发动机&变速箱基本工作原理[图文说明]
发动机发展史
发动机发展史发动机是现代工业和交通运输的核心。
它的发展历史可以追溯到18世纪末期，当时发明了蒸汽机。
以下是发动机发展史的详细介绍。
1. 蒸汽机：蒸汽机是第一种真正的发动机，它由苏格兰工程师詹姆斯·瓦特于1765年发明。
它使用蒸汽推动活塞来产生动力。
蒸汽机被广泛应用于煤矿、纺织厂、造船厂等工业领域。
2. 内燃机：内燃机是一种将燃料和空气混合后在内部燃烧产生能量的发动机。
德国工程师尼古劳斯·奥托于1876年发明了第一个四冲程汽油内燃机，这标志着内燃机时代的开始。
内燃机比蒸汽机更加高效、轻便和便于维护，因此被广泛应用于汽车、飞机、船舶等领域。
3. 柴油引擎：柴油引擎是一种利用压缩空气使柴油自然点火的内燃机。
德国工程师鲁道夫·迪波尔于1892年发明了第一个柴油引擎。
与汽油发动机相比，柴油发动机更加节能、耐用和可靠，因此被广泛应用于重型车辆、船舶和发电机等领域。
4. 涡轮喷气式发动机：涡轮喷气式发动机是一种通过将空气压缩、加热和喷出来产生推力的发动机。
英国工程师弗兰克·惠特利于1930年代初期发明了第一个涡轮喷气式发动机原型。
涡轮喷气式发动机被广泛应用于商业飞机、军用飞机和导弹等领域。
5. 电力驱动：电力驱动是一种使用电池或其他电源产生能量来驱动车辆或设备的技术。
随着电池技术的进步，电力驱动逐渐成为一种重要的替代能源选择，它可以减少对化石燃料的依赖，并降低环境污染。
总之，随着科技的不断进步，人类创造出越来越高效、节能和环保的发动机，这些发动机不仅推动了工业和交通运输的发展，也为人类创造了更加便利、舒适和美好的生活。
发动机的主要技术参数及含义
发动机的主要技术参数及含义发动机是现代交通工具中必不可少的核心部件，它的主要技术参数对于衡量发动机性能以及效果具有重要意义。
以下是发动机的主要技术参数及其含义。
1. 排量：排量指发动机在一个工作循环中所有气缸容积的总和。
一般以毫升（mL）或立方厘米（cc）为单位表示。
较大的排量通常意味着更强大的动力和更高的燃油消耗。
2. 最大功率：最大功率是发动机在单位时间内产生的最大动力输出。
常用单位为千瓦（kW）或马力（hp）。
较高的最大功率表示发动机的动力更强大。
3. 最大扭矩：最大扭矩是发动机产生的最大转矩，决定了车辆起步、加速和爬坡能力。
通常以牛顿米（Nm）为单位。
较大的最大扭矩表示发动机的动力输出更充沛。
4. 燃油消耗：燃油消耗表示发动机在运行过程中消耗的燃油量。
一般以每百公里耗油量（L/100km）表示。
低燃油消耗意味着较高的燃油经济性。
5. 压缩比：压缩比指发动机压缩室内气体的最高压力与最低压力之比。
较高的压缩比有助于提高热效率和燃油经济性。
6. 气缸数量和配置：发动机根据气缸的数量和排列方式进行分类。
常见的有三缸、四缸、六缸和八缸发动机。
气缸数量和配置对发动机的平衡性、动力平顺性和燃烧效率等影响较大。
7. 发动机重量：发动机重量是指发动机本身的重量，通常以千克（kg）为单位。
较轻的发动机有助于减轻整车重量，提高操控性和燃油经济性。
8. 排放标准：排放标准是规定发动机在运行中排放的有害物质限制值。
不同国家和地区有不同的排放标准，其中较高的排放标准要求发动机减少尾气排放，保护环境。
综上所述，发动机的主要技术参数包括排量、最大功率、最大扭矩、燃油消耗、压缩比、气缸数量和配置、发动机重量以及排放标准等。
这些参数直接影响发动机的性能和效果，对于选择合适的发动机具有重要意义。
发动机简介介绍
发动机的维护与保养
定期更换机油
发动机机油需要定期更换 ，以保持润滑效果和延长 发动机寿命。
清洗空气滤清器
定期清洗或更换空气滤清 器，防止杂质进入发动机 ，影响性能。
检查点火系统
定期检查点火系统，确保 火花塞等部件正常工作， 保证发动机顺利点火。
发动机的常见故障与排除方法
无法启动
可能是由于电瓶电量不足、点火系统故障等原因 导致，需检查电瓶、点火系统等部件进行维修。
发动机是各种交通工具（如汽车、飞机、船舶等）以及 发电、农业、工业等领域的重要动力来源，为这些设备 和机器提供运转所需的动力。
发动机的工作原理和分类
工作原理
发动机的工作原理基于内燃式或外燃式两种方式。内燃式发动机通过燃烧室内混合气体产生高 温高压燃气推动活塞运动，从而产生动力；外燃式发动机则通过在外部燃烧燃料产生蒸汽或气 体，推动涡轮或活塞产生动力。
发动机简介介绍
汇报人：
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目录Leabharlann • 发动机的基本概念和原理 • 发动机的类型和特点 • 发动机的构造和组成部分 • 发动机的技术发展和趋势 • 发动机的应用与维护
01
发动机的基本概念和原理
发动机的定义和作用
定义
发动机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，从 而驱动机械设备运转的动力装置。
作用
分类
根据工作原理和应用领域，发动机可分为汽油发动机、柴油发动机、涡轮发动机、蒸汽发动机 等多种类型。其中，汽油发动机和柴油发动机主要用于汽车、船舶等领域，涡轮发动机主要用 于飞机，蒸汽发动机则主要用于发电和工业领域。
发动机的性能指标
• 功率：表示发动机在单位时间内所能提供的动力大小，通常以马力或千瓦为单位。 • 扭矩：表示发动机在运转过程中产生的旋转力矩，反映了发动机的加速能力和负载能力。 • 燃油消耗率：表示发动机在单位时间内消耗燃油的量，是评价发动机经济性能的重要指标。 • 排放性能：发动机的排放物中包含多种有害物质，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等，发动机的排放性能是衡量其对环
发动机理论知识大全
4、油底壳
油底壳的功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。
油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板， 用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。此外，为了保证汽车倾 斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深。油 底壳底部设放油螺塞。有的放油螺塞带磁性，可以吸引机 油中的铁屑。
活塞组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦等组成。
油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并 在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。
此外，气环和油环还分别起到刮油和密封的辅助作用。
3、活塞销
活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆 或相反。活塞销与连杆小头的连接方式有两种，即全浮式 和半浮式。
全浮式活塞销工作时，能在连杆小头和活塞销孔中转动， 而半浮式只能在活塞销孔中转动，不能在小头孔内转动 。
3)裙部 活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应保 证活塞在气缸内得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何 工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。
另外，沿活塞轴线方向活塞的温度是上高下低，活塞的 热膨胀量自然是上大下小。因此为使活塞工作时裙部接 近圆柱形，须把活塞制成上小下大的圆锥形或桶形。
2、活塞环
燃烧室具备的条件
1、结构紧凑、提高热效率 2、增大进气门或进气道、提高发动机转矩和功率 3、压缩行程终点产生挤气涡流、保证充分燃烧 4、保证火焰传播距离最短（汽油机） 5、形状与燃油喷射、空气涡流运动进行良好配合（柴油机）
3、气缸衬垫
气缸衬垫是机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。 其作用是保持气缸密封不漏气，保持由机体流向 气缸盖的冷却液和机油不泄漏。 按所用材料的不同，气缸衬垫可分为金属—石棉 衬垫、金属—复合材料衬垫和全金属衬垫等多种。
发动机各项参数
发动机各项参数
参数一:缸数。
一般的汽车的发动机所使用的内燃机都是往复式内燃机。
而这个缸数就是说有多少个能为发动机提供动力的燃烧室。
普遍的乘用车的气缸数经常使用的都是3缸，4缸和6缸发动机。
而气缸数的多少，直接影响着发动机平顺性的好坏。
参数二:排量。
这个排量所指的是发动机所有气缸的容积总和。
也就是前面所说的燃烧室的容积。
而决定这个排量的因素是气缸的缸径和活塞的行程。
参数三:最大功率。
汽车在运行过程中，发动机转速快慢以及给油量的多少都会影响所输出功率的大小。
因此这个最大功率就是指发动机在某个转速下，其功率所达到的最大值。
参数四:峰值扭矩，这个扭矩是指在一固定转速下，发动机曲轴所输出的转矩的大小。
因此峰值扭矩的大小关系到这台发动机的爆发力的大小，也就是我们所说的百公里加速的快慢。
参数五:升功率，升功率的大小，直接决定了发动机的单位排量下所输出的最大功率的数值大小。
升功率也直接决定对燃油的利用率的大小。
参数六:压缩比，压缩比直接体现在一台发动机在运行的时候对油气混合体的压缩程度。
压缩比越高，所产生的动能就越高。
不过压缩比还是得适量。
过高的话，对发动机运行过程中的稳定性造成影响。
发动机基础知识讲解，不能再详细了！（附高清图）
发动机基础知识讲解，不能再详细了！（附⾼清图）⾸先我们来看⼀幅发动机总成图发动机拆散之后，零部件也是⼀⼤堆如果凭上⾯这样的图去了解发动机的话，就有如“盲⼈摸象”。
⼩编在这⾥给各位倾情奉上整理后的图⽂。
发动机分为两⼤机构与五⼤系统，有没有⼩伙伴知道是哪些？两⼤机构：曲柄连杆机构、配⽓机构五⼤系统：点⽕系统、燃油供给系统、冷却系统、润滑系统与启动系统曲柄连杆结构曲柄连杆机构⼜由机体组、曲轴飞轮组与活塞杆组组成。
01机体组发动机机体组主要由⽓缸盖、⽓缸垫、⽓缸体、油底壳、⽓缸盖罩以及主轴承盖等组成。
⽓缸体发动机的主体，将各个⽓缸和曲轴箱连为⼀体，是安装活塞、曲轴以及其他零件和附件的⽀承⾻架。
⽓缸体的缸套周边是有⽔道的（如下图），以供发动机散热。
⽓缸盖作⽤是密封⽓缸，与活塞共同形成烧空间，承受⾼温⾼压燃⽓的作⽤。
同时也是配⽓机构的载体。
⽓缸垫⼜称⽓缸衬垫，位于⽓缸盖与⽓缸体之间，其功⽤是填补⽓缸体和⽓缸盖之间的微观孔隙，保证良好的密封性，防⽌⽓缸漏⽓和⽔套漏⽔。
油底壳油底壳是曲轴箱的下半部，⼜称为下曲轴箱。
作⽤是密闭曲轴箱做为储油的外壳，防⽌杂质的进⼊。
⽓缸盖罩位于发动机上部，是盖在⽓缸盖上的罩壳，起到密封的作⽤，防⽌杂质的进⼊。
02曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、曲轴⽪带轮与正时齿轮等组成。
安装在⽓缸体上⾯。
曲轴承受来⾃连杆的⼒，将活塞的上下运动转变为曲轴的旋转运动并输出。
飞轮安装在发动机后⽅，拥有⼀定的重量，有储能的作⽤。
还是离合器的安装部件，其上的齿圈为启动马达带动发动机运转的齿圈。
曲轴⽪带轮带动其它发动机附件的动⼒来源，依靠传动⽪带将动⼒传递给发电机、⽔泵、压缩机、⽅向助⼒泵等。
其上有缓冲减震装置，是为了减少因发动机⼯作时产⽣的冲击振动。
曲轴正时齿轮将动⼒传给凸轮轴的正时齿轮，使发动机能稳定运转。
03活塞连杆组活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆⽡、连杆⽡盖、连杆螺栓等组成。
活塞：发动机⽓缸中往复运动的机件。
汽车发动机的工作原理及总体构造
汽车发动机的工作原理及总体构造
一、汽车发动机的工作原理
1.吸气：发动机的活塞下行时，活塞腔内的气门打开，通过气门进入
汽缸的混合气。
2.压缩：活塞上行时，活塞腔内的气门关闭，活塞将混合气压缩成高
压气体。
3.爆燃：在活塞接近顶死点时，火花塞产生火花，将混合气点燃爆炸，释放出能量。
4.排气：活塞下行时，废气通过排气门排出汽缸，为新的混合气提供
空间。
通过这四个基本过程循环运作，汽车发动机可以持续地产生动力，驱
动汽车运行。
二、汽车发动机的总体构造
1.气缸体系：汽缸是发动机燃烧的主要部分，通常由铁合金或铝合金
制成。
汽缸体内设置有活塞和气门，通过这些部件的运动来实现吸气、压缩、爆燃和排气的过程。
2.曲轴与连杆机构：曲轴是将活塞运动转化为有用功的装置，具有一
定的几何结构，可以将来自活塞的线性运动转化为旋转运动。
连杆连接活
塞与曲轴，将活塞的线性运动转化为曲轴的旋转运动。
3.气门机构：气门控制气缸内的进气和排气。
气门通过气门杆与凸轮
轴相连接，由凸轮轴的转动带动气门的开闭。
4.燃油供给系统：燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、喷油器等。
燃油从燃油箱经过燃油泵被送入汽缸，与空气混合后形成可燃气体。
此外，还有点火系统、冷却系统、润滑系统等辅助系统，保证发动机正常运行。
总之，汽车发动机通过吸气、压缩、爆燃和排气这四个基本过程，不断地将化学能转化为机械能，从而驱动汽车运行。
其总体构造包括气缸体系、曲轴与连杆机构、气门机构和燃油供给系统等。
这些构造相互配合，共同完成发动机的工作。
介绍各类型飞机发动机
介绍各类型飞机发动机各类型飞机发动机的介绍一、涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机是一种常见的飞机发动机类型，主要用于小型飞机和地区航班。
它结合了涡轮和螺旋桨的特点，可以提供较大的推力和较低的燃油消耗。
涡轮螺旋桨发动机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后推动涡轮旋转，最后通过传动系统将动力传递给螺旋桨，产生推力。
二、涡喷发动机涡喷发动机是现代飞机中最常见的发动机类型之一。
它利用喷气原理产生推力，适用于各种类型的飞机。
涡喷发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流来产生推力。
它具有高推力、高效率和较低的燃油消耗等特点，被广泛应用于商用飞机和军用飞机。
三、涡扇发动机涡扇发动机是一种性能优越的发动机类型，常用于中大型喷气客机。
它结合了涡轮和喷气原理，具有高推力、低噪音和较低的排放等特点。
涡扇发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流产生推力，同时通过涡轮驱动风扇产生附加推力。
它的高效率和低噪音使其成为现代喷气客机的首选发动机。
四、涡桨发动机涡桨发动机是一种结合了涡轮和螺旋桨的特点的发动机类型，主要用于直升机和小型飞机。
涡桨发动机通过压缩空气、燃烧燃料并排出高速喷气流来产生推力，同时利用传动系统驱动螺旋桨产生附加推力。
涡桨发动机具有高推力、灵活性和良好的低速性能等特点，适用于垂直起降和短距离起降的飞机。
五、火箭发动机火箭发动机是一种产生巨大推力的发动机类型，主要用于航天器和导弹。
火箭发动机通过燃烧燃料和氧化剂产生高温高压气体，并将其排出产生推力。
火箭发动机具有高推力、高速度和短时间内产生大量推力的能力，但燃料消耗量较大。
它被广泛应用于航天领域，推动着人类探索太空的脚步。
六、活塞发动机活塞发动机是一种传统的内燃机发动机类型，主要用于小型飞机和私人飞机。
活塞发动机通过往复运动的活塞产生推力，通过连杆和曲轴传递动力。
它的工作原理类似于汽车发动机，通过燃烧燃料产生高温高压气体来推动活塞运动。
活塞发动机具有结构简单、维护容易和燃料适应性强等特点，但推力较小，燃油消耗较高。
发动机的八种分类
发动机的八种分类
机动车发动机有八种不同的分类，分别是燃油发动机、气体发动机、电气发动机、动力咔咔发动机、喷气发动机、轮毂发动机、旋翼发动机及离心发动机。
一、燃油发动机是最常见的发动机类型，所有的汽车和很多内燃机驱动的家用发动机都属于这一类。
燃油发动机的主要原理是把燃料燃烧在点火系统，形成高温高压气体，再把气体推动爆管或活塞等机械部件转动，以达到发动机输出功率的目的。
二、气体发动机是气体推动的发动机，它可以使气体把吸入系统传给活塞室，燃料却不需要吸入到点火系统里，而是可以在点火室里。
《汽车发动机》课件
汽缸体与汽缸盖
汽缸体
发动机的骨架，容纳活塞运动的 圆筒形空腔，通常与曲轴箱连成 一体。
汽缸盖
封闭汽缸上部，与汽缸体和活塞 顶部共同构成燃烧室，并承担密 封和散热功能。
活塞与连杆
活塞
在汽缸内往复运动的机件，承受气体压力并通过连杆将动力 传给曲轴。
连杆
连接活塞与曲轴的机件，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋 转运动。
发动机。
缸内直喷技术
采用缸内直喷技术，提高燃油的雾化 质量和燃烧效率，降低油耗和排放。
可变压缩比技术
通过改变发动机的压缩比，实现发动 机在不同工况下的最优性能，提高燃 油经济性和动力性。
智能化和自适应技术
未来发动机将更加注重智能化和自适 应技术的应用，实现发动机的自我优 化和自适应控制。
THANKS
台架试验
在实验室条件下，通过专 门的测试设备对发动机进 行各项性能指标的测量和 评价。
道路试验
在实际道路行驶条件下， 通过测量车辆的动力性、 经济性、排放性等指标来 评价发动机性能。
模拟仿真
利用计算机仿真技术，建 立发动机的数学模型，模 拟发动机在各种工况下的 性能表现。
影响发动机性能的因素
结构设计
《汽车发动机》课件
contents
目录
• 汽车发动机概述 • 汽车发动机的工作原理 • 汽车发动机的主要部件及功能 • 汽车发动机的性能指标与评价 • 汽车发动机的维护与保养 • 汽车发动机的发展趋势与展望
01 汽车发动机概述
发动机的定义与分类
定义
发动机是一种将燃料内能转化为机械 能的装置，为汽车提供动力。
02 汽车发动机的工 作原理
四冲程汽油机工作原理
进气冲程
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发动机、变速箱基本工作原理，【图文说明】
摘自：HOWSTUFFWORKS 翻译：Tayz
一、基本理论
汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。
因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。
有两点需注意：
1．内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。
2．同样也有外燃机。
在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。
燃料
（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动
力。
内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。
所以，现代汽车不用蒸汽机。
相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。
这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。
二、燃烧是关键
汽车的发动机一般都采用4冲程。
（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）
4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。
完成这4个过程，发动机完成一个周期(2圈)。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下
1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气
2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。
3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。
4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。
注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。
三、汽缸数
发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。
我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。
见下图
直列4缸
V6
水平对置4缸
不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。
四、排量
混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。
汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。
每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。
一般来说，排量表示发动机动力的大小。
所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。
五、发动机的其他部分
凸轮轴控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。
火花必须在适当的时候放出。
阀门进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。
在压缩和
燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。
活塞环在气缸壁和活塞中提出密封：
1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）
活塞杆连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽包围着曲轴，里面有相当数量的油.
手动变速箱的基本工作原理
一、变速箱的作用
发动机的物理特性决定了变速箱的存在。
首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。
比如，发动机最大功率出现在5500转。
变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。
理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。
无级变速箱（CVT）就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。
二、CVT
无级变速箱有着连续的变速比。
其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。
现在，改进的设计使得CVT的使用已比较普遍。
国产AUDI 2.8 CVT
变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速
奔驰C级Sport Coupe 6速手动变速箱
一个5档的变速箱提供5种不同的变速比，在输入轴和输出轴间产生转速差。
见下表：
三、简单的变速箱模型
为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：
•输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。
•轴和齿轮（红色）叫做中间轴。
它们一起旋转。
轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。
•轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。
车轮转动会带着花键轴一起转动。
•齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。
在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。
•齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。
1档
挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。
见下图：
如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。
在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。
当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。
两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。
四、真正的变速箱
如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。
换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图
在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入1档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。
你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）
倒档通过一个中间齿轮（紫色）来实现。
如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。
因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。
同步装置
同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图
齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。
汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基本的概念。