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图3.4 1档~4档使用的齿轮组一览
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刚才我讲过，1档时发动机的扭矩增大到原来的4倍。这其实是利用了齿轮的大小比率。
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如图3.4所示，1档时虽然增大了力，但转速降至原来的1/4。这是因为旋转力从小齿轮传递至大齿轮时，小齿轮旋转一次大齿轮才旋转1/4次。因此，1档时虽然提高了发动机一侧齿轮的转速，但传递到轮胎的转速并没增加多少，所以时速才只有20km~30km。
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为了提高速度，就需要提高在驱动轮一侧传递旋转力的齿轮的转速。如果将齿轮的直径比变为3：1或2：1，使小齿轮的转速逐渐接近大齿轮，就能提高驱动轮的转速从而给汽车提速。如图3.4所示，当4档时齿轮的直径比为1：1，两侧的旋转力和转速就相同了。变速器就是这样切换大小齿轮组的。
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读到这里，你可能会有疑问：发动重达1吨的汽车需要很大的力，那发动后就没必要增大发动机的力了吗？
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我在第2章讲到发动机的飞轮时讲过一个物理原理，即重物的确很难开始运动，但一旦开始就很难停止。这就是物体的惯性力。比如骑自行车时，自行车起动后只需很小的力就能继续前进。甚至即使不用力踩脚踏板，它也能暂时保持速度不变。汽车也是如此。虽然从静止到发动需要很大的力，但一旦发动，就不需要那么大的力了。因此，汽车一旦发动，相对于力的大小，更加关注的是速度的快慢，力图通过缩小大小齿轮的直径比完成加速。
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汽车是怎样跑起来的 [:1700046525]
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3.2.4 在所有齿轮啮合时切换齿轮
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既然大家都已经了解了变速器内齿轮的作用，那么下面我就来讲一下变速器内齿轮的组合方式。
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之前我讲过，汽车的变速器内排列了多组直径比不同的大小齿轮组。请再返回去看一下图3.3。
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如图3.3所示，从右侧开始并排放置了直径比分别为4：1、3：1、2：1和1：1的4组齿轮组。这就是4档变速器。
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汽车的齿轮切换，是指驾驶员根据汽车的行驶速度选择适当的齿轮组。虽说叫齿轮变换，但并不是每次都要改变齿轮的组合，而是事先准备好成套的齿轮，因此我们称之为常啮合式变速器。
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那么，当4个档位的齿轮组合全部啮合时，该怎样进行齿轮切换呢？
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进行齿轮切换时，要先将变速杆拨动至空档状态，这时所有齿轮组合都不与将旋转力传递至轮胎的输出轴相连，各个齿轮都处于空转状态。当驾驶员把变速杆拨动至1档时，1档的齿轮组合借助牙嵌式离合器与输出轴啮合相连。牙嵌式离合器虽然也叫离合器，但它不同于我在讲解将发动机的旋转力传递至变速器时所说的离合器。
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牙嵌式离合器是指两个齿轮通过像犬牙一样的啮合来相互接合的传递装置（图3.5）。1档时，齿轮一侧（发动机一侧）的牙嵌式离合器与将旋转力传递至驱动轮的输出轴一侧的牙嵌式离合器相啮合。这样一来，1档齿轮与输出轴相连，就将发动机的旋转力传递到了驱动轮。
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图3.5 牙嵌式离合器的结构※像犬牙一样相互啮合的传递装置。驾驶员拨动变速杆时，与所选齿轮的牙嵌式离合器啮合
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每一套齿轮组合都有一个牙嵌式离合器。1档时其他齿轮组合的牙嵌式离合器都不啮合，因此均处于空转状态。
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驾驶员前后左右拨动变速杆，使得牙嵌式离合器啮合或者分离。由于驾驶员是以H形拨动变速挡，所以我们通常把变速杆的拨动方式称为H型换挡模式。
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例如，从空档向左前方拨动变速杆就是1档，再向左后方拨动就是2档。接着向右前方就是3档，右下方就是4档。
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将变速杆拨动至H形的各个位置时，就会带动连接在变速连杆前面的拨叉。随后选择与齿轮组合相对应的牙嵌式离合器，连接至与驱动轮相连的输出轴。
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事先设置好齿轮的组合，通过牙嵌式离合器的啮合或分离进行齿轮切换，这样就无需每操作一次让齿轮啮合一次了。
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汽车是怎样跑起来的 [:1700046526]
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3.2.5 行驶中无法实现齿轮的啮合
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可以想象一下，如果没有常啮合式的变速器会怎样？作为精密零件，齿轮上锯齿间的缝隙很小，因此即使在静止状态下，都很难将一个齿轮的锯齿啮合在另一个齿轮的两个锯齿之间。静止状态下都这么难，就更不用说在旋转时让齿轮啮合了。
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即使在空转状态下，发动机的转速都可以达到每分钟500~600次。在汽车发动后加速的过程中切换齿轮时，发动机的转速甚至可以达到空转时的10倍，约为每分钟5000~6000次。