五速变速器为输入轴提供五种不同的齿比.docx

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
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。

二速变速器
　　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。
黄色轴是花键轴，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，黄色轴也将随之转动。
蓝色齿轮连在轴承上，因此会随黄色轴转动。 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，黄色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黄色驱动轴上。 它通过齿槽直接与黄色轴相连，并与黄色轴一起转动。 但轴环也可以沿着黄色轴左右滑动，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：

一挡
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。 齿轮通过轴环驱动黄色驱动轴。 同时，左边的齿轮也在转动，但只是在其轴上空转，对黄色轴并不产生影响。
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。 黄色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”，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”。
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。 拨叉使轴环在黄色轴上滑动，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。

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。

手动变速器离合器演示
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：

五速手动变速器
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：

各档位情况
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。

惰轮
倒挡齿轮由一个小惰轮（紫色）来操控。惰轮是两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮，同时跟这两个齿轮啮合，用来改变被动齿轮的转动方向，使之与主动齿轮相同。它的作用只是改变转向并不能改变传动比，称之为惰轮。惰轮又称过桥齿轮，它的齿数多少对传动比数值大小没有影响，但对末轮的转向将产生影响。
所以，通过惰轮，该图中的蓝色倒挡齿轮就会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
由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换档位时会存在一个"同步"问题。两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。因此，旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确。因此设计师创造出"同步器"，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。
目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。 　　
接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。 　　
当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。
不同制造商生产的变速器和同步器的实现方式各不相同，但基本原理是一样的。
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：

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
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。