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文檔簡介

1、課序號 01 汽車電器與電子技術(shù)課期末論文 題目:汽車自動變速器簡介 姓 名 學 號 2010452052 年級專業(yè) 2010機械 指導教師 2013年5月22日汽車自動變速器簡介【摘要】汽車是高新技術(shù)的最具價值的商業(yè)載體。隨著我國已正式加入WTO,追趕世界汽車技術(shù)的步伐將進一步加快。自動變速器作為汽車傳動系統(tǒng)中一個十分重要的總成, 其發(fā)展無疑反映了當今該項技術(shù)的潮流。本文對自動變速器的發(fā)展歷史進行了回顧,介紹了三種變速器的原理,對國內(nèi)外的自動變速器應用進行了闡述, 并對自動變速器的發(fā)展趨勢進行了展望和分析?!娟P(guān)鍵詞】變速器;歷史;結(jié)構(gòu);組成;原理;發(fā)展方向;一、自動變速器的發(fā)展歷史汽車自動變

2、速器是指在汽車行駛過程中,駕駛員僅根據(jù)行駛需要控制加速踏板變速器即可根據(jù)發(fā)動機的負荷及車速等參數(shù)的變化,自動換入不同檔位工作的一種變速器,早在20世紀40年代末50年代初,就開始出現(xiàn)根據(jù)車速和節(jié)氣門開度自動控制換擋的液力控制換擋自動變速器。60年代末,法國、日本等國家先后探討了采用電子元件控制自動變速器的換擋過程。由于計算機技術(shù)的高速發(fā)展,自1981年起,美國、日本、德國等一些汽車公司相繼開發(fā)出各種微機控制的自動變速系統(tǒng)。1982年末,豐田公司將微機技術(shù)應用于自動變速器的電子控制系統(tǒng)成功實現(xiàn)了自動變速器換擋過程的智能控制,這標志著電子控制自動變速器取得了真正質(zhì)的飛躍。二、自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀一

3、般來講,汽車上常用的自動變速器有以下幾種類型:液力自動變速器、液壓傳動自動變速器、電力傳動自動變速器、有級式機械自動變速器和無級式機械自動變速器等。目前世界上使用最多的汽車自動變速器主要有3種類型,一種是液力自動變速器(Automatic Transmission簡稱“AT”),一種是電控機械式自動變速器(Automated Mechanical Transmission簡稱“AMT”),另一種是金屬帶式無級自動變速器(Continuously Variable Transmission簡稱“CVT”)。1、AT傳動系統(tǒng)的工作原理AT傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與手動檔相比,在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的不同。手動

4、檔主要由齒輪和軸組成,通過不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩;而AT傳動系統(tǒng)是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成,通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。其中,液力變扭器是AT最具特點的部件,它由泵輪、渦輪和導輪等構(gòu)件組成,它直接輸入發(fā)動機動力,并傳遞扭矩,同時具有離合作用。泵輪和渦輪是一對工作組合,它們就好似相對放置的兩臺風扇,一臺風扇吹出的風力會帶動另一臺風扇的葉片旋轉(zhuǎn),風力成了動能傳遞的媒介,如果用液體代替空氣成為傳遞動能的媒介,泵輪就會通過液體帶動渦輪旋轉(zhuǎn),再在泵輪和渦輪之間加上導輪,通過反作用力使泵輪和渦輪之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動變速變矩范圍不夠大,因

5、此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪來提高效率,液壓操縱系統(tǒng)會隨發(fā)動機工作的變化而自行操縱行星齒輪,從而實現(xiàn)自動變速變矩。輔助機構(gòu)自動換檔不能滿足行駛上的多種需要,例如停泊、后退等,所以還設(shè)有干預裝置(即手動撥桿),標志P(停泊)、R(后位)、N(空位)、D(前進位),另在前進位中還設(shè)有“2”和“1”的附加檔位,用以起步或上斜坡之用。由于將其變速區(qū)域分成若干個變速比區(qū)段,只有在規(guī)定的變速區(qū)段內(nèi)才是無級的,因此AT實際上是一種介于有級和無級之間的自動變速器。2、 AMT自動傳動系統(tǒng)的工作原理AMT自動傳動系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上,應用微電子駕駛和控制理論,以電子控制單元(ECU

6、)為核心,通過電動、液壓或氣動執(zhí)行機構(gòu)對選換檔機構(gòu)、離合器、節(jié)氣門進行操縱,來實現(xiàn)起步和換檔的自動操作。AMT傳動系統(tǒng)的基本控制原理是:ECU根據(jù)駕駛員的操縱(節(jié)氣門踏板、制動踏板、轉(zhuǎn)向盤、選檔器的操縱)和車輛的運行狀態(tài)(車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸轉(zhuǎn)速)綜合判斷,確定駕駛員的意圖以及路面情況,采用相應的控制規(guī)律,發(fā)出控制指令,借助于相應的執(zhí)行機構(gòu),對車輛的動力傳動系統(tǒng)進行聯(lián)合操縱。AMT自動傳動系統(tǒng)是對傳統(tǒng)干式離合器和手動齒輪變速器進行電子控制實現(xiàn)自動換檔,其控制過程基本是模擬駕駛員的操作。ECU的輸入有:加速踏板信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速等。ECU根據(jù)換檔規(guī)律、離合器控制規(guī)律、發(fā)

7、動機節(jié)氣門自適應調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生的輸出,對節(jié)氣門開度、離合器、換檔操縱三者進行綜合控制。離合器的控制是通過三個電磁閥實現(xiàn)的,通過油缸的活塞完成離合器的分離或接合。ECU根據(jù)離合器行程的信號判斷離合器接合的程度,調(diào)節(jié)接合速度,保證接合平順。換檔控制一般是在變速器上交叉地安裝兩個控制油缸。選檔與換檔由四個電磁閥根據(jù)ECU發(fā)出指令進行控制。在正常行駛時,節(jié)氣門開度的控制由駕駛員直接控制加速踏板,其行程通過傳感器輸入到:ECU,ECU再根據(jù)行程大小,通過對步進電動機控制來控制發(fā)動機節(jié)氣門開度。在換檔過程,踏板行程與節(jié)氣門開度并非完全一致,按換檔規(guī)律要求先減小節(jié)氣門開度,進入空檔,在掛上新的檔位后,接合離合

8、器,隨著傳遞發(fā)動機扭矩增大的同時,節(jié)氣門開度按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律加到與加速踏板對應的開度。3、CVT傳動系統(tǒng)的工作原理CVT采用傳動帶和可變槽寬的帶輪進行動力傳遞,即當帶輪變化槽寬時,相應地改變驅(qū)動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑而進行變速,傳動帶一般有橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正的無級變速,它的優(yōu)點是重量輕、體積小、零件少。與AT比較,它具有較高的運行效率,油耗也較低。但CVT的缺點也很明顯,就是傳動帶很容易損壞,不能承受過大的載荷,因此在自動變速器中占有率較低。CVT與AMT和AT相比,最主要的優(yōu)點是它的速比變化是無級的,在各種行駛工況下都能選擇最佳的速比,其動力性、經(jīng)濟性和排放與AT相

9、比都得到了很大的改善。但是CVT不能實現(xiàn)換空位,在倒位和起步時還得有一個自動離合器,有的采用液力變矩器,有的采用模擬液力變矩器起步特性的電控濕式離合器或電磁離合器。CVT采用的金屬帶無級變速器與AT一般所用的行星齒輪有級變速器比較,結(jié)構(gòu)相對簡單,在批量生產(chǎn)時成本可能低些。三、自動變速器的發(fā)展前景液力自動變速器已有60年的歷史,其優(yōu)點是技術(shù)成熟、性能可靠。因此國外一直未停止對液力自動變速器替代品的研制與開發(fā)。雖然世界上許多國家投入了對電控機械式自動變速器的研究與開發(fā),但一直未見批量生產(chǎn)的報道,足見其進展的艱難。盡管電控機械式自動變速器產(chǎn)業(yè)化的進程不會一帆風順,但前景是廣闊的。在更能滿足重型車的動

10、力傳遞要求方面,電控機械式自動變速器更具發(fā)展的優(yōu)勢。金屬帶無級自動變速器商品化的時間雖不長,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,其發(fā)展前景卻十分看好。隨著控制技術(shù)的發(fā)展,們對車輛性能要求的不斷提高,自動變速系統(tǒng)的發(fā)展將朝著控制系統(tǒng)智能化和車輛電子一體化的方向發(fā)展。1、控制系統(tǒng)智能化現(xiàn)在對車輛的主觀評價越來越受重視,車輛對人的適應也是智能車輛的重要標志,所以自動變速器控制系統(tǒng)對駕駛員特征的識別、對其意圖的適應是體現(xiàn)、人機工程、指標和人機協(xié)調(diào)優(yōu)化的重要組成部分。隨著各種自動變速器使用中問題的出現(xiàn)和人們對車輛性能要求的不斷提高,人們采用了各種新的檢測、控制技術(shù)用于改善自動變速車輛的性能。在控制方法和策略中越來越多的應用了模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使得換檔控制系統(tǒng)對車輛負載狀態(tài)、車輛使用參數(shù)和使用環(huán)境變化的適應更具智能化特征。2、車輛電子一體化從最早20 世紀60 年代的電子點火系統(tǒng)到后來的電控燃油噴射系統(tǒng)電控自動變速器車輛巡航控制,控制動防抱死系統(tǒng)電控懸架等車輛電子技術(shù)已有了極大的發(fā)展將各個相對獨立的車輛電子控制單元合為一體

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