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变速的艺术,解读汽车变速箱技术:从手动变速箱开始

 李刚刚a 2019-01-28

手动变速箱MT是我们最传统的变速箱,相对于现在的自动变速箱,MT简单、高效、低成本和高可操控性受到人们的欢迎。

变速的艺术,解读汽车变速箱技术:从手动变速箱开始

完整的手动变速系统应该包括离合器

手动变速箱的工作需要离合器配合,离合器位于发动机和变速箱之间,当踩下离合踏板,控制离合器分离,我们才能进行控制档操作。如果离合器不能完全分离,将会导致挂档异响甚至挂不上档。当完成挂档后,需要控制好离合器的接合时间来实现汽车的平稳起步和平顺换档。

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手动变速箱的离合器:从左到右,飞轮、离合器片、压盘

汽车手动变速箱的离合器基本采用干式单片离合器,飞轮和压盘把离合器片(也称为摩擦片,从动盘)夹持在中间,利用摩擦力将扭力传递给离合器片,再到变速箱。这里“干式”指的是离合器片、飞轮、压盘接合面必须是”干燥、干净“的,如果有油污,会导致相互间的摩擦力下降,传递扭力下降,从而出现打滑的现象。”单片“指的是只有一个离合器片。

在这里如此多的介绍离合器安装位置、作用、种类、如何控制等,读者感觉没必要,自己都知道。我想说,即使你知道,也要好好看看,因为后面的自动变速箱,如AT、DSG、CVT里面也会出现离合器,它们的安装位置、所起的作用、种类及控制已与此离合器差异很大,甚至说完全不同。如DSG双离合变速箱就有干式离合和湿式离合之分,而AT的离合器已经处于变速箱内了。

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手动变速箱打散后看着很乱

手动变速箱的变速齿轮采用常啮合、斜齿轮!对比上、下两个图,当我们组装后,会发现变速齿轮设计的很有规律。当我们掌握了这些规律,可以自由的设计出7档、8档、N多档的变速箱,当然,如果变速箱体足够大,轴足够长的话。

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三个轴从上至下:倒档轴、输入轴、输出轴

前驱手动变速箱采用三个轴设计,输入轴、输出倒和倒档轴;输入轴上的齿轮与输出轴上的齿轮保持常啮合,所以输入轴上的齿轮从一头起,从小到大;对应的输出轴上齿轮是从大到小。每一对啮合齿轮形成一个档位。按照上面的顺序就是1档、2档、3档、4档,依次类推。

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清松多了!从左到右,1、2、3、4档齿轮

每对常啮合的齿轮中,总有一个是在轴上空套着,与轴之间没有动力传递。如图中的输出轴上的一档和二档齿轮;输入轴上的三档和四档齿轮。为了实现这些空套齿轮与轴之间的连接,手动变速箱最伟大的发明--同步器上场。用同步器实现空套齿轮与轴之间的动力连接,而我们的换档操作也是控制同步器,让不同的空套齿轮与轴连接就可以挂上相应的档位。

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同步器结构图

同步器主要包括接合套、花键毂、锁环、空套齿轮前的接合齿及锥面。

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空套齿轮前都有接合齿和锥面

同步器的花键毂连接在轴上,接合套在花键毂外面,可以左右轴向移动;锁环位于花键毂和空套齿轮之间;每个空套齿轮前都有锥面和接合齿。这样,接合套在移动时,可以与相应空套齿轮前的接合齿啮合,实现空套齿轮-接合套-花键毂-轴之间的动力连接。而锁环可以在啮合前,与空套齿轮前的锥面摩擦,实现迅速的瞬时同步,保证接合套与接合齿的平顺啮合。

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同步器的组成部件

在变速箱中,每两个档位齿轮中间有一套同步器,就像上图的四档变速箱中,有两个同步器,分别是1-2档同步器、3-4档同步器。接合套在中间时处于空档。接合套和任意一个空套齿轮前接合齿啮合就形成相应的档位。

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上图是二档传动

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这图是几档传动,自己脑补

最后我给出一张传动原理图

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这张图片就是实物图的理论画法图

换档手柄通过操纵拨叉轴、拨叉,来拨动相应的同步器接合套,实现换档,此时你会发现换档杆1-2档在一条线上,是因为1、2档是一个同步器。有意思吧!

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换档手柄及操纵机构

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拨动相应的同步器接合套

为了防止两个接合套同时移动,挂上两个档位,这样会导致运动干涉,所以在变速箱内设计有互锁装置,就是我动了,挂上了档,你就不能动了。只有我回到空档,你才能动。

最后,说一句,手动变速箱的倒档多采用直齿啮合,并且没有同步器,所以挂倒档时有些响,是正常,因为倒档没有同步器!

下期我将介绍手动变速箱的近亲AMT-机械自动变速箱!关注”聊车道“!有趣、有料、有深度!

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