当前课程知识点：汽车底盘构造 > 第4章 手动变速器 > 4.1 变速器的功用和原理 > Video
这一节我们开始讲解手动变速器
在手动变速器部分
我们需要掌握的知识点主要有
变速器的这个功用
齿轮传动和变速的原理
三轴式和两轴式变速器的
结构特点和传动路线
双离合变速器的
结构特点和传动路线
惯性式同步器的工作原理
变速器中自锁 互锁 倒档锁
以及换挡锁等装置的工作原理
以及变速器的一些
防跳档的结构措施
首先我们介绍一下
变速器的功用和工作原理
变速器在车上的安装位置
大部分都是把变速器
跟发动机以及离合器
都安装成一个整体
一般把它叫动力总成
在一些个别的追求前后
质量分配平衡的车上
往往会把变速器
比如说发动机布置在前方
他为了追求平衡
把变速器和发动机分开
布置在后边
追求一个重量的平衡
但是这种方式不常见
大多数都是变速器跟发动机
安装成一个整体
所有的运输工具不光包括汽车
实际上包括飞机轮船等
往往都需要有这种变速器
实现对动力装置的转速
和转距进行变换
大多数都是减速增扭这种方式
以实现这些
不同运输工具的运输功能
和适应不同状况下的载荷变化
但是这些不同的运输工具
它们各有区别
在汽车上它的变速器的认识过程
也是一个很长的一个历史过程
在这个历史过程中
大概分成四个阶段
第一个是在汽车出现之前
实际上在这之前已经
有很多动力机械已经开始有了
在这个阶段主要是认识到
（需要）有一些这种机械结构装置
来对动力装置的动力
进行一些改造
所以在这个阶段是一个认识阶段
从1884年到1914年这个阶段
是一个探索阶段
这个阶段我们知道
汽车已经开始出现
已经进入到市场中
但是在这个时候
各种方案都在尝试
所以同样的变速器的各种方案
也在进行不同方案的这种尝试
我们前面讲的有皮带的
有链条的甚至还有摩擦轮的
早期也有用齿轮进行尝试的
从1914年到上世纪的80年代
这个阶段是传统的齿轮变速器
发展和完善的阶段
在这时候
比如我们常规的这种手动变速器
甚至包括一些行星齿轮变速器
都是在这个阶段
得到了发展和完善
也就是经过探索阶段之后
人们知道最适合车用的
变速器装置的变速装置结构
是齿轮传动 是最适合的
从上世纪80年代到今天
这个变速器的发展
就呈现了一种
多样化 电子化 网络化
和智能化方向发展
也就是说不光过去传统的
手动变速器和AT
也发展出更多的其它的
CVT 双离合变速器
混合动力的这些变速器
等等这些都出现在市场上
到目前我们汽车市场上的变速器
是最丰富多彩的这个阶段
变速器不管它什么样的结构形式
它主要的功用又是相同的
主要有以下几点
第一 首先是改变传动比
起到一个减速增扭的作用
这样适应汽车在经常变化的
这种行驶条件
并且使发动机
在有利的条件下工作
怎么来理解这个话
我这稍微再展开一下
这个图我们给出了一个汽车
在上坡加速行驶的时候
一个受力的图
这个图呢虽然比较复杂
汽车在行驶中经常遇到的阻力
主要有四种
一种叫滚动阻力
一种是空气阻力
这两种阻力总是存在的
而且是跟我们的运动方向
汽车的行驶方向都是相反的
还有两种阻力
一种是坡道阻力
这个坡道阻力
是因为汽车在不平
不是水平 有坡道路面上
因为它的重力
沿着坡道的分力引起的阻力
这个阻力是随着坡度的不一样
是可大可小可正可负
这个变化范围是比较大的
还有一种是加速阻力
这种加速阻力是汽车
在加速和减速制动过程中
它本身的质量产生这种惯性力
我们把它分析的时候
也把它分为一种叫加速阻力
这种阻力
跟刚才说的坡道阻力一样
也是可正可负可零
变化范围也非常的大
所以说
汽车经常变化的行驶条件
更多的是因为坡道
和加速阻力的变化
引起的对驱动力
需要的变化范围
非常大 也可能正也可能是负
这个变化非常大
到这我们再讨论一下
如果一个车没有变速器
汽车（还）能够开吗
这我们给了一个例子
就是一个货车它的质量是9吨
就是9290公斤
它的重力是9万多牛顿
它的发动机配的是一个
六缸的发动机
它的最大功率是99个千瓦
最大的转距是353Nm
对这个吨位的车
按照我们一般对它的受力分析
它在水平路面上走的时候
它的滚动阻力
大概是一千多牛顿1367
在我们这个例子里
这是在水平路面上的滚动阻力
也就是说
你必须得克服这个滚动阻力之后
车才能够走起来行驶起来
如果这个车在一个30%的坡道上
什么叫30%
实际上就是这个坡道
是在水平方向上移动了一百米
它的高度增长了30米
这样的一个坡度
它如果在这个坡道上
低速的匀速行驶还不是加速
它的总阻力大概需要2万多牛顿
如果这个车不带变速箱
直接把发动机的转矩
传给驱动车轮
我们不考虑机械损失的话
这个353Nm的转矩
只能在这个（驱动）车轮上
产生多大的驱动力 784牛顿
从这能看出来
它根本连克服在水平路上的
滚动阻力它都没法克服
如果这个车在一个城市内坡道（上行驶）
大多数是不超过5%
一般是在5%最大这个范围
5%到6%左右这个坡道上
如果在这种坡道上
中速行驶 匀速行驶的时候
它的阻力是多少 （大约）是6000牛左右
如果这个力完全由发动机提供
不需要变速箱的话
不考虑损失
它需要2700Nm（转矩）的一个发动机
所以从这上面正向和反向的分析
我们看出来
就是如果没有变速器
汽车根本在路上
既不能起步更不能爬坡
所以从这个简单的例子里
我们看出来
变速器的作用是非常大的
那么就需要变速器
对发动机的动力进行改造
实际上主要改造的要求
是减速增扭
在实现减速增扭的
这种机械的方式
主要有以下几种 皮带、链条、
摩擦带轮和齿轮这几种方式
在早期的汽车上用的多的是什么？
是皮带和链条
但是很快随着发动机性能的提升
发现这两种方式
实现减速增扭不是太合适
用摩擦带轮（实现变速）在早期
也不一定很合适
因为早期的技术问题
比如说在50年代
有的人用皮带来进行摩擦带轮（传动）
这所谓叫无级变速器（CVT）
但实际上它的性能和可靠性
受到很大的影响
直到后来上世纪的后期
可能这个金属带
用金属的这种摩擦带出来之后
这个CVT才得到应用
另外一种就是齿轮
是实现减速增扭的
最好的一种方式
像这个地方
我们给出了一些例子
比如早期的戴姆勒
和本兹这两个人发明的汽车
他们大部分用的是链条和皮带
这种减速增扭的方式
这边还有早期的汽车上
像戴姆勒的汽车上
甚至用皮带会做出一个
四速的变速器
也就是说是什么呢
由四组大小不同的皮带轮
需要挂上某一个档
就把对应的皮带轮给它涨紧
其他的几组皮带都给它松弛掉
这样就可以用皮带
实现一个四速传动
这种（方案）实际上就传递（转矩）的能力、
可靠性等各方面都是有问题的
汽车发明不久 人们就发现
用齿轮来实现减速增扭
是非常合适的一种方式
这样就需要来解释一下
齿轮传动为什么
是人们找到最合适的
这种减速增扭的方式
实际上人类利用齿轮
进行传动的历史非常悠久
这个是在公元前1000到2000年
在古埃及的一个地方
（当时）他就是应用这种齿轮（装置）
用骆驼带着一个齿轮（传动装置）
来实现这个汲水（功能）
实际上是一个水泵
而且中间的这个齿轮
是一个大的木（齿）轮
而且这两个齿轮
不仅实现了传动
而且还能改变了
动力的传递方向
齿轮传动减速增扭的工作原理
我们可以通过杠杆
这种传动的方式来进行理解
比如说这个图上
我们这有两个杠杆
它的支点分别是O1和O2
这两个杠杆在接触点中间
有一个传动的接触点
这个位置
这个接触点到长杠杆（支点）的距离
是短杠杆的两倍
如果我们在短杠杆上加一个扭矩
我在长杠杆上
就能得到（多）一倍的扭矩
也就是说长杠杆通过这种方式
就让长杠杆得到了
比短杠杆多一倍的扭矩
实际上这又是一个减速增扭（传动）
起到了这样一个效果
我们把它弄成
跟旋转对应的杠杆的一种方式
有两个转轴从这个方向看的话
这两个距离也是差一倍
这样小轮上输入一倍的转距
在大轮上就可以得到
大的杠杆上就得到多一倍的转矩
但这种杠杆（传动）的方式有个什么问题
杠杆这两个在转动多一点的时候
这两者就会脱离开
这样转距传递就中断
所以要想实现
连续的转矩传递的话
就必须要连续不断地
提供更多的杠杆
这样就可以实现
连续的这种传动
这种减速增扭的传动方式
当然用杠杆这种方式
（实现起来）是比较困难的
而齿轮这种结构就实现了
连续不断地提供更多的杠杆
来维持这种连续传动的目的
而且通过改变齿轮
不同的输入（齿数）和输出（齿数）的大小
可以改变减速增扭
也就改变了杠杆比
也改变了减速增扭的
不同（程度）的大小
所以这个齿轮传动
是一种非常有效的这种方式
它是通过接触
通过连续不断通过杠杆的接触（传动）
来起到减速增扭的作用
因为接触这种传动（方式）可靠
效率也比较高
所以很快这个齿轮传动
就被结合在汽车的传动系统中
齿轮传动虽然出现的很早
但是从科学上正确的认识
齿轮啮合传动的规律
还是直到19世纪70年代
才首次有一个人
叫萨尔苏特斯这个人提出来
只有他提出了这个齿轮传动（原理）
从科学上解决了
齿轮传动的这种规律之后
才会为工业上
进行标准化的大批量的
制造齿轮奠定了理论基础
这样才会为汽车上
大量的使用齿轮传动
才有了这个可能
所以齿轮传动归纳起来
它的优点主要是传动比
比较精确
传动效率比较高 结构紧凑
工作可靠寿命长
传递的这种适用的功率
和转速的范围也比较广
但是齿轮传动也有一些缺点
它对制造和安装的精度
要求非常的高
成本相对也要高一些
另外需要润滑
如果这个加工的精度比较低
如果转速过高的时候
振动噪音也会比较大
另外齿轮传动还有一个问题
它是在两个轴间进行传递的时候
这个轴间的距离不能太大
太大的时候
用齿轮传动的尺寸 重量就偏大
结构上就不太合理
变速器刚才讲
它第一个功用是减速增扭
变速器还有其他的功能
主要就是实现倒车
在必要的时候中断动力
这主要在换挡和停车的时候
另外有一些特种的汽车上
它除了满足车辆的行驶之外
它本身还有上装
上装也需要动力
来维持上装的工作
比如说一些像水泥罐车呀
或者一些吊车等等这些
它往往还要从变速箱这个地方
取一部分动力
来驱动这些上装上的这些装置
另外变速箱里头
还有一种可以接里程表
一般是在变速箱的
输出轴的地方
会带有一些传感器
车速传感器
这样可以提供车速信号
所以汽车由于
使用范围变化太大
所以一般的变速器
都有若干个前进档
也就是说实现减速增扭
提供若干个减速增扭的
这种速比
另外还有空档和倒档
一般变速器有几个档位
都是指的
它有几个前进挡的挡数
识别一个车（手动变速器的挡位）
看看手动变速杆
它的上端一般都是
有档位的指示的方位
你就能看出来它是1234
或者说有几个档位
是数字来表示的
它另外还有一个位置
是R表示倒档
档位数也是各个变速箱不同
也是不同的
一般是大概1到6个档位之间
这是变速器其他的一些功用
变速器的功用和原理
我们就介绍到这里
-1.1 汽车简要发展历程
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-1.2 汽车底盘的定义和功能
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-1.3 汽车底盘的技术发展现状和趋势
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-1.4 汽车底盘实景教学
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-第1章课后作业
--第1章课后作业
-2.1 传动系统的功用和分类
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-2.2 传动系统布置型式
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-2.3 电力传动系统介绍
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-2.4 传动系统实景教学
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-第2章课后作业
-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车电机驱动系统组成介绍视频
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-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车电机驱动装置介绍视频
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-拓展教学—北汽新能源EU5纯电动乘用车四合一智能电控装置拆解视频
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-3.1 离合器概述
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-3.2 摩擦式离合器工作原理
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-3.3 离合器盖总成
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-3.4 膜片弹簧离合器
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-3.5 干式双离合器
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-3.6 从动盘
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-3.7 从动盘中的扭转减振器
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-3.8 离合器操纵机构
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-3.9 离合器部分实景教学视频
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-第3章课后作业
-4.1 变速器的功用和原理
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-4.2 变速器的类型
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-4.3 变速器的换挡方式
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-4.4 三轴式变速器
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-4.5 两轴式变速器
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-4.6 双离合变速器(DCT)
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-4.7 同步器
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-4.8 变速操纵机构
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-4.9 手动变速器实景教学
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-第4章课后作业
-5.1 自动变速器概述
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-5.2 液力自动变速器（AT）概述
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-5.3 AT中的液力变矩器
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-5.4 AT中的行星齿轮传动机构
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-5.5 AT中的换挡执行机构
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-5.6 AT中的液压操纵系统
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-5.7 无级变速器（CVT）
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-5.8 混合动力变速器
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-5.9 自动变速器实景教学
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-第5章课后作业
-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力系统组成介绍视频
--Video
-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力乘用车镍氢动力电池包拆解视频
--Video
-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎混合动力乘用车逆变器-变换器总成拆解视频
--Video
-拓展教学—丰田卡罗拉和雷凌双擎P410混合动力变速器结构拆装分析视频
--Video
-6.1 万向传动装置概述
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-6.2 十字轴万向节
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-6.3 传动轴
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-6.4 等速万向节
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-6.5 驱动轴
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-6.6 万向传动装置实景教学
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-第6章课后作业
-7.1 最终传动和车轮传动概述
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-7.2 主减速器的功用和基本结构
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-7.3 双级和双速主减速器
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-7.4 主减速器的支承
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-7.5 主减速器的调整
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-7.6 差速器的功用和原理
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-7.7 普通差速器的工作特性
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-7.8 普通限滑差速器
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-7.9 托森差速器
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-7.10 冠齿型限滑差速器
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-7.11 车轮传动
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-7.12 最终传动实景教学
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-第7章课后作业
-8.1 四轮驱动概述
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-8.2 分时四驱
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-8.3 固定分配式全时四驱
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-8.4 可变分配式全时四驱
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-8.5 适时四驱
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-8.6 独特型式的四驱
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-8.7 四轮驱动转矩矢量控制
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-第8章课后作业
-期中考试
-9.1 行驶系概述
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-9.2 车架
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-9.3 承载式车身
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-9.4 车桥
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-9.5 车轮总成
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-9.6 车轮定位
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-9.7 汽车悬架概述
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-9.8 悬架弹性元件
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-9.9 悬架减振器
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-9.10 导向机构和横向稳定杆
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-9.11 非独立悬架
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-9.12 独立悬架运动学基础
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-9.13 独立悬架类型
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-9.14 电控悬架简介
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-第9章课后作业
-行驶系实景教学 - 轮胎
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-行驶系实景教学 - 主销内倾和后倾
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-行驶系实景教学 - 弹簧
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-行驶系实景教学 - 减振器
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-行驶系实景教学 - 横向稳定杆
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-行驶系实景教学 - BJ2020钢板弹簧悬架
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-行驶系实景教学 - TATRA单横臂悬架
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-行驶系实景教学 - 长城哈弗前后悬架
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-10.1 转向系概述
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-10.2 转向操纵机构
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-10.3 机械式转向器
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-10.4 转向杆系
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-10.5 液压助力转向系统
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-10.6 电控转向系统简介
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-第10章课后作业
-液压助力转向器实景教学
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-电动助力转向器实景教学
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-角位移输出式转向器
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-11.1 制动系概述
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-11.2 鼓式制动器
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-11.3 盘式制动器
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-11.4 制动器间隙调整
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-11.5 行车制动操纵机构基础
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-11.6 伺服制动系统
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-11.7 动力制动系统
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-11.8 驻车制动系统
--Video
-11.9 汽车防滑控制系统
--Video
-11.10 混合制动及主动制动系统
--Video
-第11章课后作业
-鼓式制动器的促动装置实景
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-凸轮促动与轮缸促动领从蹄式制动器比较实景
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-鼓式制动器间隙自动调整实景
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-盘式制动器实景
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-盘式制动器的驻车制动系统实景
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-盘鼓组合式制动器结构实景
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-真空助力器及制动主缸结构实景
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-长城哈弗制动系统布置实景
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-期末考试
