你不知道的手動變速箱：換擋桿下的玄機

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可以說，一臺變速器的好壞以及它與發動機的匹配程度，將直接影響車輛的動力性和平順性。與市場上常見的AT、CVT、DCT、AMT等自動變速器相比，傳統手動變速器的表面雖然看起來更“簡單”“原始”，但冰冷的機械零件中卻隱藏著各種奧秘。同時，要做出手感出眾的MT也絕非易事。

●傳輸功能

一般來說，變速器是一種能夠改變汽車發動機的轉速、扭矩和動力方向，并將驅動力傳遞給傳動系統的裝置。

-改變傳動比。

一般來說，汽車發動機燃燒燃油來獲得動力，其輸出扭矩和功率在發動機的整個轉速范圍內總是在變化的。從車輛對驅動力的需求來看，單純依靠發動機產生的扭矩無法滿足汽車行駛時所要面對的各種復雜路況。例如，在起步或爬坡時，變速箱的低檔可以在低速時提高發動機的轉速，以輸出更大的扭矩。當車輛在高速巡航時，發動機的速度和扭矩輸出被變速器的高速檔降低，從而降低了油耗。由于現代發動機的這種不完美特性，變速器應運而生。變速箱在不同工況下使用不同的傳動比，使車輛和發動機在各種工況下都能發揮出最佳的動力性能。

——提供倒檔

一臺發動機在設計之初就決定了曲軸的旋轉方向，所以想要倒車只能依靠變速箱，而這個任務可以通過外嚙合齒輪的反轉特性輕松完成。

★為什么會有換到倒檔的特殊動作？

大家學車的時候都用過手動變速箱，也有朋友愛用手動變速箱。相信大家對手動變速箱的熟悉程度不亞于自己的左右手。不知道大家有沒有考慮過，有些手動變速箱操作到倒檔時會有一個特殊的動作，或者你要按住變速桿上的一個按鈕，或者你要稍微抬起變速桿。這是為什么？是只是為了帥氣的動作，還是需要用一套非常復雜的部件把手動變速箱換到倒檔？其實原理很簡單。看完下面這個叫做倒檔的鎖止機構你就明白了。

●倒檔鎖定機構

為了防止車輛前進時誤掛倒檔，對變速器擋位造成較大沖擊，損壞零件，通常在手動變速器上設計一個倒檔鎖止機構。當換檔桿置于極限位置時，鎖止機構中的擋塊會被擋板擋住，這將使倒檔無法接通。此時，只有按住倒檔按鈕，止動塊才能繼續在擋板上移動，從而接合倒檔。

下面的視頻生動地為大家展示了反向鎖定機構的工作原理。它依靠安裝在變速桿下方的擋板，擋板與擋塊配合，防止齒輪錯位。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

●雙軸和三軸手動變速器

手動變速器的基本結構包括動力輸入軸和輸出軸，加上組成變速器的齒輪，這是手動變速器最基本的部件。輸入軸與離合器連接，離合器傳遞的動力通過輸入軸直接傳遞給齒輪組。齒輪組由不同直徑的齒輪組成，不同的齒輪組合產生不同的傳動比。在正常行駛中換檔意味著改變傳動比。輸入軸的動力在齒輪之間傳遞，再由輸出軸傳遞給車輪，這是手動變速器的基本工作原理。

如果按照齒輪的傳動方式來分類手動變速器，那么目前常見的有兩種類型:兩軸式和三軸式。

——雙軸式

顧名思義，雙軸手動變速器只有兩個軸，即輸入軸和輸出軸。它具有結構簡單、體積小的優點。同時中擋傳動效率高，噪音低，更適合前置發動機和前輪驅動的普通車輛。也是目前應用最廣泛的汽車傳動形式。

“兩軸5速手動變速器最常見的解剖圖”

——三軸型

三軸手動變速器除了輸入軸和輸出軸外，還有一個中間軸，中間軸主要用來固定各種齒輪的傳動齒輪。由于三軸變速器的每個齒輪由兩對齒輪驅動，所以輸入軸和輸出軸的旋轉方向是相同的。這種變速器通常更適用于前置發動機和后輪驅動的車輛。

●工作原理

接下來，我們將通過一個簡單的模型來告訴你手動變速箱換擋的工作原理。下圖是3軸2速變速器的簡單結構模型。

輸入軸通過離合器連接到發動機，輸入軸與上齒輪成一體。紅色齒輪軸稱為中間軸，中間軸上的三個齒輪也與軸固定在一起。黃色的是輸出軸，動力最終通過輸出軸傳遞給車輪。上兩個齒輪通過滾針軸承與輸出軸連接，滾針軸承可在輸出軸上自由轉動。輸出軸上的套筒通過花鍵安裝在輸出軸上，可以隨輸出軸轉動。

其實手動變速器的換擋原理并不深刻。可以看到，動力從輸入軸傳遞到中間軸，再傳遞到輸出軸上的兩個齒輪。但由于兩個藍色齒輪與輸出軸沒有剛性連接，此時處于空旋轉狀態，相當于空齒輪。當輸出軸上的套筒與右側的藍色齒輪連接時，動力最終會通過套筒傳遞到輸出軸上。同時，由于沒有與套筒結合，左藍色齒輪轉動自如。所謂換擋，其實就是套筒在選擇和哪個檔位結合，結合后也決定了此時的傳動比。

傳統5速手動變速箱的換擋原理是一樣的，只是變速箱中增加了套筒和齒輪組的數量，使其有更多的檔位。倒檔通過在中間軸和輸出軸之間增加一個齒輪來實現。由于增加了一個嚙合齒輪，倒檔將總是以與其他齒輪相反的方向旋轉。這個齒輪也叫惰輪，因為它只起到改變齒輪轉動方向的作用。

對于兩軸手動變速器，其工作原理與三軸手動變速器相似。它還取決于套筒來選擇兩側自由旋轉齒輪的組合。組合后，動力可以通過套筒傳遞到輸出軸。

●傳動齒輪類型

“螺旋齒輪的設計在民用手動變速器中應用較多”

普通民用車輛使用的手動變速器，其內嚙合齒輪基本為斜圓柱齒輪。這種齒輪的齒與齒輪軸線成一定角度。這種齒形可以使牙齒逐漸嚙合，而不是突然嚙合所有的牙齒，所以嚙合操作時的噪音也較小。同時，它也有缺點:由于螺旋齒，它在嚙合時會產生軸向推力，這就需要特殊的軸承來承受這種軸向載荷。此外，由于較大的嚙合面積，齒輪磨損實際上增加了。

另一種是直齒輪，主要用于賽車的手動變速箱。這種齒面完全接觸的形式增加了齒輪的強度，但在齒輪嚙合時也會產生噪音。同時，由于其傳動效率高，可以使車輛在車輪上獲得更大的動力，因此也廣泛應用于賽車傳動領域。普通民用變速箱的倒檔通常采用直齒輪，這也是倒車時變速箱發出的聲音會更大的原因之一。

★換檔桿為什么會抖動？

每天打開收音機或網站，總會看到很多騎手問專家他們的換擋桿在抖。原因是什么？汽車公司連這種小事都做不好嗎？這就是手動變速器換擋機構的原因。

●換檔機構

變速箱的換擋機構用于執行駕駛員的換擋操作，其質量也直接關系到操作的舒適性。目前主要分為推桿式和拉線式。

——推桿式

如圖所示，連接推桿的換擋控制方式比較簡單直接，但是存在一個很大的問題，就是操作時變速器的振動會傳遞到換擋桿上，所以人們操作這個振動桿自然會不舒服。現在你明白為什么換檔桿會晃動了。

——斜拉索類型

拉鎖式換擋機構，又稱軟軸機構，利用兩根拉線完成換擋動作。這種結構設計可以更好地抑制來自變速器的振動，也是目前應用最廣泛的換擋機構。

下面的視頻給大家展示了軟軸手動變速器換擋機構的工作原理，它通過一個用于選擋的拉鏈和一個用于換擋的拉鏈完成換擋動作。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

●同步器

要想換擋平順，那么換擋前后兩個主動擋的轉速必須一致。即使它們不一致，至少速度應該相似。然而，由于換檔前后兩組的傳動比不同，因此在駕駛過程中轉速不可能保持一致。如果沒有同步器，駕駛員可以用空一腳油兩腳離合器的擋位方式來均衡兩擋之間的速度，這也是為什么以前所有沒有同步器的手動擋車型在換擋時都需要使用兩腳離合器的原因。

對于帶同步器換擋的變速器，換擋是否平順很大程度上取決于同步器的優劣。同步器，說白了就是設置在組合套和齒輪組上的摩擦片。與普通摩擦片不同，它的摩擦面是圓錐形的。這套摩擦片的作用是在圓盤的直齒和豎齒接觸之前提前摩擦，將速度較高的一方的能量傳遞給速度較低的一方，使速度較低的一方可以提高速度，實現與速度較高的一方的速度同步。這樣既能保證正常換擋，又能起到緩沖作用，錐形摩擦片的數量和材質直接影響同步器的性能。經典的大眾MQ200手動變速箱的同步器有三組錐形摩擦片，這也有助于其出色的換擋手感。

了解了手動變速器的一般結構后，我們再來看看它的優缺點。優勢顯而易見。它結構簡單，性能可靠，制造和維護成本低，傳動效率高。另外，由于是純機械控制，換擋響應快，能最直接地表達駕駛員的駕駛意愿，所以駕駛起來更有樂趣。然而，與自動變速器相比，它的操作相對繁瑣。如果操作不熟練，換擋時往往會有明顯的頓挫感。

那么，一臺優秀的手動變速器有哪些特點呢？首先，變速箱必須有良好的換擋感覺，清晰明確的檔位，合理的橫向和縱向行程，低的擋位進入阻力和吸入感。此外，更重要的是，齒輪之間的傳動比安排要合理，因為齒輪之間的傳動比分配直接影響車輛行駛過程中動力連接的平順度，通常要求低擋大力加速，高擋節油。

全文總結:如今，隨著我國各大城市交通擁堵的日益加劇，手動排擋操作繁瑣的弊端在堵車走走停停的狀態下更加突出。因此，目前在國內汽車市場上，手動擋車型的市場正在被各種自動變速箱車型所侵蝕，而在汽車工業高度發達的歐洲，手動擋車型仍然占據著較大的市場份額。這說明，在很多追求純粹駕駛樂趣的人眼里，離合器、油門、變速桿之間微妙的協調快感是自動擋無法替代的。