变速器简介分析.doc

论车用变速器及其发展史 变速器，是能固定或分挡改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。动力源输出的转矩经过变速器的多级放大才能够带动机械运转，因此变速器在汽车和机床，农用设备等机械中是不可缺少的一部分。 汽车变速器，是与汽车同步诞生的。在1886年卡尔本茨发明的第一辆三轮内燃机汽车上就已经拥有了变速装置。而真正意义上的车用变速器，目前认为是有路易斯·让·雷诺于1894年发明，这也是现代车用变速器的雏形，其工作原理与传统的手动变速器（Manual Transmission Gearbox,简称MT)已经非常接近。而在其后的一段时间内，手动变速器一直是发展的主流。 但人们很快发现，手动变速器有着操作麻烦的先天缺点，驾驶员需根据路况和车速，随时手动更换档位。而由于当时的车辆大多未配备同步器，踩离合时要用极为复杂的”两脚离合”踩法，更是加大了操作难度。于是工程师们便着手开始研制能够自动变挡的自动变速器（Automatic Transmission Gearbox,简称AT)。第一台真正意义上的自动变速器由通用汽车公司于1939年推出，它以行星式齿轮的结构取代了传统手动变速器的同轴式齿轮结构，并配以液力偶合器利用液压进行自动变速，这已经是当代自动变速器的雏形。然而受限于当时的技术水平和制造条件，自动变速器档位数少，换挡效率低下，油耗高，因此并未能大规模普及，现在这些缺点已经基本得到克服。由于能够自动变挡的变速器种类越来越多，为了不混淆，人们将其归类为液力式自动变速器。 与此同时，能够实现无级变速的无级变速器（Continuously Variable Transmission Gearbox，简称CVT)以及在传统手动变速器基础上加入自动换挡控制装置的机械式自动变速器（Automatic Manual Transmission Gearbox,简称AMT)都得到了发展，其中前者因由于采用带传动，曾在相当长的时间内由于承载能力不足而无法大面积推广。而后者则是典型的两级分化式产品，在上至法拉利这样的超级跑车，下至奇瑞QQ这样的经济型车都曾采用过，曾经红极一时，但要论及影响力，它们显然都不如由德国大众汽车发扬光大的双离合变速器（Double Clutch Transmission Gearbox,简称DCT，大众称其为DSG)。其极快的换挡速度曾经震惊车坛，也曾经被认为将会是未来唯一的一种变速箱类型，但在可靠性方面的缺陷则大大限制了其发展。 纵观汽车变速器发展史，我们不难看出，其发展与汽车技术的发展史相辅相成的，而消费者对于操作便利性和经济性的需求正是其发展的动力。商品的发展源于消费者的需求，最终依然要回馈到消费者手上，变速器便是一个例证。接下来将简要讨论各种类型变速器的工作原理，并探寻它们在设计上的独到之处。 手动变速器（MT) 这是所有变速器类型中最简单，也是最基础的一种。顾名思义，其档位变换全部由驾驶者手动完成，采用的是纯机械传动。 下图是一个简化的三轴变速器原理简图。发动机动力经输入轴传入变速器，经由中间轴间接传至输出轴。是随着发中间轴的两个齿轮（红色）与动力输出轴上的两个齿轮（蓝色）动机输出一起转动的。但是如果没有同步器（紫色）的接合，两个齿轮（蓝色）只能在动力输出轴上空转（即不会带动输出轴转动）。图中同步器位于中间状态，相当于变速器挂了空档。 当变速杆向左移动，使同步器向右移动与齿轮（如上图所示）接合，发动机动力通过中间轴的齿轮，将动力传递给动力输出轴，如下图所示。 当然实际的变速器结构比起图中的简化结构要复杂一些，而三轴式变速器一一般用于中大型客货车和后轮驱动轿车上，前轮驱动轿车则一般使用将中间轴和输入轴合为一轴的两轴式变速器。而变速器的档位也由早期的4挡发展到目前5挡，6挡为主流。而保时捷推出的7速手动变速器则是目前档位数最多的手动变速器。而手动变速器也是其他几种新型变速器（AMT,DCT)发展的基础。 手动变速器曾一度被认为将被淘汰，主要由于其操作复杂的先天缺点，驾驶员在换挡时还需踩下离合器切断发动机动力传递。然而，其成本低，可靠性高，易于维修的特点又是其他种类变速器不具备的。而且，手动变速器能让驾驶员随心所欲地根据自己的意愿控制车辆，其带来的操控乐趣也是其他变速器不能企及的。因此，在经济性车以及一些追求驾驶乐趣的跑车上，手动变速器依然将长期存在。 日本丰田A340E型后驱自动变速器 该变速器采用电控、3排4速带锁止离合器，用超速排与一个辛普森式3前速的自动变速器串联，他们之间只有一个链接单元（超速排的齿圈月离合器糓）形成四前速。3前速的自动变速器是连个单排单级齿轮排并联而成。即前排行星架与后排齿圈刚性连接，两排共用一个公共太阳轮。它的传动原理是典型的辛普森式行星齿轮变