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1、手動變速箱詳解
發(fā)動機是汽車的心臟，它為車輛的行駛提供源源不斷的動力，車輛變速器的主要作用就是改變傳動比，將合適的牽引力通過傳動軸輸出到車輪上以滿足不同車輛在工況下的需求?？梢哉f，一臺變速箱的好壞，會對車輛動力性能產(chǎn)生直接的影響。最近20年，汽車變速箱也進入了百花爭鳴的時代，市面上各式各樣的變速器種類也讓消費者的選擇面前所未有的豐富起來。
首先，我們需要先簡單了解一下變速器產(chǎn)生的原因。一般來說，汽車的發(fā)動機是通過燃燒燃油來獲取動力的，而發(fā)動機在怠速和最高轉(zhuǎn)速之間時才能輸出動力。而在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動機輸出的扭矩和功率并不能保持一致，其相應的最大值只能在規(guī)定的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)。從車輛對驅(qū)動力
2、的需求上看，單純依靠發(fā)動機產(chǎn)生的扭矩不能滿足汽車行駛中的各個階段對驅(qū)動力的需求。比如在起步階段，需要較大的扭矩和較低的轉(zhuǎn)速，但是發(fā)動機在較低的轉(zhuǎn)速下卻無法提供足夠的扭矩輸出，在高速巡航時，需要較高的轉(zhuǎn)速卻對扭矩要求較低，而此時發(fā)動機保持高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)無疑會造成燃油的無謂消耗。由于現(xiàn)代發(fā)動機的這種不完美的特性，變速箱便應運而生。變速器在不同的工況下使用不同的速比，從而使得車輛和發(fā)動機在各種工況下都可以發(fā)揮其最佳的動力性能。
最常見的兩軸5速手動變速箱解剖圖——
下面，我們就從結構最簡單最傳統(tǒng)的手動變速器說起。一般的手動變速箱的基本結構包括了動力輸入軸和輸出軸這兩大件，再加上構成變速箱的齒
3、輪，這就是一個手動變速箱最基本的組件。動力輸入軸與離合器相連，從離合器傳遞來的動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)生了不同的齒比，平常駕駛中的換擋也就是指換齒輪比。 輸入軸的動力通過齒輪間的傳遞，由輸出軸傳遞給車輪，這就是一臺手動變速箱的基本工作原理。
接下來，讓我們通過一個簡單的模型來給大家講講，手動變速箱換擋的原理。下圖是一個簡易的3軸2檔變速箱的結構模型。
輸入軸（綠色）也叫第一軸，通過離合器和發(fā)動機相連，軸和上面的齒輪是一個硬連接的部件。紅色齒輪軸叫做中間軸。輸入軸和中間軸的兩個齒輪是處于常嚙合狀態(tài)的，因此當輸入軸旋轉(zhuǎn)時就會帶動中
4、間軸的旋轉(zhuǎn)。黃色則是輸出軸，它也叫第二軸直接和驅(qū)動軸相連（只針對后輪驅(qū)動，前驅(qū)一般為兩軸），再通過差速器來驅(qū)動汽車。
當車輪轉(zhuǎn)動時同樣會帶著花鍵軸一起轉(zhuǎn)動，此時，軸上的藍色齒輪可以在花鍵軸上發(fā)生相對自由轉(zhuǎn)動。因此，在發(fā)動機停止，而車輪仍在轉(zhuǎn)動時，藍色齒輪和中間軸出在靜止狀態(tài)，而花鍵軸則隨車輪轉(zhuǎn)動。這個原理和自行車后軸的飛輪很相似。藍色齒輪和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒隨著花鍵軸轉(zhuǎn)動，但同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來嚙合齒輪。
說完這些，換擋的過程就很好理解了，當套筒和藍色齒輪相連時，發(fā)動機的動力就會通過中間軸傳遞到輸出軸上，在這同時，左邊的藍色齒輪也在自由旋轉(zhuǎn)，但由于沒有和套筒
5、嚙合，所以它不對花鍵軸產(chǎn)生影響。而如果套筒在兩個藍色齒輪之間時，變速箱在空擋位置，此時兩個藍色齒輪都在花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動，互不干涉。
一個傳統(tǒng)的5速手動變速箱換擋的原理也是一樣的，只是變速箱結構中增加了套筒和齒輪組的數(shù)目，使之擁有更多的擋位。而倒檔則是通過在中間軸（紅色）和輸出軸（藍色）之間增加一個齒輪來實現(xiàn)的。由于增加了一個嚙合齒輪，因此倒擋的齒輪始終會朝其他齒輪相反的方向轉(zhuǎn)動。這個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。
5擋二軸變速器結構，輸入軸與主動齒輪整合為一體，簡化了結構也節(jié)省了空間
除了上述的傳統(tǒng)三軸手動變速箱，目前轎車上廣泛使用的是二軸手動變速箱，
6、它的結構和三軸變速箱基本類似，只是其輸入軸和中間軸整合為一根軸，因此具有結構簡單，尺寸小的優(yōu)勢，另外，它還有中間檔位傳動效率高，且噪音較小等特點，因此更適合一般的前置前驅(qū)家用車，是目前使用最廣的轎車變速器形式，它的缺點是不能設置直接擋，且一檔的傳動比不能設計的太高。而在后驅(qū)車上，使用較多的仍是傳統(tǒng)的三軸式變速箱。
斜齒齒輪和直齒齒輪
民用手動變速箱使用的都是斜齒的設計，當然賽車上的手動變速箱則使用了傳動效率更高的直齒
一般的手動變速箱的齒輪組都是處于常嚙合狀態(tài)的，這些常嚙合狀態(tài)的齒輪組分為斜齒和直齒兩種，兩種齒形相比較，斜齒齒輪在結構上具有天生的
7、優(yōu)勢，傾斜布置的齒形能夠提高兩個齒輪嚙合的重合度，使齒輪傳動平穩(wěn)，降低噪音，并且可以提高齒根的彎曲強度、齒面的接觸強度，從而提高齒輪的使用壽命。與之相比，直齒齒輪也并不是一無是處，其傳動效率高的特點，可以使車輛獲得更強大的輪上功率，因此在賽車變速箱領域應用廣泛。
關于換擋動作的控制形式
上圖為推桿連接的換擋方式的4速手動擋變速箱模型
一般的手動變速箱，都是通過推桿連接或者是拉線來控制換擋的。推桿連接的換擋控制方式，更為直接但是傳遞的振動會很大；而拉線式的雖然沒有振動，但是擋位顯得不是很清晰，可謂是各有優(yōu)劣。除了這兩種純機械式的換擋控制，此外，還有使用電
8、控裝置換擋的手動變速箱，它可以很好的結合推桿和拉線換擋之間的優(yōu)點。這種變速箱在換擋的時候，擋撥動變速桿到相應的擋位，在變速器里就會有電機驅(qū)動相應的撥叉控制套筒與齒輪咬合，因此不存在擋位不清晰的問題，而且換擋的行程也可以控制在很理想的范圍。
同步器換擋
手動變速器的換擋機構形式有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器三種，在轎車變速器上，前兩種形式已經(jīng)很少使用，同步器換擋已經(jīng)得到了非常廣泛的應用。
由于換擋的時候，想要順利的換擋，換擋前后兩組主動齒輪的轉(zhuǎn)速就要保持一致，就算不一致，也至少保證速度相近，但是由于前后兩組齒輪比是不同的，所以在行駛過程中是不可能出現(xiàn)這樣的情況的。如果沒有同步器，司
9、機可以采用空擋時加一腳油，兩腳離合的方式來逼平兩個擋位間的轉(zhuǎn)速，這就是為什么以前沒有同步器的手動擋車型都需要換擋時都需要兩腳離合的原因了。
對于采用了同步器換擋的變速箱來說，換擋順暢與否，很大程度需要取決于同步器優(yōu)劣。同步器其實說白了就是在結合套和齒輪組上布置的摩擦片，與一般摩擦片不同的是，它的摩擦面是錐形的。這組摩擦片的作用是在直齒和圓盤的立齒相接觸以前，提前進行摩擦，來將轉(zhuǎn)速較大的一方的能量傳遞給轉(zhuǎn)速較小的一方，使得轉(zhuǎn)速較小的一方提升轉(zhuǎn)速，達到與轉(zhuǎn)速較大的一方轉(zhuǎn)速同步。這樣不僅可以保證正常換擋，還能起到緩沖的作用，而錐面摩擦片組的數(shù)目與材質(zhì)則直接影響到了同步器性能的優(yōu)劣。 而大眾經(jīng)典
10、的MQ200手動變速箱的同步器擁有三組錐面摩擦片，這也造就了這臺變速箱出色的入擋手感。
在了解了手動變速箱的大致結構之后，我們再看看它都有什么的優(yōu)缺點。優(yōu)點顯而易見，它結構簡單，性能可靠，制造和維護成本低廉，且傳動效率高（理論上會更省油），另外，由于是純機械控制，換擋反應快，且可以更直接的表現(xiàn)駕駛者的意愿，因此也更富駕駛樂趣，這些都是手動變速箱的優(yōu)點。不過相比自動變速箱，它操作繁瑣，而且在擋位切換時頓挫明顯的劣勢也是無法彌補的。
那么，一臺優(yōu)秀的手動變速箱需要具備哪些特點呢？首先變速箱必須要擁有良好的掛檔手感，每個擋位清晰，擁有合理的橫向和縱向行程，入擋的阻力小并帶有吸入感。除此之外更
11、重要的是，各擋位之間的齒比排布必須合理。因為各個擋位間的傳動比分布，直接影響車輛行進中動力銜接的暢順性，通常要求低擋能有力加速，高擋能達致高速同時省油，且各擋間的距離要均勻，不然就會很容易造成換擋時竄車的情況。
小結：在國內(nèi)各大城市路況越發(fā)擁堵的今天，堵車時走走停停的狀態(tài)下，手動擋的操作繁瑣的劣勢更為突出，因此，目前國內(nèi)轎車市場上，手動擋車型的市場正在被各式各樣的自動擋車型日益蠶食，而在汽車工業(yè)高度發(fā)達的歐洲，手動擋車型依舊占有很大市場份額。這說明，在許多追求純粹駕駛樂趣的人眼里，那種離合器，油門和擋把之間無間配合的樂趣是任何自動擋都無法替代的。
此外，在手動變速箱的基礎上，目前還有兩種從手動變速箱基礎上衍生出兩類不同的自動變速箱：分別是電控機械式變速箱也叫做AMT或者EMT變速箱，和我們熟悉的雙離合變速箱，以上兩者我們也將會在今后的文章中為大家詳細介紹。
本文摘自網(wǎng)絡，略有調(diào)整
手動變速箱詳解
