[乐高与汽车系列]手动变速箱(排档)是如何工作的

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:28:53

本帖最后由 grant7788 于 2011-10-17 12:40 编辑

前面讲过汽车的传动系统。
这张图应该很熟悉了吧：

这一帖我们来谈谈变速箱，互者说，排档，的原理。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:29:20

变速箱的作用是什么呢？
简单来讲，改变转速比。
为什么要改变转速比呢？这个问题说来话长...

话说所有的引擎，它输出的力量，或者用个专业的词儿，扭拒，都不是一成不变的，而是随着引擎的转速不同而改变。
我们要想追求最高动力的话，那么就要尽量利用到发动机扭矩最高的这一段转速范围。
那么问题来了，如果你的发动机的扭矩最高出现在3000到4000转每分(有个专用的单位：rpm)，那么，如果传动齿轮是固定的话，你的车辆的速度，就只能限在一个很窄的范围内。
而变速箱，就是通过齿轮传动比的改变，来实现“引擎转速相同，汽车速度不同”这一目的的。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:29:47

本帖最后由 grant7788 于 2011-10-17 12:30 编辑

那么，怎么改变转速比呢？我们来看一个最简单的变速箱：2速变速箱。

图中左侧绿色的轴，是引擎通过离合器传过来的。当离合器合上时，这根轴就不停地转。
图中下方红色的轴，叫副轴，由上面绿色的齿轮带动，也不停地转；同时带动上面的另的两个去年轮也不停地旋转... 累不累啊一直转一直转...
那么，图中右侧中间，有一根黄色的轴，这根轴就接到传动轴，接到轮子了。只要它转了，轮子就动了。
这根轴上有两个蓝色的齿轮。这根轴和这两个齿轮，是不会一起转的，它们之间应该是靠轴承之类的连接的。
我们注意到，两个蓝色的齿轮中间，有一个紫色的东西，它叫轴环，它是和黄色的轴连在一起转动的。
正是它，完成了换档的关键工作。下面我们看张大图。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:30:41

这张图是上面图的局部的放大，方便我们看清轴环的工作方式。
我们已经知道，轴环是会和传动轴一起转动的。
在这张图的上面一种工作情况，轴环和蓝色的齿轮没有靠在一起，虽然蓝色齿轮在旋转，但传动轴不会旋转。
而在下面的工作情况，轴环被推得和蓝色齿轮靠在了一起，蓝色齿轮带动了轴环转动，轴环又带动了传动轴转动，这样一来，轴就转起来了。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:31:10

好，知道了轴环的工作方法，我们重新来看一下上面的那张图。

在这张图里，轴环在两个蓝色齿轮的中间，讹也不靠着。
那么，由上面的工作方式，我们知道，这时的轴环是不转的，于是，传动轴也不会转动。
那么，轮子就不转了。
这种工作模式，就是我们俗称的，空档。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:32:06

红灯变绿灯了，我们该起步啦～～～
好，踩离合，挂一档，慢松离合。
发生了什么事情呢？

如图所示，右上放的排档换到了一档的位置，
通过机构，把轴环推到了右侧，贴到了右侧的齿轮上。
由上面说过的工作原理，现在是右侧的齿轮带动轴环转动，
轴环再带动传动轴，以右侧齿轮相同的转速运转。

如果挂二档呢？
对了，排档会朝右侧倾斜，把轴环朝左推，让轴环贴到左侧的蓝色齿轮上，带动传动轴以左侧齿轮的转速转动。

我们观察右边和中间两组红+蓝的齿轮组，可以看到，右侧的齿轮比，比左侧的齿轮比，要小一些。
(好拗口啊～～～)
也就是说，同样引擎转数的情况下，用右侧的齿轮组，比用左侧的齿轮组，轮子会转得慢一些。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:33:02

本帖最后由 grant7788 于 2011-10-17 12:33 编辑

嗯，上面是一个最简单的变速箱的模型。
不过实际生活中好象没有这样的车子... 好象手动档的变速箱至少是4速还是5速的吧？还要加个倒档，不然怎么倒车啊？
好吧，看个接近真实的，5速+1倒档的变速箱的动画示意图。

如果无法播放，请点击此处在新窗口打开

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:33:59

本帖最后由 grant7788 于 2011-10-17 12:34 编辑

看过那个最简单的、2个档位的变速箱模型以后，再看这个5档加1倒档的，是不是很容易就可以看懂呢？
那么，倒档和前进档有什么区别呢？
看flash不是很清楚，看这个图会更清楚：

倒档，多加了一个齿轮。
我们知道，每加一个齿轮，旋转的方向会反转一次。
所以，倒档比前进档，多一个齿轮。
学名叫惰轮，呵呵～

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:34:55

看看实物照片... 这个貌似是某款大奔上的变速箱。

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:36:09

这些，是Robin大人实做的LEGO版的变速箱。
高人啊～～～膜拜中～～～

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:36:52

附上Robin老大的几个变速箱搭建帖，我就不转附件了，要实做的自己去原帖下载吧：

Robin:
变速箱汇总:
http://bbs.cmnxt.com/thread-3607-1-1.html
手动(五档前一档倒)变速箱.pdf
by Robin: http://bbs.cmnxt.com/forum.php?m ... =%B1%E4%CB%D9%CF%E4
手控(四档)变速箱.pdf
http://bbs.cmnxt.com/forum.php?m ... =%B1%E4%CB%D9%CF%E4
电动(循环四档)变速箱搭建.pdf
http://bbs.cmnxt.com/thread-888-1-1.html

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:38:03

除了上面列的3个搭建之外，R大人的那个集合里，还有几个变速箱貌似可以找到出处的：
Sariel:
http://sariel.pl/2008/12/4-speed-manual-compact-gearbox/
http://sariel.pl/2009/04/2-speed-automatic-gearbox/

Sheepo:
http://www.sheepo.es/search/label/Gearbox

wang0725 · 发表于 2011-10-17 12:44:41

专业贴，学习中

grant7788 · 发表于 2011-10-17 12:46:25

wang0725 发表于 2011-10-17 12:44
专业贴，学习中

谢谢支持。我也是在学习中，边学边顺手把收集的资料整理了发上来，和大家分享。
其实cmnxt上有许多这方面的高手了，发帖时战战兢兢的。　

宜昌城老张 · 发表于 2011-10-17 16:53:48

非常好，很专业！

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