什么是变速箱及其工作原理 - 阿夫托·塔基（AvtoTachki）

在这些过程中，平稳的运动开始，加速而又不会使发动机达到最大速度和舒适性-如果没有汽车的变速器，所有这些都是不可能的。让我们考虑一下该单元如何提供所提到的过程，什么类型的机制以及传输所包含的基本单元。

什么是传输

汽车或变速箱的传动系统是由齿轮，轴，摩擦盘和其他元件组成的总成系统。该机构安装在发动机和车辆的驱动轮之间。

汽车变速器的目的

该机构的目的很简单-将来自电动机的扭矩传递到驱动轮，并改变副轴的旋转速度。当发动机启动时，飞轮根据曲轴的转速旋转。如果它紧紧抓住驱动轮，那么就不可能在汽车上平稳地开始行驶，并且车辆的每次停车都将要求驾驶员关闭发动机。

众所周知，电池能量是用来启动发动机的。如果没有变速箱，汽车将立即使用此能量开始行驶，这将导致电源快速放电。

变速箱的设计使驾驶员能够将汽车的驱动轮与发动机断开，以便：

在不过度消耗电池电量的情况下启动发动机；
在不将发动机转速提高到临界值的情况下加速车辆；
使用滑行运动，例如在拖曳时；
选择一种不会损害发动机并确保运输安全的方式；
无需关闭内燃机就可以停止汽车（例如，在交通信号灯处或让行人在斑马线上行走）。

另外，汽车的变速箱允许您更改扭矩方向。这是反转所必需的。

变速器的另一个特征是将发动机曲轴转速转换成可接受的车轮转速。如果它们以7的速度旋转，那么它们的直径必须很小，否则所有的汽车都将是跑车，并且在拥挤的城市中无法安全驾驶。

变速箱均匀地分配释放的发动机动力，这样，转换的瞬间就可以实现平稳，平稳的启动，上坡运动，但同时又可以利用发动机动力来加速车辆。

传动方式

尽管制造商已经开发并继续创建各种变速箱修改，但它们都可以分为四种类型。进一步-简要介绍它们各自的功能。

手动变速箱

这是第一种也是最流行的传输类型。甚至许多现代驾驶者都选择这种特殊的变速箱。原因是结构比较简单，如果电池放电了，可以使用汽车底盘代替启动器来启动发动机（有关正确操作方法，请阅读这里).

该盒子的独特之处在于，驾驶员本人可以确定何时以及以什么速度打开。当然，这需要充分了解您可以升档或降档的速度。

由于其可靠性以及维护和维修的相对简便性，这种类型的变速箱仍然是变速箱等级中的佼佼者。在机械制造方面，制造商所花费的金钱和资源不如在生产自动机或机器人上所花费的金钱和资源那么多。

换档如下。变速箱装置包括离合器盘，该离合器盘在压下相应的踏板时将发动机飞轮与变速箱驱动机构断开。当离合器分离时，驾驶员将机器换档。因此，汽车加速（或减速），并且发动机不会受到影响。

机械箱的装置包括一组齿轮和轴，它们以使得驾驶员可以快速改变期望的齿轮的方式相互连接。为了减少机构中的噪音，使用了带有斜齿的齿轮。为了使现代手动变速箱中的各个元件保持稳定和啮合速度，我们使用了同步器。它们使两个轴的旋转速度同步。

了解力学原理 在另一篇文章中。

机械手传动

在结构和操作原理方面，机器人与机械对手非常相似。只有在它们中，选择和换挡才是由汽车电子设备执行的。大多数自动变速器具有手动模式选项，驾驶员可以使用模式选择器上的变速杆。有些汽车模型在方向盘上装有拨片，而不是此操纵杆，而驾驶员可借助该拨片增加或减少档位。

为了提高工作的稳定性和可靠性，现代机器人配备了双离合器系统。此修改称为选择性。它的独特之处在于，一个离合器盘确保变速箱正常工作，而第二个离合器盘则在变速箱换档之前准备了用于激活速度的机构。

了解机器人变速系统的其他功能 在这里。

自动变速箱

在此类机构的评级中，此类框仅次于力学。同时，这种变速器具有最复杂的结构。它具有许多其他元素，包括传感器。但是，与机械手和机械手不同，该机器没有离合器盘。相反，使用了变矩器。

变矩器是一种基于机油运动的机构。工作流体被泵送到离合器叶轮，离合器叶轮驱动变速箱驱动轴。该变速箱的一个显着特点是，传动机构和发动机飞轮之间没有刚性连接。

自动变速器的工作原理与机器人相似。电子设备本身确定过渡到所需模式的时刻。此外，当驾驶员使用变速杆指示系统将档位切换到所需档位时，许多机器都配备了半自动模式。

早期的改装只配备了液力变矩器，但如今有了电子改装。在第二种情况下，电子控制器可以切换到几种模式，每种模式都有自己的变速系统。

描述了有关机器的设备和操作系统的更多细节 在较早的评论中。

无级变速器

这种传输方式也称为变速箱。唯一没有变速齿轮箱的盒子。通过移动驱动轴皮带轮的壁来控制扭矩分配。

主动轴和从动轴通过皮带或链条连接。变速比的选择由变速箱电子设备根据从各种车辆系统的传感器接收到的信息确定。

这是一张小表格，列出了每种包装盒的优缺点：

箱型：	优点：	缺点：
手动变速箱（机械）	效率高；节省燃料；设备简单；维修便宜；可靠性高。	初学者需要大量培训才能有效利用变速箱的潜能；与其他变速箱相比，这不能提供那么多的舒适感。
“机器人”	换档时的舒适度（每次切换时都无需伸手去拿起杠杆）;电子设备将确定换档至所需档位的最佳时机（这对那些难以适应此参数的人特别有用）。	换档过程中会有延迟；升/降档通常比较干；防止驾驶员节省燃油。
自动	舒适的换档（平稳且几乎察觉不到）；当猛踩油门踏板时，它会降档以尽可能快地使汽车加速（例如，超车时）。	昂贵的维护和修理;不节省燃料;机油消耗不经济;修理困难，这就是为什么您需要昂贵的服务，不是每个机械师都能正确调整或修理机械装置的原因;无法从拖船启动发动机。
CVT	最平稳的换档，而不会使电动机达到更高的转速（防止过热）；提高的驾驶舒适性；谨慎使用发动机资源；驾驶简单。	昂贵的维护；缓慢的加速（与以前的类似产品相比）；就燃油消耗而言，无法以经济模式使用发动机；您不能从拖船上启动发动机。

有关这些类型的盒子之间的区别的更多详细信息，请参见以下视频：

手动变速箱，自动变速箱，变速器和机器人之间有什么区别

Чем отличается механическая коробка передач, автомат, вариатор и роботизированная

在 YouTube 上观看此视频

机械传动

机械变速器的特点是，齿轮之间的整个切换过程完全是由于驾驶员的机械干预而发生的。只有他挤压离合器，中断从飞轮到离合器盘的扭矩传递。仅通过驾驶员的动作，换档和恢复向变速箱齿轮的扭矩供应发生。

但是手动变速器的概念不应与手动变速器相混淆。盒子是一个单元，借助它可以分配牵引力。在机械传动中，扭矩的传递是通过机械传动发生的。也就是说，系统的所有元素都直接相互耦合。

扭矩的机械传递有几个优点（主要是齿轮连接）：

最高效率，因为相关机构（例如在变矩器中）的操作没有功率损失；
由于设计更简单，机械变速器的成本在具有不同类型扭矩传递的相同同类产品中最低；
同样简单的设计允许制造商创建具有小尺寸的单元。

液压机械传动

这种单元的装置包括：

液力转换器；
机械变速箱。

这种变速器的优点在于，由于档位之间的自动转换，它有助于控制换档。此外，这个盒子还提供了额外的扭转振动阻尼。这降低了机器零件在最大负载下的应力。

液力机械传动的缺点包括由于变矩器的操作而导致的低效率。由于该装置使用带变矩器的阀体，因此需要更多的油。它需要一个额外的冷却系统。正因为如此，与类似的机械师或机器人相比，盒子的尺寸增加了，重量也增加了。

液压传动

这种盒子的特点是换档是使用液压装置进行的。该装置可配备液力变矩器或液力偶合器。该机构连接所需的一对轴和齿轮。

液压传动的优点是速度的平稳接合。扭矩被尽可能轻柔地传递，并且由于这些力的有效阻尼，这种箱体中的扭转振动被最小化。

这种变速箱的缺点包括需要为所有齿轮使用单独的液力偶合器。由于其体积大、重量大，液压传动多用于铁路运输。

静液压传动

这种箱体基于轴向柱塞液压装置。这种变速器的优点是体积小、重量轻。此外，在这种设计中，连杆之间没有机械连接，因此它们可以长距离繁殖。因此，变速箱具有较大的传动比。

静液压传动的缺点是它对工作流体的质量要求很高。它还对提供换档的制动管路中的压力敏感。由于检查站的特殊性，它主要用于道路施工设备。

机电传动

机电箱的设计至少使用一台牵引电机。其中安装了一台发电机，以及一个控制器，用于控制变速箱运行所需的能量的产生。

通过使用电动机来控制牵引力。扭矩传递范围更广，机械单元之间无刚性联轴器。

这种变速器的缺点是体积大（使用强大的发电机和一个或多个电动机），同时重量也很重。如果我们将此类盒子与机械模拟进行比较，那么它们的效率要低得多。

汽车变速器的种类

至于汽车变速器的分类，所有这些单元仅分为三种类型：

前面;
后部-;
四轮驱动。

根据箱子的类型，不同的车轮将被引导（从变速器的名称可以清楚地看出在哪里提供扭矩）。考虑这三种类型的车辆变速器有何不同。

前轮驱动传动

前轮驱动传动结构包括：

离合器（如果是机械师或机器人）；
齿轮箱；
主传动；
微分;
驱动前轮的轴。

这种变速器的所有元件都封装在一个横跨发动机舱的块中。一捆箱子和发动机有时被称为带有横向电机的模型。这意味着汽车是前轮驱动或全轮驱动。

后轮驱动传动

后轮驱动传动结构包括：

离合器（如果是机械师或机器人）；
齿轮箱；
主传动；
微分;
万向传动；
半轴。

大多数经典汽车都配备了这样的变速箱。在扭矩传递的实现上，后轮驱动的变速器对于这个任务来说尽可能的简单。传动轴将后桥连接到变速箱。为了减少振动，使用的支架比安装在前轮驱动汽车上的支架要软一些。

全轮驱动变速箱

这种类型的传动装置的特点是更复杂的装置（有关全轮驱动是什么以及如何在其中实现扭矩传递的详细信息，请阅读另）。原因是该单元必须同时向所有车轮分配扭矩。这种传输分为三种类型：

永久四轮驱动。在这个版本中，该装置配备了一个轴间差速器，它将扭矩分配到两个轴上，并根据车轮与路面的附着质量，改变它们之间的力。
四轮驱动的手动连接。在这种情况下，该结构配备了分动箱（有关此机制的详细信息，请阅读 在另一篇文章中）。驾驶员独立决定何时开启第二个轴。默认情况下，汽车可以是前轮驱动或后轮驱动。通常使用轮间差速器代替轴间差速器。
自动全轮驱动。在这种修改中，安装了粘性离合器或摩擦类型的类似物，而不是中央差速器。考虑了这种离合器如何工作的示例 大厦你.

车辆变速箱

无论传输类型如何，此机制均由确保组件的效率和高效率的几个组件组成。这些是变速箱的组件。

离合器片

该元件提供了发动机飞轮与主驱动轴的刚性连接。但是，如有必要，该机构也可以将电动机和变速箱分开。机械传动装置配备有离合器篮，机器人具有类似的装置。

在自动版本中，此功能由变矩器执行。唯一的区别是，即使在发动机关闭的情况下，离合盘也可以在电动机和传动机构之间提供牢固的连接。这样，除了弱手刹外，该变速器还可以用作后坐力机构。离合器使您可以从推动器启动发动机，但这无法自动完成。

离合器机构由以下元素组成：

摩擦片；
篮子（或机构的所有元件都位于其中的情况）；
前叉（驾驶员踩下离合器踏板时移动压板）；
驱动轴或输入轴。

离合器类型包括：

干。在这样的变型中，使用摩擦力，由于摩擦力，圆盘的摩擦表面在扭矩传递期间不允许它们滑动。
湿。使用液力变矩器油的更昂贵的修改方案可以延长机构的寿命，并使其更可靠。

主齿轮

主变速器的主要任务是接收来自电动机的力，并将其传递到连接的节点，即驱动桥。主齿轮增加KM（扭矩），同时减小汽车驱动轮的转速。

前轮驱动汽车在变速箱差速器附近配备了该机构。后轮驱动车型在后桥壳中具有此机构。 GP设备包括半轴齿轮，主动齿轮和从动齿轮，半轴齿轮以及卫星齿轮。

差动

传递扭矩，将其更改并将其分配给非轴向机构。差速器的形状和功能因机器的驱动而异：

后轮驱动模型。差速器安装在桥壳中；
前轮驱动模型。该机构安装在变速箱中；
全轮驱动模型。差速器位于分动箱中。

差速器设计包括一个行星齿轮箱。行星齿轮有三个修改：

圆锥形-用于跨轴差速器；
圆柱型-用于全轮驱动汽车的中央差速器；
蜗轮蜗杆-被认为可以在轮间差速器和轴间差速器中同时使用。

差速器装置包括固定在壳体中的轴向齿轮。它们通过行星齿轮相互连接，该行星齿轮由卫星齿轮组成。阅读有关差速器的装置和工作原理的更多信息。这里.

万向传播

万向传动装置是由两个或多个零件组成的轴，这些零件通过铰链机构互连。它用于汽车的不同部位。主要应用在后轮驱动车辆中。这种车辆的变速箱通常低于后桥的变速箱。为了使变速箱机构和变速箱都不会承受额外的应力，位于变速箱机构和变速箱之间的轴应分为多个部分，当组件变形时，这些部分的连接将确保平稳地旋转。

如果万向接头出现故障，则在传递扭矩时会感觉到强烈的噪音和振动。当驾驶员注意到这种影响时，他应该注意维修，以使传动机构不会因振动增加而失效。

为了使变速箱在没有维修的情况下尽可能高效且长时间地工作，必须维修每个盒子。制造商设置自己的定期维护时间，在技术文档中会告知车主。最常见的是，这段时期的行驶里程约为60万公里。维护包括更换机油和滤清器，以及重置错误（如果在电子控制单元中）。

描述了有关保养盒子的更多详细信息 在另一篇文章中。

传输

这是任何变速器中最难的部分，即使是手动变速器。由于这个单元，牵引力分布均匀。这可以通过驾驶员的直接参与（手动变速箱）或通过电子设备的操作来实现，例如自动变速箱或机器人变速箱。

无论变速箱类型如何，该装置都可以让您在不同的操作模式下最有效地利用发动机的功率和扭矩。变速箱允许汽车以最小的发动机速度波动更快地行驶（为此，驾驶员或电子设备必须确定适当的转速）或在上坡行驶时使发动机承受较小的负载。

此外，由于变速箱，从动轴的旋转方向发生了变化。这是倒车所必需的。该装置允许您将所有扭矩从电机传递到驱动轮。变速箱可让您完全断开电机与驱动轮的连接。当机器必须完全停止但电机必须继续运行时，这是必要的。例如，汽车在红绿灯处停车时应处于此模式。

在变速箱中有这样的品种：

机械的。这是最简单的盒子类型，其中牵引力的分配由驾驶员直接进行。所有其他类型的盒子都可以自由分类为自动类型。
自动的。这种盒子的核心是一个变矩器，传动比的变化是自动发生的。
机器人。这是手动变速器的自动模拟。机器人变速箱的一个特点是双离合器的存在，它提供了最快的换档。
变速驱动。这也是自动变速器。只有牵引力是通过改变皮带或传动链的直径来分配的。

由于变速箱的存在，您可以使用以前的发动机速度，但改变车轮的旋转速度。例如，当汽车克服越野时，这会派上用场。

主桥

传动桥下方是支撑部分，它连接在汽车的框架上，内部是用于将扭矩传递到车轮的机构。在乘用车中，车轴用于后轮驱动或全轮驱动车型。为了使扭矩从变速箱传到车轴，使用了万向齿轮。描述了该元素的特征 在另一篇文章中.

汽车可以有驱动轴和从动轴。变速箱安装在驱动桥上，它将轴的横向旋转（穿过车身的方向）转换为驱动轮的纵向旋转（沿着车身的方向）。货运可能有不止一个驱动轴。

分动箱

分动箱仅用于全轮驱动变速器（扭矩传递到所有车轮）。在其中以及主变速箱中，有一组齿轮可让您更改不同车轮对的齿轮比（分频器）以增加扭矩。这在全地形车或重型拖拉机中是必要的。

等速万向节

该传动元件用于前轮在前的车辆中。该接头直接连接到驱动轮，是变速器中的最后一个环节。

这种机制的存在是因为在转动前轮时，它们必须接收相同的扭矩。这种机制的工作原理是万向传动。在汽车中，一个车轮上使用两个 CV 接头 - 内部和外部。它们提供了与差速器的永久链接。

的操作原理

汽车的变速箱按以下顺序工作：

由于点火和燃料供应系统的协调工作，发动机启动。
在发动机气缸内的空气燃料混合物交替燃烧的过程中，曲轴旋转。
扭矩从曲轴通过连接离合器篮的飞轮传递到变速器驱动轴。
根据变速箱的类型，扭矩通过连接的齿轮或通过皮带/链条（例如，在 CVT 中）分配并传递到驱动轮。
在手动变速器中，驾驶员独立断开飞轮和变速箱输入轴之间的连接。为此，请踩下离合器踏板。在自动变速器中，此过程自动发生。
在机械式齿轮箱中，齿轮比的变化是通过连接具有不同齿数和不同直径的齿轮来提供的。 When a specific gear is selected, only one pair of gears are connected to each other.
当扭矩施加到差速器时，牵引力会不同程度地传递到车轮。这种机制是必要的，因为汽车并不总是沿着直线路段行驶。在转弯时，一个车轮会比另一个车轮旋转得更快，因为它的半径更大。为了避免车轮上的橡胶过早磨损，在车轴之间安装了差速器。如果汽车是全轮驱动，那么将至少有两个这样的差速器，并且在某些车型中还安装了中间（中央）差速器。
后轮驱动汽车中的扭矩通过万向轴从变速箱传递到车轮。
如果汽车是全轮驱动的，则在这种类型的变速器中将安装一个分动箱，借助该分动箱将驱动所有车轮。
某些型号使用带有插入式全轮驱动的系统。这可以是带有锁定中心差速器的系统，或者可以在轴之间安装多片摩擦或粘性离合器。当主轮对开始打滑时，轴间机构被阻塞，扭矩开始流向第二对轮。

最常见的传输故障

最常见的传输问题包括：

难以切换一种或多种速度。在这种情况下，重要的是修理离合器、调整拉线或调整摇臂。
换到空档时变速箱中出现噪音。如果踩下离合器踏板时此声音消失，则这可能是分离轴承故障、输入轴轴承磨损、变速箱油选择不正确或油量不足的症状。
离合器篮磨损。
漏油。
损坏的传动轴。
差速器或主齿轮故障。
等速万向节断裂。
电子设备出现故障（如果机器完全或部分由电子控制单元控制）。在这种情况下，仪表板上的电机故障图标会发光。
在换档过程中，会感觉到强烈的颠簸、敲击声或磨擦声。其原因可由合格的专家确定。
速度可任意关闭（适用于手动变速器）。
机组完全故障无法工作。确切原因必须在车间确定。
箱体发热强。

传动装置对驱动类型的依赖

因此，正如我们发现的那样，根据驱动器的类型，变速器在结构上会有所不同。在描述不同车型的技术特点时，经常会提到“车轮公式”这个概念。它可以是 AWD、4x4、2WD。永久四轮驱动被指定为 4x4。

如果变速器根据其上的负载将扭矩分配到每个车轮，则此公式将表示为 AWD。对于前轮或后轮驱动，这种车轮布置可以指定为 4x2 或 2WD。

根据驱动类型的不同，变速箱的设计会因附加元件的存在而有所不同，这些元件将确保将扭矩恒定传输到车轴或临时连接第二个车轴。

视频：汽车变速箱。 3D 中的总体布置、工作原理和传输结构

该 3D 动画中还描述了该装置、工作原理和汽车变速器的结构：