秒速赛车:汽车机械知识解读:聊聊变速

时间:2017-08-19 浏览:

  秒速赛车变速器就是一种聪明的机械闭锁机构,它可以按照不同的齿轮比例来降低输出转速,增大扭转力矩,而力矩又通过齿轮与齿轮的传递让汽车跑得更快,同时使发动机更省力,这就是变速器存在的意义。

  网通社12月8日报道变速器又被称为变速箱,它的作用就是转换力矩。在普通的汽车发动机中,曲轴的额定转速最高可达8000rpm甚至更高,如果直接将曲轴力矩传递给车轮,难免会发生轮速过高、扭矩过小的冲突,使得发动机的负担增大,难以克服摩擦力驱动汽车。骑过自行车的人都知道,普通的无变速器自行车骑行速度通常很慢,而且遇到上坡就尤其费劲;换作一台可前后变速的山地自行车就轻松多了,其实这个道理跟汽车变速器一样。

  变速器的构成其实看上去很简单,无非就是一堆齿轮和一组拨叉,这几乎也是所有手动变速器的构成部件。但是齿轮看起来小巧而简单,实际上也有大学问。一般来说,变速器里的齿轮可分为直齿轮和斜齿轮两种。由于斜齿轮具有一定的角度,更容易分级挂挡,并且切换挡位时比直齿轮更为平顺安静,所以在汽车上基本都采用斜齿轮式变速箱。此外,斜齿轮还具有另外一个优点,那就是利于改变啮合齿轮的运动方向,因为它的齿轮角度为45°,那么当两个同样结构的斜齿轮啮合时,便可以很轻松的垂直咬合在一起。

  在汽车的变速器中,各级齿轮间的齿比由齿轮的齿数决定。例如相互啮合的两个齿轮齿数分别为20个和10个,那么前者输入端转一圈就会带动后者输出端转两圈,变速比即为2:1。实际上这也就达到了通常意义上所说的加挡的目的了——大齿轮带动小齿轮,就是一组高速挡位。同理,减挡时就是将力传递端给齿数相对较多的齿轮,假设输入端齿轮仍为20个,而输出端变为15个,这么一来,齿比则变为了1.33:1,力矩增大,爬上坡会更有劲。

  如果把几组不同规格(齿数)的齿轮组合在一起,便可以构建一个变速机构来快速地升降挡了。这样一来,假设一套齿轮机构输入端齿轮为20齿,二级齿轮为40齿,输出端齿轮为50齿,第一级变速比为1:2,第二级为4:5,最终的变速比为两级变速比之积,即2:5。以此类推,再多增加几组齿轮,再弄清楚它们的齿数前提下,便能很轻松算出速比,知道变速器的能力范围了。

  值得注意的是,在汽车的变速器中不仅有常规的变速齿轮,几乎所有车辆都还有一套差速齿轮(差速器),它把守着汽车动力传递到车轮这一最后关口,一般位于前桥或者后桥的中部位置,它的作用是产生终传比。

  差速器齿轮由一个输入端小齿轮和一个大齿圈构成,我们以一台斯巴鲁翼豹的5速手动变速箱为例,假设它的终传比为4.444:1,这也就是变速器输出轴到车轮驱动半轴的最终变速比。我们可以看到,当发动机转速在3000rpm时,变速箱处于5挡,那么变速箱输出轴的转速就为4065rpm,通过终传比为4.444:1的差速器,最后传到驱动半轴的转速则为914rpm。不夸张地说,如果知道车轮尺寸,利用上面的比例关系公式,甚至可以计算出这款翼豹在发动机某一转速下的最高车速。又例如,已知翼豹的车轮尺寸为205/55R16,整个车轮的半径r为258mm,那么车轮的周长就为2r乘以圆周率3.14,即1620.24mm。目前,已知推算出的变速箱5挡时输出转速为4065rpm,那么每分钟行驶距离就用1620.24mm乘以4065rpm,即为6586275.6mm,换算成米即为6586.2756m,然后除以每小时60分钟,最后得出4065rpm转速下的车速为109.7km/h,也可以说是110km/h。当然,我们只是理论计算,实际上翼豹在110km/h的车速下,发动机转速大大低于4000rpm。

  在普通变速箱的内部构造中,我们能看到不同规格的斜齿轮啮合在一起。与前端离合器相连接的轴被称为动力输出轴(发动机输出轴),而在离合器之前则是直接与发动机飞轮相连。一般紧挨着输出轴的一侧,就是变速箱的输出轴(传递至差速器),在这根轴上包括5个斜齿轮和前、中、后3套变速拨叉,一般的手动变速器很容易识别,那么它又是如何工作的呢?

  简单说,就是当离合器与飞轮结合在一起时,动力输出轴开始转动,固定在动力输出轴上的斜齿轮也随之转动,它们与变速器输出轴上一系列可以绕其空转的斜齿轮啮合。此外,变速器的换挡拨叉可以带动一系列具有内花键的接合套滑动,接合套通过花键与输出轴上的齿轮相连,这样一来就可以拨动齿轮达到切换挡位的目的。我们所讲的原理,是通过理解之后的简化产物,真正的变速器在换挡时其复杂程度并非如此。