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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、尺寸及可靠性的關系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

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。
                 

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）旋轉通過嚙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嚙合齒輪（藍色）。
1檔
掛進1檔時，套筒就和右邊的齒輪（藍色）嚙合。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，但由于沒有和套筒嚙合，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
                       

                     

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）不能嚙合，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）嚙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，和齒輪嚙合。
汽車廠商制造變速箱時有各自的實現方式，這里介紹的是一個基本的概念！
空檔
所謂空檔滑行是指汽車在行進過程中不掛上任何前進檔，而掛在空檔的位置，利用慣性滑行，待汽車速度降低后再掛上高擋慢慢加油提高速度。空擋滑行對于很多老司機來說，再熟悉不過了，因為這樣做是非常省油的。
首先《道路交通法》里面明文規定下坡不準空檔和熄火滑行空檔滑行，而且在考駕照路考的時候所列出的扣分項目中也規定空檔滑行3秒以上，考試不合格，那么為何這樣一種“省油”的技術行為要被法律所禁止呢？
　　汽車在高速行駛中，遇到緊急情況，必須迅速地松開油門，改踩剎車踏板實施緊急剎車。這時候若汽車處于正常操作中，從車輪到所有傳動系統都與引擎緊密結合在一起，引擎轉速變慢，對于憑慣性飛跑的汽車產生一種制動力量，也就是人們通常說的“引擎剎車”。
　　這樣一方面可以防止瞬間剎車壓力使剎車鼓咬死而降低剎車效果；另一方面能使左右兩個車輪剎車的作用保持平衡，使車輛安穩地緩慢停下來。
　 　相反，如果行駛中，早已換成空擋，一踩緊急剎車，則底盤傳動系統與引擎不聯結，沒有引擎剎車作用的幫助，這樣，不僅剎車效果不佳(特別是超載的車輛)， 更會使車輛失去平衡而左右滑行，最終駕駛員因無法控制汽車而肇事。而且這樣剎得越快，剎車用力越猛，制動力越差，滑得越厲害。值得提醒大家注意的是，如果 剎車時踩下離合器，其結果同樣不妙。尤其是下坡時，更不能以空擋或踩下離合器剎車，否則很容易失去控制而闖禍。
　　再從發動機的工作原理上 來看，化油器式發動機隨著節氣門開度的增加，轉速逐漸升高，油耗也逐漸加大。當空擋滑行時，發動機處在怠速低油耗狀態，而車輛繼續行駛，所以實現了節油。 對于電噴發動機來說，它的節氣門傳感器有3種工作狀態：怠速、部分負荷以及最大負荷。在部分負荷區，節氣門傳感器能夠采集位置和變化率兩種信號，也就是 說，同樣的節氣門開度變化，慢踩油門的緩加速和猛踩油門的急加速兩者的信號是不同的，發動機的反應也不一樣。