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AutomobileTransmissionsandPowerSteeringAutomobiles,trucks,buses,andtractorsalldependontransmissionstodeliverpowerfromtheenginetothewheels,Thegasolineanddieselenginesthatpowerthesevehiclescannotbeconnecteddirectlytothewheels,becausetheenginesmustkeepturningatacertainseedtokeepfromstalling.Also,differentamountoftorque(turningforce)mustbedeliveredtothewheelsatdifferenttimes.Alargeamountofforceisneededtogetacarmovingfromastandstill.Lessforceisneededtokeepthecarmovingonceitisrolling.Goingupahillofdrivingathighspeedrequiresstillotheramountofforce.Itisthejobofthetransmissiontodelivertheparticularamountofforcethatisneeded.Thetransmissionalsoallowsamotorvehicletobackup-----gasolineanddieselenginescanruninonlyonedirection,butthetransmissioncanreversethedirectionoftheforce.Andwhenacarstops,thetransmissionletstheenginekeeprunningwithoutmovingthewheels.Theheartofanytransmission——evenanautomaticone—isasetofgears.Gearsdonotchangethepowerofanengine,buttheycanincreasethetorquebydecreasingthespeed.Theycanalsoincreasethespeedbydecreasingthetorque.Theautomobiletransmissionusesaseriesofgearswhichenablestheenginetocontinuetooperateatmaximumefficiencywhenthevehicle’sspeedisaltered.Settinganautomobileinmotionrequiresalargeamountofpowertoovercometheinertiaofthevehicle’sweight.Thisprocessrequireshighenginespeed,neededforhighpower,andagradualincreaseinavehicle’sspeedtoavoidajerkystart.Todothis,alowgearratioisallowsthecrankshafttorevolveseveraltimesinordertoturntherealaxleonce.Thelowgearratioisusedforstarting,climbingsteepslops,andothersituationsinwhichmaximumpowerisrequired.Aspowerneedsarereduced,asecond,highergearratioisusedwhichrotatestherearaxlewithfewerrevolutionsofthecrankshaft.Asthecar’sspeedincreases,successivelyhighergearratiosareuseduntilthedrivefromtheenginetotherearwheelspassesthroughthetransmissionwithoutreduction.Twoprincipletypesoftransmissionareused,manualandautomatic.Themanualtransmissionsystempermitsthedrivertoselectthedesiredgearratiobymanipulatingashiftlever.Besidestheforwardspeedgears,additionalgearingisincorporatedtopermitthevehicletooperateinreverse.ManuallyoperatedpassengercartransmissionusedintheUnitedStatesandCanadausuallyhavetherespeedsforwardandoneinreverse.Trucks,tractors,buses,andotherheavy-dutyvehicleshaveasmanyas10forwardspeedsand2inreverse.Theseunitsarebasicallyfive-speedtransmissionswithatwo-speedauxiliarygearbox.Transmissionthataretobeshiftedwiththevehicleinmotionincorporatesynchromeshunitstopreventgearsfromclashingastheyaremeshed.Thesynchromeshunitsynchronizesthespeedofthegearssothattheyrevolveatthesamespeedastheyslideintoengagement.Theautomatictransmissionsystemchangesgearratiosautomaticallyinresponsetochangesinenginespeedorthrottlesetting.TheuseofautomatictransmissionsincreasedtremendouslyafterWorldWarⅡ,andtheyareinstalledinmorethanhalfoftheautomobileproducedintheUnitedStates.Automobilesequippedwithanautomatictransmissionhaveacontrolleverwhichallowsthedrivertoselectneutral,low,drive,andreverse.Theengineisstartedinneutral,andtheleverismovedto“drive”fornormaloperationwhenmovingforward.In“drive”positionthevehiclescanacceleratefromresttomaximumspeedbysimplydepressingtheaccelerator.The“low”positionpreventthetransmissionfromshiftingoutofthelowergearratios.Itisusedforclimbingsteepgrades,inmud,oratothertomeswhenmaximumpowerisneeded.Someunitshavea“park”position,whichlocksthetransmissiontopreventaparkedcarfromrolling.Theautomatictransmissionmakesiteasiertodriveacar,butitislessefficientthanamanuallyshiftedunitandincreasegasolineconsumption.Forthisreason,theautomatictransmissionisnotascommoninEurope,whereeconomyofoperationisaprimesalesfactor.Fourbasictypesofautomatictransmissionshavebeendevelopedtothepointwheretheyhavebeeninstalledinproductionvehicles.Thefirstconsistsofastandardmechanicaltransmissionandclutchwhichisautomaticallyshiftedbypneumatic,hydraulicorelectricpowerunits.Thesecondtypeusesahydraulictorqueconverterplusaplanetarygearsystemtoincreaseenginetorque.Thethirdsystemcombinesahydrauliccouplingwithanautomaticallyshiftedmechanicalgearboxtoprovidetorqueamplification.Thefourthtypeusesoneormorestagesofhydraulictorqueconversiontoprovidetorquemultiplication.Automatictransmissionshiftinresponsetosignalsfromspeedsensingandthrottlepositionsensors.Theunitsincorporatinghydraulictorqueconvertersusethehydraulicfluid,underpressure,toengageanddisengageplanetarygeartrains.Powersteeringsystem也是汽车重要的一部分，Thecaroftodayislargerandheavierthanearliercars；thetyresarewider,furtherapartandinflatedtolowerpressures.Inaddition,thetrendofdevelopmenthasbeentoplacemorethanhalftheweightonthefrontwheels,especiallytheweightoftheengine,whichitselfislargerandheavierthanintheearlydays.Tomakecarseasiertosteer,thegearratiointhesteeringboxattheendofthesteeringcolumnwaschangedtothatturningthewheelrequiredlesstorque,butthisincreasedthenumberofturnsofthesteeringwheelrequiredonmoderncarswithoutpowersteeringcomparedto2.5or3turnsforcarsbuiltbefore1940.Moderncarswithpowersteeringonlyrequireaboutthreeturns.Powerassistedsteeringwasfirstdevelopedinthe1920s；oneofthefirstdeviceswasdevelopedbyanengineeratPierceArrow,anAmericanmakeofluxurycars.TheCadillacdivisionofGeneralMotorswasgoingtoofferpowersteeringasoptionalequipmentonsomemodelsintheearly1930s,butthedepressioninterferedwithdevelopment.DuringWorldWarⅡpowersteeringwasfittedtomilitaryvehicles；in1952Chryslerbeganofferingit,anditisnowstandardequipmentonmanyofthebiggestAmericancars.Electricdevicesweretried,butpowersteeringtodayisalwayshydraulic,withoilpressureofperhaps1000psi(70kg/cm2)maintainedbyapumpdrivenbytheengineerofthecar.Thesystemisaservomechanism,orservoloop,whichmakesacorrectiontocompensateforthetorqueappliedtothesteeringwheelbythedriver.Itconsistsofanactuatorandacontrolvalve.Theactuatorisahydrauliccylinderwithapiston,orram,whichisfreetotravelineitherdirectionfromthecenter.Thefunctionofthecontrolvalveistorespondtothetorquefromthesteeringwheelbyactuatingsmallervalvesateachendofthecylinder.Thesystemisdesignedtoassistthesteeringlinkage,ratherthantoreplaceit,anditdoesnotdoalloftheworkofsteering,butleavessomeofitforthedriver.Thusifthehydraulicsfailthecarcanstillbesteered,thoughwithgreatereffort,andatalltimesthefeeloftheroadismechanicallytransmittedfromthefrontwheelstothehandsofthehandsofthedriveronthesteeringwheel,anessentialelementofsafedriving.Thepowersteeringmakesapositivecontributiontosafedrivinginthatifthedriverhitsasmallobstacleintheroadorhasaflattyreatspeed,thepowerunitmakesiteasiertokeepthecarundercontrol.Manylargecarsfittedwithwide,stiffradialplytyreswouldbenearlyimpossibletosteeratparkingspeedswithoutpowersteering.Hydrostaticsystems,designedforoff-the-roadvehicles,areexceptiontosomeofthis,becausetheydispensewiththesteeringcolumnandthesteeringbox,andthesteeringwheelandthesteeredwheelsareconnectedonlybyhydraulictubesorhoses.Thepowersteeringsystemincludesareservoirtoholdtheoil.Oilpressureisalwaysprovidedwhentheengineisrunning,butwhenthesystemisatrest,thatiswhenthesteeringwheelisnotbeingturned,equalpressureisavailabletoeachsideofthepistonintheactuator,sothatitdoesnotmove.Therearebasicallytwotypesofpowersteeringsystem:thosewhichhavethecontrolvalvelocatedwithinthesteeringbox,inwhichcaseitisusuallyarotaryvalve,andthoseinwhichthevalveisintegralwithactuator,whenitisanaxialspoolvalve.汽车传动系与动力转向装置轿车、卡车、公交车以及拖拉机都靠汽车传动系将动力从发动机输送到车轮上。为机动车辆提供动力的汽油或柴油发动机不能直接与车轮相连，因为发动机必须以一定的速度运转以防熄火停车。而且，在不同的时刻，需要由不同大小的力矩（旋转力）传递到车轮上。当车辆从静止开始运动的时候需要较大的力矩，而一旦启动后要维持车辆行走则需要较小的力矩。当车辆以比较高的速度爬坡的时候，还需要额外的驱动力。传动系的作用就是在需要的时候传递特定大小的力矩。传动系统也能够使机动车辆后退——虽然汽油或者柴油发动机只能够按一个方向旋转，但是传递系统可以改变力矩的方向。当车辆停止运动时，传动系统能够使发动机保持运动而车轮不运动。即使是自动的，任何一个汽车传动系统的核心都是一系列齿轮装置。齿轮不改变发动机的功率大小，但它可以通过降低转速来增大转矩；也可通过减小转矩来提高转速。汽车传动系是用一系列齿轮，在车速改变时，该系统能使发动机继续以最高效率运转。起动汽车需要大功率以克服车辆本身的惯性。启动过程要求发动机的转速高，即大功率所必需的转速，同时还要求汽车逐步加速，以免造成颠簸起动。为此，低速比可使曲轴传动数周而后轮轴只转一周。低速比用于起动，爬陡坡及其他需要大功率的场合。当功率需要减小时，就用较高的变速比，此变速比使曲轴以较少的转数带动后轮轴。随着车速的增大，要继续地使用更高的变速比，直至发动机到后轮轴的传动经过传动装置时无需减速为止。传动装置主要由两类：手动的和自动的。手动传动系要求驾驶员熟练地操纵变速杆以选择所需的变速比。汽车一般除装有前进变速齿轮外，还有辅助齿轮装置，以便倒车。在美国和加拿大，客车的手动传动系有三个前进档和一个倒车档。卡车、拖拉机、公共汽车及其他重型车辆都有十个前进挡和两个倒车档。这些机构主要有五速传动机构和一个二速辅助齿轮箱。那些使汽车在行进中可变速的传动系都装有同步齿轮变速机构，以防止齿轮啮合时碰撞。同步齿轮变速机构使齿轮速度同步，这样，在这些齿轮进入啮合时，能同速转动。自动传动系随发动机的速度变化或调速气门的变化而自动地改变速比。第二次世界大战后，应用自动换挡的车辆迅速增加。美国现今生产的汽车多半都装有自动换挡装置。装自动换挡的汽车都有一操纵杆，驾驶员可用它选择空挡、低速、行驶和倒车速度。发动机以空挡起动，操纵杆移至“行驶”挡为正常向前运行。挂“行驶”挡时，只要踩下加速踏板，汽车便可从静止加速到最大速度。低档位置可防止变速机构变速超出较低的变速比范围。抵挡用于爬陡坡、泥路或者其他需要大功率的场合。有的车还装有“停车”挡，它可锁住变速机构以防止已停止的汽车溜动。使用自动换挡装置使驾车更加容易，然而，它没有手动变速效率高，而且汽车油耗量增大。因此自动变速机构在欧洲用的并不普遍，因为在那里经济实惠是汽车销售的首要因素。现已研制处四种基本自动换挡装置，并已达到在汽车上安装使用的程度。第一种是标准的机械传动装置及靠气传动。液力或电力装置自动换挡的离合器。第二种是液力变矩器加行星齿轮机构，以增加发动机的扭矩。第三种是把液力联轴器与自动换挡机械齿轮箱结合在一起以增大扭矩。第四种是用一级或多级的液力变矩器以增大扭矩。自动换挡是随着来自速度传感器和调速气门位置传感器的变化而变速的。该装置与液力变矩器相合并，利用高压液流使行星齿轮啮合或分离。动力转向装置也是汽车上重要的一部分，现今的汽车比早期的汽车大得多也重的多。为了降低压力，加宽了轮胎，也加大了轮胎间距，并给轮胎充了气。此外，汽车的发展趋势主要是把一多半的重量，特别是发动机的重量，由前轮承受，发动机本身也比早期的既大又重。为使汽车容易转向，改变了转向柱末端转向箱的传动比，结果只需较小的扭矩转动方向盘。然而，这与1940年以前制造的汽车需要两周半或三周的传数相比，现在无动力转向装置的转向盘所需的转数增加了，而有动力转向装置的现代汽车其转数只需三周左右。动力转向装置早在20世纪20年代首次研制出来；最初的装置之一是由皮尔斯.埃罗汽车长的一位工程师、美国豪华汽车制造商研制出来的。在20世纪30年代初期，美国通用汽车公司卡迪莱克汽车分部打算提供动力转向装置作为某些型号汽车的备选装置，但是经济萧条妨碍了其发展。在第二次世界大战期间，动力转向装置曾装在军用车辆上。1952年克莱斯勒公司开始提供这种装置。现在这种动力转向装置是美国许多大型汽车的一种标准配置。虽然曾经试过电动装置，但现在用的动力转向装置常是液压的，由汽车发动机驱动一台泵，该泵使油压维持在1000泵/平方英寸（700公斤/平方厘米）。该系统叫做私服机构或私服回路，其作用是进行调整以补偿驾驶员施加于转向盘的扭矩。私服回路系统由一传动装置和一控制阀组成。该传动装置即是一个装有活塞或柱塞的油缸，此油缸的活塞可以从油缸中央向两个方向自由移动。控制阀的作用是通过开动油缸两端处的小阀对方向盘的扭矩做出反应。设计这一私服系统由助于转向联动装置，而不是代替转向装置。该系统不能完成全部转向动作，而其余动作则是由司机完成。这样如果液压系统一旦失灵，尽管司机要费些力气，汽车任然可以开动。而且对路面的感觉始终可由汽车前轮机械传地传到驾驶员握着的方向盘的双手。而这是能安全驾驶的一个重要因素。动力转向装置对安全驾驶做出的另一个有益的贡献在于：如果驾驶员碰到路面上的一个小障碍物或在快速行驶重轮胎泄气，该动力转向装置使汽车更容易控制。许多安装了宽而坚硬的径向线网层轮胎的大型汽车，如果没有动力转向装置，当汽车以停车时速度慢行时，几乎不可能对汽车进行转向操作。为不在公路上行驶的一些运输车辆设计的液压系统与这种液压系统有所不同，因为这种液压系统不用转向柱和转向箱，而方向盘和转向车轮只用液压油管或液压软管连接。动力转向系统包括一个盛油的储油箱，在发动机工作时，始终保持着油压不变。但当转向系统不工作时，即转向盘不转动时，传动装置油缸中活塞两侧的压力相等，因此活塞不动。动力转向机构，有两种基本类型：一种是在转向箱内安装有控制阀，这里的控制阀通常是一种螺旋阀，另一种是当控制阀用作轴向柱塞时，该阀门与传动装置构成一个整体。

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