汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下能夠達(dá)到最好的狀態(tài)，此時(shí)發(fā)出的功率比較大，燃油經(jīng)濟(jì)性也比較好。因此，我們希望發(fā)動(dòng)機(jī)總是在最好的狀態(tài)下工作。但是，汽車(chē)在使用的時(shí)候需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個(gè)矛盾要通過(guò)變速器來(lái)解決。
汽車(chē)變速器的作用用一句話概括，就叫做變速變扭，即增速減扭或減速增扭。為什么減速可以增扭，而增速又要減扭呢？設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，T是扭距。當(dāng)N固定的時(shí)候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車(chē)變速器齒輪傳動(dòng)就根據(jù)變速變扭的原理，分成各個(gè)檔位對(duì)應(yīng)不同的傳動(dòng)比，以適應(yīng)不同的運(yùn)行狀況。
一般的手動(dòng)變速器內(nèi)設(shè)置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱(chēng)三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結(jié)構(gòu)，輸入軸的轉(zhuǎn)速也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，輸出軸轉(zhuǎn)速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪嚙合所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速。不同的齒輪嚙合就有不同的傳動(dòng)比，也就有了不同的轉(zhuǎn)速。例如鄭州日產(chǎn)ZN6481W2G型SUV車(chē)手動(dòng)變速器，它的傳動(dòng)比分別是：1檔3.704:１；2檔2.202:1；3檔1.414:1；4檔1:1；5檔（超速檔）0.802:1。
當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)司機(jī)選擇1檔時(shí)，撥叉將1/2檔同步器向后接合1檔齒輪并將它鎖定輸出軸上，動(dòng)力經(jīng)輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動(dòng)輸出軸，輸出軸將動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動(dòng)比是3:1,也就是說(shuō)輸入軸轉(zhuǎn)3圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈。
當(dāng)汽車(chē)增速司機(jī)選擇2檔時(shí)，撥叉將1/2檔同步器與1檔分離后接合2檔齒輪并鎖定輸出軸上，動(dòng)力傳遞路線相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動(dòng)輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動(dòng)比是2.2:1，輸入軸轉(zhuǎn)2.2圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，比1檔轉(zhuǎn)速增加，扭矩降低。
當(dāng)汽車(chē)加油增速司機(jī)選擇3檔時(shí)，撥叉使1/2檔同步器回到空檔位置，又使3/4檔同步器移動(dòng)直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動(dòng)力可以從軸入軸—中間軸—輸出軸上的3檔變速齒輪，通過(guò)3檔變速齒輪帶動(dòng)輸出軸。典型3檔傳動(dòng)比是1.7:1，輸入軸轉(zhuǎn)1.7圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，是進(jìn)一步的增速。
當(dāng)汽車(chē)加油增速司機(jī)選擇4檔時(shí)，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動(dòng)齒輪接合，動(dòng)力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時(shí)傳動(dòng)比1:1，即輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)速一樣。由于動(dòng)力不經(jīng)中間軸，又稱(chēng)直接檔，該檔傳動(dòng)比的傳動(dòng)效率最高。汽車(chē)多數(shù)運(yùn)行時(shí)間都用直接檔以達(dá)到最好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
換檔時(shí)要先進(jìn)入空檔，變速器處于空檔時(shí)變速齒輪沒(méi)有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有動(dòng)力輸出。
一般汽車(chē)手動(dòng)變速器傳動(dòng)比主要分上述1－4檔，通常設(shè)計(jì)者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動(dòng)比后，中間各檔傳動(dòng)比一般按等比級(jí)數(shù)分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱(chēng)為5檔。
當(dāng)汽車(chē)要加速超過(guò)同向汽車(chē)時(shí)司機(jī)選擇5檔，典型5檔傳動(dòng)比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動(dòng)小齒輪，當(dāng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)0.87圈時(shí)，被動(dòng)齒輪已經(jīng)轉(zhuǎn)完1圈了。
倒檔時(shí)輸出軸要向相反方向旋轉(zhuǎn)。如果一對(duì)齒輪嚙合時(shí)大家反向旋轉(zhuǎn)，中間加上一個(gè)齒輪就會(huì)變成同向旋轉(zhuǎn)。利用這個(gè)原理，倒檔就要添加一個(gè)齒輪做“媒介”，將軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向調(diào)轉(zhuǎn)，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨(dú)立裝在變速器殼內(nèi)，與中間軸平行，當(dāng)軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)向會(huì)相反。
通常倒檔用的同步器也控制5檔的接合，所以5檔與倒檔位置是在同一側(cè)的。由于有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動(dòng)比大于1檔傳動(dòng)比，增扭大，有些汽車(chē)遇到陡坡用前進(jìn)檔上不去就用倒檔開(kāi)上去。
從駕駛平順性考慮，變速器檔位越多越好，檔位多相鄰檔間的傳動(dòng)比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點(diǎn)就是變速器構(gòu)造復(fù)雜，體積大，現(xiàn)在輕型汽車(chē)變速器一般是4－5檔。同時(shí)，變速器傳動(dòng)比都不是整數(shù)，而是都帶小數(shù)點(diǎn)的，這是因?yàn)閲Ш淆X輪的齒數(shù)不是整倍數(shù)所致，兩齒輪齒數(shù)是整倍數(shù)就會(huì)導(dǎo)致兩齒輪嚙合面磨損不均勻，使得輪齒表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的差異。
（轉(zhuǎn)載）
