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变速箱是汽车动力传动系统中的关键部件，它位于发动机和车轮之间。如图所示，发动机产生的动力首先传递给变速箱，然后通过差速器最终传递到车轮。变速箱的主要作用是通过不同的齿轮组合，实现传动比的改变，使发动机能够在最佳工作状态下运行，同时满足汽车在起步、加速、爬坡等不同工况下的动力需求。
齿轮传动是变速箱工作的基本原理。通过不同大小齿轮的啮合，可以实现转速和扭矩的变换。传动比等于从动轮齿数除以主动轮齿数。如图所示，20齿的小齿轮驱动40齿的大齿轮，传动比为2，这意味着小齿轮转两圈，大齿轮只转一圈，转速减半但扭矩加倍。这种减速增扭的特性正是汽车起步时所需要的。
变速箱有三大主要作用。第一是改变传动比，通过不同档位提供不同的传动比，1档传动比最大约7.2，提供最大扭矩用于起步，5档传动比最小约1.3，用于高速行驶。第二是实现倒车功能，通过专门的倒档齿轮组改变动力传递方向。第三是提供空挡功能，切断发动机与车轮的动力连接，让发动机在怠速状态运转，保护传动系统。
不同档位有着不同的工作特点和应用场景。1档传动比最大为7.2，提供最大扭矩，主要用于汽车起步和爬陡坡，适用车速0到15公里每小时。2档用于加速过渡，3档是城市道路的常用档位。4档适合郊区道路行驶，而5档传动比最小，用于高速巡航，是最省油的档位。随着档位升高，传动比递减，车速增加，扭矩输出相应减小。
变速箱在实际驾驶中发挥着关键作用。汽车起步时使用1档，传动比7.2，发动机2000转时车轮只转278转，提供最大扭矩克服静摩擦力。爬坡时使用2档或3档，根据坡度调整，保持发动机在高效区间工作。高速巡航时使用5档，传动比1.3，发动机2000转时车轮转1538转，既保证车速又降低油耗。变速箱通过合理的档位选择，让发动机始终工作在最佳效率点附近，实现动力性与经济性的完美平衡。