CVT






　　变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速






　　奔驰C级Sport Coupe 6速手动变速箱

　　一个5档的变速箱提供5种不同的变速比，在输入轴和输出轴间产生转速差。见下表：






　　三、简单的变速箱模型

　　为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：






　　•输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。

　　•轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。

　　•轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。

　　•齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。

　　•齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。

　　1档

　　挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：






　　如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。

　　当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。

　　四、真正的变速箱

　　如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。






　　换档杆通过三个连杆连接着三个换档杆，见下图






　　倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。

　　同步装置

　　同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图






　　齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。

   许多朋友在驾驶当中遇到的麻烦可能较多是因驾驶技术不熟练引起的 ，但误操作的根本原因是由于现在的驾校没有对学员进行汽车基础知识的培训 ，大家只学会了如何操作 ，但为什么要这样做 ，并不清楚 。




　　其实对驾驶来说 ，学驾驶百分之六十以上在学如何操作变速箱 ，所以我们今天就深入浅出的了解下变速箱的原理 。

　　变速箱发展至今 ，已经有手排档 ，自动排档的设计 ，其中自排变速箱更发展出无段变速系统 ，或手自变速系统 ，然而 ，它们都一样有共同的功能：

　　(1)传递引擎的输出动力(2)能变换齿轮的组合以应付不同需求

　　现在我们来看看手排变速箱的基本构造：

　　▲变速箱输入轴　通过离合器 ，变速箱输入轴跟引擎的曲轴连接在一起 ，它的功能就是输入引擎的动力 。

　　▲变速箱输出轴　变速箱输出轴和汽车的传动装置直接连接在一起 ，把动力输出使用 。

　　▲排档机构　这个机构就是整个变速箱功能的地方 ，它就是各种齿轮的地方 ，藉由不同的组合 ，实现变速箱操作的目的 。

　　▲同步器同步器的目的是帮助变速齿轮能同步咬合 ，确保变速箱换档操作时的平顺 。其实 ，变速箱是一个精密度相当高且复杂的机械 ，直到今天 ，大多数的车厂是不自己生产变速箱的 ，也许你不相信 ，但是 ，这些车厂都交给专门在设计变速箱的公司来生产 ，无论是手排 、自排 ，还是手-自排的变速箱 ，都有很有名的公司在专司的 ，如响誉世界的德国ZF ，M-Benz全车系阶采该公司的变速箱 。

　　▲离合器离合器就是专司动力传递的接合或分离的装置 。手排变速箱所使用的是属于”磨擦片离合器” ，利用磨擦片的磨擦来产生力矩 ，来传递动力 。

　　一片磨擦片与动力输入端连接 ，另一片与变速箱输出端连接 ，当两片紧紧接合时 ，动力就接通了 ，而两片分开时 ，动力就切断 。

　　齿轮比的意义与重要性

　　变速箱的重要动作就是更换不同的齿轮组合 ，我们可以拨动手排档的档位来改变齿轮的相对位子 ，借着不同齿轮间的咬合与连接 ，以达到变换“齿轮比”(简称齿比)的目的 ，完成我们换档的目的 。

　　我们骑山地自行车时所给我们的实际经验就可以体会的到 ，当我们想快速起步时 ，我们可以把前轮换成小齿轮 ，后轮换成大齿轮 ，这时我们就可以轻易且快速地起步 。随着脚踏车速度的增加 ，我们会发现脚再怎么用力踩 ，速度还是增加有限 。这时候 ，我们可以变换后轮的齿轮由大换成小 ，再把前轮换成较大的齿轮 ，这时踏板的感觉变重了 ，但是不必像之前踩的这么多圈 ，脚踏车的速度可以更快了……

　　同样的道理 ，我们汽车在设计使用上时 ，并不是直接把引擎的输出接到传动轴上 ，而是接到变速箱上面 ，再由变速箱的输出轴接到传动轴上输出 。汽车在起步时 ，需要先克服静摩擦力 ，然后再推动车身前进 ，这时是需要较大的扭力来帮忙的；于是低档位(一档)时 ，是类似脚踏车起步的“前面小齿轮 ，后面大齿轮”的设计 ，当车速越来越快时 ，我们不必需要这么大的扭力输出 ，在高速档时 ，变速箱将换成类似骑脚踏车时的“后面小齿轮 ，前面大齿轮”的设定 。

　　无论是手排还是自排 ，都有变换齿轮组合以达成更换齿轮比的动作 ，而“齿轮比”我们定义成：被动齿轮的大小(半径)/驱动齿轮的大小(半径)；我们以一台派里奥1.5来举例：这台车有1070kg重 ，它有85hp/5500rpm与122.5nm/4500rpm的动力性能 ，原厂提供的齿比资料是：

　　一档(1速)是3.500；二档(2速)1.952；三档(3速)是1.323；四档(4速)是0.972；五档(5速)是0.769 ，而倒退档是3.643；就一档而言：3.500就是被动齿轮的大小(Out鄄put)/驱动齿轮的大小(Input)是3.500 ，因此 ，当引擎在4500rpm时有122.5nm的扭力值 ，此时真正推动车身上的扭力就是：122.5nm×3.5 。

　　一档时高达3.5的齿轮比 ，原厂的用意就相当明显：起步时会很有力 。在市区行驶 ，走走停停的 ，这样的设计是有助于起步冲刺；而各档位的齿轮比或档位间齿比的差异 ，都是影响车子的运动性能 ，高齿比是为了扭力 ，而高档(四档或五档)的低齿比就是为了高速行驶与引擎提速的发挥了 。

　　此外还要考虑换档时的动力差异不致于过大 。那到底要如何设定齿轮比呢 ?因为齿比过高 ，就转的慢；齿比太低又有扭力不足的可能 ，各档齿比又不能差异过大 。

　　怎么办呢 ?你一定想的到：那就发展更多的档位 ，各档间可以调整成更缜密的齿比变化 。而紧密的齿比变化就是动力衔接顺畅 ，拉转速换档快速的优点 ，因此 ，高性能车款都是采用多档位且紧密度良好的变速箱 ，如五档位的自排变速箱 ，或六档位甚至于七档位的手排变速箱 。

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