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1、手動(dòng)變速箱詳解
發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，它為車輛的行駛提供源源不斷的動(dòng)力，車輛變速器的主要作用就是改變傳動(dòng)比，將合適的牽引力通過傳動(dòng)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(tái)變速箱的好壞，會(huì)對車輛動(dòng)力性能產(chǎn)生直接的影響。最近20年，汽車變速箱也進(jìn)入了百花爭鳴的時(shí)代，市面上各式各樣的變速器種類也讓消費(fèi)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(dòng)機(jī)是通過燃燒燃油來獲取動(dòng)力的，而發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速和最高轉(zhuǎn)速之間時(shí)才能輸出動(dòng)力。而在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和功率并不能保持一致，其相應(yīng)的最大值只能在規(guī)定的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)。從車輛對驅(qū)動(dòng)力
2、的需求上看，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的各個(gè)階段對驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)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(shí)，需要較高的轉(zhuǎn)速卻對扭矩要求較低，而此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)保持高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)無疑會(huì)造成燃油的無謂消耗。由于現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的這種不完美的特性，變速箱便應(yīng)運(yùn)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(dòng)機(jī)在各種工況下都可以發(fā)揮其最佳的動(dòng)力性能。
最常見的兩軸5速手動(dòng)變速箱解剖圖——
下面，我們就從結(jié)構(gòu)最簡單最傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器說起。一般的手動(dòng)變速箱的基本結(jié)構(gòu)包括了動(dòng)力輸入軸和輸出軸這兩大件，再加上構(gòu)成變速箱的齒
3、輪，這就是一個(gè)手動(dòng)變速箱最基本的組件。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(dòng)力通過齒輪間的傳遞，由輸出軸傳遞給車輪，這就是一臺(tái)手動(dòng)變速箱的基本工作原理。
接下來，讓我們通過一個(gè)簡單的模型來給大家講講，手動(dòng)變速箱換擋的原理。下圖是一個(gè)簡易的3軸2檔變速箱的結(jié)構(gòu)模型。
輸入軸（綠色）也叫第一軸，通過離合器和發(fā)動(dòng)機(jī)相連，軸和上面的齒輪是一個(gè)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(gè)齒輪是處于常嚙合狀態(tài)的，因此當(dāng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)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(dòng)軸相連（只針對后輪驅(qū)動(dòng)，前驅(qū)一般為兩軸），再通過差速器來驅(qū)動(dòng)汽車。
當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同樣會(huì)帶著花鍵軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，軸上的藍(lán)色齒輪可以在花鍵軸上發(fā)生相對自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止，而車輪仍在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，藍(lán)色齒輪和中間軸出在靜止?fàn)顟B(tài)，而花鍵軸則隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)原理和自行車后軸的飛輪很相似。藍(lán)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(dòng)，但同時(shí)也可以在花鍵軸上左右自由滑動(dòng)來嚙合齒輪。
說完這些，換擋的過程就很好理解了，當(dāng)套筒和藍(lán)色齒輪相連時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力就會(huì)通過中間軸傳遞到輸出軸上，在這同時(shí)，左邊的藍(lán)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(gè)藍(lán)色齒輪之間時(shí)，變速箱在空擋位置，此時(shí)兩個(gè)藍(lán)色齒輪都在花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，互不干涉。
一個(gè)傳統(tǒng)的5速手動(dòng)變速箱換擋的原理也是一樣的，只是變速箱結(jié)構(gòu)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(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)朝其他齒輪相反的方向轉(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。
5擋二軸變速器結(jié)構(gòu)，輸入軸與主動(dòng)齒輪整合為一體，簡化了結(jié)構(gòu)也節(jié)省了空間
除了上述的傳統(tǒng)三軸手動(dòng)變速箱，目前轎車上廣泛使用的是二軸手動(dòng)變速箱，
6、它的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單，尺寸小的優(yōu)勢，另外，它還有中間檔位傳動(dòng)效率高，且噪音較小等特點(diǎn)，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(diǎn)是不能設(shè)置直接擋，且一檔的傳動(dòng)比不能設(shè)計(jì)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(dòng)變速箱使用的都是斜齒的設(shè)計(jì)，當(dāng)然賽車上的手動(dòng)變速箱則使用了傳動(dòng)效率更高的直齒
一般的手動(dòng)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(jié)構(gòu)上具有天生的
7、優(yōu)勢，傾斜布置的齒形能夠提高兩個(gè)齒輪嚙合的重合度，使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，降低噪音，并且可以提高齒根的彎曲強(qiáng)度、齒面的接觸強(qiáng)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(dòng)效率高的特點(diǎn)，可以使車輛獲得更強(qiáng)大的輪上功率，因此在賽車變速箱領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
關(guān)于換擋動(dòng)作的控制形式
上圖為推桿連接的換擋方式的4速手動(dòng)擋變速箱模型
一般的手動(dòng)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(dòng)會(huì)很大；而拉線式的雖然沒有振動(dòng)，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(jī)械式的換擋控制，此外，還有使用電
8、控裝置換擋的手動(dòng)變速箱，它可以很好的結(jié)合推桿和拉線換擋之間的優(yōu)點(diǎn)。這種變速箱在換擋的時(shí)候，擋撥動(dòng)變速桿到相應(yīng)的擋位，在變速器里就會(huì)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)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(dòng)變速器的換擋機(jī)構(gòu)形式有直齒滑動(dòng)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(yīng)用。
由于換擋的時(shí)候，想要順利的換擋，換擋前后兩組主動(dòng)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(jī)可以采用空擋時(shí)加一腳油，兩腳離合的方式來逼平兩個(gè)擋位間的轉(zhuǎn)速，這就是為什么以前沒有同步器的手動(dòng)擋車型都需要換擋時(shí)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(shí)說白了就是在結(jié)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(jìn)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(dá)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(dòng)變速箱的同步器擁有三組錐面摩擦片，這也造就了這臺(tái)變速箱出色的入擋手感。
在了解了手動(dòng)變速箱的大致結(jié)構(gòu)之后，我們再看看它都有什么的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)顯而易見，它結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，制造和維護(hù)成本低廉，且傳動(dòng)效率高（理論上會(huì)更省油），另外，由于是純機(jī)械控制，換擋反應(yīng)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(dòng)變速箱的優(yōu)點(diǎn)。不過相比自動(dòng)變速箱，它操作繁瑣，而且在擋位切換時(shí)頓挫明顯的劣勢也是無法彌補(bǔ)的。
那么，一臺(tái)優(yōu)秀的手動(dòng)變速箱需要具備哪些特點(diǎn)呢？首先變速箱必須要擁有良好的掛檔手感，每個(gè)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?yàn)楦鱾€(gè)擋位間的傳動(dòng)比分布，直接影響車輛行進(jìn)中動(dòng)力銜接的暢順性，通常要求低擋能有力加速，高擋能達(dá)致高速同時(shí)省油，且各擋間的距離要均勻，不然就會(huì)很容易造成換擋時(shí)竄車的情況。
小結(jié)：在國內(nèi)各大城市路況越發(fā)擁堵的今天，堵車時(shí)走走停停的狀態(tài)下，手動(dòng)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(dòng)擋車型的市場正在被各式各樣的自動(dòng)擋車型日益蠶食，而在汽車工業(yè)高度發(fā)達(dá)的歐洲，手動(dòng)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(dòng)擋都無法替代的。
此外，在手動(dòng)變速箱的基礎(chǔ)上，目前還有兩種從手動(dòng)變速箱基礎(chǔ)上衍生出兩類不同的自動(dòng)變速箱：分別是電控機(jī)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(huì)在今后的文章中為大家詳細(xì)介紹。
本文摘自網(wǎng)絡(luò)，略有調(diào)整
手動(dòng)變速箱詳解
