汽车变速器 李

汽车驾驶与保养变速器李希宁 2011-12-13一 汽车为什么需要变速箱？扭矩 扭矩：垂直方向的力乘上与旋转中心的距离，公制单位是牛顿米（N-m）。除以重力加速度9.8m/s2 之后，单位可换算成国人熟悉的公斤-米（kg-m）。（俗称扭力）举例：一部1.6升的引擎大约可发挥15.0kgm的最大扭力，此时若直接连上半径约为41公分的轮胎，则经由车轮所发挥的推进力量为15/0.41=36.6公斤的力量。36公斤的力量能推动一公吨的车重吗？而且动辄数千转的引擎转速更不可能恰好成为轮胎转速！齿轮传动汽车传动系的首要任务 传动系的首要任务是与发动机协同工作，以保证汽车能在不同的使用条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。汽车变速箱的基本功能汽车变速箱的基本功能 减速和变速减速和变速 实现汽车倒驶实现汽车倒驶 必要时可以中断传动必要时可以中断传动（一）减速和变速（一）减速和变速 只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对汽车的阻力时，汽车方能起步和正外界对汽车的阻力时，汽车方能起步和正常行驶常行驶 由实验得知，即使汽车在平直的沥青路面上以低速匀由实验得知，即使汽车在平直的沥青路面上以低速匀速行驶，也需要克服数值约相当于速行驶，也需要克服数值约相当于1.5汽车总重力的滚汽车总重力的滚动阻力。动阻力。（一）减速和变速（一）减速和变速 以东风以东风EQ1090E为例为例 整车质量整车质量9290kg（总重力（总重力91135N），其最小滚动阻），其最小滚动阻力为力为1367N，在坡度为，在坡度为30的道路上匀速行驶，其上坡阻的道路上匀速行驶，其上坡阻力为力为2734N。该车发动机（该车发动机（6100Q1)所能产生最大扭矩为所能产生最大扭矩为353Nm,假设将这一转矩全数传给驱动轮，牵引力也仅为假设将这一转矩全数传给驱动轮，牵引力也仅为784N.可见这种情况下，汽车不仅不能爬坡，即使在平直良可见这种情况下，汽车不仅不能爬坡，即使在平直良好路面上也不可能匀速行驶。好路面上也不可能匀速行驶。（一）减速和变速（一）减速和变速 以东风以东风EQ1090E为例为例 6100Q1发动机发出的最大功率发动机发出的最大功率99.3KW时转速为时转速为3000r/min,假如将发动机与驱动轮直接相连，对应这一转假如将发动机与驱动轮直接相连，对应这一转速的车速将达到速的车速将达到510km/h.这样高的车速既不现实也不可能实现（因为相应的牵引这样高的车速既不现实也不可能实现（因为相应的牵引力太小，汽车根本无法起步）力太小，汽车根本无法起步）（一）减速和变速（一）减速和变速 为解决以上矛盾，必须使变速箱具有减速为解决以上矛盾，必须使变速箱具有减速增扭作用（简称增扭作用（简称减速作用减速作用）即使驱动轮的转速降低为发动机转速的即使驱动轮的转速降低为发动机转速的若干分之一，相应的驱动轮得到的扭矩则若干分之一，相应的驱动轮得到的扭矩则增大到发动机扭矩的若干倍。增大到发动机扭矩的若干倍。（一）减速和变速 为了使发动机能保证在有利的转速范围内为了使发动机能保证在有利的转速范围内工作，而汽车牵引力和速度有能够在足够工作，而汽车牵引力和速度有能够在足够大的范围内变化，应当使变速箱传动比能大的范围内变化，应当使变速箱传动比能在最大值与最小值之间变化，即变速箱起在最大值与最小值之间变化，即变速箱起到了到了变速作用变速作用。（二）实现汽车倒驶（二）实现汽车倒驶 汽车在某些情况下，需要倒向行驶。汽车在某些情况下，需要倒向行驶。进入停车场或车库进入停车场或车库 在狭窄路面上掉头在狭窄路面上掉头然而内燃机是不能然而内燃机是不能反向旋转反向旋转的！的！（二）实现汽车倒驶（二）实现汽车倒驶 这就需要变速箱来保证在发动机旋转方向这就需要变速箱来保证在发动机旋转方向不变的情况下，使驱动轮反向旋转，使汽不变的情况下，使驱动轮反向旋转，使汽车实现倒驶。车实现倒驶。（三）必要时可以中断传动（三）必要时可以中断传动 在汽车长时间停驻时，以及在发动机不停在汽车长时间停驻时，以及在发动机不停止运转情况下，使汽车汽车暂时停驻。止运转情况下，使汽车汽车暂时停驻。在汽车获得相当高的车速后，欲停止对汽在汽车获得相当高的车速后，欲停止对汽车供给动力，使之靠自身惯性进行长距离车供给动力，使之靠自身惯性进行长距离滑行时。滑行时。在以上两种情况下，变速箱应能长时间保持在中断状在以上两种情况下，变速箱应能长时间保持在中断状态。态。（三）必要时可以中断传动（三）必要时可以中断传动 为了满足传动系的要求，在变速箱内设计为了满足传动系的要求，在变速箱内设计了空档，可以中断动力传递，是发动机能了空档，可以中断动力传递，是发动机能够启动、怠速，并便于变速器换挡或进行够启动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。动力输出。总结 现代汽车上广泛采用活塞式内燃机，其扭现代汽车上广泛采用活塞式内燃机，其扭矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，为了解决这一矛盾，人们的范围内变化，为了解决这一矛盾，人们就在汽车传动系统中设置了就在汽车传动系统中设置了变速箱变速箱。变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速。就可以和发动机达到同步转速。一个5档的变速箱提供5种不同的变速比，在输入轴和输出轴间产生转速差。手动变速箱：主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩。变速箱原理 简单的手动变速箱模型简单的手动变速箱模型：1.输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。2.轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。3.轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。4.齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。5.齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。1档档挂进挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：如上图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。真正的变速箱真正的变速箱 如今，如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图 在换挡杆的中在换挡杆的中间有个旋转点，当间有个旋转点，当你拨入你拨入1档时，实档时，实际上是将连杆和换际上是将连杆和换档叉往反方向推。档叉往反方向推。你左右移动换你左右移动换档杆时，实际上是档杆时，实际上是在选择不同的换档在选择不同的换档叉（不同的筒）；叉（不同的筒）；前后移动时则是选前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝择不同的齿轮（蓝色）。色）。倒档倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。合，但是会产生很大的噪音。