导读：变速箱控制提供的功率有利于高速（转速）或高力（扭矩）！

• 1变速箱用在什么地方？
• 2机械功率
• 3转矩与速度的关系

变速箱用在什么地方？

在机械工程中有许多系统，它们要么由肌肉力量驱动，要么由电机驱动。例如，自行车的后轮要么由骑车人的肌肉驱动，要么由电动机驱动。电动马达也用于钻孔机，而在汽车中则使用内燃机。这些电机提供驱动各个部件所需的能量，例如提供给钻孔机的钻夹头或提供给自行车的后轮。

图：变速器的应用

然而，所有这些不同的例子都有一个共同点。电动机的机械动力一般不直接使用。相反，必须根据情况以不同的方式提供机械动力。从汽车或自行车起步时，驱动力背后的“力”应尽可能大，以便能够使相应的车辆启动。

图：在自行车中使用变速器

后来，“速度”更重要，以便能够在短时间内覆盖大片。因此，机械动力既可用于高力，也可用于高速。这种力和速度之间的控制， 或者更准确地说是扭矩和转速之间的控制，由变速器 接管 。 变速器有时简称为传动装置 或齿轮，尽管并非每个变速器都由齿轮组成。变速器是机械工程中的重要元素。

变速箱控制提供的功率有利于高速（转速）或有利于高力（扭矩）！

此外，传动装置还具有影响旋转方向的任务。例如，想想汽车的倒档。因此，减速机基本上完成以下任务：

• 电力传输
• 影响旋转方向
• 速度和扭矩控制

机械动力

通过力 F 和速度 v 相乘产生的平移运动以及通过扭矩 M 和转速 n 相乘产生的旋转运动产生的机械功率：

传递的功率 （1）

扭矩 （2）

由于变速器只能改变两个变量（速度或力，或者更确切地说是转速或扭矩）中的一个以有利于另一个变量或以另一个变量为代价，因此机械功率始终保持恒定。这一事实最终是能量守恒原理的直接结果，因为如果两个影响变量可以同时减少或增加，那么传输单元将破坏能量或无中生有地产生能量（见下一节）。

所以，变速器不会改变所提供的机械动力，而只会改变速度和力的比或转速和扭矩的比，这是动力的背后！当然，这仅适用于不考虑摩擦损失的情况。考虑到摩擦效应，变速器输出轴的功率实际上略低于变速器输入轴。然而，在任何情况下，变速器都不能增加机械功率。功率一词在物理意义上是指单位时间内传输的能量！这就是为什么叫机械动力传输 而不是机械动力转换的原因！

传动装置不会改变机械功率（除了降低功率的摩擦效应）！

扭矩与速度的关系

旋转轴的机械功率 P 取决于扭矩 M 和速度 n 根据方程 (2）。如果不考虑摩擦损失，由于能量守恒定律，供给主动轴的机械功率必须与从从动轴获取的功率相同。毕竟，在一定时间内传递的能量理想地完全从主动轴传递到从动轴。

图：变速箱输入输出扭矩与转速的关系

因此，如果根据能量守恒原理将主动轴P1和从动轴P2的机械功率相等，则直接导致扭矩与速比的关系如下：

（3）

（4）

（5）

对于齿轮箱输入处的给定扭矩和速度，等式的左侧是恒定的。显然，等式右边的乘积，即变速箱输出扭矩和速度的乘积，也必须对应于这个常数值。因此，通过变速箱的扭矩增加必然伴随着相同程度的速度降低。相反，速度的增加会导致扭矩地降低到相同的程度。

类似的关系也适用于平移运动，变速箱可能只会改变有利于或牺牲两个量（力或速度）之一：

（6）

（7）

《变速箱（变速箱）如何工作？》，在这篇文章中将更详细地解释了扭矩和转速（或力和速度）如何在变速箱中转换 。

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