变速箱工作原理

手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速和扭矩。自动变速箱AT由液压变矩器、行星齿轮和液压控制系统组成，通过液压传动和齿轮组合实现变速和扭矩。

其中，液力变矩器是自动变速器最具特色的部件，由泵轮、涡轮、导轮等部件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合器动作。泵轮和涡轮是一对工作组合。它们就像两个彼此相对放置的风扇。来自一个主动风扇的风力将驱动另一个被动风扇的叶片旋转。流动的空气风力成为动能传递的媒介。

如果液体被用来代替空气作为传递动能的媒介，泵轮将通过液体驱动涡轮旋转，并且在泵轮和涡轮之间增加导向轮以提高液体的传递效率。由于液力变矩器自动变速和变矩的范围不足、效率低。

扩展资料

汽车变速箱的分类

1、手动变速箱：手动变速箱作为市面上最常见的变速箱也称为手动挡，车主在踩下离合后才能拨动变速杆从而实现变速，而且手边变速箱档位较多，但如果驾驶者的车技很好，在加速和超车的时候比自动挡车要快上不少，而且更加省油。但是对于新手来说，手动挡一般比较难操纵，且更加费油。

2、自动变速箱：自动挡的车省去了离合这一方面，车主只需踩下加速踏板既可以进行车速的变换，相对于手动挡来说，自动挡的车档位较少且操纵方便，适合新手驾驶。

3、手自一体变速箱：可以再手动和自动间自由切换，自动调节发动机转速和挡位。不仅可以享受手动变速箱的驾驶快感，还可以享受自动变速箱的方便，二者合一。不管是对于驾车老手还是新手来说，都是比较合适的。

4、CVT无级变速箱：可以自由改变传动比，采用了传动带和主、从传动轮间相互配合来传递动力，相比一般的自动变速箱来说，他说实现的梁哥档位之间的无级变速，让驾驶者在驾车过程中切换车速变得更加平稳，没有一种停滞的感觉。

参考资料来源：百度百科-变速箱 （汽车配件）

手动变速器是一种变速装置，用来改变发动机传到驱动轮上的转速和转矩，在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机工作在较为有利的工况范围内。

工作原理

基本变速原理

手动变速器的原理其实不难，下面首先解释单对齿轮减速增矩的原理，然后用2档变速箱的简单模型来说明变速器的换挡原理，最后看一个五档变速器的例子。

下图所示的是一对相互啮合的齿轮，I是主动轴（动力输入轴），Ⅱ是从动轴（动力输出轴）。不妨设主动轴齿轮的齿数是Z1，转速为n1，转矩为T1，从动轴齿轮的齿数是Z2，转速为n2，转矩为T2。

由于齿轮连接是刚性连接，主从动轮上的啮合点处的线速度是相同的，即有：n1×Z1=n2×Z2，可得n1/n2=Z2/Z1，该比值记为i，其名称是传动比。如果不记传动过程中的摩擦等功率损失，则从动齿轮获得的功率等于主动齿轮的功率，即有：n1×T1=n2×T2，可得n1/n2=T2/T1综合这几个式子，可得如下表达式。

i=n1/n2=Z2/Z1=T2/T1

从这个式子可以看出：如果主动轮的齿数比从动轮少，即Z1 1，则n1> n2，可见从动轴的转速 n2下降了，再看转矩关系，可以得到T2 > T1，可见从动轴的转矩T2 增大了，这就是减速增矩作用；

反之，如果主动轮的齿数比从动轮多，那么从动轴的转速就会增加，而转矩会减小。

在手动变速器中，每一对啮合齿轮基本上都是减速增矩作用（超速档除外）。

理解了单对齿轮的减速原理之后，就可以看一下变速器的变速原理了。为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型（如下图所示），看看各部分之间是如何配合的：

输入轴（绿色）通过离合器与发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件，称之为齿轮轴；轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了；轴（黄色）是一个花键轴，是变速器的输出轴，动力通过它输出，在通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。

齿轮（蓝色）空套在花键轴上，可以自由转动。当发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。

齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。

如果操纵换挡手柄，通过换挡叉使套筒与右侧的齿轮（蓝色）啮合，则变速器就挂入了1档，如下图所示。

此时，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动桥上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。

当套筒在两个齿轮中间时，变速箱在空挡位置，两个齿轮都在花键轴上自由转动。

输出轴的转速是由发动机转速、输入轴齿轮齿数、中间轴上的齿轮齿数、齿轮（蓝色）的齿数决定。

下图是一个五档变速器的示意图。换挡原理与上面的2档式变速器相同，值得注意的是，倒档是通过增加一个小齿轮（倒档中间齿轮）来实现的。

换档杆通过三个连杆连接着三个换档拨叉（如下图所示）。

在换挡杆的中间有个旋转点，你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）。

同步器工作原理

变速器在换挡过程中，必须使所选挡位的一对待啮合齿轮轮齿的圆周速度相等（即同步），才能使之平顺地进入啮合而挂上挡。如果两齿轮轮齿不同步时即强制挂挡，势必因两轮齿间存在速度差而发生冲击和噪声。这样，不但不易挂挡，而且影响轮齿寿命，使齿端部磨损加剧，甚至使轮齿折断。

为使换挡平顺，驾驶员应采取较复杂的操作，并应在短时间内迅速而准确地完成。这对于即使是技术很熟练的驾驶员，也易造成疲劳。因此，要求在变速器结构上采取措施，既保证挂挡平顺，又使操作简化，减轻驾驶员劳。同步器正是为满足该要求二设计出来的。

同步器是在接合套换挡机构基础上发展起来的，其中除了接合套、花键毂、对应齿轮上的接合齿圈外， 还增设了使接合套与对应接合齿圈的圆周速度迅速达到并保持一致（同步）的机构，以及防止两者在达到同步之前而进入接合以防止冲击的机构。

同步器有常压式、惯性式，自行增力式等类型，目前广泛使用的是惯性式同步器。下图所示的是锁环式惯性同步器。

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。接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿圈转速与同步锁环转速迅速相等，两者同步旋转，齿圈相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在驾驶员施加于接合套的轴向力的推动下，接合套便与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

操纵机构工作原理

手动变速器的操纵机构的作用是保证驾驶员根据汽车的运行状态和使用条件，准确地将变速器换入所需档位。主要包括两种：直接操纵式和远距离操纵式。

大多数汽车采用直接操纵式变速器操纵机构，其变速杆及所有换挡操纵装置都设置在变速器盖上，变速器布置在驾驶员座位的近旁，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可直接操纵变速杆来拨动变速器盖内的换挡操纵装置进行换挡，结构紧凑、简单、操纵方便。

下图所示的是6档手动变速器的操纵机构示意图。

拨叉轴的两端均支撑于变速器盖相应的孔中，可轴向滑动。所有拨叉和拨块都以弹性固定于相应的拨叉轴上。三四档拨叉的上端具有拨块，3、4挡拨叉和所有拨块的顶部制有凹槽。

变速器处于空挡时，各凹槽在横向平面内对齐，叉形拨杆下端的球头即伸入这些凹槽中。选档时，可使变速杆绕其中部球形支点横向摆动，则其下端推动叉形拨杆绕换挡轴的轴线转动，从而使叉形拨杆下端球头对准与所选档位相应的拨块凹槽，然后使变速杆纵向摆动，带动拨叉轴及拨叉向前或向后移动，即可实现挂档。

操纵机构应保证变速器能够准确地挂入选定的档位，并能可靠地在所选档位上工作，故设置了自锁装置、互锁装置、倒档锁装置。

（1）自锁装置

自锁装置能够防止自动挂档及自动脱挡，并保证各挡传动齿轮以全齿长啮合。下图是某汽车的自锁装置。

在变速器盖的前端凸起部钻有三个深孔，在孔中装入自锁钢球1和自锁弹簧2，其位置正处于拨叉轴6的正上方。每根拨叉轴对于钢球的表面沿轴向设有三个凹槽，槽的深度小于钢球的直径。

中间的凹槽对正钢球时为空挡位置，前边或后边的凹槽对正钢球时则处于某一工作档位。凹槽正对钢球时，钢球便在自锁弹簧的压力作用下嵌入该凹槽内。拨叉轴的轴向位置便固定，其拨叉及相应的接合套或滑动齿轮便被固定在空挡位置或某一工作挡位，而不能自行挂挡或自行脱挡。

当需要换挡时，驾驶员通过变速杆对拨叉轴施加一定的轴向力，克服弹簧的压力，而将自锁钢球从拨叉轴凹槽中挤出并推回孔内，拨叉轴便可滑过钢球并带动拨叉及相应的换挡元件轴向移动。当拨叉轴移至另一个凹槽与钢球对正时，钢球又被压入凹槽，变速器刚好换入某一工作挡位或退入空挡。相邻凹槽之间的距离保证齿轮处于全齿长啮合或完全退出啮合。

（2）互锁装置

互锁装置能够保证不同时挂入两个挡，以免使同时啮合的两档齿轮因其传动比不同而相互卡住，造成运动干涉甚至造成零件损坏。下图是某汽车的互锁装置。

互锁销6装在中间拨叉轴3的孔中，其长度相当于拨叉轴直径减去互锁钢球的半径；互锁钢球2、4装于变速器盖的横向孔中。

在空挡位置时，左右拨叉轴1、5正对着钢球2、4处开有深度相当于钢球半径的凹槽，中间拨叉轴则左右均开有凹槽，凹槽中开有装锁销6的孔。

这种互锁装置可以保证变速器只有在空挡位置时，驾驶员才可以移动一个拨叉轴挂挡。若某一拨叉轴被移动而挂挡时，另两个拨叉轴便被互锁装置固定在空挡位置而不能再轴向移动了。

（3）倒档锁装置

倒档锁装置能够防止误挂倒挡，防止汽车在前进中因误挂倒挡造成极大的冲击，使零件损坏，并防止在汽车起步时误挂倒挡造成安全事故。

倒档锁装置的作用是使驾驶员挂倒档时，必须对变速杆施加较大的力，才能换上倒挡，起提醒作用，如下图所示。

倒挡锁销1的杆部装有倒挡锁弹簧2，其右端的螺母可调整弹簧的预紧力和倒挡锁销的长度。驾驶员要挂倒挡时，必须用较大的力使变速杆的下端压缩倒挡弹簧，将倒挡锁销推向右方后，才能使变速杆下端进入倒挡拨块的凹槽内，以拨动Ⅰ、倒档拨叉轴而退入倒挡。

变速箱工作原理； 手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩。 而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。 其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台主动风扇吹出的风力会带动另一台被动风扇的叶片旋转，流动的空气——风力成了动能传递的媒介。如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮以提高液体的传递效率。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大且效率偏低，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动换档。

　　汽车变速器具有这样几个功用：

　　①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；

　　②在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；

　　③利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。

　　变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式：按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。

　　按传动比变化方式来分：

　　有级式变速器是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器(普通变速器)和轴线旋转式变速器(行星齿轮变速器)两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。所谓变速器档数即指其前进档位数。

　　无级式变速器其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式(动液式)两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串激电动机，除在无轨电车上应用外，在超重型自卸车传动系中也有广泛采用的趋势。动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器。

　　综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化，目前应用较多。

　　操纵方式来分：

　　强制操纵式变速器是靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

　　自动操纵式变速器其传动比选择和换档是自动进行的，所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。

　　半自动操纵式变速器有两种型式：一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换档。

　　使用方法分类：

　　手动变速器（MT）

　　手动变速器，也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速杆。如果驾驶者技术好，装手动变速器的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。

　　自动变速器（AT）

　　自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。

　　一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器、液压传动自动变速器、 电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。其中，最常见的是液力自动变速器。液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包含自动离合器和自动变速器两大部分。它能够根据油门的开度和车速的变化，自动地进行换挡。

　　无级变速器（CVT）

　　无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。

　　因此，其比传统自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换挡时那种“顿”的感觉。

　　无级变速器属于自动变速器的一种，但它能克服普通自动变速器“突然换挡”、油门反应慢、油耗高等缺点。

为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：

输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。

轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。

轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。

齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。

齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。

1档

挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：

如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。

当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。

四、真正的变速箱

如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。

换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图

在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入1档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。

你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）。

倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。

同步装置

同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图

齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。

汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基本的概念！

变速箱基本分4种。1：手动变速箱，手动模式根据速度以及转速，手动切换档位，一般都是5前档。2：自动变速箱，自动根据速度转速，切换档位，一般有4,5,6，7档。3：无级变速波箱，用锥形滑轮作为齿轮，从而减少了换挡过程的跳档间歇，提高了换挡速度，加速快感，畅快。4：双离合变速器，由两个离合器片带动6个或7个档位，1号离合器控制1,3,5.2号离合器控制2,4,6。这样能够在换挡的时候，下一个档位同时接入，减少换挡的时间差，加速会快很多。基本上都是以档位换挡为主，主要用途在于控制变速比，来达到驾驶的最佳转速和动力输出。