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手动变速箱已经为汽车服役了几十年，即便在今天，它依然是流行的变速箱形式。2013年全球手动挡车型占据52%的市场份额。今天我们将为大家介绍带倒挡的手动变速箱的工作原理。

为什么需要变速箱？

引擎产生的动力在到达车轮之前，要经过变速箱。变速箱的基本功能是在不同工况下控制车轮的轮速和扭矩输出。

图1

举个例子，如果你想要爬山，你需要更多的扭矩。在相同功率输入下，通过降低变速箱齿轮的转速，可以放大扭矩输出。这是简单的能量守恒定律。传动轴的功率等于扭矩乘以角速度。只要降低传动轴的转速，扭矩输出就理所当然地增大。反之，如果扭矩需求不高，就增大传动转速。

图2

基础工作原理

手动变速箱的工作原理就是简单的齿比。通过啮合不同的齿比，可以获得不同的输出转速。转速比由下图中的等式计算（N代表转速，T代表齿数）。

滑动啮合传动

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滑动啮合是手动变速箱技术早期的形式之一，也容易理解。基础的滑动啮合型传动机构如下图所示。输入轴和输出轴通过一根中间轴相连。

图4

这种机构可以控制两种不同的齿比。种齿比，输出轴的转速会比输入轴更慢。只需滑动输出齿轮，使得输入轴与输出轴相连，即可切换第二种齿比。很明显此时的输入和输出轴转速是相等的。动力输出的路线如上图红色虚线所示。

3速机构如下图所示。这种啮合方式，输出轴的转速慢（1档）。很明显，只需滑动齿轮，就可以改变传动比，切换到2档或者3档。

图5

滑动啮合传动有利于控制转速，但有一个内在缺陷。想要滑动一组齿轮与另一组齿轮啮合的过程非常困难。一种被称为双离合的技术，用于实现平顺的齿轮滑动。想要高效使用双离合，需要良好的驾驶技术，这种变速箱的维护也非常频繁。

解决滑动问题的方法——同步啮合传动

同步啮合传动一劳永逸地解决了这一难题。齿轮一直处于啮合状态，但主要的差异在于，输出齿轮与传动轴是滑动连接。下图可以看出，输出齿轮与传动轴之间是有空隙的。