扭力與轉速的轉換者變速器

姓名 : 薛博撼班級 : 車輛三乙學號 :4A015095

前言• 人類的交通工具演化，由最初始的徒步行

走、騎馬、馬車、蒸汽引擎、火車、汽車甚至於現在的軍艦，每種交通工具都是為了應付不同的環境而生的。

• 隨著科學文明的進步，人類的生活範圍也越來越廣闊了，行動中遇到的障礙也越來越多了，只有單一的動力傳輸模式已經不再適合了，因此而有了本篇主角 ---- 變速器的誕生。

• 而變速器的應用幾乎可以說是哪裡都看的到也不為過；以交通工具來說大致飛機、油輪、汽車，小至摩托車甚至腳踏車也有它的蹤跡；而在工業車床洗床也有只是機構略不同。

目錄• 基本介紹• 變速器基本運作原理• 新式變速器• DSG 變速器• DCT 雙離合變速箱• 行星齒輪組

基本介紹• 變速器（英語 : Transmission ），在車輛特

別是汽車常稱為“變速箱”、“排擋”或“波箱”；在工業機械常稱為“變速機”，是進行機械動力轉換的機械或液壓設備。通常它將動力源（內燃機或電動機）產生的高轉速、低扭矩的機械動力轉換成更為有效的低轉速和高扭矩的動力，以驅動驅動軸、差速器、車輪等機械裝置。特殊的變速器也可能作提高轉速，降低扭矩的轉換。

其基本功能如以下

• 改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發動機儘量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。

• 實現倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要。

• 中斷動力傳遞，在發動機起動，怠速運轉，汽車換檔或需要停車進行動力輸出時，中斷向驅動輪的動力傳遞。

變速器分類• ( 一 ) 按傳動比的變化方式劃分，變速器可

分為有級式、無級式和綜合式三種。• (A) 有級式變速器：有幾個可選擇的固定傳

動比，採用齒輪傳動。又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪 ( 行星齒輪 ) 軸線旋轉的行星齒輪變速器兩種。

• (B) 無級式變速器 : 傳動比可在一定範圍內連續變化 , 常見的有液力式 , 機械式和電力式等。

• (C) 綜合式變速器：由有級式變速器和無級式變速器共同組成的，其傳動比可以在最大值與最小值之間幾個分段的範圍內作無級變化。

• 按操縱方式劃分，變速器可以分為強制操縱式，自動操縱式和半自動操縱式三種。

• 強制操縱式變速器：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。

• 自動操縱式變速器：傳動比的選擇和換檔是自動進行的。駕駛員只需操縱加速踏板，變速器就可以根據發動機的負荷信號和車速信號來控制執行元件，實現檔位的變換。

• 半自動操縱式變速器：可分為兩類，一類是部分檔位自動換檔，部分檔位手動 (強制 ) 換檔；另一類是預先用按鈕選定檔位，在採下離合器踏板或鬆開加速踏板時，由執行機構自行換檔。

上圖為一手排排檔桿

變速器基本運作原理• 手動變速器是最常見的變速器，它的基本構造用一句話概括，就是兩軸一中軸，即指輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構成了變速器的主體，當然還有一根倒檔軸。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變扭目的。輸入軸也稱第一軸，它的前端花鍵直接與離合器從動盤的花鍵套配合，從而傳遞由發動機過來的扭矩。第一軸上的齒輪與中間軸齒輪常嚙合，只要輸入軸一轉，中間軸及其上的齒輪也隨之轉動。中間軸也稱副軸，軸上固連多個大小不等的齒輪。輸出軸又稱第二軸，軸上套有各前進檔齒輪，可隨時在操縱裝置的作用下與中間軸的對應齒輪嚙合，從而改變本身的轉速及扭矩。輸出軸的尾端有

• 花鍵與傳動軸相聯，通過傳動軸將扭矩傳送到驅動橋減速器。由此可知，變速器前進檔位的驅動路徑是：輸入軸常囓齒輪 - 中間軸常囓齒輪 - 中間軸對應齒輪 -第二軸對應齒輪。倒車軸上的齒輪也可以由操縱裝置撥動，在軸上移動，與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合 , 以相反的旋轉方向輸出。

變速器基本原理圖示

DSG 變速器• 又稱：直接換檔變速器（ Derect Shaft Gearbox ），也稱為

S-Tronic 變速器或者雙離合變速器（ Double-clutch Gearbox ），它特殊的地方在於它比別的變速器換檔更快，傳遞的扭矩更大而且效率更高。

• DSG 變速器是目前較先進的、具有革命性的變速器系統，大眾汽車在 2002年於德國沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術創新。 DSG 可以手動換檔也可以自動換檔，它比傳統的自動變速器易於控制也能傳遞更多功率，而且比手動變速器反應更快。 DSG 是從連續手動檔變速器SMT （ Sequential Manual Transmission ）發展而來的，從本質上來說 SMT 是一款全自動電控離合的手動變速器。

• DSG 實質上就是由兩個離合器聯結的兩個 3 檔變速器，

• 當車輛發動時 1 號變速器處於一檔而 2 號變速器處於二檔，離合器咬合 1 號變速器接入一檔起動車輛。當需要換檔時 DSG 運用離合交換變速器，咬合 2 號變速器並鬆開 1 號變速器，這個過程中兩個離合器的動作是同時進行的，沒有動力中斷的感覺。此時 2 號變速器工作而 1號變速器則迅速進入三檔，如果還有換檔那麼就 1 號變速器工作而 2 號變速器馬上進入四檔，兩者交替換檔。

• SMT還可以進行降檔轉速匹配。

• 當駕駛員降檔時 SMT自動摘掉離合進入空檔，隨後鬆開離合。其間 SMT會根據當前的車速計算低檔時的發動機轉速，將發動機調整到相應的轉速。接下來離合再次摘掉換入低檔之後離合器咬合，降檔換檔成功。整個換檔過程平滑順和，沒有猛推和突然加速的現象。但 SMT 也像其他手動變速器一樣有個很大的缺點，那就是整個換檔過程中動力會中斷。

• DSG 內含兩台自動控制的離合器，由電子控制及液壓推動，能同時控制兩組離合器的運作。當變速箱運作時，一組齒輪被齒合，而接近換擋之時，下一組擋段的齒輪已被預選，但離合器仍處於分離狀態；當換擋時一具離合器將使用中的齒輪分離，同時另一具離合器齒合已被預選的齒輪，在整個換擋期間能確保最少有一組齒輪在輸出動力，令動力沒有出現間斷的狀況。

雙離合變速箱

• 簡稱 DCT ，英文全稱為 Dual Clutch Transmission ，中文翻譯過來應該為“直接換擋變速器”，因為其有兩組離合器，所以又稱雙離合變速器。

• 技術介紹 :• 雙離合變速箱結合了手動變速箱和自動變速箱的優點，沒

有使用變矩器，轉而採用兩套離合器，通過兩套離合器的相互交替工作，來到達無間隙換擋的效果。兩組離合器分別控制奇數擋與偶數擋，具體說來就是在換擋之前， DSG已經預先將下一擋位齒輪嚙合，在得到換擋指令之後， DSG迅速向發動機發出指令，發動機轉速升高，此時先前嚙合的齒輪迅速結合，同時第一組離合器完全放開，完成一次升擋動作，後面的動作以此類推。

• 因為沒有了液力變矩器，所以發動機的動力可以完全發揮出來，同時兩組離合器相互交替工作，使得換擋時間極短，發動機的動力斷層也就非常有限。作為駕駛者我們最直接的感覺就是，切換擋動作極其迅速而且平順，動力傳輸過程幾乎沒有間斷，車輛動力性能可以得到完全的發揮。與採用液力變矩器的傳統自動變速器比較起來，由於 DSG 的換擋更直接，動力損失更小，所以其燃油消耗可以降低 10% 以上。

• 不足之處 : • 不過與傳統的自動變速器比起來， DSG 也存在一些

固有的弊端，首先就是由於沒有採用液力變矩器，又不能實現手動變速器“半聯動”的動作，所以對於小排量的發動機而言，低轉速下的扭矩不足的特性就會被完全暴露出來；其次，由於 DSG 變速器採用了電腦控制，屬於一款智能型變速器，它在升 / 降擋的過程中需要向發動機發出電子信號，經發動機回復後，與發動機配合才能完成升 / 降擋。大量電子元件的使用，也增加了其故障出現的機率。

行星齒輪組

• 行星齒輪減速機於輸出軸與輸入軸在同一軸心上的減速機構，將馬達的輸出軸和減速機的輸入中心齒作聯結，而太陽齒將驅動支撐於行星臂架上，並以內環齒為中心轉動的行星齒，由於動力的傳遞係利用行星齒，所以可以得到均等的扭力傳遞，而達到減速之目的。

資料來源

• GOOGLE• Eion• " 汽 "質修養啟蒙教室• 汽車之家• 北方網

結論• 隨著技術更佳的發達，引擎本體以及周為零件

設計越來越好、轉換效率越來越高，可是對於即將面臨能源危機的我們，這樣只是治標不治本，未來應發展環保再生能源為主動力來源，像這些內燃機引擎的配件很有可能會被淘汰掉，一旦電動馬達以及電瓶獲得跨越性的突破，但也不是說完全被淘汰，因為變速器前言提過，它的應用範圍相當的廣泛，就算以後是電動車時代，變速器也只不過是換個環境使用。

全文已完 謝謝

Lamborghini Veneno