变速箱原理
浏览: 来源:网摘 发布:36汽车 日期:2007-10-03其实对驾驶来说 ,学驾驶百分之六十以上在学如何操作变速箱 ,所以我们今天就深入浅出的了解下变速箱的原理 。
变速箱发展至今 ,已经有手排档 ,自动排档的设计 ,其中自排变速箱更发展出无段变速系统 ,或手自变速系统 ,然而 ,它们都一样有共同的功能:
(1)传递引擎的输出动力(2)能变换齿轮的组合以应付不同需求
现在我们来看看手排变速箱的基本构造:
▲变速箱输入轴 通过离合器 ,变速箱输入轴跟引擎的曲轴连接在一起 ,它的功能就是输入引擎的动力 。
▲变速箱输出轴 变速箱输出轴和汽车的传动装置直接连接在一起 ,把动力输出使用 。
▲排档机构 这个机构就是整个变速箱功能的地方 ,它就是各种齿轮的地方 ,藉由不同的组合 ,实现变速箱操作的目的 。
▲同步器同步器的目的是帮助变速齿轮能同步咬合 ,确保变速箱换档操作时的平顺 。其实 ,变速箱是一个精密度相当高且复杂的机械 ,直到今天 ,大多数的车厂是不自己生产变速箱的 ,也许你不相信 ,但是 ,这些车厂都交给专门在设计变速箱的公司来生产 ,无论是手排 、自排 ,还是手-自排的变速箱 ,都有很有名的公司在专司的 ,如响誉世界的德国ZF ,M-Benz全车系阶采该公司的变速箱 。
▲离合器离合器就是专司动力传递的接合或分离的装置 。手排变速箱所使用的是属于”磨擦片离合器” ,利用磨擦片的磨擦来产生力矩 ,来传递动力 。
一片磨擦片与动力输入端连接 ,另一片与变速箱输出端连接 ,当两片紧紧接合时 ,动力就接通了 ,而两片分开时 ,动力就切断 。
齿轮比的意义与重要性
变速箱的重要动作就是更换不同的齿轮组合 ,我们可以拨动手排档的档位来改变齿轮的相对位子 ,借着不同齿轮间的咬合与连接 ,以达到变换“齿轮比”(简称齿比)的目的 ,完成我们换档的目的 。
我们骑山地自行车时所给我们的实际经验就可以体会的到 ,当我们想快速起步时 ,我们可以把前轮换成小齿轮 ,后轮换成大齿轮 ,这时我们就可以轻易且快速地起步 。随着脚踏车速度的增加 ,我们会发现脚再怎么用力踩 ,速度还是增加有限 。这时候 ,我们可以变换后轮的齿轮由大换成小 ,再把前轮换成较大的齿轮 ,这时踏板的感觉变重了 ,但是不必像之前踩的这么多圈 ,脚踏车的速度可以更快了……
同样的道理 ,我们汽车在设计使用上时 ,并不是直接把引擎的输出接到传动轴上 ,而是接到变速箱上面 ,再由变速箱的输出轴接到传动轴上输出 。汽车在起步时 ,需要先克服静摩擦力 ,然后再推动车身前进 ,这时是需要较大的扭力来帮忙的;于是低档位(一档)时 ,是类似脚踏车起步的“前面小齿轮 ,后面大齿轮”的设计 ,当车速越来越快时 ,我们不必需要这么大的扭力输出 ,在高速档时 ,变速箱将换成类似骑脚踏车时的“后面小齿轮 ,前面大齿轮”的设定 。
无论是手排还是自排 ,都有变换齿轮组合以达成更换齿轮比的动作 ,而“齿轮比”我们定义成:被动齿轮的大小(半径)/驱动齿轮的大小(半径);我们以一台派里奥1.5来举例:这台车有1070kg重 ,它有85hp/5500rpm与122.5nm/4500rpm的动力性能 ,原厂提供的齿比资料是:
一档(1速)是3.500;二档(2速)1.952;三档(3速)是1.323;四档(4速)是0.972;五档(5速)是0.769 ,而倒退档是3.643;就一档而言:3.500就是被动齿轮的大小(Out鄄put)/驱动齿轮的大小(Input)是3.500 ,因此 ,当引擎在4500rpm时有122.5nm的扭力值 ,此时真正推动车身上的扭力就是:122.5nm×3.5 。
一档时高达3.5的齿轮比 ,原厂的用意就相当明显:起步时会很有力 。在市区行驶 ,走走停停的 ,这样的设计是有助于起步冲刺;而各档位的齿轮比或档位间齿比的差异 ,都是影响车子的运动性能 ,高齿比是为了扭力 ,而高档(四档或五档)的低齿比就是为了高速行驶与引擎提速的发挥了 。
此外还要考虑换档时的动力差异不致于过大 。那到底要如何设定齿轮比呢 ?因为齿比过高 ,就转的慢;齿比太低又有扭力不足的可能 ,各档齿比又不能差异过大 。
怎么办呢 ?你一定想的到:那就发展更多的档位 ,各档间可以调整成更缜密的齿比变化 。而紧密的齿比变化就是动力衔接顺畅 ,拉转速换档快速的优点 ,因此 ,高性能车款都是采用多档位且紧密度良好的变速箱 ,如五档位的自排变速箱 ,或六档位甚至于七档位的手排变速箱 。
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