為什麼手動檔汽車五檔之間距離不一樣，五檔的範圍特別大？

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一檔0～10，二檔10～30，三檔20～40，四檔20～50，只有五檔是30～180+，範圍特別大。從設計上來講，這是什麼原理？從歷史上來講，為什麼要這樣設計？

首先，問題中的描述並不完全正確，不同檔位所能"覆蓋"的速度範圍差別並沒有那麼大。

http://minus.com/mba0IV6

這是一張歐寶Corsa 1.4i 的行駛狀態圖，5條彩色曲線分別代表了5個檔位。可以看到，速度範圍是隨著檔數增高逐漸變大的，並不是五檔覆蓋特別寬，四檔覆蓋範圍一樣很寬並且和五檔很接近。

其中的原因是因為變速箱設計中各個檔位的傳動比是依次遞減的，並且遞減的程度本身也是遞減的。變速箱某一檔的傳動比可以定義為變速箱輸出軸的轉速除以輸入軸的轉速（也即發動機的輸出轉速）。以圖為例，5個檔位傳動比分別為：

一檔：3.545

二檔：1.956

三檔：1.303

四檔：0.892

五檔：0.707

假如一檔的傳動比是3.5，就相當於一檔將發動機的轉速除以3.5，再輸出給驅動軸。如果這台發動機的轉速範圍是1000-6000轉/分，經過一檔的「翻譯」之後，變速箱輸出的轉速範圍就是286-1714轉/分。同樣的發動機同樣的變速箱，五檔傳動比假如是0.7，這時候變速箱的輸出轉速範圍就變成1429-8571轉/分。可以看到因為傳動比的「縮小」和「放大」作用，五檔的轉速範圍比一檔大很多，而汽車行駛速度是和變速箱輸出轉速成正比的。

這種設計的動機是為了通過變速箱來彌補發動機自身特性在實際應用中的不足。汽車在從靜止起步，或者爬坡，或者拉比較重的負載的時候，需要更多的「力」，也即更大的輪上扭矩。而在平坦高速公路上行駛的時候，又需要更快的速度，也即更高的輪轉速。而在功率相對固定的情況下，這二者是成反比的，所以才需要變速箱具有不同的檔位來適應。

所以一檔用大傳動比來降低轉速提高扭矩，實現最大爬坡能力，五檔用小傳動比在犧牲扭矩的情況下盡量提高速度。

同時各檔傳動比的設計還需滿足以下要求：

相鄰兩檔所覆蓋的速度範圍必須有重疊，這樣在爬坡中才不會因為換檔時動力短暫中斷而不能升檔。（簡化解釋：假如二檔覆蓋20-40km/h而三檔剛好覆蓋40-70km/h，上坡時車速到40，斷開離合準備升檔，但是因為上坡和短暫的動力中斷，車速略微下降到40以下，小於三檔的覆蓋範圍——升檔無法實現。）

越到高檔傳動比越接近，也即覆蓋速度範圍的重疊越多，這樣在高速行駛時才可以通過降檔來獲得更大扭矩並且加速。（簡化解釋：高速上車速120km/h時想快速超車，需要更大扭矩來加速，所以降到四檔。但是假如四檔覆蓋速度範圍和五檔差很多，比如上限只到80km/h，則這一過程無法實現。）

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這個問題牽扯到挺多內容，詳細回答的話篇幅會很長。希望我寫的你能看懂。唉，覺得自己的中文表達越來越弱啊……-_-

你的理解並不準確。你對低檔位的限制太低了，其實每檔的範圍都差不多的。反而是越低檔的範圍越大。另外象你列出的那樣開車很容易積碳。

我自己的經驗：

1檔：5-20

2檔：15-40

3檔：25-60

4檔：40-80

5檔：70-140

市區開車，如果不上高架一般是永遠不需要用到 5 檔的。 ——如果超車的話，以上1234檔的速度都還可以再提高些。例如 100 的速度掛進 4 檔也沒什麼大問題。

因為高速檔的使用頻率高於低速檔，為了在頻繁使用的區域不至於過於頻繁換檔，所以越往高速檔檔位越稀疏。

如果你說你一直堵在那裡，只有1、2檔能用我也無話可說。車不是為堵車設計的，正如肝不是為肝癌設計的一樣。

實際上設計成較大範圍不是設計有意為之和換擋也沒關係，只是將發動機轉速範圍通過變速箱實現不同轉速而已，每高出的檔位帶來的速度增加才是實際要實現的。

一檔怎麼也跑不出100km ，變速箱的設計就是增速或者增扭。

提到高檔位較大的速度範圍就是在較低傳動比下，輸出較寬轉速而已，它是附帶結果，不是因為要換擋才如此。發動機轉速範圍也是從1000-6000, 所以直接擋範圍也相應寬。一句話就是變速箱的設計原理決定如此，才不是為了換擋呢！

如果是家用車低檔位要考慮到市區加速的問題，從大家的習慣入手就是要在一定的轉數下保證足夠迅猛的加速力。而往後的高檔位回考慮到高速時的燃油經濟性，要用更低的轉速達到更高的速度，所以一般家用車都是前三檔緊湊，4，5檔比較稀疏一些。要是為速度而生的車就不會這樣了，比如道奇Viper一檔就能達到96km/h以保證0-60MPH的加速時間。

二檔能跑到八十呢，你說那個範圍是你自己定的。

一般變速箱設計的時候都會考慮把傳動比介於等差數列和等比數列之間。

檔位越高，速度也就越快，理論上正常行駛過程中對加速的需求相比於低速時小，所以一個低傳動比的檔位就能覆蓋這一個高速範圍

什麼車一檔踩到紅線才10的速度？

我從前開小排量汽車，4檔最高速170，5檔到了155就死活上不去了，所以為了加速方便高速上我從來都用4檔，除非是不著急路上又沒什麼車我才用5檔。另外北京市區基本上都是2~3檔，包括4環主路跑80也用3檔，也是除非路上沒車才用5檔跑80的。