汽车变速器综述

汽车变速器综述Summary of the Automotive Transmission

汽车变速器综述

摘要：随着汽车行业的迅猛发展，汽车在现代社会中已经跟人们的生活息息相关了。变速箱是汽车传动系统结构中最重要的部分之一。汽车的前进、后退、增速、减速都要靠变速器传动来实现。而且变速器在汽车的动力性和燃油经济性商也有很重要的影响。

关键词：变速器；档位；齿轮传动；

引言

现代汽车的动力装置，几乎都采用柱复活塞式内燃机。它具有体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等优点。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。

大家知道，汽车需要克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行驶。即使在平坦的柏油路上，汽车以低速等速直线行驶，也需要克服约占汽车总质量1．5％的滚动阻力。若发动机和车轮直接相连，则对应于该转速所换算的汽车速度很高，是不能达到的。为此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器。即可使驱动车轮的扭矩增大为发动机把短的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的若干分之一。

此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车酌载贷量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围，以适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速檄而在不平的路上成爬较大的坡道时，则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件，选择合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车燃料经济性的要求。例如汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行驶，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小。

汽车在某些情况下，如进出停车场或车库，或在较窄的路上撑头等，需要例向行驶。然而，汽车发动机不能倒转工作，因此在变速器内设有例档。此外，变速器还没有空挡，可中断动力传递，以满足汽车暂时停驶和对发动机检查调整的需要。

汽车变速器具有这样几个功用：

①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；

②在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；

③利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。

变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式：按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。

一、汽车变速器的一般结构

1.简单式变速器的基本结构

简单式变速器由壳体、传动部分和操纵部分组成。

1)壳体：壳体是基础件，用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油。其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷，所以壳体应有足够的刚度，内壁有加强，形状复杂，多为铸件(材料为灰铸铁，常用HT200)。

2)为便于安装，传动部分和操纵部分常做成剖分式，箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口，油面检查尺口，还应考虑散热。

3)传动部分：是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度，而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等，所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好，能可靠传递动力，挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承，润滑简单，效率高、径向间隙小，轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅(υ>25m/s，只要粘度适宜可甩到壁上)。

4)操纵部分：主要零件位于变速器盖内。

2.组成式变速器结构特点

简单式变速器有效率高、构造简单使用方便钧优点矿但档数少，i变化范围小(牵引力、速度范围小)，只宜在档数不多的某些车工采用。若增加i的范围，则使变速器尺寸加大，轴跨度增加，为了既增加档数又不使轴跨度过大，可采用组成式变速器。所谓组成式变速器，通常由两个简单式变速器组合而成，其中档数较多的称为主变速器，较少的称为副变速器。

组成式变速器的优点

1)可以减少齿轮个数，而且档数越多减少齿轮个数的优点愈明显。同简单式变速器相比，它可缩短轴的长度，减少整个变速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一个倒档。所以当前进档数超过六个档时，几乎都用组成式变速器。

2)传动比变化率Ω大：若主变速器传动比变化率Ωzu=3，副变速器Ωfu=4则Ω=12；若使简单式变速器Ω=12，结构往往很难合理。

组成式变速器的缺点

1)档组间传动比有对应关系，不易使每档的2，(速度及牵引力)都很理想。

2)换档操纵麻烦，有时要操纵两个变速部分，若为插花换档还不便记忆。

为了减少操纵动作，最好能顺序换档。为此要求重视档次编排十使第灭档组传动比全部大于第11档组，达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的，这样才最为方便。

二、汽车变速器的分类

1．手动变速器（MT）

手动变速器（Manual Transmission，简称MT），也叫手动挡，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。一般来说，如果驾驶者技术好，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。手动变速器是最常见的变速器．其换档操作遵从驾驶者的意志、结构简单、故障率相对较低，价廉枋美。近年来．随着汽车工业的发展、车辆设备性能、结构变化导致车辆传动部的润滑条件较过去更为苛刻：

1、齿轮箱体积更小。由于使用者对燃油经济性要求提高、汽车制造商提高了后桥及变速器传动功率密度、使齿轮箱内润滑油容量变小．齿轮温度和负荷提高。

2、空气动力学设计改进。采用空气动力学设计可以有效握高燃油经济性．但同时使后桥爱变速器周围的空气溘速降低。有OEM报道．采用空气动力学设计可能使重负荷卡车手动变速器的工作温度提高25–30℃。

因为本次毕业设计是设计机械式变速器，则后面将会对手动变速器进行详细描述。

2．自动变速器（AT）

自动变速器（Automatic Transmission，简称AT），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。自动变速器能自动进行反复的加速，减速、换档等功能．具有变速平滑驾驶轻便等优点，但其在油耗方面比手动变速器高5％～15％。

3．手动/自动变速器（AMT）

手动/自动变速器由德国保时捷车厂在911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动挡束缚，让驾驶者也能享受手动换挡种类的乐趣。此型车在其挡位上设有“+”、“-”选择挡位。在D挡时，可自由变换降挡（-）或加挡（+），如同手动挡一样。驾驶者可以在入弯前像手动挡般地强迫降挡减速，出弯时可以低中挡加油出弯。现在的自动挡车的方向盘上又增加了“+”、“-”换挡按钮，驾驶者就能手不离开方向盘加减挡。自动变速的手动变速器比自动变速器和手动变速器节能，但由于其是基于手动变速器发展起来的，具有不可逾越的技术阻碍，即动力中断现象，一般应用在紧凑型车和商用车上。

4．无级变速器（CVT）

无级变速器（CVT）最早由荷兰人范·多尼斯（Van Doorne's）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换挡的突跳感觉。无级变速器属于自动变速器的一种，但它能克服普通自动变速器“突然换挡”、油门反应慢、油耗高等缺点。无级变速器虽然具有变速柔和、舒适等特点，但变速器内能量损失过大，并不节油，承载扭矩具有局限性，成本较高。