变速器

众所周知，汽车有三大关键部件，发动机，变速箱以及底盘。

因此，我们消费者在买车前这三个方面功课一定要做好。

这关系到我们以后用车的满意与否。

对于动力输出顺畅与操控感受满意与否？并不是简单看看发动机的功率或扭矩就行了，还得根据配套的变速箱情况做具体分析判断。

即便有时候动力性能稍稍弱一点，但只要变速箱输出顺畅，完全可以弥补。

相反的是，再好的动力没有适合的变速箱输出，也影响到最终驱动效果。

今天在这里我们先不谈发动机，也不谈底盘，专门就来谈谈变速箱，特别是最为符合当前潮流的自动变速箱的选择问题。

一、手动变速箱的原理和功能为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：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。

•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。

•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。

•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。

•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档挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。

见下图：如图所示，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。

真正的变速箱如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。

倒档通过一个中间齿轮（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）不能啮合，但是会产生很大的噪音。

关于换挡动作的控制形式上图为推杆连接的换挡方式的4速手动挡变速箱模型一般的手动变速箱，都是通过推杆连接或者是拉线来控制换挡的。

推杆连接的换挡控制方式，更为直接但是传递的振动会很大；而拉线式的虽然没有振动，但是挡位显得不是很清晰，可谓是各有优劣。

除了这两种纯机械式的换挡控制，此外，还有使用电控装置换挡的手动变速箱，它可以很好的结合推杆和拉线换挡之间的优点。

这种变速箱在换挡的时候，挡拨动变速杆到相应的挡位，在变速器里就会有电机驱动相应的拨叉控制套筒与齿轮咬合，因此不存在挡位不清晰的问题，而且换挡的行程也可以控制在很理想的范围。

斜齿齿轮和直齿齿轮民用手动变速箱使用的都是斜齿的设计，当然赛车上的手动变速箱则使用了传动效率更高的直齿一般的手动变速箱的齿轮组都是处于常啮合状态的，这些常啮合状态的齿轮组分为斜齿和直齿两种，两种齿形相比较，斜齿齿轮在结构上具有天生的优势，倾斜布置的齿形能够提高两个齿轮啮合的重合度，使齿轮传动平稳，降低噪音，并且可以提高齿根的弯曲强度、齿面的接触强度，从而提高齿轮的使用寿命。

与之相比，直齿齿轮也并不是一无是处，其传动效率高的特点，可以使车辆获得更强大的轮上功率，因此在赛车变速箱领域应用广泛。

同步装置同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。

1.首先普及一下同步器的工作原理（以常见的，也是307配备的锁环式同步器为例）：2.A为轴；B为接合套，与A由花键毂啮合，内部有锥型齿，外面一圈较光滑，可被挡位拨叉横向拨动以实现换挡。

C为同步环，带有锥型齿和摩擦面，可自由绕轴A转动，并可在B、D之间横向滑动。

D是1挡齿轮，用可自由转动的轴承安装在轴A上，可以绕轴A 自由转动。

D分为两部分：D1是斜齿轮，与其他变速齿轮相咬合；D2带有锥型齿和一个摩擦面。

此时未挂入1挡。

我们假定旋转方向：接近我们的一侧向上运动中图：开始挂入1档。

司机向前推动挡把，带动拨叉，把套环B向前推动。

B遇到C，带动C与B同向、同速转动，并接近D。

D的转速低于B和C，所以在摩擦面的带动下，开始被C带动，转速逐渐接近B、C。

关键！由于C、D转速不同，D对C施以与转速方向相反的摩擦力；而在此摩擦力的作用下，C对B也施以与转速方向相反的力。

此力在B、C接合处由锥型齿面分化为平行于锥型齿面的摩擦力（无影响）和与拨叉推动方向相反的推力。

正是此推力在BCD转速完全同步之前，阻止了B再向前运动。

此可谓同步器设计的精髓。

直至D转速与B、C同，进入下一步。

下图：完全挂入1挡B的锥型齿完全插入D2，动力经由A、B、D传递。

注：实际结构更复杂，且BCD距离没这么远。

盖为讲解便利耳。

2. 吸入感：看完上面的解释，我原以为吸入的感觉其实就来源于同步器工作到位后，可以没有阻碍的推档入位；正确的换挡操作，要求我们在同步器完成BCD转速同步前，对挡把施加一个持续但温柔的力，这个力以刚刚足够让C、D发生摩擦，带动D的转速向B、C靠近为宜。

在摩擦发生一段时间后，BCD同步，这时C对B的抗拒力失去，你会突然感到手下一松，挡把就滑了进去。

307因为1、2挡变速比相差较大，导致在换挡时，变速器需要很长时间来使齿轮转速匹配，这就导致很多同学抱怨307MT的挡“木有吸入感”。

汽车车用变速箱主要有以下几个功能：1.改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；2.发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；3.利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。

二、AMT变速箱的优缺点机械式自动变速器（AMT）是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档的新式变速器，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。

根据驾驶员意图，AMT变速箱电子控制部分可以自动控制离合和换挡过程。

更多复杂的我们不用啰嗦，事实上，我们可以这样想象AMT换挡过程，他的离合以及换挡机构都被电子部分控制，换挡自然就自动化了。

AMT变速箱最大好处就是能够实现自动同时，不用对现有手动变速箱作出太大改动，技术结构比较简单，对厂家来说成本也不是太高，消费者也乐于接受这种低价位自动变速箱车型。

那么AMT和普通机械式变速箱有何区别？使用上有什么具体不同？其实AMT就是手动变速箱加上了电子控制离合和换挡程序，因此他是和手动档一样的干式离合器，所以传递力度比较直接，同时油耗比较经济。

而普通机械式是采用液压式“离合”，在传递能量方面会有一些损失，油耗也稍高。

好处说了这么多，AMT缺点也明显，就是换挡品质不高，容易出现顿挫。

如果不踩油门的话，即便挂入D挡，车也不会前进。

这和普通AT式变速箱有一些区别。

不过值得注意的是，AMT自动变速箱电控换挡或离合部分比较容易损坏，一旦损坏，维修费用是不便宜的。

以至于一些主要控制部件更换费用达到数千元。

笔者亲眼看到几个QQ3 AMT车主更换此类配件，费用对于QQ 用户而言一时有些难以接受。

三、4速，5速机械液压式变速箱液力变扭器是AT式变速箱最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。

泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台主动风扇吹出的风力会带动另一台被动风扇的叶片旋转，流动的空气——风力成了动能传递的媒介。

如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮以提高液体的传递效率。

由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大且效率偏低，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动换档。

如果你读过上面关于手动变速箱的讨论，你就知道引擎是通过离合器和手动变速箱连接的。

如果没有离合器的话要停车的话就非得把引擎关掉。

但是用自动变速箱的汽车是不用离合器的。

它使用的是扭矩转换器。

现在我们来看看为什么自动变速箱需要扭矩转换器，扭矩转换器的工作原理和扭矩转换器的优点和不足。

和手动变速箱一样，自动变速箱的汽车也需要在车轮和变速箱静止时能够让引擎仍旧能够转动。

手动变速箱用的是离合器来把引擎和变速箱断开。

自动变速箱用的是扭矩转换器。

扭矩转换器是一种液体耦合器FLUID COUPLING，它能让引擎和变速箱各自独立旋转。

如果汽车在等红灯发动机怠速，引擎的转速很低，它输入扭矩转换器的扭力就很小。

所以只要轻踩煞车就可以让汽车保持静止。

你可以试试，如果你左脚去踩一下油门的话，你的右脚就要踩重一点煞车才能让汽车保持静止。

因为你给油的话，引擎转速上升，将更多的液体抽入扭矩转换器，这样就向轮子输出了更多的扭力。

如下图所示，在扭矩转换器坚固的外壳里有四个组成部分。

涡轮TURBINE定子STATOR泵PUMP变速箱液体TRAMISSION FLUID从左至右：涡轮，定子，泵扭矩转换器的外壳是固定在引擎的飞轮上的，所以它和引擎转速同步。

泵上的叶片是固定在外壳上的，所以它们和引擎转速也是同步的。

下图显示各个部件是怎样装配起来的。

扭矩转换器的泵是一种离心泵。

它转动的时候就把液体向外甩。

当液体向外甩后中心就产生了一个真空这样就可以吸入更多的液体。

液体进入了和变速箱相联的涡轮的叶片，这样涡轮就推动变速箱转动。

这样汽车就开始向前跑了。

高速时，变速箱的速度就渐渐追上引擎的转速了。

最终两者的速度就很接近了。

当然最好是相同，因为他们转速不同的话，就有能量损耗。

为了解决这个问题，有些汽车上的扭矩转换器上有一个锁止离合器LOCKUP材CLUTCH。

当扭矩转换器的两半转速相近时，锁止离合器就把它们联起来，这样它们之间就没有滑动。

提高了传动效率。

液力自动变速器，这种变速器没有离合器，但有一个液力变矩器，它可以起到起传递转矩，变矩，变速及离合的作用，但液力变矩会对汽车的动力有所损失。

在液力变矩器之后有一套乃至多套的行星齿轮，通过改变行星架、太阳轮、行星轮的的输入输出乃至锁止，外加电控系统的控制来实现自动换挡，在电控系统上稍作修改也可控制单一档位不自动变化，从而进行手动换挡，但基本的传动方式并没有发生改变。

自动变速器换档执行机构与普通手动变速器换档执行机构不同，自动变速器的离合器、制动器、单向锁止离合器代替了普通手动变速器中的同步器，而且完全由电、液系统实现自动控制。

行星齿轮变速器的换档执行元件包括换挡离合器、换挡制动器和单向离器。