第3章 行驶——变速器利用齿轮改变力量

热身问答

阅读正文前,让我们先回答下面的问题来热热身吧。

问题

变速器1档的齿轮比约为4:1。这意味着什么?

  1. 将发动机转速减小为原来的1/4,力量增大至原来的4倍
  2. 将发动机转速增加为原来的4倍,力量减小至原来的1/4
  3. 将发动机转速增加为原来的4倍,力量也增大至原来的4倍
答案

1. 将发动机转速减小为原来的1/4,力量增大至原来的4倍

解析

变速器又称变速机、变速装置。变速箱内装有多套大小不同的齿轮组,汽车通过切换这些齿轮组来提高速度。

每一个齿轮组的齿轮比不同。如处于上面问题中的1档时,如果把发动机一侧齿轮的直径看作1,那负责将发动机转动传递至驱动轮一侧的齿轮直径就是它的4倍。

在这种情况下,发动机一侧的小齿轮转动四次,大齿轮才转动一次。也就是说,大齿轮的转速很慢,仅为发动机转速的1/4。

为了加快大齿轮的转速,可以将发动机产生的力增加至原来的4倍。这样一来,通过增加发动机的力,就能驱动静止的汽车。汽车的重量一般在一吨左右,大型客车要接近两吨。驱动这些汽车的力都来自于大小不同的齿轮组。

汽车一旦启动,即使很小的力量也能推动其前进。这时就要开始切换大小齿轮组进行加速。我们把这种切换称为变速。

耗费大量的力启动汽车后,需要借助加速器的变速推动汽车以更快的速度行驶。在第3章里我将详细讲解这一装置。

本章重点

在第3章中,我将依序讲解发动机产生的旋转力是如何驱动汽车的。我们把将发动机的旋转力传递至驱动轮(轮胎)的部分称为动力传动系(驱动系统)。它使发动机的旋转力依次经过离合器、变速器、万向节、差速器和传动轴,从而传递至驱动轮。请想象这样的画面:发动机的力途经像火车车厢一样排成一列的装置传递至驱动轮。
动力传动系的通道上有几个齿轮。齿轮的结构很重要,但如果你觉得它复杂难懂,可以在随后的阅读中把精力集中在如何利用发动机的旋转驱动汽车这一整体流程上。

本章看点
  1. 离合器连接发动机和动力传动系
    解释使用齿轮的变速器的结构。高速行驶时切换齿轮的结构是一大看点,以及最初切换齿轮时必不可少的离合器。
  2. 利用齿轮自由变换发动机的力
    齿轮是指在厚厚的圆盘边缘刻有锯齿,通过锯齿间的相互啮合来传递旋转力的零件。利用多组大大小小的齿轮不仅能够驱动汽车,还能使其加速。齿轮是汽车上非常重要的元素。我将解释利用齿轮进行加减速的装置。
  3. 从变速器到差速器
    发动机的旋转力经由变速器,到达驱动轮附近的差速器。差速器在实现三个功能的同时,还负责推动驱动轮旋转,以驱动汽车。
  4. 自动变速方式1:变矩器式
    与之前所说的手动变速器不同,自动变速器可以自动切换齿轮。为了顺利进行切换,需要经过复杂的工序。在自动变换的多种形式中我将首先介绍变矩器式。
  5. 自动变速方式2:自动离合器式
    详细讲解自动变速方式中以手动变速器为基础的自动离合器式。
  6. 自动变速方式3:CVT
    CVT在变速中没有级差,因此可以使汽车平稳地加速。也能够根据实际路况进行变速,降低了油耗。在这一部分我会详细介绍CVT的结构。

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