春风不度奈何桥 烂尾:【图】编辑教你了解手动变速箱性能结构特性

教你了解手动变速箱性能结构特性
[汽车之家 用车]  在车辆的正常行驶中，发动机是制造动力的环节，离合器是传递动力的枢纽，而变速箱则是实现在不同行驶状况下车辆的正常运转，即分配动力的环节。变速箱分为手动变速箱和自动变速箱，手动变速箱是较为传统的变速箱类型，它操作起来比较麻烦，但是可以更直接的表现驾驶者的意愿。自动变速箱灵活性比较差，本身以电脑控制，很多情况下无法直接表达驾驶者的意愿，但是操作简单。也正是因为表现上的区别，至今为止手动变速箱仍然占有相当重要的地位，特别是对于看重驾驶乐趣的欧洲市场。


手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与离合器相连，从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。
在变速箱的齿轮组里，分为主动齿轮和从动齿轮，所谓主动轮也就是附着动力带动其他齿轮的齿轮，而从动轮很显然就是被带动的那个齿轮了。当主动轮为小齿轮，从动轮是大直径齿轮的时候，由于小齿带动大齿转动，所以车轮运转的速度很慢，但是其产生的轮端扭矩却是比较大的。车辆在起步时要克服轮胎与地面的摩擦力，还要承载比较重的车身，所以需要很大的扭矩来驱动，作为起步挡的一挡就需要小齿带动大齿的齿轮组合，也就是大齿轮比。那么，如果从动齿轮的直径适当减小，齿轮比变小，相应的就很容易明白了，此时扭矩有所减小，速度开始增加，这个挡位主要用来应对交通状况复杂的城市驾驶，一般为二挡或者三挡的齿轮组。如果我们继续将从动齿的直径缩小，直到主动齿与从动齿的直径相等，也就是比为1的时候，此时能量损耗比较小，扭矩和速度都比较理想，适合日常公路的行驶，这个挡位一般称为直接挡，通常是最高挡之前的那个挡，例如五挡变速箱就是四挡。当然，这是根据不同得车辆上所配备的不同齿比的变速箱而言的。那么，所谓超速挡就不用过多言说，就是从动齿的直径大于主动齿，齿比小于1的，这种组合会产生较大的速度，和较小的扭矩，适应于优质路况，从而起到节省燃油的目的。



了解了齿比与挡位的关系，我们再看变速箱的结构就比较好理解了。输入轴上面设置的必须是主动轮，输出轴上设置的必须是从动轮。现在汽车上大多采用的是双轴，即单独的输入轴和输出轴，上面分别布置相应尺寸的齿轮，输入轴上的齿轮将动力传输给输出轴上的齿轮，继而带动输出轴转动，将动力输出。当然在一些级别较高的车上还有配备三轴，四轴甚至五轴的，那些则作为特有技术，在这里暂不讨论。根据以上我们所说的齿比排列，以输入轴的方向为前端，在输入轴上齿轮的排列从前至后依次为小齿轮到大齿轮，输出轴上的依次大齿轮到小齿轮，这样，就完成了各挡位的齿轮组和的要求，下面就开始运转。
以三菱EVO 9车型手动变速箱齿比为例
一档 二挡 三挡 四挡 五档 六挡 倒挡
2.909 1.944 1.434 1.1 0.868 0.6983 2.707
 
『手动变速箱有几个挡位就有几个齿比』
在变速箱的齿轮组中，各个挡位的主动齿轮和从动齿轮都是采用的斜齿，这样可以让齿轮与齿轮之间保持常咬合状态，从而大幅度降低噪音。斜齿与斜齿之间是不能直接进行切换的，因为它们之间是处于常咬合状态。但是在汽车行驶过程中，换挡是要更换齿轮比的，通过对换挡杆的操作来选择适合的挡位，因此在变速箱的机构中，就必须存在可以切换齿轮组的装置。我们分开来看齿轮组与操纵杆。首先，在一挡与二挡，三挡与四挡，五挡与六挡依次类推的斜型齿轮内侧上，布置棘齿，再在两个面对的直齿中间布置带有U型槽的圆盘，此圆盘的内侧空心面上铸有凹槽式的花键，而这个花键刚好能与输入轴上的花键相咬合，也就可以达到将圆盘固定在输入轴上的目的，那么，现在我们要解决的首要问题就是让所要选择的挡位齿轮上的直齿与圆盘相连，这就可以实现输入轴带动圆盘，圆盘带动棘齿，棘齿带动斜型齿轮，斜型齿轮再带动从动齿轮的动力传输，然而，只要在棘齿与圆盘的表面上同样设置棘齿，二者就能够顺利的结合分离了。

换挡的操纵机构，是由拨叉来实现的。现在再来看换挡杆的机构设置，在我们肉眼能看到的换挡杆的末端，连接一根杆，杆上布置多个拨叉，每两个挡位之间就布置一个拨叉，我们在上面说过的有U型凹槽的圆盘，在这里就是关键了。拨叉是有开口和弹力的金属环，其直径大小刚好可以卡进圆盘的凹槽内。当驾驶员按下换挡杆时，此时拨叉与圆盘相连接，然后驾驶员将换挡杆推向所需要的挡位，即将圆盘推向该挡位齿轮组上的直齿，二者内侧面上的立齿相咬合，动力传输的路径就建立了。值得注意的是，拨叉的开口方向都是不同的，当接通一个圆盘时，原本卡在另一组圆盘上的拨叉会因为位置错开而脱离，这就做到了换挡时各挡位之间互不干扰。


换挡杆的操纵系统分为拉线式和杆式，工作原理基本一致，只是性能上稍有差别。拉线式由于钢丝有一定的弯曲度，所以，传动效率较低，工作久了会导致挡位不清晰，但是体积较小，所以震动较小，换挡间隙比较大；而杆式的则比较直接，所以挡位清晰。

『手动变速箱都有同步器』
同步器的出现，使得手动变速箱换挡的技术难度大幅度降低。解决了正常的换挡，还有一个问题也是不容忽视的。由于换挡的时候，换挡前后两组主动齿轮的转速要一致，就算不一致，也至少保证速度相近，但是由于前后两组齿轮比是不同的，所以在行驶过程中是不可能出现这样的情况的，当然了，有的司机可以采用加一脚油的方式来逼平二者的转速，但是，就算是技术娴熟的老司机，刚好使二者转速一致的几率也是非常小的，这样一来就会造成响齿的现象，对变速箱的寿命有一定的影响。现在绝大多数车的变速箱，都不存在这个问题了，因为它们都装备了“同步器”。它其实说白了就是在圆盘和齿轮组上布置了摩擦片，与一般摩擦片不同的是，它的摩擦面是锥形的。这组摩擦片的作用是在直齿和圆盘的立齿相接触以前，提前进行摩擦，来将转速较大的一方的能量传递给转速较小的一方，使得转速较小的一方提升转速，达到与转速较大的一方转速同步。这样不仅可以保证正常换挡，还能起到缓冲的作用，锥面摩擦片组的数目与材质直接影响到了同步器性能的优劣。
总结：
手动变速箱说简单也简单，它的结构要比自动变速箱简单得多，不仅制造成本低，而且可靠性高，维护成本低。因此在一些级别较低的车型上，手动挡完全占主导市场。在一些高性能的车型上，即使是价格非常昂贵的车型，同样配备了手动变速箱，这就不是出于成本考虑了，手动挡加速直接提速快的优点，才是真正的原因。