同步器_百度百科
旧式变速器的换档要采用&两脚离合&的方式，升档在空档位置停留片刻(但是离合器需要抬起来，目的是为了让离合器片也要和飞轮同步，转速必须一致才可顺利挂档，如果换挡慢了，转速落到怠速，也是无法挂进去的），减档要在空档位置（同时保持离合器抬起）加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确。因此设计师创造出&同步器&，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。
同步器分类结构
同步器有常压式、惯性式、自行增力式等形式。目前广泛采用的是惯性式同步器。它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。[1]
同步器主要产品
同步器常压式同步器
图1所示为装有常压式同步器的变速器。 在第一轴齿轮2与空套在第二轴5上的齿轮4 之间装有花键毂1。花键毂以其内 外花键分别与第二轴和接合套3作滑动连接。向左或向右拨动接合套，其内花键齿圈可与齿轮2或齿轮4的接合齿圈接合，即挂上直接档或第二档。
在齿轮2与4接合齿圈相对的一侧均有一个外锥面。相应地在花键毂两侧加工出内锥面。在花键毂的径向孔内，装有定位销6，它借弹簧的压力嵌入在接合套3内切出的环形凹槽中 。 图1上部的三个图为在挂直接档的过程中同步器的工作示意图。图1a表示接合套在空档位置。挂直接档时， 向左拨动接合套，则通过定位销带动花键毂1一同左移。当花键毂的内锥面与齿轮2的外锥面接触时，花键毂即不能再继续左移。由 于接合套与花键毂之间有弹簧顶住的定位销6，若驾驶员作用在接合套上的力不大，则 定位销便阻止接合套在花键毂停止不动的情况下继续向左移动。此时位置如图1b所示。两锥匦在驾驶员通过操纵机构加于接合套和花键毂上的力的作用下互相压紧。齿轮2与花键毂存在转速差，因而两锥面一经接触，便产生摩擦作用。这种摩擦作用促使第一轴齿轮的转速迅速降低到与花键毂的转速（亦即接合套的转速）相等，因而二者花键齿的圆周速度相等（同步）。此时驾驶员继续增大加于接合套上的推力，使接合套克服弹簧力 压下定位销6而相对花键毂继续左移， 其内 花键齿圈便与齿轮 & 的接合齿圈接合，即挂入直接档，如图1c所示。
常压式同步器
　　由此可见，用常压式同步器换档与用接合套换档比较,在工作过程上的区别，主要在于前者的摩擦作用能使需接合的两花键齿圈迅速地达到并保持同步。并且由于带弹簧的定位销6对接合套的阻力，使两齿圈在达到同步之前暂不接合。
但在此种同步器中，对接合套的轴向阻力是由弹簧压力造成， 故其大小有限（“常压式”的名称即由此而得）。如果驾驶员用力较猛，则可能在未达到同步前，接合套便克服弹簧压力，压下定位销而与齿轮2的接合齿圈接触，此时齿间仍将产生冲击。 因此常压式同步器工作不很可靠，目前较少采用。
有的重型货车，为改善换档过程， 采用摩擦片式常压同步器（图2）。它与上述常压式同步器的区别是，充分利用轴向空间，以增加摩擦片数来增大同步时所需的摩擦力矩。
摩擦片式常压同步器
同步器惯性式同步器
惯性式同步器与常压式同步器一样，都是依靠摩擦作用实现同步。但它可以从结构上保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以避免齿间冲击和发生噪声。　　惯性式同步器广泛应用于轿车和轻、中型货车的变速器中。常用的结构形式有锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种。
花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮 1，4及花键毂 7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。
在挂三档时，用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。当滑块左端面与锁环9的缺口12的端面接触时，便推动锁环9压向齿轮1，使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。由于两锥面具有转速差（n1&n9），所以一接触便产生摩擦作用。齿轮1即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面,接触时，锁环便与接合套同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合。当变速器由二档换入三档（直接档）时，接合套8从二档退到空档，齿轮1和接合套 8连同锁环9都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向旋转。驾驶员的换档操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上，在此斜面上产生的法向压力为N。法向压力N可分解为轴向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使锁环相对于接合套向后（用箭头指示M2）转动的趋势，称为拨环力矩。轴向力 Fl则使齿轮1 通过摩擦锥面对锁环9作用一与转动方向同向摩擦力矩M1（用箭头指示M1）。这一摩擦力矩M1阻止锁环相对接合套向后退转。如果拨环力矩M2大于摩擦力矩M1，则锁环9即可相对于接合套向后退转一个角度，以便二者进入接合；若M2&M1（此时还有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用），则二者相对位置不变，不可能进入接合。在设计同步器时，适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步（n1=n9）之前，齿轮1施加在锁环9上的摩擦力矩M1总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2，不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力有多大，接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。
锁环9对接合套的锁止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因为此摩擦力矩的作用与锁环9（及与之连接的接合套8、花键毂7、变速器输出轴及整个等）和齿轮1（及与之连接的离合器从动部分和变速器内部分齿轮）两部分的转动惯性有关，故称此种同步器为&惯性式&同步器。
同步器自行增力式同步器
这种同步器与常压式和惯性式同步器一样，也是利用摩擦原理实现同步，主要区别在于同　　步环产生的摩擦力矩由于同步环内的弹簧片作用而得到成倍的增长。图3所示为波尔舍自行增力式同步器。两个齿轮通过轴承空套在第二轴上，而花键毂2与第二轴固定连接，毂的外缘有三个凸起的轴向键，与接合套1上的三个相应键槽配合。接合套与毂一起转动，　　并可相对于毂轴向移动。接合齿圈3与常啮合齿轮固定连接。弹性的开口同步环4、滑块5、支承块6及两个弹簧片7均装在接合齿圈内，并用挡片8加以轴向限位。滑块5的凸起部插于同步环的开口处，处于空档时两侧有间隙，支承块内圆上的凸起则嵌入接合齿圈轴颈上相应的槽中，槽比凸起稍宽些。同步环外表面沿轴向两端制出外锥面，而接合齿圈和接合套的两侧齿端也制出与其配合的内锥面。
只要接合套与待啮合齿轮之间存在转速差，弹簧片的支承力就阻止同步环直径缩小，因而也就阻止了接合套移动。在二者的转速差为零（同步）时，弹簧片卸除载荷，即以右弹簧片的上端为支点，弹簧片伸张，其下端顶住支承块凸起右侧，推动接合齿圈连同低档齿轮一道顺时针方向转动一个角度，使弹簧片松弛，于是阻止同步环直径缩小的支承力消失。此时，在不大的换档力作用下，接合套便可压缩同步环，与右侧的接合齿圈接合，而同步环处于接合套的屋顶状凹槽里，被可靠地定位。因此，在挂档位置，毋需采用一般变速器所必须设置的自锁装置。　　在图3所示的右视图中，该齿轮接合齿圈内左右各有一个弹簧片，上述换档过程中仅由右侧的弹簧片起作用。当从下一个档位换到该档时，便由左侧的弹簧片施加径向力，加速同步过程。
由于弹簧片的增力作用，故这种同步器能使换档更为省力并且迅速。
波尔舍同步器
陈家瑞．汽车构造(下)．北京：机械工业出版社，2000年
中国汽车工程学会（SAE-Chin...
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汽车同步器的发展动向
摘要:目前，同步器已广泛应用在机械式齿轮传动的汽车变速器中。由于它的使用，使得机械式手动变速器的性能大大改善，不但使换档轻便，避免冲击，同时使得变速器以及整个传动系的平均寿命也得到提高，也有利于提高汽车的动力性和燃料经济性。并且改变了用两脚离合器换档的操作方法，减少了驾驶员的疲劳，增加了驾驶员的安全感和舒适感。为此国内现生产的汽车变速器全部采用了同步器结构。
前言：目前，同步器已广泛应用在机械式齿轮传动的汽车变速器中。由于它的使用，使得机械式手动变速器的性能大大改善，不但使换档轻便，避免冲击，同时使得变速器以及整个传动系的平均寿命也得到提高，也有利于提高汽车的动力性和燃料经济性。并且改变了用两脚离合器换档的操作方法，减少了驾驶员的疲劳，增加了驾驶员的安全感和舒适感。为此国内现生产的汽车变速器全部采用了同步器结构。&&&& 对同步过程的理论分析，主要是研究同步力矩和同步时间的关系。通过理论分析可得出锁环式同步器同步锥面摩擦力矩Ms与同步时间tE的数学模型如下：从上述 （1）可以看处，如果从同步器设计上设法加大同步环摩擦力矩Ms就可以达到缩短同步时间tE及换档轻便的目的。而从（2）式可得出，要想加大同步摩擦力矩Ms可以从以下几方面考虑：（1） 加大P：作用在同步器摩擦锥面的轴向力P是由换档时作用在变速手柄上的力PS经过换档机构传递过来的，为减轻驾&&& &&&&& 驶员疲劳，换档力PS设计不能过大，因而加大P受到一定的限制；
（2）&&&&&& 减小α角：锥面角α的减小也可适当的增大MS，但它的极限取决于锥面角避免自锁的条件；
（3） 加大d锥：对普通的单锥面锁环式同步器，由于受到变速器的结构及中心距限制，d锥增大的空间也受到限制；
（4） 加大μ：通过选用不同的材料可适当的提高μ。
从以上的分析中可以看出，对（1）------（3）的改变由于受到诸多因素的限制，所以当今尚未有可作为改进同步器性能的措施，而从目前同步器发展趋势来看，改变同步器结构和同步锥面的摩擦材料来提高同步摩擦力矩以及提高摩擦系数和耐磨性能在国外发展的很快，为此下面就改进同步器结构和摩擦材料两方面来介绍一下国内外的动向。
一、&&&&&& 同步器结构的发展动向
1、& 双锥面和多锥面锁环式同步器
锁环式同步器由于结构紧凑，性能良好，使用可靠，成本低，目前得到广泛的应用，但其缺点是同步摩擦力矩偏小，为此开发设计了一种新型同步器结构，即是在工作原理和结构布置上与锁环式同步器基本类似的基础上的双锥面或多锥面的锁环式同步器，它既继承了锁环式同步器的优点，又在提高同步摩擦力矩上弥补了其不足。图1为一双锥面锁环式同步器的结构示意图，图2为双锥面锁环式同步器的受力分析，其同步锥面之间的摩擦力矩MS为
图3所示为结构尺寸相近情况下，单锥面锁环式同步器、锁销式同步器、及双锥面锁环式同步器三种结构同步器其锥面平均直径与单位轴向力产生的锥面摩擦力矩的关系曲线图。&&&&& 从图3所示可以看出，双锥面锁环式同步器在提高摩擦力矩MS是十分有效的。由此可见，多锥面锁环式同步器更是如此。为此目前国外在轿车和重型载货车等机械变速器中，锁环式双锥面同步器正日益得到普遍应用。实践证明，这种同步器结构对减轻换档操作力缩短同步时间TE加快换档是十分可靠而有效的。
2、& 杠杆锁环式同步器
在传统的锁环式同步器同步过程中，将同步环压在换档齿轮外锥面上的力与操纵机构拨叉作用在齿套上的力是相等的，因此就存在这样的问题，要想增大同步容量，亦即需要增大锥面、增加数量等等，为此，想用较简单的结构是难以增大同步容量的。而杠杆锁环式同步器可以以简单的结构实现同步容量的显著增加。其特征在于：介于齿毂与同步环之间的增压机构承受了由齿套向换档齿轮移动所产生的作用力并且使该作用力增大而传递给同步环。图4是杠杆锁环式同步器的结构示意图，图5是杠杆双锥面锁环式同步器的结构示意图，图6是杠杆锁环式同步器的作用原理图。从图6可看出，增压机构制有一对作为支点的突状支点（图6中58-1 58-2），支点是在同步环靠齿毂一侧端面上的至少两处对称位置突出而成的，一对在圆周被分为至少两节的杠杆（图6中52-1、52-2）位于突状支点的两侧并与之相隔一定的间距。两个杠杆因受弹簧（图4中的60）压力作用而沿径向扩张。杠杆头部在杠杆对外缘的中心部位伸出（图中的52-1、52-2），每个杠杆头部设有一个斜面（图6中36），斜面承受由齿套运动所产生的轴向压力并将该压力分解为向心径向力及轴向分力。此外，每个杠杆上还设有作为施力点的突出部分，该施力点的作用在于使压迫杠杆头部承载面所产生的轴向分力被增大并传递倒同步环端面上的预定位置。从图6中看出，若设杠杆50-1端部靠在同步环40突状支点44-1上时的支点位置为0，因此套28动力而作用在杠杆头部52-1斜面54-1上的压力的作用位置为P，杠杆50-1端面突状施力点58-1的位置为Q，则令支点0至承载面P的距离为L1，施力点Q至支点0的距离（较短）为L2。假定作用在承载面P上的轴向力为Fin，由施力点Q作用在同步环40上的轴向压力为Fout.则可由支点0、承载面P及施力点Q三者在杠杆50-1上的关系推导出如下关系式：Fin×L1=Fout×L2&&&& 因此，作用在施力点Q上的力Fout为：&& Fout=Fin*（L1/L2）
因此L1&L2,故（L1/L2）&1，因此，同步环40所受的力Fout是将齿套20运动所产生的力Fin放大到（L1/L2）倍后的结果。从前述（2）可知，当作用在摩擦锥面上的轴向力增大时，同步摩擦力矩也可同时增大。&&&&& 杠杆锁环式同步器由于它可在原有同步器结构上稍做改动就可以使同步摩擦力矩大大增大，同时同步环也取消了原有同步环外圆上的外齿，制造更简单，但要注意的是杠杆上的斜面倾角应合理选取，使因同步作用所产生的接触摩擦力对同步环突状支点44-1的反作用力必须能够克服因齿套28运动而压迫杠杆50-1的径向分力。&&&&&& 日本协和合金株式会社是同步器齿环的专业化生产厂家，1961年成功开发出铜齿环的精密锻造生产工艺，其铜齿环的生产规模和技术水平较高，在国际上处于领先地位。该公司1987年开发了双锥面同步器，产品得到了较快的发展，在汽车机械式变速箱应用愈来愈广泛，该公司在1996年又开发成功了杠杆式同步器，1999年开始供日本三菱汽车公司使用，2001年开始供韩国现代汽车公司用。从2000年协和合金的产品销售额来看，铜齿环占18%，双锥面同步器已达36%，杠杆式同步器占1%，由此可见，双锥面同步器的发展和应用始十分快速的，由于杠杆式同步器刚刚开发成功，为此应用尚不普及，但由于其具体结构简单，同时可实现同步容量的较大增加，相信今后的应用会愈来愈广泛。二、同步器同步锥面摩擦材料的发展动向&&& 同步器同步锥面的材料直接影响到同步器的性能和寿命，一般选择同步环材料应满足以下几方面要求：
（1）&&&&&& 具备良好的加工性能；
（2）&&&&&& 耐磨性能好；
（3）&&&&&& 具有高强度，耐高温、抗冲击载荷能力强的力学性能；
（4）&&&&&& 摩擦系数高而稳定；
（5）&&&&&& 稳定的弹性模数；
目前，国内汽车变速器中同步环的材料多以铜基合金为主，自“七五”改革开放后，随着ZF、日野、桑塔纳等变速器的引进，国外采用的一种提高同步器齿环耐磨性和寿命的齿环喷钼工艺也开始应用于国内变速器的生产中。除此之外，随着对同步器性能要求的提高，现国外同步环采用新型摩擦材料的愈来愈多，下面就对此做一下介绍：
1、& 树脂同步环的应用
为了提高同步环的摩擦系数以及耐磨性并降低制造成本，日本协和合金株式会社在1985年开发成功了热硬化性树脂同步环，它使采用注塑成形工艺在同步器钢齿环或铸铁齿环的摩擦圆周面上注塑一层热硬化性酚醛树脂后进行螺纹加工。这种树脂同步环目前在协和公司2000年的销售额中已占到20%，应用愈来愈广并认为将要代替铜基齿环。根据协和合金公司对几种摩擦材料的试验实验结果也可看出采用树脂同步环在各方面都显示出其优越性，其试验结果之比较分别如图7、图8、图9、所示，根据实验结果协和公司得出以下结论：
（1）&&&&&& 耐久性：在试验台上，
轿车：变速器一、二、档同步器转速为3000rpm，换档力为60kg；载重车：其汽车变速器二、四档同步器转速为2500rpm,换档力为115kg；试验结果表明：树脂同步环比铀齿环的耐抗性平均要提高1.7倍。
（2）&&&&&& 同步性能：树脂同步环的摩擦效率要比铜基齿环高出15%-30%；
（3）&&&&&& 成本：对载重车和公共汽车所用的同步环来讲，树脂的成本可比铜基齿环高出30%--40%，而对轿车来讲大体相当。
图7各试验材料的摩擦特性的比较
日产柴油机汽车公司现生产的一种输入扭矩为90kgm的变速器中，除4-6档同步器采用树脂齿环外其他各档的齿环仍采用铜基齿环，但今日开发的一种输入扭矩为170-190kgm的变速器中所有同步环将全部采用树脂齿环，由此也证明了树脂齿环的发展趋势。2、碳纤维摩擦材料
为了在保证一定摩擦系数下提高同步环的耐磨性和寿命，目前协和合金株式会社正在进行碳纤维材料的开发。而从陕齿引进美国EATON公司的fuller变速器的技术中，其同步环是采用一种盖伦（Gylon）的摩擦材料，它是一种以聚四氟乙烯为基体的合成耐磨塑料，用特殊的粘结剂及严格的粘结工艺粘接在以粉末冶金为基体的同步环锥面上，然后再在盖伦材料上加工出纵向和圆周方向上的排油槽。该材料是美国COLT公司的保密技术，至今，EATON公司所用的带有盖伦材料的同步器锥环是由Colt公司直接供应。盖伦材料强度很高，摩擦系数大，富有弹性，环档无声，使用寿命长，与铜尺环相比性能优良，价格便宜。目前，EATON公司生产的同步器是粉末冶金基体上粘结。该公司新研制的碳纤维耐磨材料EFM-I或EFM-II，这种材料摩擦系数高，磨损小，压缩性小，它已经全部替代了盖伦材料，从94年开始EATON公司供陕齿的同步器已经用EFM-I材料。&&& 由上述可以看出，碳纤维材料必然是今后同步器材料的发展趋势。三、结束语
从国内来看，同步器结构的发展目前已有天津天海汽车同步器厂开发研制出用于9T载重车变速器的二、三档双锥面锁环式同步器，通过了台架试验，取得了良好的效果，为此于2001年10月通过天津市科委组织的鉴定并申报了国家专利，该双锥面同步器并已经应用导由北齿和清华大学共同开发的国家“863”计划的电动公共汽车的变速器中，目前天海汽车同步器厂正开发多种品种的双锥面和三锥面锁环式同步器，对此填补了国内的空白，在国内属领先地位，对杠杆式同步器至今国内尚属空白，天海厂也正组织人力在开发中，争取早日面视，填补国内空白。对于同步器磨擦材料，天海同步器厂在2001年11月对日本协和合金合金株式会社考察的基础上，正在同国内有关单位进行合作，已经研制开发出树脂材料并生产出树脂同步环样品。目前已初步通过了台架试验，取得了较好的效果，正进一步扩大试验，争取早日应用到批量生产中。至于碳纤维摩擦材料目前国内完全是一片空白，尚没有开发研制，为此希望同步器生产厂家能同材料研究单位共同合作，共同开发这一新型摩擦材料，以早日投入应用，以进一步提高我国同步器的生产技术水平。
参考资料：
2、& 变速器，汽车设计丛书&&&&&&&&&&&&&&&& 人民交通出版社& 1990.8
3、& 双锥面锁环式同步器的设计与应用&&&&&& 孟昭俊，薛桂凤，张鸿源
4、& 赴日本协和合金株式会社考察报告&&&&&& 吕超&&& 2001、11
5、& 富勒（Fuller）变速器设计特点&&& &&&&&&陕齿科技&& 赵自成
变速器装置的同步器&&&&& 发明专利&&&& 协和合金株式
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汽车变速器之原理
& 变速器又被称为变速箱，它的作用就是转换力矩。在普通的发动机中，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。齿轮的秘密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。弄清楚了齿轮问题，我们继续深入在汽车的变速器中，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。变速的基本原理值得注意的是，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mm，换算成米即为m，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。斯巴鲁翼豹5速手动变速器速比示意图档位速比发动机3000rpm时各级齿轮的转速13.166:194721.882:1159431.296:1231440.972:1308650.738:14065制表：今天我们接着昨天的话题继续来聊聊变速器最基本的原理，我们还是以相对简单的手动变速器为范例吧，这样讲起来也更加通俗易懂。接下来，我们将从四个方面来解析变速器的工作原理，这四个方面通常也是评价一台手动变速器是否称职的要素。换挡平顺性在这里，我们还是以的5速手动变速器为例。假设，当我们想要切换到4挡时，换挡杆推向第4挡，变速拨叉随之会轴向后移，同时推动接合套后移，内花键与4挡斜齿轮前端的外花键啮合，通过花键的接合，将接合套与输出轴锁止。同时当离合器接合时，发动机曲轴便驱动动力输出轴转动，变速器输出轴上的其他斜齿轮空转。刚刚被锁止的4挡斜齿轮即刻起便与发动机接合，同时输出动力至半轴，接着是差速器，最后到达车轮。这是一个完整的动力传输路径，也是一套换挡动作的范例。为了挂上4挡，接合套会从3挡斜齿轮滑向4挡斜齿轮，那为什么我们需要使用离合器呢？原因就在于，当我们推动换挡杆换挡时，变速器内的各个齿轮还在高速旋转，如果生拉硬拽整个变速器就会发生打齿现象，损伤度极大；另外，使用离合器还可以避免摩擦噪音，实现主动降噪。通常情况下，人们会产生一个误区--换挡噪音来自齿轮间啮合时的摩擦。变速器的噪音实际上是由接合套花键与斜齿轮花键接合不当产生的，这种情况通常发生在换挡时离合器接合过快时。所以过去技术陈旧的通常需要踩两脚离合才能实现平顺换挡--因为它的变速器内缺少一个叫同步器的机构，它可以帮助齿轮加速，避免打齿。所谓两脚离合，就是当第一次踩离合器时，变速拨叉和接合套退到空挡位置，此时还需要补加一脚空油，提高转速；第二次踩离合器，将接合套滑动至与下一级斜齿轮啮合，在保持转速基本同步的情况下完成换挡。现在的汽车都加入了同步器，加、减挡都只需一脚离合即可。齿轮同步啮合同步器(同步器齿轮机构)的目的就是将动力输出轴上的换挡齿轮提高转速，达到同步啮合的效果--在实际行驶中，由于发动机转速与车轮转速不一致，所以在踩下离合器时，实际上动力输出轴和变速器输出轴上的两组齿轮也就发生了转速差。同步器的原理，就是当与下一级斜齿轮花键啮合之前，将接合套的转速提升到一个适宜啮合的范围。在同步器的构成中，同步器会先与斜齿轮结合，然后带动结合套转动。当同步器--一个位于输出轴花键上的滑动机构，在它靠近斜齿轮时，通过其锥形口将产生一个摩擦力，而且随着距离越近摩擦力越大，从而使接合套转速与空转的斜齿轮转速逐渐同步，达到平顺换挡的目的，也就是说只踩一脚离合器就可以完美换挡。倒挡的原理倒挡实际上是变速器功能的延伸，为什么两轮摩托车没有倒挡？一个原因是因为它小巧，可以人为搬动，另一个原因就是在小巧的变速器内加装倒挡不合理，会占用很大的空间。不过在上，这个问题迎刃而解，倒挡其实就是上述变速器换挡原理的一种延伸，不同之处就是多了一个变向的齿轮而已。倒挡一般由三个上、中、下啮合在一起的斜齿轮来实现，而非像前进挡中的两个齿轮啮合即可。同样的，上齿轮安装在变速器输出轴上，下齿轮在中间轴上--动力输出轴的末端，而在它们之间啮合着一个用于变向的齿轮--一个单独存在齿轮，只服务于倒挡，用来改变力矩的传递方向。变速器的好搭档--离合器变速器是如何实现换挡的？我想通过前面的讲解，你或许已经大致了解了基本原理。变速器的工作，就是从速比到各挡位的工作关系，接下来我们还有一个要素要分析，它在汽车变速器换挡时起重要作用，它就是变速器的好兄弟--离合器。简单来说，离合器的作用就是使你能够在汽车行驶时变换挡位--前面我们说了，是短暂的分离动力输出轴与变速器输出轴，避免因转速不同步而打齿。比如在红灯亮起时我们要停车，但又不想关闭发动机，这是发动机就是一直转动，同时也就会带动曲轴始终运转，而曲轴又与变速器动力输出轴相连，所以此时就需要一个能够在发动机曲轴和变速器中间轴之间可以切断动力的机构，离合器自然就充当了这个调解员的角色。离合器由压盘、飞轮和从动盘三个基本部分构成。其中飞轮与发动机曲轴相联，而从动盘通过花键与变速器中间轴相联。OK，到这里我们大致已经讲清楚了包括速比在内的汽车变速器基本的工作原理，相信大家对日常驾车的一些动作要领又有了更深的领悟。其实弄明白基本原理，对于提升驾驶技术也有一定的帮助。
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