【原創首發】汽車變速器構造及工作原理
序言：專業知識分享，提升專業技能
下面重點介紹一下汽車變速器構造及工作原理
一、 概述
1、 變速器作用：
? 改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要， 使發動機盡量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。
? 實現倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要。
? 中斷動力傳遞，在發動機起動，怠速運轉，汽車換檔或需要停車進行動力輸出時，中斷向驅動輪的動力傳遞。
2、 基本性能要求：
具有正確的檔數和傳動比，保證汽車的動力性和經濟性
具有空檔和倒檔，使發動機可以與驅動輪長期分離換檔迅速、省力，以便縮短加速時間並提高汽車動力性工作要可靠。
需要時應設置動力輸出裝置，以便必要時進行功率輸出
效率高、雜訊低、體積小，重量輕，便於製造，成本低
3.變速器的分類
按傳動比的變化方式劃分可分為有級式、無級式、綜合式。
? 有級式變速器：有幾個可選擇的固定傳動比，採用齒輪傳動。又可分為齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪（行星齒輪）軸線旋轉的行星齒輪變速器兩種。
? 無級式變速器:傳動比可在一定範圍內連續變化,常見的有液力式,機械式和電力式等。
? 綜合式變速器：由有級式變速器和無級式變速器共同組成的，其傳動比可以在最大值,與最小值之間幾個分段的範圍內作無級變化。
按操縱方式劃分為強制操縱式、自動操縱式、半自動操縱式。
? 強制操縱式變速器（手動）：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。
? 自動操縱式變速器（自動）：傳動比的選擇和換檔是自動進行的。駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據發動機的負荷信號和車速信號來控制執行元件，實現檔位的變換。
? 半自動操縱式變速器（手自一體）：可分為兩類，一類是部分檔位自動換檔，部分檔位手動換檔；另一類是預先用按鈕選定檔位，在採下離合器踏板或鬆開加速踏板時，由執行機構自行換檔。
按傳動方式分為:
? 前置前驅變速器
? 前置後驅變速器
按輸出類型分為：
? 兩驅變速器
? 四驅變速器
二、變速器的工作原理
變速器通過不同齒數齒輪組的相互嚙合，改變傳動比，從而輸出不同的轉速與扭矩。
? 主動輪齒數比從動輪的齒數少，輸出的轉速比輸入的轉速小，扭矩增大,稱為低速檔。
? 主動輪齒數比從動輪的齒數多，輸出的轉速比輸入的轉速大，扭矩減小，稱為超速檔。
? 主動輪齒數與輸出齒輪齒數相等，輸出的轉速和扭矩與輸入的轉速相等，稱為直接檔。
變速器通過同步器使將要嚙合的齒輪達到一致的轉速而順利嚙合。
同步器主要由接合套、同步鎖環等組成，它的特點是依靠摩擦作用實現同步。接合套、同步鎖環和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環的內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產生摩擦。鎖止角與錐面在設計時已作了適當選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時又會產生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進行嚙合。當同步鎖環內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸後，在摩擦力矩的作用下齒輪轉速迅速降低（或升高）到與同步鎖環轉速相等，兩者同步旋轉，齒輪相對於同步鎖環的轉速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，接合套不受阻礙地與同步鎖環齒圈接合，並進一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。
三、 變速器的結構
1、殼體2、操縱機構3、傳動機構4、差速機構5、分離機構
3.1 、殼體：1）殼體功用:
支撐、保護部件、散熱、降噪、防塵、存儲潤滑油、潤滑內部零件
2）殼體分類：
殼體由離合器殼體和變速器殼體、後蓋三部分組成。
離合器殼體內裝有主減速器和差速器；變速器殼體內裝有變速器各檔齒輪。
3.2、操縱機構：1）功用：
變速器操縱機構的功用是使駕駛員根據道路情況準確可靠地將變速器掛上或摘下所需要的某個檔位，以保證汽車安全行使。
2）分類：
變速器操縱機構按距離駕駛員座位的遠近為：
? 直接操縱機構
? 遠距離操縱機構
直接操縱機構： 一般前置發動機後輪驅動汽車的變速器距離駕駛員座位較近，換檔桿等外操縱機構多集中安裝在變速器箱蓋上，結構簡單、操縱容易並且準確。
遠距離操縱機構：在發動機後置或前輪驅動的汽車上，通常汽車變速器距離駕駛員座位較遠，變速桿和變速器之間 通常需要用連桿機構聯接，進行遠距離操縱。
3）選換檔：換檔軸做軸向運動，帶動換檔撥塊在撥塊槽之間同步運動，進行選檔。
換檔：換檔軸繞中心旋轉，換檔撥塊隨之轉動，帶動撥塊槽軸向運動，實現換檔。
4）自鎖裝置：掛檔後應保證結合套於與結合齒圈的全部套合（或滑動齒輪換檔時，全齒長都進入嚙合）。在振動等條件影響下，操縱機構應保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機構中設有自鎖裝置。換檔撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當撥叉軸位置處於空檔或某一檔位置時，鋼珠壓在凹坑內。起到了自鎖的作用。
5）互鎖鎖裝置：當中間換檔撥叉軸移動掛檔時，另外兩個撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時掛上兩個檔而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用。
3.3、傳動機構1）功用
? 傳遞動力與轉矩
? 改變速比，傳遞不同速度與轉矩
? 實現空擋
2）傳動機構的組成; 傳動機構的組成有輸入軸、輸出軸、主動齒輪、從動齒輪、同步器總成、倒檔惰輪機構。
3）漸開線齒輪概述
? 漸開線齒輪傳動的特點：
? 傳遞功率和圓周速度的範圍很大；
? 傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作可靠。
手動變速器齒輪分類：直齒輪、斜齒輪。
5）同步器的工作原理
①接合套帶動滑塊推動兩錐面相靠
在操縱機構的作用下，齒套離開中間位置，在斜面的作用下帶動滑塊移動，滑塊移動的同時端面與同步環槽接觸，推動同步環移動，使同步環的錐面與接合齒的錐面接合。
②同步錐面產生摩擦力矩
在換檔瞬間，齒輪與軸的轉速不同，同步環與接合齒結合時兩者存在轉速差，因此，兩錐面結合時產生相互作用的摩擦力矩。
③鎖止面阻止齒套繼續前移
當同步環與接合齒接合在時，相互作用的轉動力矩使同步環轉過一個角度，齒套的斜面與同步環的斜面接觸，同步環對齒套作用，阻止齒套繼續移動，避免未同步換檔，防止打齒。
④實現同步
隨著換檔力P的不斷增大，同步錐面上的摩擦力矩Mf亦不斷增加。當摩擦力矩Mf增加到等於輸入端的慣性矩時，被連接的兩嚙合件的角速度相等，摩擦力矩Mf為零。
⑤同步環迴轉一個角度
接合齒與同步環之間的摩擦力矩消失後，在力P的繼續作用下，所產生的撥環力矩將使同步環轉動一角度 ，同步環對齒套的阻力逐漸減小。
⑥進入接合齒，完成換檔
齒套越過同步環與接合齒結合實現換檔。
3.4、差速機構
1）功能
車輪滑動會加速輪胎的磨損、增加汽車動力消耗、汽車的轉向和制動性能下降。因此，汽車行駛中應盡量避免車輪滑動。差速器用分別驅動的方法來實現左右驅動車輪、前後驅動車橋的不同角速度，保證車輪在正常行駛狀況下純滾動。
3)工作過程
? 車輛在水平路面上直線行駛時，差速器不起作用，行星齒輪在殼體內雖差速器機構一起轉動。
? 在車輛轉彎或不平的路面行駛時，左右兩驅動輪存在轉速差，迫使行星齒輪轉動，這時行星齒輪在隨差速器機構一起轉動的同時，自身繞著行星齒輪軸旋轉。
3.5、分離機構
1）功能
? 換檔過程中斷開變速器與發動機的連接， 保證換檔順利；
? 緊急時刻斷開動力，保證車輛安全能夠順利剎車
2）分類
? 機械式分離機構
? 液壓式分離機構
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