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我是B94611033劉德一
從以前開始就一直有這個疑問:究竟變速箱是如何能將一部車的速度變的如此多檔呢?剛好最近剛學完齒輪和齒列,就去找了這方面的資料,分析一下發現:變速箱之齒輪大部分為平行螺旋齒輪,為共軸機構,由兩組同軸齒輪構成,並以控制桿推動選擇不同轉速比之齒輪組來進行變速,以下是其原理概述:
一、變速箱的作用
發動機的物理特性決定了變速箱的存在。首先，任何發動機都有其峰值轉速； 其次，發動機最大功率及最大扭矩在一定的轉速區出現。比如，發動機最大功率出現在5500轉。變速箱可以在汽車行駛過程中在發動機和車輪之間產生不同的變 速比，換檔可以使得發動機工作在其最佳的動力性能狀態下。理想情況下，變速箱應具有靈活的變速比。無級變速箱（CVT）就具有這種特性，可以較好的發揮發 動機的動力性能。
二、CVT
無級變速箱有著連續的變速比。其一直因為價格、尺寸及可靠性的關係而沒有大量裝備汽車。現在，改進的設計使得CVT的使用已比較普遍。
國產AUDI 2.8 CVT
變速箱通過離合器與發動機相連，這樣，變速箱的輸入軸就可以和發動機達到同步轉速。
奔馳C級Sport Coupe 6速手動變速箱
一個5檔的變速箱提供5種不同的變速比，在輸入軸和輸出軸間產生轉速差。
三、簡單的變速箱模型
為了更好的理解變速箱的工作原理，下面讓我們先來看一個2檔變速箱的簡單模型，看看各部分之間是如何配合的：
輸入軸（綠色）通過離合器和發動機相連，軸和上面的齒輪是一個部件。
軸和齒輪（紅色）叫做中間軸。它們一起旋轉。軸（綠色）旋轉通過齧合的齒輪帶動中間軸的旋轉，這時，中間軸就可以傳輸發動機的動力了。
軸（黃色）是一個花鍵軸，直接和驅動軸相連，通過差速器來驅動汽車。車輪轉動會帶著花鍵軸一起轉動。
齒輪（藍色）在花鍵軸上自由轉動。在發動機停止，但車輛仍在運動中時，齒輪（藍色）和中間軸都在靜止狀態，而花鍵軸依然隨車輪轉動。
齒輪（藍色）和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以隨著花鍵軸轉動，同時也可以在花鍵軸上左右自由滑動來齧合齒輪（藍色）。
1檔
掛進1檔時，套筒就和右邊的齒輪（藍色）齧合。見下圖：
如圖所示，輸入軸（綠色）帶動中間軸，中間軸帶動右邊的齒輪（藍色），齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅動軸上。在這同時，左邊的齒輪（藍色）也在旋轉，但由於沒有和套筒齧合，所以它不對花鍵軸產生影響。
當套筒在兩個齒輪中間時（第一張圖所示），變速箱在空擋位置。兩個齒輪都在花鍵軸上自由轉動，速度是由中間軸上的齒輪和齒輪（藍色）間的變速比決定的。
四、真正的變速箱
如今，5檔手動變速箱應用已經很普遍了，以下是其模型。
換檔桿通過三個連桿連接著三個換檔叉，見下圖
在換擋桿的中間有個旋轉點，當你撥入1檔時，實際上是將連桿和換檔叉往反方向推。
你左右移動換檔桿時，實際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前後移動時則是選擇不同的齒輪（藍色）。
倒檔 通過一個中間齒輪（紫色）來實現。如圖所示，齒輪（藍色）始終朝其他齒輪（藍色）相反的方向轉動。因此，在汽車前進的過程中，是不可能掛進倒檔的，套筒上的齒和齒輪（藍色）不能齧合，但是會產生很大的噪音。
同步裝置
同步是使得套筒上的齒和齒輪（藍色）齧合之前產生一個摩擦接觸，見下圖
齒輪（藍色）上的錐形凸出剛好卡進套筒的錐形缺口，兩者之間的摩擦力使得套筒和齒輪（藍色）同步，套筒的外部滑動，和齒輪齧合。
另外,我找到了有關古魯伯公式的詳細介紹:
http://www.eng.tau.ac.il/~shai/pdfs/graph%20theory%20representation%20of%20engineering%20systems.pdf
可以進去看看喔
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