变速箱的功能究竟是什么 变速箱的组成及各部分作用

在讨论变速箱的时候总会提到「顿挫」或「平顺」这两个词,不论MT、AT、DCT、CVT,似乎都有司机反映有这种问题;那么能不能不给车辆安装变速箱,没有它不就没有这个问题了嘛 。
其实汽车可以不用变速箱,但要以发动机的类型来决定、燃油车是离不开变速箱的;变速箱的功能自然是“变速”,这说起来就像是废话,但为谁变速、如何变速,这两个问题还有很多汽车爱好者搞不清楚 。那就以自行车作为参考分析吧,普通自行车(以共享单车为主)没有变速器,前后各有一个大小牙盘;一般山地车或公路车都有变速器,脚蹬子的位置大都有2~3个牙盘且大小不一,后轮位置有多个牙盘 。
图1、普通无变速器的自行车

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【变速箱的功能究竟是什么 变速箱的组成及各部分作用】

图2、自行车变速器机构
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普通自行车等于“直驱”,前牙盘大、后牙盘小,这个速比等于汽车的高速挡;因为前牙盘转一圈就能带动后牙盘转很多圈,后牙盘的转速等于车轮的转速 。那么只要前盘蹬得快则后牙盘的转速就会很高(车速很快)、反之则会很慢——调整车速的基础就是蹬踏的速度,腿等于发动机,蹬踏速度等于发动机转速,用转速不就可以调速了嘛 。
然而人就像是内燃机,不适合长时间高速度蹬踏,否则会非常累、容易高温甚至“宕机” 。
而且在陡坡的时候还蹬不动,原因在于“大小牙盘”的速比是用于放大车速,但蹬踏一圈输出的扭矩是有限的;前牙盘转一圈的动能不大、还要分配到后牙盘上进行“缩减”,后牙盘每转一圈的动能会减少很多,低到几乎难以克服重力和行驶阻力 。所以上坡的时候蹬起来很费劲,除非能爆发足够大的扭矩(猛蹬)才能爬坡,可是这又会很费“口粮” 。
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【变速器】对于自行车而言是为了省力(省力就是节省“口粮”),对于燃油车的内燃机而言是为了能正常驾驶 。
变速自行车在爬坡的时候可以把前牙盘拨到最小的位置,后牙盘拨到最大的位置;此时的状态就是前牙盘转很多圈、后牙盘和车轮才能转一圈,重点在于前牙盘的行驶阻力来自后轮、“小大组合”的速比等于把每次蹬踏的阻力减小了很多倍,蹬踏的时候就不会感觉很累且可以蹬得很快 。
反之前牙盘每次蹬踏转一圈就能够输出一次动力(扭矩),前牙盘转很多圈、后牙盘才转一圈,这就等于后轮转一圈的转矩是前盘的很多倍,瞬间的爆发力超过行驶阻力则能够正常爬坡了 。这就是变速器的功能,没有变速器的自行车爬坡时蹬不动,没有变速箱的燃油汽车压根无法爬坡,所以燃油汽车离不开变速箱 。然而蹬快一点,利用惯性力不能爬坡吗?
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燃油汽车之所以离不开变速箱,原因正是起步、加速、爬坡的过程中要合理控制车速,爬坡的时候可以在平路加速、通过惯性力冲坡,但起步的时候没有惯性力要怎么办呢?
结果只能依靠发动机在低转速时输出高功率(足够强的动力)才能驱动车辆正常起步,但是内燃机做不到;充足的动力依靠的是「转速×扭矩÷9549=功率」,起步时发动机转速低,内燃机为转速越低扭矩越小,所以低转速时的功率也会很低,动力压根不足够正常起步 。想要跳过变速箱正常起步的话,需要做的是起步之间就把发动机拉升到高转速、之后再让发动机与车轮结合;可是结合瞬间的转速过高、功率过大,这一瞬间就会让车辆“弹出去”,起步速度无法控制必然会影响驾驶安全,同时会影响传动系和发动机曲轴的使用寿命 。
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综上所述,燃油车必须有变速箱,而且要像自行车的变速器一样有多个前进挡;起步加速时为“小大组合”、类似于自行车前小后大的牙盘组合,随着车速的提升为前牙盘越来越大、后牙盘越来越小,高速驾驶时变成普通自行车一样的“大小组合”、用于放大车速、降低转速(蹬踏速度)以降低燃油消耗和体能消耗 。
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