汽车为什么要变速？
好吧，这个问题可能有些唐突。在大家看来汽车有变速箱和减速器或许是天经地义的事情，这个问题就像问人为什么有胳膊，鸡为什么有鸡腿一样。也许这样问会更加容易回答一些：
如果汽车不能变速会怎么样呢？
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让我们从头开始造一辆车吧。随便选一颗发动机，把它和车轮直接连接。现在开始，它就是一辆车了，给它起个名字叫“鸡腿”吧。这个时候，车轮上的驱动转矩和转速就等于发动机的输出转矩和转速辣，酷不酷?!
然后我们的驾驶员一脚地板油（冲啊！鸡腿！），把转速直接轰到了6500转（假如这辆车能够开动的话）。驾驶员看了一眼仪表盘，车速达到了惊人的每小时860公里！和民航客机的巡航速度大致相等。
但是这时的驱动力只有大约450牛。这样小的驱动力根本不足以克服行驶过程中的阻力。所以，这样高的车速是不能实现的。
聪明的你已经意识到了，不能直接把发动机和车轮相连。至少我们的鸡腿需要一个减速器。
减速器的作用有两点：
1，降低车轮转速
2，增加驱动力矩
于是，鸡腿就有了减速器。它的最大车速被限制到了150公里每小时，同时，最大驱动扭矩超过1000牛米。
我们的驾驶员已经迫不及待要试一试新的鸡腿了！打火，松离合，走你！
发动机一阵痛苦的抖动，熄火了...
咦？我们再试一次。
打火，松离合，走你！
又熄火。
再来一次？
依旧熄火。
驾驶员非常沮丧，只好叫来几个壮（lao）汉帮忙推车。不管怎样，车总算是发动了。
驾驶员松了一口气，心情大好，一脚油门到底：“再表演一个急加速！”然而驾驶员并没有感到他期待的那种推背感。鸡腿还是不紧不慢的跑着。从仪表盘上看，车速确实在上升，但是这样的上升不能给驾驶员速度与激情。驾驶员的感觉大概是这样的：
沮丧的驾驶员继续驾车行驶。前方出现了一个坡道，我们的鸡腿借助惯性向坡顶冲了一段时间之后，速度逐渐慢了下来。驾驶员有了不祥的预感，他把油门踩到了低，而车速还是继续下降。突然，发动机一阵痛苦的抖动。
不出所料还是熄火了
我们的鸡腿就这样困在了坡上
还是得请壮汉来推车
终于把鸡腿开回家了。驾驶员说：“看我表演一个倒车入库。”摸索一番发现，没有倒挡。这并不妨碍驾驶员发挥车技，他三下五除二，把车正着开进了车库。
那么问题来了，这辆不能倒退的车又怎么从车库开出来呢？
……
看到这里你已经发现了，没有变速箱，只有减速器的汽车会出现以下问题：
1，启动困难
2，加速疲软
3，爬坡困难
4，不能倒车
第四个问题不难理解。对于前三条，还得从发动机的输出特性说起。（后退，我要开始装逼了！）
发动机的外特性是指节气门开度最大时的输出特性。节气门开度最大，通常情况下就是油门踩到底。外特性表示了发动机工作能力的最大状态。就是说，外特性表示发动机尽全力工作时的特性。
发动机输出扭矩的外特性一般是这样的：
节气门部分开启时（油门不完全踩下），输出就小于外特性。
可以发现，不管节气门开度如何，随着车速增加，发动机的输出转矩都是先增加后减小，并且变动的范围不太大。
当安装了主减速器，从发动机到车轮之间就有了固定的传动比，输出力矩最终会转化为车轮上的驱动力。驱动力和输出扭矩成正比。
驱动力和车速的关系看起来是这样的：
车辆在平直的道路上匀速行驶时，主要的阻力来自两部分：空气阻力和滚动阻力，这两部分阻力的合力随车速增大而增大，看起来大概是这样的：
驱动力与阻力相等时对应的速度就是最高车速。驱动力大于阻力的时候，这一部分多出的驱动力，就可以用来爬坡或者加速。这张图就是所谓驱动力平衡图。
如果给汽车装上变速箱，这张驱动力平衡图又变成是什么样呢？
挡位越低，减速增矩的作用越强。低挡位虽然只能在较低的车速范围内工作，但是低挡位能够提供很大的驱动力，可以很好的对车进行加速和爬坡。
当只有减速器没有变速器时，传动比大约相当于图中的四挡或者五挡。在车速较低的时候，四挡和五挡与动力强劲的一挡相比，简直软弱不堪。这就是为什么我们的鸡腿在启动和爬坡的时候总是熄火，而且加速能力弱爆的原因。
总结一下：
1，减速器和变速箱共同作用，使得发动机转速与汽车的车速相适应。
2，发动机的功率是有限的。设置不同挡位，可以充分利用发动机的功率，提供尽可能大的驱动力，以满足不同情况下的需求。
3，倒挡的存在，使得汽车进退自如。
现在，你明白为什么汽车需要变速了吗？
