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手动变速器

翁德沃彭:

  • 一般信息
  • 单级和双级减速
  • 纵向或横向变速箱
  • 齿轮和齿轮
  • 操作变速箱
  • 同步装置
  • 拆开变速箱
  • 恒定网格
  • 滑动网格
  • 齿轮比

一般信息:
变速箱的目的是调整发动机转速,从而使可用的发动机扭矩和功率适应不同的驾驶条件。 这可能是在加速或减速、运输重物、上下斜坡行驶以及驾驶时可能发生的空气和滚动阻力变化时。 在大多数情况下,在这些不同的情况下换至更有利的档位将导致更好的燃油消耗以及更大的扭矩和功率。
在低档位(例如第二档)比在较高档位(例如第四档)有更多的可用发动机扭矩。 这是因为发动机的曲轴在二档时转数更多,并且在加速时比在高档时转速更快。 因此,在重载行驶(例如大篷车)时,明智的做法是不要使用太高的档位。 当然不是在山里。

位于发动机和变速箱之间 耦合 它装有离合器片、压力组和分离轴承。 通过踩下离合器踏板,压盘通过电缆进行操作。 对于液压离合器,流体通过两个离合器缸从一个缸移动到另一个缸。 

下面是前轮、后轮和四轮驱动如何实现从发动机到车轮的驱动的框图。 有关此内容的更多信息,请参阅页面 驱动形式.

单次和双次减少:
手动变速箱分为两组,即单减速和双减速。 减少是传输的另一个词。 所以它实际上意味着“单双”传输。 其含义如下所示。

单次还原
输入轴和输出轴的齿轮直接相互连接。 

A:输入轴(驱动轴,来自发动机)
B:输出轴(主轴)

双重还原
挂入一档; 第一档的驱动力从 A 到 B,从 C 到 D。
通过输入轴向齿轮 A 施加力。 该齿轮与齿轮 B、D 和 E 直接连接。由于第一个齿轮已接合,同步器已将输出轴连接到齿轮 D(参见蓝色箭头)。 从齿轮 B 开始,驱动力通过输出轴离开变速箱。 输出轴驱动差速器,差速器可以位于变速箱中(在前轮驱动汽车中),也可以将差速器安装在其他位置,例如在后轮驱动汽车中。 有关此内容的更多信息将在本页后面进行解释。


A:输入轴齿轮(驱动轴,来自发动机)
B、C 和 E:副轴齿轮
D & F:输出轴齿轮(主轴)

第二档已接合。 同步装置与齿轮 D 断开并连接到齿轮 F(参见蓝色箭头)。 此时,齿轮D旋转,但未连接至输出轴。 F 档是,所以驱动力现在从 A 到 B,从 E 到 F。

由于齿轮 C 和 E 具有不同的尺寸,因此传动比发生了变化。 这意味着在相同车速下耦合后发动机转速有所下降。

 

变速箱纵向或横向:
该图显示了后轮驱动汽车的示意图。 发动机缸体纵向(纵向)放置,变速箱配备双减速。 最终齿轮(差速器)位于后轴并驱动后轮。 这是宝马等公司经常使用的驱动类型。

该图显示了前轮驱动汽车的示意图。 发动机缸体横向放置,变速箱配备单级减速。
驱动力进入输入轴(驱动轴)并通过啮合的齿轮传递至输出轴。 差速器集成在变速箱壳体中。 这种类型的驱动器用于大众高尔夫和福特福克斯(当然还有许多其他品牌!)

该图显示了前轮驱动汽车的示意图。 发动机缸体和变速箱均纵向放置。 发动机缸体位于前轴前方,变速箱位于后轴后方。 差速器安装在驱动轴上。 该系统用于较旧的大众帕萨特、斯柯达速派和奥迪 A4 等车型。 较新的型号现在具有横向发动机缸体(即下面的情况)。

齿轮和齿轮:
不同的齿轮尺寸可以实现不同的齿轮比。 我们将这些传动比称为齿轮。 例如,当大齿轮由小齿轮带动时,小齿轮可以转3圈,而大齿轮只能转一圈。 则传动比为1:1。 延迟和功率增加了 3 倍。 当小齿轮有3个齿时,大齿轮就有20个齿。

下面您可以看到可以换档的不同档位。 您可以看到,对于每个齿轮,顶轴(主轴)的右侧齿轮在齿轮 2 和 3 中变得越来越小。 副轴右侧的齿轮变大。 这样不断增加传动比,这就是切换到另一个档位的最终目标。

第一档:
驱动力从箭头处左侧进入驱动轴。 驱动力直接传递至副轴齿轮。 次轴是底部轴。 副轴上最小的齿轮连接到输出轴上的倒数第二个齿轮。 由于齿轮的尺寸,输出轴的转动速度比输入轴慢得多。 这造成了最大的延误。 第一档具有最大的减速度,这样你就可以从静止加速,扭矩增加很多。

二档:
左侧的齿轮保持啮合状态。 驱动力通过副轴的第三档传递到输出轴的第三档。 输出轴的转动速度仍然慢于输入轴。 所以还是有延迟的。 现在减速度小于一档,因此在相同的发动机转速下,可以实现比一档更高的车速。

第三档:
驱动力经过副轴二档和输出轴二档。 输出轴的转动速度仍然慢于输入轴。 现在减速度再次小于二档,因此现在在相同的发动机转速下可以实现比二档更高的车速。

第四档:
这称为直接价格。 驱动力从输入轴直接传递到输出轴。 因此,发动机扭矩以一对一的方式传输至车轮。 事实上,变速箱此时并未工作。
对于五速变速箱,第四档始终是直接驱动。 然而,对于6速变速箱,第五档是直接驱动的。

五档:
在第五档时,两个后链轮连接在一起。 副轴上最大的齿轮连接到输出轴上最小的齿轮。 这称为“超速”。 输出轴现在比输入轴旋转得更快。
1、2、3档为减速; 输入轴的旋转速度比输出轴的旋转速度快。 在四档中,输入轴的旋转速度与输出轴的旋转速度一样快(prise-direct)。 因此,第 5 档是真正的加速度,因为在该档中,输出轴是所有齿轮中唯一比输入轴旋转得更快的齿轮。 在高速公路上行驶时,发动机转速会降低。 当您需要加速时,您通常必须切换回较低的档位。

其他:
当选择倒车档时,在副轴和输出轴的齿轮之间放置一个额外的齿轮。 通常,当底部齿轮逆时针转动时,安装在其上的顶部齿轮将顺时针转动。 如果在右转齿轮旁边放置另一个齿轮,它会再次逆时针转动。 这实际上也是在变速箱中完成的。 输入轴仅以正常方式驱动,额外的齿轮将导致输出轴沿相反方向旋转。

结论:
上面解释了通过耦合不同尺寸的齿轮,产生不同的传动比(即加速度)以及传动系统如何运行。 下面解释了操作杆时齿轮的接合和分离如何工作。

变速箱操作:
当变速杆在内部移动时,连接到变速箱的电缆或杆(取决于变速箱/机构的类型)也会移动。
在下图中,您可以看到巴拉杜拉轴可以前后移动。 该空间以粉红色表示。 滑架轴控制换档拨叉。 换档拨叉借助换档环将同步啮合环压向链轮。 当换档到下一档时,滑架轴向后移动,将换档拨叉置于空档位置。 通过改变档位,相同的拨叉通过滑架轴沿相反方向移动以接合另一个档位(例如从第三档到第四档)或使用不同的滑架轴来移动其他换档叉进行操作。

变速箱中有多个滑架轴。 每个滑架轴可以接合或分离两个齿轮。 通过左右移动变速杆来操作各种滑架轴。 下图显示了齿轮的 H 型式。

当驾驶员想要挂入一档时,他首先将变速杆从中心(N表示“空档”)向左移动。 变速轴将与第一和第二齿轮的滑架轴的齿接合。

通过向上移动控制杆(至一档),滑架轴向后移动(至图像的右上角)。 换档拨叉将一档链轮连接至车轴。
要换至二档,必须将操纵杆向下移动(至空档)。 换档拨叉断开了车轴和齿轮之间的连接。 通过进一步向下移动控制杆,同一个变速拨叉将另一个齿轮连接到车轴上; 现在已接合第二档。 因此,巴拉杜拉轴可在一档和二档之间切换换档拨叉。

要换至三档,必须首先使二档链轮与车轴脱离。 为此,必须首先再次向上移动控制杆(至中间位置)。 然后必须将控制杆移至 H 图案的中心。 通过将控制杆从左移至中心,三档和四档的巴拉杜拉轴接合。 向前和向后推动控制杆将导致第三和第四换档拨叉向前或向后移动以接合这些齿轮。
当换至第五档时,操纵杆被一直推到右侧。 五档和倒档的 Balladeura 轴相连。 要选择第五档,向前推动滑架轴,使换档拨叉将链轮连接到轴上。

图为切换机构。 这种拉索操作机构用于具有横向发动机缸体的汽车。 由于操纵杆 1 和 2 通过拉索的推拉运动来移动,因此换档拨叉通过所谓的换档塔进行移动。

同步装置:
如果不使用同步装置,齿轮将不会啮合或因速度差而发出吱吱声。 同步啮合环用于确保齿轮的平滑耦合。 同步器环确保启动时轴和齿轮的速度相同。 所有档位(1 至 5 或 6)都是同步的,通常除了倒档之外。 您还会注意到这一点,因为当您挂倒档时,齿轮有时会吱吱作响。 有时倒档齿轮是同步的。

未啮合的齿轮的齿轮绕输出轴自由旋转。 因此,啮合齿轮意味着将自由旋转的齿轮耦合到输出轴。 当齿轮啮合时,输出轴的速度必须与待啮合的齿轮的速度相对应。 同步啮合环通过键槽连接到输出轴,因此以与输出轴相同的速度旋转。 需要接合的齿轮的速度与输出轴不同,因此也与同步啮合的速度不同。 由于换档拨叉移动,同步啮合装置随之移动,同步啮合环的锥形部分将压在齿轮的内锥形表面上。 两个部件的圆锥部分相互挤压,平衡圆锥表面之间的摩擦力。 当两个齿轮之间不再存在速度差时,可将变速套筒推入,使轮齿相互滑入,从而使齿轮啮合而不会发出嘎吱声。 同步器不仅在接合齿轮时起作用,而且在换档和降档时也起作用。

同步啮合环换档过快是非常糟糕的,因此需要用力将控制杆压入齿轮。 同步网格将没有时间进行同步。 因此,换档时最好克服阻力轻轻按下操纵杆,直到它几乎自动换档为止。

同步啮合环是磨损部件。 换挡过程中会产生摩擦,因此随着时间的推移,该部件会磨损。 正常使用时,同步啮合环可以延长汽车的使用寿命,但使用不当或运动换档时,同步啮合环会过早磨损。 下图中同步啮合环和齿轮之间的距离 (3) 将变小。 这是因为同步啮合环在接触链轮的界面上磨损。 这部分由距离 1 表示。

拆开变速箱后,可以检查同步啮合环是否磨损。 同步啮合环与链轮之间的距离可用塞尺测量。 齿轮不应啮合。 当同步啮合环磨损时,同步啮合环与齿轮之间的距离变小。
汽车或变速箱的制造商在车间文件中描述了同步啮合环的磨损极限。 如果测量值小于车间文件中的最大磨损值,则必须更换。

变速箱拆解:
本节介绍如何拆卸变速箱。 这可以很好地了解变速箱内部的实际情况以及如何更换变速箱中的零件。 这涉及发动机纵向放置的后轮驱动汽车的变速箱。

所示变速箱后部的许多螺栓可以拆卸。 然后可以将后部滑出。 当然,在拆卸任何部件之前,必须首先排空变速箱油。

带有车轴和齿轮的内部连接在背面。 拆卸时,整个内部结构都会从变速箱壳体中取出。

副轴的轴承可以在内部看到(安装时位于主轴穿过的孔的右侧)。
传动轴孔左侧可见五个孔。 这五个孔包含滑架轴的四个端部。

该图显示了驱动轴、齿轮和带有换档拨叉的滑架轴。 换档时,相关滑架轴旋转移动,使换档拨叉操作齿轮的同步啮合环,使齿轮啮合。

将拨叉连接至滑架轴的夹紧销或螺丝拆下后,滑架轴即可滑出。 这会导致换档拨叉松动。 换档拨叉可以从车轴上滑落。

下图显示了齿轮的外观。 如果需要更换齿轮或同步啮合环,则必须从变速箱壳体的另一侧拆下轴。 齿轮和同步器必须从轴上压下来。 然后必须将新零件压回到轴上。

为了检查同步啮合环是否仍然正常,必须测量链轮和同步啮合环之间的距离。 如果该距离大于制造商规定的最大值,则同步啮合环已磨损。 需要更换同步啮合环。 本页“同步设备”部分描述了如何执行测量。

恒定网格:
对于常啮合齿轮箱,齿轮“持续”啮合在一起。 齿轮安装在输出轴上,并通过变速套和爪形联轴器相互连接。 上面的解释总是讨论常啮合齿轮箱。
在下图中,右变速套向右移动以接合一档,向左移动以接合二档。

滑动网格:
这些是“滑动”和“互锁”的英语单词。 对于这种类型的变速器,通过换档来选择特定的档位。 如今,这种技术仍在倒档中使用,但不再在现代变速箱中使用,因此我们不会对其进行过多讨论。 齿是直的,末端有斜角。 使用这种类型的变速箱,换档时您总会听到嘎吱声,因为它当然不同步。

齿轮比:
变速箱中的传动比必须精确计算和构造。 下图显示了 X 轴上的车速和 Y 轴上车轮上的力。 可以看到1档车轮受力很大,但在低车速时停止。 此后的每个档位对车轮的作用力较小,速度范围较高。
单击此处转到齿轮比页面,其中所有传动比均通过几何级数和修正后的几何级数(Jante 级数)与 K 因子计算得出。
然后还可以计算每个变速器的最大车辆速度。