首先,要理解变速箱到底是干什么用的。
汽车的行驶速度有比较宽的范围,家用车常见的速度是在 0-120km/h 之间,跑到200或更高虽然也可以,不过超速危险,不建议。但发动机的转速是有极限的,而且最省油的转速区间并不宽泛,所以需要变速箱来改变传动比,扩大动力输出的转速范围和输出力矩,同时保持发动机转速平稳,不过多浪费燃油。
变速箱的作用方式,可以理解为杠杆原理。
发动机输出的动力如同施加于A点的力,车辆本身和行驶阻力就如同B点的球,而变速箱就是杠杆和支点C本身。在变速箱中,C这个支点的位置,就是可调节的档位。
变速箱的档位降低,如同将支点C靠近球,A点动力不变的情况下,B点的出力会增加,能承受更大的阻力把球顶起来。档位提高,如同将支点C远离球而靠近A点,A点动力不变的情况下,B端球的上升速度会提高,但B点的出力会下降,如果球太重可能会顶不起来。
变速箱是靠变化齿轮比来实现对“支点C”的调节。
增补一个例子吧。骑过变速自行车没?
变速自行车可以通过车把上的旋钮调节链条在后轮齿轮锥上的位置。
挂入低档时,链条会挂在椎体底部半径最大的齿轮盘上,齿轮比最大,车轮出力也最大,爬坡时会轻松许多。但在高齿轮比下,车的输出功率较小,在平地上跑不快,双腿蹬好多圈车也没走多远。
挂入高档时,链条会挂在椎体顶部半径最小的齿轮盘上,齿轮比最小,车的输出功率最大,平地上骑行速度最快,双腿蹬个几圈车能跑出去好远。但在低齿轮比下,车的出力较小,加速非常吃力,爬坡也很困难。
在变速自行车上,人体就是那个出力和输出功率范围有限的“发动机”,链条和齿轮锥就是“变速箱”。
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