DSG變速箱工作原理

1、變速箱工作原理介紹上海比亞迪有限責(zé)任公司第15傳動(dòng)技術(shù)部 陳廣全 2006.3.7一、簡介：n1.汽車主要由四個(gè)部分組成，即：汽車主要由四個(gè)部分組成，即：n1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)：汽車動(dòng)力源；n1.2 傳動(dòng)系：把動(dòng)力傳遞給車輪；n1.3 底盤：支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和車身，包括制動(dòng)系統(tǒng)、 n 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；n1.4 車身：安裝各種附件，包括：座椅、暖風(fēng)和n 空調(diào)、燈光、雨刮，以及其他為滿足n 舒適性、安全性需要而設(shè)置的部件。1.離合器 2.變速器 3.萬向節(jié) 4.驅(qū)動(dòng)橋 5.差速器 6.半軸 7.主減速器 8.傳動(dòng)軸圖 1 傳動(dòng)系機(jī)構(gòu)圖n2.傳動(dòng)系主要有四個(gè)基本功能：傳動(dòng)系主要有四個(gè)基本功能：n 傳動(dòng)系是指汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

2、與車輪之間的動(dòng)力傳遞裝置，它應(yīng)保證汽車具有在各種行使條件下所需的牽引力、車速，以及它們之間協(xié)調(diào)變化等功能，使汽車具有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；還應(yīng)該保證汽車能倒車，以及左右驅(qū)動(dòng)車輪適應(yīng)差速要求，并使動(dòng)力傳遞根據(jù)需要而平穩(wěn)地結(jié)合或徹底、迅速分離。n可以概括為以下幾個(gè)功能：n2.1 連接或切斷從發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力；n2.2 選擇不同的傳動(dòng)比；n2.3 實(shí)現(xiàn)倒車；n2.4 控制傳到驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力，以使汽車安全轉(zhuǎn)n 彎和行使；n 傳動(dòng)系分為機(jī)械傳動(dòng)、液力-機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和電傳動(dòng)等類型，主要包括變速器、離合器、差速器和驅(qū)動(dòng)橋等部分。n3.傳動(dòng)系的布置形式n傳動(dòng)系的布置形式主要取決于它與發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車

3、上的相對位置，通常有以下幾個(gè)類型：n3.1 前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)簡稱前置后驅(qū)（前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)簡稱前置后驅(qū)（FR）n優(yōu)點(diǎn)：na.發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)冷卻好，車廂供暖方便；nb.傳動(dòng)系及操縱桿系的布置比較簡單；nc.整車軸荷分配易于合理；nd.起步加速及爬坡時(shí)的附著性好；ne.輪胎磨損均勻。n應(yīng)用于絕大多數(shù)的貨車、部分客車及中高級的轎車n缺點(diǎn)：na.中性轉(zhuǎn)向或稍有不足轉(zhuǎn)向特性；nb.軸距較長、傳動(dòng)軸較長需要加輔助支撐；nc.整車裝備質(zhì)量大；nd.傳動(dòng)軸限制了轎車地板的降低。n3.2前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（前置前驅(qū)前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（前置前驅(qū)FF）n優(yōu)點(diǎn)：na.機(jī)構(gòu)緊湊，內(nèi)部空間大；nb.整車裝備質(zhì)量小8%左右

4、；nc.軸距小10%左右；nd.降低成本；ne.方向穩(wěn)定性好，高速行駛安全性好；n這種布置形式應(yīng)用于微型、普通級和中級轎車n缺點(diǎn)：na.驅(qū)動(dòng)車輪附著力較小，會導(dǎo)致側(cè)滑而失去操縱穩(wěn)定性；nb.后輪載荷小，特別是空車制動(dòng)時(shí)會引起后輪抱死而側(cè)滑，現(xiàn)在一般都有ABS；nc.空間擠，維修不方便；n3.3后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（后置后驅(qū)后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（后置后驅(qū)RR）n優(yōu)點(diǎn)：na.減輕前軸負(fù)荷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的熱、廢氣、振動(dòng)、噪音等對車廂的侵?jǐn)_；nb.增大車廂有效面積并在地板下布置大的行李倉或大大降低地板高度，方便旅客上下車。n缺點(diǎn)：na.變速及供油系統(tǒng)需遠(yuǎn)距離操縱；nb.發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)冷卻條件差，散熱器布置較困難

5、。n這種布置適宜大客車采用。n3.4中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（中置后驅(qū)中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)（中置后驅(qū)MR）n優(yōu)點(diǎn)：na.車廂面積利用率高，座椅布置不受發(fā)動(dòng)機(jī)影響；nb.車廂內(nèi)噪音小、傳動(dòng)軸短；n缺點(diǎn)；na.隔熱效果差；nb.地板難于降低；nc.冷卻，防塵、保溫、防污和維修條件差；nd.要求發(fā)動(dòng)機(jī)要有高可靠性。n主要是現(xiàn)代的大客車采用這種方案n3.5前置發(fā)動(dòng)機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)（前置全驅(qū)前置發(fā)動(dòng)機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)（前置全驅(qū)4WD）n 整車的車重都成為附著力加以利用，提高了牽引力和通過性，主要應(yīng)用于越野車。二、變速器：n 變速器有前置前驅(qū)，前置后驅(qū)，后置后驅(qū)等形式，變速器一般可以分為2種類型：自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速器。n1.

6、目前自動(dòng)變速器可以分為許多品種，常見的有：nAT -液力自動(dòng)變速器(Automatic Transmission簡稱“AT”) nAMT -電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Mechanical Transmission簡稱“AMT”)nCVT -金屬帶式無級自動(dòng)變速器(Continuously Variable Transmission簡稱“CVT”)。nDCT-雙離合器自動(dòng)變速器（Double Clutch Transmissio）等，n1.各種自動(dòng)變速器的優(yōu)缺點(diǎn)：n1.1液力自動(dòng)變速器（AT）的優(yōu)越性是免除了手動(dòng)變速器繁雜的換檔和腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開車變得簡單、省力。采

7、用液力自動(dòng)變速器提高了轎車的檔次，但結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，且增加了重量，且傳動(dòng)效率不高（80%左右）。 n1.2電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）由于原有的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)基本不變，所以齒輪傳動(dòng)固有的傳動(dòng)效率高、機(jī)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)被很好的繼承下來。金屬帶無級自動(dòng)變速器屬摩擦式無級變速器，若汽車在平坦的公路上行駛，駕駛員需要超車時(shí)，加大油門，電液控制系統(tǒng)就會根據(jù)信號變化迅速轉(zhuǎn)換速比，使車速提高，而且運(yùn)行平穩(wěn)，使駕駛員的操作大大簡化，傳動(dòng)效率高n（95%）。 n1.3金屬帶無級自動(dòng)變速器商品化的時(shí)間雖不長，目前在汽車變速器中的占有率尚不高，但從目前的產(chǎn)品性能看，傳動(dòng)效率較高（90%左右），燃油經(jīng)濟(jì)性高

8、，其發(fā)展前景卻十分看好，在市場上的比重約來越大。n1.4雙離合器自動(dòng)變速器具有換檔動(dòng)力不間斷，換檔平順性好等優(yōu)點(diǎn)，并且傳動(dòng)效率高，但是加工工藝難度較大，成本較高。屬于目前比較先進(jìn)的技術(shù)。2、手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)： 機(jī)械式變速器有2軸和3軸之分，前者主要用于前置前驅(qū)的小型車上，后者用于前置后驅(qū)的各類汽車。圖2 ：2軸式變速器一軸二軸差速器主減速離合器2.1 兩軸式變速器：l 如圖2所示：兩軸式變速器上的一軸，作為動(dòng)力輸入軸與作為輸出的第二軸平行布置，省去了中間軸，即各前進(jìn)檔均由一對齒輪傳遞動(dòng)力。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，除直接檔外，其它各檔傳動(dòng)效率均較高，噪音低等優(yōu)點(diǎn)。l 兩軸式變速器與

9、離合器、主減速器的殼體連成一體，且主減速器器的主動(dòng)齒輪就裝在變速器第二周的輸出端。圖3：3軸式變速器一軸二軸中間軸2.2 三軸式變速器l如圖3所示結(jié)構(gòu)：第一、二軸同心并與中間軸平行。第一軸的前端用軸承支撐與 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪中心，并經(jīng)花鍵與離合器從動(dòng)盤相連；第二軸的后端經(jīng)用花鍵連接的突緣裝有中央制動(dòng)鼓和傳動(dòng)軸的千萬向節(jié)。第一軸的后端與其成一體的長嚙合齒輪及第二軸的各檔齒輪分別與中間軸相應(yīng)的齒輪嚙合。l特點(diǎn)：la.除直接檔外，其它各檔的傳動(dòng)效率有所降低；lb.在齒輪中心距較小的情況下，仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比。l下面是我部門開發(fā)的5T17變速箱齒輪與軸的安排l1-五倒檔同步器 2-主軸五檔齒輪 3-

10、主軸四檔齒輪 4-三/四同步器 5-主軸三檔齒輪 6-主軸 7-副軸 8-副軸一檔齒輪 9-一/二檔同步器 10-副軸二檔齒輪l紅色箭頭為一檔傳動(dòng)路線l黃色箭頭為二檔傳動(dòng)路線l綠色箭頭為三檔傳動(dòng)路線l藍(lán)色箭頭為四檔傳動(dòng)路線l紫色箭頭為五檔傳動(dòng)路線12345678910輸入輸出b 主軸組件1-主軸 2-軸承 3-主軸定距環(huán) 4-錐型環(huán) 5-倒檔同步環(huán) 6-五/倒檔同步彈簧 7-五檔同步齒套 8-五檔同步轂 9-五檔同步環(huán) 10-主軸五檔齒輪 11-滾針軸承12-四/五檔齒輪定距環(huán) 13-主軸四檔齒輪 14-三/四檔同步環(huán) 15-三/四檔同步彈簧16-三/四檔同步轂 17-三/四檔同步齒套 18-

11、主軸三檔齒輪 19-26mm墊片20-36mm墊片 21-軸承123456 7 86 91011121311141516 17 15 111819202114c 副軸組件1-副軸 2-副軸一檔齒輪 3-滾針軸承 4-一檔同步環(huán) 5-一二檔同步彈簧 6-一二檔同步齒套 7-副軸一檔減震器 8-一二檔同步轂 9-二檔同步環(huán) 10-副軸二檔減震器 11-副軸定距環(huán) 12-滾針軸承 13-副軸二檔齒輪 14-副軸三檔齒輪 15-副軸四檔齒輪 16-副軸五檔齒輪 17-軸承 18-軸承 19-22mm墊圈 20-鎖緊螺母12345678951011121314151617181920d 同步器n同步器的

12、主要作用是帶動(dòng)以不同速度的部件成為一個(gè)同步速度，也可以使這些部件鎖定在一起。所有現(xiàn)代汽車變速器的前進(jìn)檔均為同步的。一個(gè)單同步器放在兩個(gè)不同速度的齒輪之間，因此變速器具有兩個(gè)或三個(gè)同步器組件。n在同步嚙合變速器中使用四種類型的同步器：滑塊式、盤和板式、平面式和銷式。在現(xiàn)今變速器上最常用的為滑塊式。所有同步器均是利用摩擦在聯(lián)接之前使齒輪和軸的速度達(dá)到同步。e 差速器n差速器功能n差速器是一種位于兩驅(qū)動(dòng)軸之間的用齒輪聯(lián)接的機(jī)械裝置。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，差速器以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸；當(dāng)汽車以直線行駛時(shí)則以相同速度轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸。驅(qū)動(dòng)軸組件把動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳至驅(qū)動(dòng)車輪，主動(dòng)小齒輪和從動(dòng)齒輪齒圈之間的傳動(dòng)比用來

13、增加轉(zhuǎn)矩并改進(jìn)驅(qū)動(dòng)性能，差速器內(nèi)的齒輪用來在驅(qū)動(dòng)車輪見的力或轉(zhuǎn)矩當(dāng)中建立一種平衡狀態(tài)，從而使汽車拐彎是以不同速度驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。如果對這種速度和行走上的區(qū)別沒有補(bǔ)償，車輪將出現(xiàn)打滑哈滑動(dòng)，引起不良運(yùn)行和過度輪胎磨損。差速器的工作原理n差速器主要零件有殼體、半軸齒輪、行星齒輪、主減速齒輪、行星齒輪軸等。行星齒輪裝在穿過齒輪和差速器殼的行星齒輪軸上。行星齒輪和半軸齒輪嚙合，半軸齒輪用花鍵與驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳到和差速器殼體用螺栓聯(lián)接的主減速齒輪上，驅(qū)動(dòng)差速器殼體旋轉(zhuǎn)。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，旋轉(zhuǎn)的茶速器殼體引起行星齒輪軸和行星齒輪從一端到另一端與殼一起旋轉(zhuǎn)。由于行星齒輪與半軸齒輪嚙合，半軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸也被迫旋

14、轉(zhuǎn)。n當(dāng)汽車向前直線行駛時(shí)，每一個(gè)半軸齒輪均以與差速器殼體相同的轉(zhuǎn)速、相同的平面旋轉(zhuǎn)，并將其運(yùn)動(dòng)傳送到驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)汽車向前行駛。因?yàn)槊恳或?qū)動(dòng)軸接受同樣的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以每一個(gè)車輪以同樣的速度旋轉(zhuǎn)。n當(dāng)汽車拐彎時(shí)，內(nèi)車輪比外車輪走的距離短，因此內(nèi)車輪必須比外車輪旋轉(zhuǎn)的慢些。在這種情況下，差速器行星齒輪將在較慢轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪上或在內(nèi)側(cè)半軸齒輪上向前“行走”。當(dāng)行星齒輪繞較慢的半軸齒輪行走時(shí)，會以較大的速度驅(qū)動(dòng)另一個(gè)半軸齒輪。從一根軸上傳出的速度以相等的百分率傳遞給另一根軸，然而加到每一車輪上的轉(zhuǎn)矩仍是相等的。差速器組件1-軸承 2-半軸齒輪 3-行星齒輪 4-差速器殼體 5-螺栓 6-主

15、減速齒輪7-銷 8-行星齒輪軸12345678f 換檔裝置換檔裝置l換檔裝置有兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是在變速器內(nèi)部，另一種是在變速器外部。變速桿的運(yùn)動(dòng)使撥叉軸和換檔撥叉移向所需要的齒輪，并移動(dòng)同步器接合套將齒輪鎖定在第二軸上。3、手動(dòng)變速器工作原理 1）變速器檔位介紹 變速器包括大、小齒輪的幾種組合。在低檔或一檔狀態(tài)下，輸入軸上的小齒輪驅(qū)動(dòng)輸出軸上的大齒輪，由此降低了大齒輪的轉(zhuǎn)速，但增加了大齒輪的轉(zhuǎn)矩。一檔主要用于汽車起步，其傳動(dòng)比雜變速器的所有檔位中最大。此檔產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也最大。 二檔的傳動(dòng)比要比一檔小，二檔使用于轉(zhuǎn)矩增大的需要程度次于車速和加速度的需要時(shí)。當(dāng)要增加汽車速度和希望考慮燃油經(jīng)濟(jì)性時(shí)，

16、可采用三檔，是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的增大進(jìn)一步降低。 四檔通常為直接傳動(dòng)（傳動(dòng)比1：1），因而變速器的輸入轉(zhuǎn)矩與變速器的輸出轉(zhuǎn)矩相同。這檔位用于經(jīng)濟(jì)行駛速度可提高燃油經(jīng)濟(jì)行。當(dāng)汽車處于四檔狀態(tài)時(shí)，要超過行駛較慢的汽車，變速器常須降低檔位至三檔，利用三檔轉(zhuǎn)矩較四檔稍大的優(yōu)點(diǎn)，從而產(chǎn)生足夠的加速度。 五檔傳動(dòng)比小于（1：1），通過一大的主動(dòng)齒輪與一小的從動(dòng)齒輪嚙合。輸出轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)矩減小。為高速檔，其作用是提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并雜高速公路保持經(jīng)濟(jì)行駛速度時(shí)降低運(yùn)行噪聲。2) 變速器運(yùn)行n在五速變速器中，所有五個(gè)前進(jìn)檔斜齒輪組件保持常嚙合。它們分別由一檔/二檔同步器、三檔/四檔同步器和五檔同步器起動(dòng)。每一同步器由起自己的換檔撥叉起動(dòng)。所有的三個(gè)換檔撥叉均由變速器