什麼是變速箱及其工作原理 - 阿夫托·塔基（AvtoTachki）

在這些過程中，平穩地啟動運動、在不使發動機達到最大速度的情況下加速以及舒適度 - 如果沒有汽車變速箱，這一切都是不可能的。讓我們考慮一下該單元如何提供上述過程、有哪些類型的機制以及傳輸由哪些主要單元組成。

什麼是傳輸

汽車的變速器或變速箱是一個由齒輪、軸、摩擦盤和其他元件組成的組件系統。該機構安裝在電機和汽車驅動輪之間。

汽車變速器的指定

該機構的目的很簡單 - 將來自電機的扭矩傳遞到驅動輪並改變副軸的旋轉速度。當發動機啟動時，飛輪隨著曲軸的轉數而旋轉。如果它對驅動輪的抓地力很硬，那麼汽車就不可能平穩地起步，而且每次停車都需要駕駛員關閉發動機。

大家都知道，電池是用來啟動發動機的。如果沒有變速箱，汽車將立即開始使用這種能量移動，這將導致電源快速放電。

變速箱的設計使駕駛員能夠將汽車的驅動輪與發動機斷開，以便：

啟動發動機而不對電池過度充電；
在不將發動機轉速提高到臨界值的情況下使車輛加速；
例如，在拖曳時使用滑行；
選擇不損害電機、保證車輛安全行駛的模式；
無需關閉內燃機即可停車（例如，在紅綠燈處或讓行人沿著斑馬線行走）。

此外，汽車的變速器允許您改變扭矩的方向。這是倒車所必需的。

變速器的另一個特點是將電機曲軸的旋轉速度轉換為車輪可接受的旋轉速度。如果它們以7轉的速度旋轉，那麼要么它們的直徑必須非常小，要么所有的汽車都是運動型的，並且它們無法在擁擠的城市中安全駕駛。

變速箱均勻地分配發動機釋放的動力，使轉換瞬間實現柔和平穩的起步、上坡運動，同時允許利用內燃機的動力來加速車輛。

傳輸類型

儘管製造商已經開發並繼續創造變速箱的各種修改，但它們都可以分為四種類型。下面是對它們各自的特徵的簡要描述。

手動變速箱

這是第一種也是最流行的傳輸類型。甚至許多現代駕車者也選擇這種特殊的變速箱。這樣做的原因是結構更簡單，如果電池沒電了，能夠使用汽車的行駛裝置而不是起動器來啟動發動機（閱讀如何正確操作）。這裡).

該盒子的獨特之處在於駕駛員自己決定何時以及以何種速度打開。當然，這需要充分了解您可以升檔或降檔的速度。

由於其可靠性以及相對易於維護和修理，這種類型的變速箱在變速箱評級中保持領先地位。對於機械的製造，製造商不會像生產自動機或機器人那樣花費那麼多的資金和資源。

換檔發生如下。箱體裝置包括離合器盤，當踩下適當的踏板時，離合器盤將電機飛輪與箱體驅動機構斷開。當離合器分離時，駕駛員將裝置換至另一個檔位。因此汽車加速（或減速），而發動機不會受到影響。

該機械箱裝置包括一組齒輪和軸，這些齒輪和軸相互連接，以便駕駛員可以快速切換所需的檔位。為了降低噪音，該機構使用斜齒齒輪。為了確保現代手動變速箱中元件的穩定性和接合速度，使用了同步器。它們使兩個軸的旋轉速度同步。

了解設備機制 在另一篇文章中。

機器人傳動

根據裝置和操作原理，機器人與機械對應物非常相似。只有在它們中，選擇和換檔是由汽車電子設備執行的。大多數機器人盒子都有手動模式選項，駕駛員可以使用模式選擇器上的變速桿。有些車型有換檔撥片而不是這個槓桿，駕駛員可以用它升檔或降檔。

為了提高工作的穩定性和可靠性，現代機器人配備了雙離合器系統。這種修飾稱為選擇性修飾。其特點是一個離合器片確保變速箱的正常運行，第二個離合器片在切換下一個檔位之前準備啟動速度的機構。

了解機器人換檔系統的其他功能。 在這裡。

自動變速器

這樣的盒子在此類機構的排名中位居第二，僅次於機械師。同時，這種變速器的結構最為複雜。它有許多附加元件，包括傳感器。然而，與機器人和機械對應物不同，該機器沒有離合器盤。相反，使用變矩器。

液力變矩器是一種基於油運動的機構。工作流體被泵送到離合器葉輪，驅動變速器驅動軸。該箱的一個顯著特點是傳動機構和發動機飛輪之間沒有剛性聯軸器。

自動變速箱的工作原理與機器人類似。電子設備本身決定了過渡到所需模式的時刻。此外，許多機器都配備了半自動模式，當駕駛員使用變速桿時，指示系統換至所需的檔位。

早期的改裝僅配備變矩器，但今天也有電子改裝。在第二種情況下，電子控制可以切換到多種模式，每種模式都有自己的速度切換系統。

描述了有關設備和機器操作系統的更多細節 在之前的評論中。

無級變速器

這種類型的變速器也稱為變速器。唯一沒有分級變速的變速箱。通過移動驅動軸皮帶輪的壁來控制扭矩分配。

主動軸和從動軸通過皮帶或鏈條連接。傳動比的選擇是由變速器電子設備根據來自各種車輛系統的傳感器的信息來確定的。

以下是每種盒子類型的優缺點的小表：

箱型：	優點：	缺點：
手動變速箱（機械）	效率高；節省燃料；裝置簡單；維修費用低；可靠性高。	初學者需要大量的訓練才能有效地發揮變速箱的潛力；與其他變速箱相比，這款變速箱並沒有提供那麼多的舒適度。
“機器人”	換檔時舒適（每次需要切換時無需伸手去拿操縱桿）；電子設備將確定切換到所需檔位的最佳時刻（這對於那些難以適應此參數的人來說特別有用）。	換檔時存在延遲；升檔/降檔常常伴隨著急動；不允許駕駛員節省燃油。
自動	舒適的換檔（平順且幾乎難以察覺）；當您猛踩油門踏板時，它會換至較低的檔位，以便盡快加速汽車（例如超車時）。	維護和修理費用昂貴；不節省燃油；就油耗而言不經濟；修理困難，因此您需要尋找昂貴的服務，並非每個機械師都能夠正確設置或修理該機構；您不能從拖車上啟動發動機。
CVT	最平滑的齒輪比變換，無需使發動機達到更高的速度（防止其過熱）；提高駕駛舒適度；仔細利用電機資源；輕鬆駕駛。	維護成本高；加速緩慢（與以前的類似物相比）；就燃油消耗而言，不允許發動機在經濟模式下使用；不可能從牽引中啟動發動機。

有關這些類型盒子之間差異的更多信息，請觀看此視頻：

手動變速箱、自動變速箱、CVT 變速箱和機器人變速箱有什麼區別

Чем отличается механическая коробка передач, автомат, вариатор и роботизированная

在 YouTube 上觀看此視頻

機械傳動

機械變速器的特點是檔位切換的整個過程完全是由於駕駛員的機械干預而發生的。只有他擠壓離合器，中斷從飛輪到離合器盤的扭矩傳輸。僅通過駕駛員的動作來改變檔位並恢復向變速箱的齒輪供應扭矩。

但手動變速箱的概念不應與手動變速箱混淆。盒子是一個單元，借助它來分配牽引力。在機械傳動裝置中，扭矩的傳遞通過機械傳動裝置進行。也就是說，系統的所有元素都直接相互耦合。

機械傳遞扭矩有幾個優點（主要得益於齒輪連接）：

最大效率，因為相關機構（例如變矩器）的運行不會出現動力損失；
由於設計更簡單，機械傳動裝置的成本在具有不同類型扭矩傳動裝置的同類產品中是最低的；
同樣簡單的設計使製造商能夠製造出小尺寸的裝置。

液壓機械傳動

這種單元的裝置包括：

液力轉換器；
機械變速箱。

這種變速器的優點在於，由於檔位之間的自動轉換而有利於對檔位變化的控制。此外，該盒子還提供額外的扭轉振動阻尼。這減少了最大負載時單元部件上的負載。

液力機械傳動的缺點包括由於液力變矩器的操作而導致效率低。由於該裝置使用帶有變矩器的閥體，因此需要更多的油。它需要額外的冷卻系統。因此，與類似的機械裝置或機器人相比，該盒子的尺寸更大，重量更重。

液壓傳動

這種變速箱的特點是通過液壓裝置進行換檔。該裝置的設計可配備液力變矩器或液力偶合器。該機構連接所需的一對軸和齒輪。

液壓傳動的優點是換檔平穩。扭矩盡可能輕柔地傳遞，並且由於這些力的有效阻尼，這種盒子中的扭轉振動被最小化。

該變速箱的缺點包括需要為所有齒輪使用單獨的液力偶合器。由於其體積大、重量大，鐵路運輸多采用液壓傳動。

靜液壓傳動

這種箱體的核心是軸向柱塞液壓裝置。該變速器的優點是尺寸小、重量輕。此外，在這種設計中，鏈節之間沒有機械連接，因此它們可以長距離繁殖。因此，變速箱具有較大的傳動比。

靜壓傳動的缺點是對工作液的質量要求較高。它還對提供換檔的液壓管路中的壓力敏感。由於卡口的特點，主要用於道路施工設備。

機電傳動

機電箱的設計採用至少一台牽引電機。其中安裝了發電機以及控制變速箱運行所需能量的產生的控制器。

通過使用電動機，提供牽引力控制。扭矩傳遞範圍更廣，機械單元之間不存在剛性耦合。

這種傳動裝置的缺點是尺寸大（使用強大的發電機和一個或多個電動機），同時重量重。如果我們將此類盒子與機械對應物進行比較，那麼它們的效率要低得多。

汽車變速器的類型

至於汽車變速器的分類，所有這些單位僅分為三種類型：

正面-;
後部-;
全輪驅動。

根據變速箱的類型，將驅動不同的車輪（從變速箱的名稱可以清楚地看出扭矩的去向）。考慮一下這三種類型的汽車變速器有何不同。

前輪驅動變速箱

前輪驅動變速器的設計包括：

離合器（如果是機械師或機器人）；
變速箱；
主傳動；
微分;
驅動前輪的軸。

這種變速器的所有元件都封裝在橫跨發動機艙的一個部件中。一堆盒子和發動機有時被稱為帶有橫向發動機的模型。這意味著汽車是前輪驅動或全輪驅動。

後輪驅動變速箱

後輪驅動變速器的設計包括：

離合器（如果是機械師或機器人）；
變速箱；
主傳動；
微分;
萬向傳動；
半軸。

大多數經典汽車都配備了這樣的變速箱。至於扭矩傳遞的實現，後輪驅動變速箱對於這項任務來說盡可能簡單。萬向軸將後軸連接到變速箱。為了減少振動，所使用的支架比前輪驅動汽車中安裝的支架稍軟。

全輪驅動變速箱

這種類型的變速器的特點是具有更複雜的裝置（有關什麼是全輪驅動以及如何在其中實現扭矩傳遞的詳細信息，請閱讀另）。原因是該裝置必須同時將扭矩分配給所有車輪。這種傳輸有三種類型：

永久四輪驅動。在此版本中，該裝置配備了軸間差速器，可將扭矩分配給兩個軸，並根據車輪與路面的附著力改變車輪之間的力。
手動連接完整驅動器。在這種情況下，設計配備了分動箱（閱讀有關此機制的更多信息 在另一篇文章中）。駕駛員獨立決定何時必須打開第二軸。默認情況下，汽車可以是前輪驅動或後輪驅動。通常，使用輪間差速器代替軸間差速器。
自動全輪驅動。在此類修改中，安裝粘性離合器或摩擦類型的類似物來代替中央差速器。考慮這種離合器如何工作的示例 bld 英語.

車輛傳動裝置

無論哪種傳輸類型，該機制都由多個節點組成，確保設備的高效性和高效率。以下是變速箱的部件。

離合器片

該元件提供發動機飛輪與最終傳動軸的剛性聯接。然而，如果有必要，該機構也會斷開電機和變速箱的連接。機械傳動裝置配有離合器籃，機器人也有類似裝置。

在自動改裝中，該功能由變矩器執行。唯一的區別是，即使在發動機關閉的情況下，離合器片也能在電機和傳動機構之間提供牢固的連接。這使得變速器除了弱手剎之外還可以用作反沖機構。離合器允許您從推動器啟動發動機，而這在機器上無法完成。

離合器機構由以下元件組成：

摩擦盤；
籃子（或裝有所有機構元件的盒子）；
撥叉（當駕駛員踩下離合器踏板時移動壓板）；
驅動軸或輸入軸。

離合器類型包括：

乾燥。在這種修改中，使用摩擦力，因此盤的摩擦表面不允許它們在扭矩傳輸過程中滑動；
濕的。更昂貴的改裝使用液力變矩器油，可以延長機構的使用壽命，並使其更加可靠。

主齒輪

主齒輪的主要任務是吸收來自電機的力並將其傳遞到連接的節點，即驅動軸。主齒輪增加KM（扭矩），同時降低汽車驅動輪的速度。

前輪驅動車輛在變速箱差速器附近配備有該機構。後輪驅動車型的後橋殼中具有該機構。 GP裝置包括半軸、主動齒輪和從動齒輪、側齒輪以及衛星齒輪。

微分

傳輸扭矩、改變扭矩並將其分配給未對準的機構。差速器的形狀和工作原理因機器的驅動方式而異：

後輪驅動車型。差速器安裝在橋殼內；
前輪驅動車型。該機構安裝在變速箱內；
全輪驅動車型。差速器位於分動箱內。

差速器的設計包括行星齒輪箱。行星齒輪有三種修改形式：

圓錐形——用於跨軸差速器；
圓柱形——用於全輪驅動汽車的中央差速器；
蝸輪 - 被認為是一種通用修改裝置，可用於輪間差速器和軸間差速器。

差速裝置包括固定在殼體內的軸向齒輪。它們通過行星齒輪相互連接，行星齒輪由衛星齒輪組成。了解有關差動裝置及其工作原理的更多信息。這裡.

萬向傳播

萬向驅動器是由兩個或多個部件組成的軸，這些部件通過鉸接機構相互連接。它被用在汽車的不同部位。主要應用在後輪驅動車輛中。此類車輛中的變速箱通常低於後橋變速箱。為了使箱體機構和齒輪箱都不會承受額外的負載，位於它們之間的軸必須分為多個部分，這些部分的連接可以確保組件變形時平穩旋轉。

如果萬向節出現故障，則在傳遞扭矩時會感覺到強烈的噪音和振動。當駕駛員注意到這種影響時，應注意修理，以免傳動機構因振動增大而發生故障。

為了使變速箱盡可能高效地運行並且長時間無需維修，必須對每個變速箱進行維修。製造商設定其定期維護週期，並在技術文件中告知車主。最常見的是，這個時期是在汽車行駛 60 萬公里的範圍內。維護包括更換機油和過濾器，以及重置電子控制單元中的錯誤（如果有）。

了解有關保養盒子的更多信息。 在另一篇文章中。

齒輪箱

這是所有變速箱中最難的部分，即使是手動變速箱。由於該裝置，牽引力可以均勻分佈。這可以通過駕駛員的直接參與（手動變速箱）或通過電子設備的操作（如自動變速箱或機器人變速箱）來實現。

無論變速箱的類型如何，該裝置都可以讓您在不同的操作模式下最有效地利用發動機的功率和扭矩。變速箱使汽車能夠以最小的發動機轉速波動更快地行駛（為此，駕駛員或電子設備必須確定適當的轉速），或者在上坡行駛時使發動機承受較小的負載。

此外，由於變速箱的作用，從動軸的旋轉方向也發生了變化。這是倒車時所必需的。該裝置允許您將所有扭矩從電機傳遞到驅動輪。變速箱允許您將電機與驅動輪完全斷開。當機器必須完全停止但電機必須繼續運行時，這是必要的。例如，汽車在紅綠燈處停車時應處於此模式。

變速箱有以下品種：

機械的。這是最簡單的箱體類型，其中牽引力的分配由駕駛員直接進行。所有其他類型的盒子都可以自由分類為自動類型。
自動的。這種變速箱的核心是變矩器，齒輪比的變化會自動發生。
機器人。這是手動變速箱的自動類似物。機器人變速箱的一個特點是具有雙離合器，可提供最快的換檔速度。
變速驅動。這也是自動變速箱。僅通過改變皮帶或傳動鏈的直徑來分配牽引力。

由於變速箱的存在，您可以使用以前的發動機轉速，但改變車輪的旋轉速度。例如，當汽車克服越野時，這會派上用場。

主橋

傳動橋下方是指支撐部分，固定在車架上，內部是向車輪傳遞扭矩的機構。在乘用車中，車軸用於後輪驅動或全輪驅動車型。為了將扭矩從變速箱傳遞到車軸，使用了萬向齒輪。該元素的特徵描述 在另一篇文章中.

汽車可以有驅動軸和從動軸。變速箱安裝在驅動橋上，將軸的橫向旋轉（穿過車身的方向）轉換為驅動輪的縱向旋轉（沿著車身的方向）。貨運可能有多個驅動軸。

分動箱

分動箱僅用於全輪驅動變速器（扭矩傳遞至所有車輪）。在它以及主變速箱中，有一組齒輪可以讓您改變不同車輪對的齒輪比（倍增器）以增加扭矩。這對於全地形車輛或重型拖拉機是必要的。

等速萬向節

該傳動元件用於前輪引導的車輛。該接頭直接連接到驅動輪，是變速器中的最後一個環節。

該機構的存在是因為在轉動前輪時，它們必須接收相同大小的扭矩。該機構的工作原理是萬向傳動原理。在汽車中，一個車輪上使用了兩個等速萬向節（內部和外部）。它們提供了與差速器的永久連接。

的操作原理

汽車的變速器按以下順序工作：

發動機在點火和供油系統的協調工作下啟動。
混合氣在發動機氣缸內交替燃燒的過程中，曲軸旋轉。
扭矩從曲軸通過飛輪（離合器籃連接到飛輪）傳輸到變速器驅動軸。
根據變速箱的類型，扭矩通過連接的齒輪或皮帶/鏈條（例如，在變速器中）分配並傳遞到驅動輪。
在手動變速箱中，駕駛員獨立地斷開飛輪和變速箱輸入軸之間的連接。為此，請踩下離合器踏板。在自動變速器中，該過程自動發生。
在機械式變速箱中，齒輪比的變化是通過連接具有不同齒數和不同直徑的齒輪來提供的。當選擇特定齒輪時，僅一對齒輪相互連接。
當扭矩施加到差速器時，牽引力會不同程度地傳遞到車輪。這種機制是必要的，因為汽車並不總是沿著直線路段移動。轉彎時，一個車輪會比另一個車輪旋轉得更快，因為它行駛的半徑更大。為了防止車輪上的橡膠過早磨損，在車軸之間安裝了差速器。如果汽車是全輪驅動的，那麼至少會有兩個這樣的差速器，並且在某些車型中還安裝了中間（中央）差速器。
後輪驅動汽車中的扭矩通過萬向軸從變速箱傳輸到車輪。
如果汽車是全輪驅動的，則在這種類型的變速器中安裝分動箱，借助分動箱驅動所有車輪。
某些車型使用帶有插入式全輪驅動的系統。這可以是具有鎖定中央差速器的系統，或者可以在車軸之間安裝多片摩擦或粘性離合器。當主對車輪開始打滑時，軸間機構被阻擋，扭矩開始流向第二對車輪。

最常見的傳輸故障

最常見的傳輸問題包括：

切換一種或多種速度有困難。在這種情況下，修理離合器、調整拉線或調整連桿就很重要了。
當換到空檔時，盒子裡會出現噪音。如果踩下離合器踏板時這種聲音消失，則可能是分離軸承故障、輸入軸軸承磨損、齒輪油選擇不當或油量不足的症狀。
離合器籃損壞。
漏油。
萬向軸故障。
差速器或主減速器故障。
SHRUSov 的故障。
電子設備故障（如果機器完全或部分由電子控制單元控制）。在這種情況下，儀表板上的發動機故障圖標將會點亮。
在換檔過程中，會感覺到強烈的猛拉、敲擊或嘎嘎聲。其原因可由合格的專家確定。
速度隨機關閉（適用於手動變速箱）。
裝置完全無法工作。確切原因必須在車間確定。
箱體強力加熱。

傳動裝置對驅動器類型的依賴性

因此，正如我們所發現的，根據驅動類型的不同，變速箱的結構也會有所不同。在描述不同車型的技術特點時，經常會提到“車輪公式”的概念。它可以是全輪驅動、四輪驅動、兩輪驅動。永久四輪驅動被指定為 4x4。

如果變速器根據每個車輪上的負載將扭矩分配給每個車輪，那麼這樣的公式將用 AWD 表示。至於前驅動或後驅動，這種車輪佈置可以指定為 4x2 或 2WD。

根據驅動類型的不同，變速器的設計會因附加元件的存在而有所不同，這些附加元件將向車軸提供恆定的扭矩傳輸或第二軸的臨時連接。

視頻：汽車變速箱。 3D 總體佈置、工作原理和傳輸結構

該 3D 動畫還進一步描述了該裝置、工作原理以及汽車變速器的結構：