汽车手动变速器内部结构及工作原理(汽车换档原理).doc

(完整word)汽车手动变速器内部结构及工作原理(汽车换档原理)
汽车手动变速器内部结构及工作原理(汽车换档原理)

问题：

    ＊ 通过换挡按钮换挡的H形跟变速器内的齿轮有什么关系吗？ 移动变速杆时,变速器中哪些部件会移动？
    ＊ 因操作不当而听到可怕刺耳的声音时，这个刺耳的声音是从哪里发出的？
    ＊ 汽车在高速公路上减速时，如果不小心换到倒挡会出现什么情况？是不是整个变速器都会爆炸？

    在本文中，我们将了解手动变速器的内部结构,从而回答以上所有问题以及相关问题。
    汽车需要变速器，这是由汽车发动机的物理特性决定的。首先，任何发动机都有速度极限，转速超过这个最大值，发动机就会爆炸。其次，如果读过马力及其应用,您就会知道，在马力和扭矩都达到最大值时，发动机的转速变化范围很小。例如，发动机可能在5,500转/分时产生最大马力。在汽车加速或者减速时，变速器的存在使发动机与驱动轮之间的齿比能够发生变化。通过改变齿比，就能使发动机转速保持在速度极限以下，并且使发动机接近最佳性能转速区。

奔驰Actros重型卡车的手动变速器
戴姆勒克莱斯勒供图

    在理想情况下,变速器齿比变化范围非常大，因而发动机总是以单一的最佳性能转速运行。 这就是无级变速器（CVT）的概念。

CVT的齿比范围几乎没有任何限制。过去，CVT在成本、尺寸和可靠性方面都不能与四    速和五速变速器抗衡，所以在量产汽车中看不到它们。目前,设计方面的改善使CVT得到了普及.丰田普锐斯就是使用CVT的混合动力汽车。

变速器通过离合器与发动机连接。 因此,变速器输入轴的转速与发动机相同。

奔驰C级运动型跑车六速手动变速器
戴姆勒克莱斯勒供图

    五速变速器为输入轴提供五种不同的齿比，以便在输出轴产生不同的转速值。 以下是一些典型的齿比:
挡位

速比

发动机转速为3000转/分时
变速器输出轴的转速
一挡     2.315:1    
1，295
二挡     1.568：1    
1，913
三挡     1。195:1    
2,510
四挡     1。000：1    
3，000
五挡     0.915：1    
3,278

   接下来让我们看看简单的变速器.

    为了帮助了解标准变速器的基本原理,下图显示了处于空挡状态的简单两速变速器。

部件

让我们来看看图中的每一个部件，以及它们是如何装配的：

    * 绿色轴将发动机与离合器连接起来。绿色轴和绿色齿轮连在一起，形成一个整体.（离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的装置。踩下离合器踏板时,发动机与变速器断开,此时虽然汽车并不移动，但发动机仍在运转。而松开离合器踏板时,发动机和绿色轴就直接连在一起。绿色轴和齿轮的转速与发动机相同.)

    * 红色轴及红色齿轮称为副轴。它们也连为一个整体，因此副轴上的所有齿轮和副轴本身作为整体旋转。绿色轴与红色轴直接通过各自的啮合齿轮连接起来，所以当绿色轴转动时，红色轴也会转动。因此，一旦离合器接合，副轴就直接从发动机获得动力.

    * **轴是花键轴，通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴相连。 如果车轮转动，**轴也将随之转动。

    ＊ 蓝色齿轮连在轴承上，因此会随＊＊轴转动。如果发动机已关闭,但汽车还在滑行，则在蓝色齿轮和副轴停止运动时，＊*轴仍可能在蓝色齿轮内部转动.

    ＊ 轴环将两个蓝色齿轮中的一个连接到*＊驱动轴上。它通过齿槽直接与**轴相连，并与**轴一起转动。但轴环也可以沿着＊*轴左右滑动，从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一个.轴环中的齿称为犬齿，可与蓝色齿轮侧面的孔相接合。
一挡齿轮
下图显示了当轴环换到一挡时如何结合右边的蓝色齿轮：

图中,发动机的绿色轴转动副轴，副轴则转动右边的蓝色齿轮。齿轮通过轴环驱动*＊驱动轴。同时，左边的齿轮也在转动，但只是在其轴上空转，对*＊轴并不产生影响.

    当轴环位于两个齿轮之间时（如第一图所示)，变速器为空挡状态。 **轴上以不同速率运转的两个蓝色齿轮都通过其与副轴的速比来控制。

通过以上讨论,您可以回答以下几个问题:

    * 在换挡时，如果操作错误，听到可怕的碾磨声，这个声音不是误啮合齿轮发出的。从图中可以看出，所有轮齿总是处于完全啮合状态。这种碾磨声是犬齿接合蓝色齿轮侧孔失败发出的。

    ＊ 这里显示的变速器没有“同步”（在下文中讨论),所以使用此变速器时，您必须双踩离合。双踩离合在老式汽车中很常见，而在一些现代赛车中也仍然很常用。在双踩离合时，先合下离合踏板，使发动机与变速器分离.这样可消除犬齿的压力,从而将轴环切换至空挡状态。然后松开离合器踏板,使发动机恢复“正确速度”。该速度就是发动机下一齿轮的运转速度。这样做的目的,在于使下一个蓝色齿轮与轴环以相同的转速运行，这样犬齿就能接合。然后再次踩下踏板并将轴环锁定到新齿轮中。每换一个齿轮，都必须踩下和松开两次离合器,因此称为“双离合"。 高速下载

    ＊ 另外，您还可以了解换挡按钮的微小线性位移怎样实现齿轮更换。换挡按钮移动连接到拨叉的杆。拨叉使轴环在*＊轴上滑动，从而与两个齿轮中的一个接合。

现在我们来看看真正的变速器。 下面的动画显示了一个带倒挡的四速变速器的内部工作状况.

如今，五速手动变速器在汽车上已经相当普遍了. 其内部结构如下图所示：

    有三个拨叉，由换挡杆接合的三个杆控制.俯看换挡叉轴，它们在空挡、倒挡、一挡和二挡中的情形如下图所示：

    注意,换挡杆中部有一个旋转点。 在将旋钮前推接合一挡齿轮时，实际上是在推动杆和拨叉，以便将一挡齿轮拉回来。

    可以看到，左右移动变速杆也是在接合不同的拨叉(从而接合不同的轴环）。将旋钮前后移动也就移动了轴环,使它们接合一个齿轮。 

    倒挡齿轮由一个小惰轮（紫色）来操控。该图中的蓝色倒挡齿轮总是与其他所有蓝色齿轮的转动方向相反。因此，当汽车前进时，不可能将变速器切换到倒挡(因为犬齿不能啮合）.但它们会产生大量的噪音!

同步器
    新式客车的手动变速器采用同步器,这样就不需要使用双踩离合。同步器的作用是，在与犬齿接触前，使轴环与齿轮发生有摩擦的接触。这样,在犬齿接合前,就可以使轴环和齿轮速度达到同步，如图所示：

    蓝色齿轮上的锥体接合轴环中的锥形区域,锥体与轴环间的摩擦使轴环和齿轮同步。 轴环的外部随之滑动，使犬齿接合齿轮。