文獻綜述-乘用車二軸式五檔變速器總成設計

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文獻綜述  文獻綜述 題 目 乘用車二軸式五檔變速器總成設計 學 院 專 業(yè) 學 生 學 號 指導教師 1. 前言 變速器是汽車傳動系統(tǒng)最主要的部件之一,它由變速傳動機構和操縱機構組成，根據(jù)需要還可加裝動力輸出器。變速器的功用是改變傳動比,擴大驅動輪轉矩和轉速的變化范圍,以適應經(jīng)常變化的行駛條件,如起步、加速、上坡等,同時使發(fā)動機在有利的工況下工作; 在發(fā)動機旋轉方向不變的前提下,使汽車能倒退行駛; 利用空檔,中斷動力傳遞,以使發(fā)動機能夠起動、怠速,變便于變速器換擋或進行動力輸出。 1．1變速器的組成：變速傳動機構和操縱機構 變速器由傳動機構和變速機構組成，可制成單獨變速機構或與傳動機構合裝在同一殼體內。傳動機構大多用普通齒輪傳動，也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構一般用滑移齒輪和離合器等。滑移齒輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速 ，結構緊湊 ，但傳動比變化小。 1．2變速器的設計要求： 1. 保證汽車有必要的的動力性和經(jīng)濟性， 2. 設置空檔，用來切斷發(fā)動機動力向驅動輪的轉輸。 3. 設置倒檔，是汽車能倒退行駛。 4. 設置動力傳輸裝置，需要時能進行功率輸出。 5. 換擋迅速、省力、方便。 6. 工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳檔、亂檔以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7. 變速器應當有高的工作效率。 8. 變速器的工作噪聲低。 除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸小和質量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 變速器在換擋過程中，必須使所選檔位的一對待嚙合齒輪輪齒的圓周速度相等（即同步），才能使之平順地進入嚙合而掛上檔。因此為使變速器結構上采取措施，既保證掛檔平順，又使操作簡化，減輕駕駛員勞動強度，也要設計同步器。 2．汽車變速器發(fā)展概況 從現(xiàn)代汽車變速器的市場狀況和發(fā)展來看, 全世界的各大廣商都對提高AT的性能及研制無級變速器CVT表現(xiàn)積極, 汽車業(yè)界非常重視CVT在汽車上的實用化進程。然而,因無級變速器技術難度很大, 發(fā)展相對較慢, 從而成為世界范圍內尚未解決的難題之一。目前世界上裝車較多的汽車變速器是手動變速器、電控液力自動變速器、金屬帶鏈式無級變速器、電控機械式自動變速器、雙離合器變速器及環(huán)形錐盤滾輪牽引式無級變速器等數(shù)種, 并具有各自優(yōu)勢, 但其中金屬帶式無級變速器前景看好。ECT變扭器中的自動變速器油在高速運動中, 由于油液分子間的內摩擦和油液分子與各工作輪葉片表面間的摩擦所消耗的部分能量及泵輪、渦輪窄隙處油液剪切等原因會產(chǎn)生油液溫度升高造成功率損失, 存在傳動效率低油耗較大的不足, 另外還存在結構復雜、成本高及維修難度大等較明顯缺點。歐洲格特拉克變速箱公司開發(fā)的電控機械自動變速器則克服了AT效率低等缺點, 與AT相比, 具有更大的發(fā)展優(yōu)勢?？墒? AMT依舊需要復雜的電控系統(tǒng)來控制。據(jù)該公司預測, 到2008年, 歐洲的50％的MT將會被AMT代替, 同時部分市場也將會被占領。 總之, 變速器是汽車除發(fā)動機外的主要裝置之一, 伴隨著汽車技術更新?lián)Q代和市場需求，在向實現(xiàn)理想變速器發(fā)展過程中將會取得更加巨大的成就。變速器會應對市場要求朝操縱舒適、輕柔、傳動效率高、低油耗、環(huán)保與低噪聲方向發(fā)展, 汽車變速器市場的需求量將繼續(xù)持續(xù)增長。 3．汽車變速器以及同步器的分類 3.1按傳動比變化方式不同，變速器可以分為有級式、無極式和綜合式三種： 1 有級式變速器應用最為廣泛。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系形式不同，有軸線固定式變速器（普通齒輪變速器）和軸線旋轉式變速器（行星齒輪變速器）兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有3~5個前進擋和一個倒檔；在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器檔數(shù)，均指前進檔位數(shù)。 2 無極式變速器的傳動比在一定的范圍內可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式（動液式）兩種。電力式變速器在傳動系統(tǒng)中有廣泛采用的趨勢，其變速傳動部件為直流串勵電動機。液力式變速器的傳動部件。 3 綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內做無級變化，目前應用較多。 3.2按操縱方式不同，變速器又可分為強制操縱式、自動操縱式和半自動操縱式三種。 1. 強制操縱式變速器靠駕駛員直接操縱變速桿換擋，為大多數(shù)汽車所采用。 2. 自動操縱式變速器的傳動比選擇（換擋）自動進行的。駕駛員只需操縱加速踏板，即可控制車速。 3. 半自動操縱式變速器有兩種形式。一種是常用的幾個檔位自動操縱，其余檔位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換擋。在多軸驅動的汽車上，變速器之后還裝有分動器，以便把轉矩分別輸送給各驅動橋。 3.3按使用方法分： 1、MT—手動變速器：手動車型到目前為止還是車市中最主流的車型。目前手動變速器的技術已經(jīng)非常的成熟，它是通過齒輪的嚙合來傳動發(fā)動機的動力。因其傳動效率高，結構簡單，維修保養(yǎng)成本低，所以備受青睞。 2、AT—液力自動變速器：自動變速器是通過液力變矩器以及行星齒輪來傳動發(fā)動機的動力，傳動效率低，經(jīng)濟性較差。同時行星齒輪結構復雜維修成本較高。 3、AMT—手自一體變速器：手自一體變速器其實就是在手動變速器的基礎上增加了自動變速操縱系統(tǒng)而組成，因此操作起來更加靈活，檔位越多操控也就越精確，燃油經(jīng)濟性也更好。 4、CVT—無級自動變速器Continuously Variable Transmission：CVT采用傳送帶和工作直徑可變的主、從動輪相互配合來傳遞發(fā)動機的動力，代表的自動變速器的發(fā)展方向。它突出的特點就是沒有傳統(tǒng)自動變速器換擋時會出現(xiàn)的頓挫感，加速連續(xù)性更好，燃油經(jīng)濟性也更高。 5、DSG—雙離合自動變速器：它的系統(tǒng)主要由兩組離合器片集合而成的雙離合器裝置，一個由實心軸及其外套筒組合而成的雙傳動軸機構，以及控制單數(shù)和雙數(shù)檔位的兩組齒輪。在整個換檔過程中，當一組齒輪在輸出動力時，另一組齒輪已經(jīng)出于嚙合狀態(tài)，DSG總是保持有一組齒輪在輸出動力，不會出現(xiàn)動力傳遞的間斷，也就保證了加速的連續(xù)性和換擋過程中不會出現(xiàn)頓挫感。 3.4變速器傳動機構可按前進檔數(shù)或軸的形式不同分類，具體分類如下： 1．三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。 2. 旋轉軸式變速器，固定軸式變速器，固定軸式變速器又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式，多中間軸式。 3.5同步器有常壓式同步器，慣性是同步器和慣性增力式同步器三種 常壓式同步器結構雖然簡單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下?lián)Q擋的缺點，現(xiàn)已經(jīng)不用，得到廣泛應用的是慣性式同步器，慣性式同步器能做到換擋時，在兩換擋元件之間的角速度達到完全相等之前不允許換擋，因為能很好地完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。 按結構分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它的結構不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。 5．現(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展趨勢 隨著時間的推移，手動變速器的市場占有率會逐漸降低，自動變速器將不斷增加，發(fā)展趨勢緊緊圍繞安全、環(huán)保、節(jié)能、操縱輕便化、換擋自動化、智能化、整車電子集成控制一體化等方面展開。 為了節(jié)能、環(huán)保、降低發(fā)動機的比油耗，減少排放污染，降低噪聲，汽車變速器朝著大動率、大扭矩化的方向發(fā)展。為了適應各種不同的使用工況，汽車變速器普遍朝著系列化、多檔位、組合化方向發(fā)展。為了滿足商用車重載或坡道起步以及在困難路面上穩(wěn)定行駛的要求，與之匹配的汽車變速器傳動部范圍均有不同程度的增大趨勢。小型化是指傳遞同等轉矩的情況下，變速器的尺寸朝著越來越小的方向發(fā)展，輕量化是指傳遞同等扭矩的情況下，重量越來越輕的發(fā)展趨勢。另外，汽車變速器正朝著換擋力不斷減小，操縱更加輕便、靈活以及多元化自動換擋方向發(fā)展，另外，綠色環(huán)?；彩瞧囎兯倨髟谄嚬?jié)能技術重要的發(fā)展方向。 6． 結束語 作為汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分，變速器對整車的動力性與經(jīng)濟性，操作的可靠性與輕便性，傳動的平穩(wěn)性與效率都有較為直接的影響。機械式變速箱設計發(fā)展到今天，其技術已經(jīng)成熟，但對于我們還沒有踏出校門的學生來說，其中的設計理念還是很值得我們去探討、學習的。 參考文獻 郝京順，汽車變速器的發(fā)展 [J]，知識講座，2000（6） 王望予，汽車設計[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2004。 陳家瑞，汽車構造[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 濮良貴.紀名剛.機械設計 第七版[M]，北京：高等教育出版社出版 2001 余志生，汽車理論[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 吳修義，機械變速器系列化及與車輛的匹配[J]，現(xiàn)代零部件，2005（1） 張洪欣，變速器優(yōu)化設計[J]，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003 浙江交通學校，汽車構造教學圖冊[M]，北京：人民交通出版社出版，1992 [9] 魯民巧，汽車構造[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2003 [10] 石允國.汽車變速器的現(xiàn)狀與前景[J].機械研究與應用,2007 [11] 吳東娟，張揚.中國汽車變速器行業(yè)研究報告[J].MC現(xiàn)代零部件,2008 [12] 劉博軍．變速器設計.長春汽車研究所.1998: 102～152 [13] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001 [14] T. Hiramatsu and T. Naruse, in: Proceedings of JSAE Symposium,No. 17 (1991). [15] Y. Kato, N. Shibayama and K. Akasaka, Journal of Japanese Society of Tribologists 39 (12) (1994) 1067. 8