汽車發(fā)動機在一定的轉(zhuǎn)速下能夠達到最好的狀態(tài)，此時發(fā)出的功率比較大，燃油經(jīng)濟性也比較好。因此，我們希望發(fā)動機總是在最好的狀態(tài)下工作。但是，汽車在使用的時候需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個矛盾要通過變速器來解決。
汽車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)動機輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉(zhuǎn)動的角速度，T是扭距。當(dāng)N固定的時候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就根據(jù)變速變扭的原理，分成各個檔位對應(yīng)不同的傳動比，以適應(yīng)不同的運行狀況。
一般的手動變速器內(nèi)設(shè)置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱三軸式，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)動機的轉(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比，也就有了不同的轉(zhuǎn)速。例如鄭州日產(chǎn)ZN6481W2G型SUV車手動變速器，它的傳動比分別是：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)汽車啟動司機選擇1檔時，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檔齒輪帶動輸出軸，輸出軸將動力傳遞到傳動軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動比是3:1,也就是說輸入軸轉(zhuǎn)3圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈。
當(dāng)汽車增速司機選擇2檔時，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檔齒輪帶動輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動比是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)汽車加油增速司機選擇3檔時，撥叉使1/2檔同步器回到空檔位置，又使3/4檔同步器移動直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動力可以從軸入軸—中間軸—輸出軸上的3檔變速齒輪，通過3檔變速齒輪帶動輸出軸。典型3檔傳動比是1.7:1，輸入軸轉(zhuǎn)1.7圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，是進一步的增速。
當(dāng)汽車加油增速司機選擇4檔時，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動齒輪接合，動力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時傳動比1:1，即輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)速一樣。由于動力不經(jīng)中間軸，又稱直接檔，該檔傳動比的傳動效率最高。汽車多數(shù)運行時間都用直接檔以達到最好的燃油經(jīng)濟性。
換檔時要先進入空檔，變速器處于空檔時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動輸出軸轉(zhuǎn)動，沒有動力輸出。
一般汽車手動變速器傳動比主要分上述1－4檔，通常設(shè)計者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動比后，中間各檔傳動比一般按等比級數(shù)分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱為5檔。
當(dāng)汽車要加速超過同向汽車時司機選擇5檔，典型5檔傳動比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動小齒輪，當(dāng)主動齒輪轉(zhuǎn)0.87圈時，被動齒輪已經(jīng)轉(zhuǎn)完1圈了。
倒檔時輸出軸要向相反方向旋轉(zhuǎn)。如果一對齒輪嚙合時大家反向旋轉(zhuǎn)，中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉(zhuǎn)。利用這個原理，倒檔就要添加一個齒輪做“媒介”，將軸的轉(zhuǎn)動方向調(diào)轉(zhuǎn)，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨立裝在變速器殼內(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，輸出軸轉(zhuǎn)向會相反。
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比大于1檔傳動比，增扭大，有些汽車遇到陡坡用前進檔上不去就用倒檔開上去。
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比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點就是變速器構(gòu)造復(fù)雜，體積大，現(xiàn)在輕型汽車變速器一般是4－5檔。同時，變速器傳動比都不是整數(shù)，而是都帶小數(shù)點的，這是因為嚙合齒輪的齒數(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）
