汽車自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀

1、論文（設(shè)計）題目：汽車自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀摘 要液力傳動于20世紀(jì)初發(fā)明于歐洲，最初用于船舶制造工業(yè)，在第一次世界大戰(zhàn)后，便開始應(yīng)用于陸用車輛。起先，液力傳動主要應(yīng)用于公共汽車，到第二次世界大戰(zhàn)期間，又應(yīng)用在許多軍用汽車和專用汽車上。起初液力傳動直接采用船用變矩器。隨后美國GM汽車公司采用這種變矩器用于內(nèi)燃機(jī)車，此后，美國開始了ef研制工作，液力傳動的研究中心從歐洲移到廠美國，并在美國得到筒反大的發(fā)展。作為最初批量生產(chǎn)的液力自動變速器是1938年推出的，它將行星齒輪式變速器與液力偶合器組合用液壓力進(jìn)行自動變速，是現(xiàn)在自動變速器的原型。1950年期間，汽車液力傳動進(jìn)入一個新階段，出現(xiàn)了可根據(jù)車速

2、和加速踏板位置進(jìn)行自動換檔的自動變速器，此時液力自動變速器已基本定型， 近40年自動變速器得到了空前的發(fā)展，裝有自動變速器的車輛己越來越多，特別是高級轎車基本全部裝用電控自動變速器。從發(fā)展趨勢上來看，自動變速器是采用簡單的液力傳動與多檔機(jī)械自動變速器組合，在控制方式上，由于動半自動全自動電子操縱控制系統(tǒng)，并向智能化方向發(fā)展，自動變速器的檔位數(shù)從二速三速四速，五速自動變速器也即將出現(xiàn)，問時利用各種方法，擴(kuò)大與改善液力傳動的自動調(diào)節(jié)性能范圍，以實現(xiàn)簡化操縱的目的。關(guān)鍵詞：液力傳動，變矩器，液力偶合器，行星齒輪式變速器9AbstractHydraulic transmission in the ea

3、rly 20th century, invented in Europe, initially for the shipbuilding industry after World War I, they began to be used for land use vehicles. At first, the hydraulic transmission is mainly used in the bus, during the Second World War, also used in many military vehicles and special vehicles. At firs

4、t, direct use of marine hydraulic torque converter transmission. GM U.S. auto companies then use this converter for diesel, then, ef the United States began development work, hydraulic transmission plant research center to move from Europe to the United States, and in the United States against big d

5、evelopment by tube. As the first mass-produced hydraulic automatic transmission is introduced in 1938, it will planetary gear transmission combined with fluid couplings. Fluid pressure with automatic transmission, automatic transmission is now the prototype. During 1950, cars entering a new phase of

6、 hydraulic transmission, there may be under the accelerator pedal position and vehicle speed automatic transmission automatic transmission, automatic transmission fluid at this time have been in shape, automatic transmission, nearly 40 years has been unprecedented development , equipped with automat

7、ic transmission has been more and more vehicles, especially all the basic equipment limousine automatic transmission power control. From the development trend point of view, automatic transmission is the use of a simple hydraulic transmission and multi-file combination of mechanical automatic transm

8、ission, the control, due to moving - Semi - Automatic - Electronic Steering Control System, to the intelligent direction, automatic transmission the number of stalls from the two-speed - three-speed - four speed, five-speed automatic transmission is also about to appear, asked when the use of variou

9、s methods to expand and improve the performance of hydraulic transmission range of the automatic adjustment in order to achieve the purpose of simplifying manipulation. Key words: hydraulic transmission, torque converter, fluid coupling, planetary gear transmission 目 錄1 引言.12 汽車動力傳遞的幾種類型.12.1 手動變速器.

10、12.2 自動變速器.12.3 直接換擋變速器 .23 自動變速器的優(yōu)缺點.24 自動變速器的類型.24.1 液力自動變速器.34.2 電控機(jī)械式自動變速器.34.3 無級自動變速器.45 自動變速器的主要生產(chǎn)廠家.46 自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀.56.1 液力自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀.56.2 電控機(jī)械式自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀.66.3 無級自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀.77 我國自動變速器的發(fā)展展望.77.1研究開發(fā)具有自有知識產(chǎn)權(quán)的AMT.77.2 通過引進(jìn)，開發(fā)具有自主品牌的AT產(chǎn)品.78、結(jié)論.8參考文獻(xiàn) .9致 謝.101 引言汽車變速器是為解決發(fā)動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與車輛驅(qū)動所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的

11、矛盾而設(shè)立的。車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發(fā)動機(jī)，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發(fā)動機(jī)的匹配。由于自動變速器具有許多優(yōu)點，因此在汽車上應(yīng)用越來越廣泛。目前，自動變速器在日本、美國、東南亞的裝車率約為98%、95%和75%，中國的裝車率不到10%。我國目前使用的汽車絕大多數(shù)仍為手動變速，手動變速汽車由于頻繁換擋的操作，易使駕駛員疲勞，影響行駛安全;而不同的駕駛技術(shù)水平對車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性、動力性、乘坐舒適性造成極大差異，所以自動變速是人們長期追求的目標(biāo)，是車輛向高級階段發(fā)展的重要標(biāo)志。目前我國自動變速器在轎車、城市客車、高級旅游客車、軍用車、重型載貨汽車及礦用車上已呈現(xiàn)越來越旺盛的需

12、求。所以，對自動變速器的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行分析很有必要，希望對行業(yè)同仁有所幫助。2 汽車動力傳遞的幾種類型2.1手動變速器手動變速器是最常見的變速器，簡稱MT。它的基本原理是用幾根平行軸及若干相嚙合的直齒或斜齒齒輪進(jìn)行動力傳遞。即指輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構(gòu)成了變速器的主體，當(dāng)然還有一根倒擋軸。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達(dá)到變速、變矩目的。2.2自動變速器液力自動變速器（AT）與手動變速器相比，在結(jié)構(gòu)和使用上有很大差異。手動變速器主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合變速、變矩；而AT是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力

13、傳遞和行星齒輪組合的方式達(dá)到變速、變矩的目的。液力變矩器、油泵及閥體等是AT最具特點的部件。奔馳目前已經(jīng)生產(chǎn)出了7速自動變速器。這就形成了更大的總傳動比范圍，同時各個傳動比之間也比5速變速器更加接近。因此，駕駛員幾乎在各種行駛條件中都可以選擇最佳傳動比。電子控制模塊可以選擇更多的傳動比，取決于行駛條件，從而降低了油耗并提高了平順性。在100km/h的車速時，發(fā)動機(jī)平均轉(zhuǎn)速比裝配5速自動變速器時低12%左右。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動機(jī)提高了動力、燃油經(jīng)濟(jì)性并降低了運(yùn)行噪聲。2.3直接換擋變速器直接換擋變速器簡稱DSG。DSG變速器的特點如下： 新一代DSG變速器采用了2個離合器

14、和6個前進(jìn)擋的傳統(tǒng)齒輪變速器作為動力的傳送部件，這是目前世界上較先進(jìn)的、具有革命性的自動變速器。 DSG變速器沒有變矩器，也沒有離合器踏板。 DSG變速器在傳動過程中的能耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。 DSG變速器的反應(yīng)非常靈敏，具有很好的駕駛樂趣。 車輛在加速過程中不會有動力中斷的感覺，使車輛的加速更加強(qiáng)勁、圓滑。百km加速時間比傳統(tǒng)手動變速器還短。 DSG變速器的動力傳送部件是一臺三軸式6前進(jìn)擋的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了傳動比的分配。 DSG變速器的多片濕式雙離合器是由電子液壓控制系統(tǒng)來操控的。 雙離合器的使用，可以使變速器同時有兩個擋位嚙合，使換擋操作更加快捷。 DSG變速器

15、也有手動和自動2種控制模式，除了排擋桿可以控制外，方向盤上還配備有手動控制的換擋按鈕，在行駛中2種控制模式之間可以隨時切換。 選用手動模式時，如果不做升擋操作，即使將油門踩到底，DSG變速器也不會升擋。 換擋邏輯控制可以根據(jù)司機(jī)的意愿進(jìn)行換擋控制。 在手動控制模式下，可以跳躍降擋。3自動變速器的優(yōu)缺點 自動變速器提高了行車安全性和乘坐舒適性；改善了車輛的動力性以及通過性；降低了排放污染；并具有操作簡便、使用壽命高（自動變速器使用壽命比機(jī)械式的變速器高23倍）的優(yōu)點。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修困難、操作不規(guī)范會造成變速器嚴(yán)重?fù)p壞又是自動變速器的缺點。4 自動變速器的類型目前自動變速器技術(shù)的應(yīng)用

16、，主要有以下三種形式：1液力自動變速器（Automatic Transmission，簡稱“AT” 由液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)及電液控制系統(tǒng)組成），2電控機(jī)械式自動變速器（Automatic Me-chanical Transmission，簡稱“AMT” 由傳統(tǒng)固定軸式變速箱和干式離合器以及相應(yīng)的電液控制系統(tǒng)組成） 3機(jī)械無級變速器（Continuously Variable Transmission，簡稱“CVT”）。其中，AMT和AT一樣，是有級變速器的自動換檔控制，而非無級變速器。4.1液力自動變速器液力自動變速器的基本結(jié)構(gòu)是由液力變矩器與動力換檔的輔助變速裝置組成。液力變矩器安裝在發(fā)

17、動機(jī)和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。液力變矩器可在一定范圍內(nèi)自動無級地改變轉(zhuǎn)矩比和傳動比，以適應(yīng)行駛阻力的變化。但是由于液力變矩器變矩系數(shù)小，不能完全滿足汽車使用的要求，所以，它必須與齒輪變速器組合使用，擴(kuò)大傳動比的變化范圍。目前，絕大多數(shù)液力自動變速器都采用行星齒輪系統(tǒng)作為輔助變速器。行星齒輪系統(tǒng)主要由行星齒輪機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，通過改變動力傳遞路線得到不同的傳動比。由此可見，液力自動變速器實際上是能實現(xiàn)局部無級變速的有級變速器。液力自動變速器是目前使用最多的自動變速器。采用此種類型的自動變速器，免除了手動變速器繁雜的操作，使開車變得省力。同時，電子控制

18、也使自動切換過程柔和、平順，因此汽車具有良好的乘坐舒適性和安全性、優(yōu)越的動力性和方便的操縱性。但這種變速器效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。14.2電控機(jī)械式自動變速器電控機(jī)械式自動變速器是在傳統(tǒng)固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)和自動變速理論來實現(xiàn)機(jī)電一體化協(xié)調(diào)控制的。車輛起步、換檔的自動操縱是以電控單元（ECU）為核心，通過液壓或氣壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制離合器的分離與接合、選換檔操作以及發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的調(diào)節(jié)的。ECU根據(jù)車輛的運(yùn)行狀況（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸轉(zhuǎn)速、車速）、駕駛員意圖（油門開度、制動踏板行程）和道路路面狀況（坡道、彎道）等因素，按預(yù)先設(shè)定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律（換檔

19、規(guī)律、離合器接合規(guī)律），借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（發(fā)動機(jī)油門控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)），對發(fā)動機(jī)、離合器、變速器的協(xié)調(diào)動作進(jìn)行自動操縱。AMT既具有液力自動變速器自動變速的優(yōu)點，又保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造的長處。它揉合了二者優(yōu)點，是非常適合我國國情的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械變速器上進(jìn)行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動操作系統(tǒng)的換檔桿部分，生產(chǎn)繼承性好，改造的投入費(fèi)用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點是非動力換檔，這可以通過電控軟件方面來得到一定彌補(bǔ)。2在幾種自動變速器中，AMT的性能價格比最高。在中低檔

20、轎車、城市客車、軍用車輛、載貨車等方面應(yīng)用前景較廣闊。4.3無級自動變速器機(jī)械式無級變速器種類很多，有實用價值的僅有V形金屬帶式。金屬帶式無級變速器屬摩擦式無級變速器，其傳動與變速的關(guān)鍵件是具有V型槽的主動錐輪、從動錐輪和金屬帶，金屬帶安裝在主動錐輪和從動錐輪的V形槽內(nèi)。每個錐輪由一個固定錐盤和一個能沿軸向移動的可動錐盤組成，來自液壓系統(tǒng)的壓力分別作用到主、從動錐輪的可動錐盤上，通過改變作用到主、從動錐輪可動錐盤上液壓力的大小，便可使主、從動錐輪傳遞扭矩的節(jié)圓半徑連續(xù)發(fā)生變化，從而達(dá)到無級改變傳動比的目的。機(jī)械式無級自動變速器傳動比連續(xù)，傳遞動力平穩(wěn)，操縱方便，同時因加速時無需切斷動力，因此汽

21、車乘坐舒適，超車加速性能好。特別值得一提的是，由于可使發(fā)動機(jī)始終在其經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而大大改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。但與齒輪傳動相比，效率并不高，且此種變速器起動性能差，需另加起動裝置，制造困難，價格也較高。3+5自動變速器的主要生產(chǎn)廠家目前世界上自動變速器制造廠家主要有十家,所有整車制造廠都是根據(jù)需求從這十家自動變速器制造廠中選配相關(guān)產(chǎn)品用于本廠制造的車輛。采埃孚是歐洲最大的自動變速器生產(chǎn)廠家，寶馬、奧迪、大眾、捷豹、保時捷、雷諾、標(biāo)致、雪鐵龍等許多高檔乘用車均裝配該公司生產(chǎn)的自動變速器。埃信是目前日本第一大變速器制造公司，豐田汽車公司生產(chǎn)的乘用車全部采用該公司生產(chǎn)的自動變速器。杰特寇作為全球

22、第三大自動變速器設(shè)計制造商，與國內(nèi)多家汽車生產(chǎn)廠均有合作。日產(chǎn)、福特、華晨中華、大眾POLO、上汽通用等品牌都采用過該公司生產(chǎn)的自動變速器。 通用（GM）、克萊斯勒（CHRYSLER）、福特（FORD）美國三大汽車及變速器生產(chǎn)廠，其生產(chǎn)的變速器全部為自己使用三菱生產(chǎn)的自動變速器廣泛應(yīng)用在三菱、現(xiàn)代、起亞等品牌的自動擋乘用車上。 本田作為唯一采用平行軸式自動變速器的生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)的自動變速器全部為自己使用。大眾主要生產(chǎn)01N、01M等小排量自動變速器，主要使用在桑塔納、捷達(dá)等自用小排量乘用車上。 雷諾、標(biāo)致、雪鐵龍三家聯(lián)合開發(fā)出AL4型自動變速器，目前東風(fēng)神龍、東風(fēng)標(biāo)致旗下乘用車全部裝配該款變

23、速器。6自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀6.1液力自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀我國從60年代起，就在“紅旗”770轎車上使用了具有2個前進(jìn)檔的液力自動變速器，1975年又研制出具有3個前進(jìn)檔的CA774液力自動變速器。隨著中國的改革開放，大量國外轎車進(jìn)入我國市場，其中許多中高檔轎車是帶有自動變速器的，而其類別幾乎全部是液力自動變速器。這也使一大批汽車修理企業(yè)對液力自動變速器的維修變得十分熟悉。由于對自動變速器良好性能的逐漸認(rèn)識，用戶的需求量越來越大，使國內(nèi)汽車企業(yè)加快了自動變速器的發(fā)展步伐。4+1998年上海通用汽車公司（SGM）生產(chǎn)的用于別克轎車上的4T65E電子控制自動變速器正式下線，1999年開始批量生產(chǎn)并

24、投放市場，率先在國內(nèi)將AT作為標(biāo)準(zhǔn)配置裝于轎車。1999年中日合資生產(chǎn)的本田雅閣轎車也正式投產(chǎn)，其AT為本田技術(shù)PAX型，它棄用行星齒輪，而選擇常嚙合平行軸式結(jié)構(gòu)，零件少、易制造是其長處，它采用了全電子直控式變速裝置，能使變速、燃油噴射以及巡航等控制相結(jié)合。與此同時，上海大眾的帕薩特B5、一汽大眾的捷達(dá)都市先鋒都裝備了自動變速器AG4-95。神龍公司也向市場投放了裝備進(jìn)口的AL4智能型自動變速器的富康988“領(lǐng)導(dǎo)者”以及富康1.6L轎車。它采用了模糊控制理論和動力傳動系統(tǒng)綜合控制技術(shù)，實現(xiàn)了智能化控制，電子控制單元中有10種換擋規(guī)律，按需分別調(diào)用幾種換擋規(guī)律或同時或交替工作，共同控制變速器的狀

25、態(tài)。一汽大眾的A6高級轎車上作為選裝件的AT為Tiptronic型，在自動變速的基礎(chǔ)上可提供手動換擋功能。北京吉普公司在切諾基越野汽車上小批量裝備了AW4自動變速器，現(xiàn)已達(dá)到1000多臺。因此，在國產(chǎn)車上選裝液力自動變速器已成為必然之勢。至于城市客車（即公共汽車）頻繁起步換擋，變速器、離合器和制動器的使用頻率是一般車輛的10倍左右，勞動強(qiáng)度極大，即使是職業(yè)駕駛員也因受心理與生理所限，迫切要求使用自動變速器。國外幾乎是100%裝用，我國1995年首次在國產(chǎn)公共汽車上裝備了Allison自動變速器，遍及深圳、上海、廣州、南京等城市，其中深圳已占有40%。6.2電控機(jī)械式自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀在電子控

26、制機(jī)械式自動變速器方面，國內(nèi)有關(guān)部門也正在進(jìn)行研究。國內(nèi)對AMT技術(shù)的研究開展的比較晚，九五期間被列為”九五”科技攻關(guān)項目。目前，開展這方面研究的有吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、深圳市欣源晟實業(yè)有限公司、哈爾濱埃姆特汽車電子有限公司、重慶東方歐翔汽車電子有限公司等。國內(nèi)的研制水平基本上處于全自動AMT的發(fā)展階段，和國外相比還存在著相當(dāng)大的差距，但在理論上的研究和國際水平相當(dāng)。原吉林工業(yè)大學(xué)對AMT理論進(jìn)行了廣泛的研究，先后提出了2參數(shù)最佳換檔規(guī)律、動態(tài)3參數(shù)換檔規(guī)律、最佳同步換檔規(guī)律、動態(tài)閉環(huán)換檔控制、離合器模糊起步控制等理論，并在輕型車、重型車、轎車等不同的車型上進(jìn)行了裝車實驗。

27、北京理工大學(xué)對AMT的研究主要在重型車輛上，該校所研制的某裝甲車AMT產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行了3000km定型試驗考核，通過了產(chǎn)品設(shè)計定型。該產(chǎn)品采用電控液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠完全進(jìn)行自動換檔操作，也可操作換檔手柄進(jìn)行人工換檔，該產(chǎn)品還具有保持檔功能、自學(xué)習(xí)功能。原車的操縱機(jī)構(gòu)仍然保留，在電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以進(jìn)行手動操縱。深圳市欣源晟實業(yè)有限公司在轎車上實現(xiàn)了AMT自動換檔，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)為普通電機(jī)，由3個電機(jī)分別實現(xiàn)油門、離合器、選檔、換檔的操作動作，通過對傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，選檔和換檔的操作只需一個電機(jī)就可完成，離合器的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用省力裝置，減小了驅(qū)動電機(jī)的功率。目前部分車型如奇瑞QQ等已選裝AMT自動變速

28、器。6.3無級自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀至于機(jī)械式無級變速器，早在十年前，國內(nèi)就有高校購買過國外樣機(jī)作分析研究。重慶大學(xué)正在對CVT的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行基礎(chǔ)研究;東風(fēng)汽車公司和吉林大學(xué)、東北工業(yè)大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院合作，承擔(dān)了國家科技部九五重大攻關(guān)項目，對CVT技術(shù)進(jìn)行實用化研究。目前，CVT自動變速器已應(yīng)用于很多車型，如奧迪A6、南京菲亞特的西耶那Speedgear、奇瑞旗云等。根據(jù)國外目前CVT應(yīng)用的趨勢和所做的預(yù)測，CVT可能是小功率（發(fā)動機(jī)排量2L以下）液力自動變速器最有威脅的挑戰(zhàn)者，國內(nèi)市場前景不容忽視。但要想完全依靠國內(nèi)自己的力量做成實用的CVT，既不現(xiàn)實，時間上也不允許。走技術(shù)引進(jìn)的

29、道路是一條捷徑?？v觀自動變速器的發(fā)展，結(jié)合我國的國情，發(fā)展我國的自動變速器產(chǎn)業(yè)勢在必行。綜合比較各類自動變速器的優(yōu)劣及技術(shù)現(xiàn)狀，我國應(yīng)當(dāng)從兩個方面著手發(fā)展。5+7 我國自動變速器的發(fā)展展望7.1研究開發(fā)具有自有知識產(chǎn)權(quán)的AMT我國目前的國情應(yīng)以AMT為主攻方向，它性能價格比高，是AT價格的1/3-1/4;生產(chǎn)繼承性好，改造的資金投入少;且生產(chǎn)的批量要求靈活，小批量、小得益，大批量、大得益;其硬件開發(fā)與軟件研制對各種車型在結(jié)構(gòu)上、理論上是相通的，成果可推廣到各類型汽車上。我們不僅有自主知識產(chǎn)權(quán)，而且在“動態(tài)三參數(shù)最佳換擋規(guī)律”、“動態(tài)閉環(huán)控制技術(shù)”、“自適應(yīng)控制技術(shù)”、“模糊控制技術(shù)”等自動變速理論方面在世界領(lǐng)先。而且由于國內(nèi)車輛普遍裝備固定軸式機(jī)械變速器，故在國內(nèi)開展AMT技術(shù)研究大有前