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1、 第1章 绪论1.1汽车变速器的概述汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。全套图纸，加153893706 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。汽车变速器具有这样几个功用：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
2、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；在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；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。汽车变速器的一般结构：简单式变速器由壳体、传动部分和操纵部分组成。其中壳体：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)。为便于安装，传动部分和
3、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；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(25ms，只要粘度适宜可甩到壁上)；操纵部分：主要零件位于变速器盖内。组成式变速器结构简单式变速器有效率高、构造
4、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。按传动比变化方式来分：有级式变速器：是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器(普通变速器)和轴线旋转式变速器(行星齿轮变速器)两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。所
5、谓变速器档数即指其前进档位数。无忌式变速器：其的传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式(动液式)两种。电力式无极式变速器的变速传动部件为直流串激电动机，除在无轨电车上应用外，在超重型自卸车传动系中也有广泛采用的趋势。动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器。综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大指与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化，目前应用较多。按操纵方式来分：强制操纵式变速器：是靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 自动操纵性变速器：其传动比选择和换档是自动进行的，所谓“自动”，是指机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机
6、负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。半自动操纵性变速器有两种型式：一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换档。1.2 汽车变速器的现状和发展目前，汽车市场上装备性能更佳、功能更多的自动变速器(AT)轿车迅速增加。为解决AT油耗高、动力性能低的问题，汽车厂商为AT设计可供选择的多种使用模式，使其智能化适应不同驾驶需要。在经挤模式下，电控单元控制变速器的执行机构在发动机转速较低时即按设定的规律曲线完成换档，以减少功率输出达
7、到降低油耗的目的。在运动模式下，其设计的换档规律曲线是控制变速器在发动机转速较高时换档，获取发动机最多的功率，达到提高整车动力性能的目的。在变扭器锁止离合器的控制上，尽量采取合理的工况锁止条件方式选择，以优化设计达到提高传动效率的目的(目前正在开发一种浸油离合器来替代液体变扭器式的AT，避免油介质在动能传递中能量的损失)。但上述智能化设计，还是不能最终解决AT油耗高传动效率低的问题。因为，无论采用哪种模式，都会对发动机功率或油耗作出选择取舍。尽管普通手动齿轮变速器(MT)，存在许多不足，但因其结构简单、效率高、功率大的优点，现在仍大量使用。为解决上述矛盾，在动力性和经济性上超过MT的汽车变速器
8、是CVT (Continuouly Variable Transmission)无级变速技术。汽车变速器是汽车的主要装置之一，汽车行驶速度随工况、负荷的反复变化而不断变化，因此需要汽车变速器传动比的适应范围尽量宽。只有选择无级变速才能满足，因为无级变速可实现传动比的连续变化，使汽车行驶条件与发动机负载实现最佳匹配，充分发挥发动机的潜力，使发动机具有理想的动力性能，提高汽车的经济性，降低排放污染及噪音。从现代汽车变速器的市场状况和发展来看，全世界的各大厂商都对提高AT的性能及研制无级变速器(CVT)表现积极，汽车业界非常重视CVT在汽车上的实用化进程。目前世界上装车较多的汽车变速器是手动变速器(
9、MT)、电控液力自动变速器(ECT)、金属带(链)式无级变速器(CVT)、电控机械式自动变速器(AMT)、双离合器变速器(DCT)及环形锥盘滚轮牵引式无级变速器(IVT)等数种，并具有各自优势，但其中金属带式无级变速器前景看好。ECT变扭器中的自动变速器油(ATF)在高速运动中，由于油液分子间的内摩擦和油液分子与各工作轮叶片表面间的摩擦所消耗的部分能量及泵轮、涡轮窄隙处油液剪切等原因会产生油液温度升高造成功率损失，存在传动效率低油耗较大的不足，另外还存在结构复杂、成本高及维修难度大等较明显缺点。欧洲格特拉克(GETRAG)变速箱公司开发的电控机械自动变速器(AMT)则克服了AT效率低等缺点，与
10、AT相比，具有更大的发展优势。可是，AMT依旧需要复杂的电控系统来控制。通用可称得上是汽车自动变速器的鼻祖了。世界上第一个自动变速器就是1940年应用在美国通用的奥斯莫比尔汽车上的，它是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。而应用于凯迪拉克 STS-V的最新Hydra-Matic六速自动变速器6L80，则可称得上是世界上最先进的液力自动变速器(AT)了。 对于液力自动变速器来说，它的内部其实也有挡位之分，只是取消了离合器。挡位越多，则换挡的平顺性就越好。目前常见的自动变速器一般都是四速的，即有4个前进挡。6L80则有6个前进挡，齿数比分别是1挡4.03、2挡2.36、3挡1.53、4挡1.15、
11、5挡0.85、6挡0.67。显然，它比4速自动变速器具有更大的速比和更小的速比级差，因此变速时也就更加平顺。 除了档数更多以外，6L80还具有很多独有的特殊绝技： 驾驶换挡控制系统（DSC）通过它，司机将车辆从自动挡变成无需离合器的高性能五速手动挡。司机把排挡杆推到DSC位置上后，轻轻一碰就可以在指定的范围内利落、流畅地实现加减挡。在司机切换控制状态下，变速器控制模块会监控车辆的速度、发动机扭力以及所使用的挡位来决定是否自动加挡，避免对动力总成造成破坏。每个挡位上都有滑行离合器，能在所有五个挡位上进行发动机制动。 性能运算降挡系统（PAL）在连续高速行驶后，阻止升挡，保持发动机制动。变速器控制
12、模块根据驾驶行为来决定是否启动这一装置。如果系统发现车辆拐弯前速度下降，变速器可能会连降两挡以避免失速。 性能运算换挡系统（PAS）它在关闭油门高速水平加速时自动调节挡位，在油门重新打开时降挡迅速提升动力。变速器控制模块一旦察觉高速水平指令，这项功能立即启动。 这款变速器还有在崎岖山路上减少“挡位搜索”的换挡稳定功能，带有制动助力的降挡监视功能，电控发动机制动，以及适应这些高动力、高扭力的新式发动机所需的新型双片式扭力变换器。另外，SRX还配备了性能卓越的Downgrade Detection下坡刹车辅助系统。CVT无疑是变速最为平稳的自动变速器，但是它也有其弱点，比如传动带容易损坏，无法承受
13、较大的载荷等，这些技术上的难关使得它一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。但是，奥迪的Multitronic变速器却打破了这一常规，将无级自动变速器(CVT)拓宽到了大排量、中高档车领域。 传统的CVT的核心是数比变换器，由两组轮盘组和一条张紧的链条组成。Multitronic变速器对链条的结构进行了改进，它采用一种称为多片式链带的传动组件，其链条采用了层状的结构，每一层都有销钉来承受齿轮组斜面给予的压力。此外，链条也是由很多的片组成，从而分化了其所承受的拉力，增加了传输转矩的适应性。这种组件大大拓展了无级变速器的使用范围，能够传递和控制峰值高达280 N?m的动力输出，其传动比超过了以前各
14、种自动变速器的极限值，完全可以满足奥迪A6、A8这样的大型车的要求。 Multitronic还利用了湿式多片式离合器，取代了以前传统CVT和普通自动变速器车上的液压变矩器。这种离合器和F1赛车采用的半机械式电子离合器极为相似，它耗能少，反应更快，而且具有质量小、尺寸小、传动效率高的特点。 Multitronic对液压控制系统也作了优化，它内部有两个活塞，而且高压油路和冷却油路彼此是独立的，这样油泵输油量就比常规配置中的输油量要低得多，也就提高了变速器的效率，行驶性能也因此得到改善。传统无级变速器的“橡胶效应”和“离合器打滑现象”也随之消失。 全新的电子控制系统中还包含了DRP动态控制程序，它能
15、对驾驶员使用油门踏板的方式进行评估，从而确定是把重点放在性能上还是经济性上。若是强调经济性，当车速低至60km/h以下时，它会根据事先设计好的以经济性为主的特性图，通过调低速比，将发动机的转速转化成车辆前进的动力。如果驾驶员把油门踩到底，该程序立即切换到用于驱动的特性图，并转换到低速挡，这时即使行车速度很低，发动机也会以最大功率输出所需的高转速运转。在正常驾驶条件下，它会在这两个极端之间选择最合适的速比。手动变速器MT由于价格合理、燃料消耗低，估计今后手动变速器一定还会继续获得广泛的应用。为改进手动变速器(MT)的性能，汽车工业的主要精力集中在下列方面：(1)提高换档的舒适性；(2)用轻金属降
16、低变速器的重量；(3)减少内损耗，例如使用低粘度润滑油；(4)以合乎环境保护标准的生产工艺等有效生态方案补偿成本膨胀；(5)发展能用现有设备和零部件相兼容的双离台器变速器的生产平台。上述提到的情况，同时适用于前轮和后轮驱动车辆的变速器。为适应城市越来越多的汽车增长量和繁忙的交通情况，自动变速器将被广泛开发和应用已达到提高效率，降低油耗的效果。其发展趋势是：（1）提高传动效率，以提高油经济性，强化驾驶性能；（2）复杂精密的电子控制；（3）提高驾驶的舒适性；（4）保障行车安全。1.3本设计的内容和方法本设计的长城赛影轿车是一款已经上线的汽车。找到其已有的车辆参数，根据已学习的知识，根据所有参数对其变速器传动机构进行设计，并绘制出变速器的装配图，零件图，建立三维模型并进行有限元分析。1.3.1设计内容（1）对变速器传动机构的分析与选择通过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点，以及所设计车辆的特点，确定传动机
