变速减速器（共12篇）
变速减速器 篇1
自动变速器正常的工作油温为80~90℃, 变速器工作温度过高, 会造成油液过早氧化, 特别是变速器的工作温度超过120~200℃时, 油液中的抗氧化添加剂失效, 油液氧化速度急剧加快。
一、变速器油温过高的危害
1. 加快油液的氧化速度, 油液中会产生大量积炭, 并可能造成各种卡滞。
(1) 换挡阀发生卡滞。1~2挡换挡阀轻微卡滞会造成1挡升2挡时有换挡冲击;2~3挡换挡阀轻微卡滞会造成2挡升3挡时有换挡冲击;3~4挡换挡阀轻微卡滞会造成3挡升4挡时有换挡冲击。
如换挡阀发生严重卡滞, 会造成缺挡。变速器内装有高速挡/倒挡离合器时, 若上3挡换挡阀卡滞在不工作的一侧, 变速器不仅没有3挡, 而且变矩器不会进入锁止工况, 变速器也没有倒挡。
(2) 锁止继动阀卡滞在工作一侧, 就会出现启动正常, 一挂挡就灭车的故障。
氧化造成的积炭和油泥还会造成蓄压器卡滞, 节气门阀、强制降挡阀、主调压阀、滑行制动调节阀等卡滞, 还有可能堵塞自动变速器油滤清器, 造成一系列故障。
2. 电脑启动失效保护程序
装有自动变速器油温度传感器的车型, 当变速器油底壳处油温上升到135℃以上时, 电脑会启动失效保护程序, 变矩器不许进入锁止工况, 变速器不能升入4挡。
当变速器出现工作温度过高时, 一定要及时修理, 以避免引发上述故障。
二、离合器、制动器打滑造成变速器过热
1. 离合器和制动器打滑
(1) 自动变速器油液液面过低。变速器在所有的挡位上油液的液面都必须高于控制阀体, 否则空气会从滑阀处侵人液压控制系统。此时用举升器举起汽车, 启动发动机, 运转时用手摸油底壳可以明显感觉到高频振动。这是因油泵内侵人空气, 窜入出油处导致油液脉动引发的。在变速器前部可听到“吱吱”或“呵呵”声, 急加速时能听到尖叫声。变速杆位移时, 有海棉状感 (就像液压制动系统内有空气时踩制动踏板时的感觉) 。挂挡时时间滞后, 挂上挡后至少需3~4s汽车才能起步。变速器时而能升挡, 时而不能升挡, 车速很低 (油液液面越低, 侵人空气越多, 车速越低) , 所有的离合器和制动器都打滑, 并可听到由于润滑不良造成的干摩擦声。
(2) 变速器内油液液面过高。变速器在P位时所有的离合器、制动器都处于释放状态, 此时自动变速器油液液面最高。自动变速器采用单一的压力润滑方式, 在P位时, 其液面高度必须低于行星齿轮机构以及和它们一起旋转的离合器。
自动变速器油液液面过高, 在行星齿轮机构和离合器的搅动下, 空气与自动变速器油混合, 自动变速器油出现泡沫状, 会造成以下危害:
主油压不稳定, 时而主油压过高, 换挡时有换挡冲击;时而主油压过低, 所有的离合器、制动器都打滑, 车速上不去。自动变速器油液面过高时, 最高车速通常只
有80~90km/h。
自动变速器油液液面过高, 变速器还会向外窜油, 汽车行驶中, 车裙处向外返黑烟 (窜出油滴到排气管上) 。
自动变速器油的泡沫化会破坏润滑效果, 使正常情况根本不可能产生的磨损现象发生。
正常的液面高度是:在热车 (变速器油温在35~45℃之间) 、怠速情况下, 汽车停在平地上, 所有挡位都走一遍, 擦干净油尺, 在P位测量, 有油尺的一般在最上边的两格之间, 没有油尺的液面应和加油孔平齐, 或往下10mm内。
(3) 其它因素造成的自动变速器油中有空气。除了自动变速器油过多和过少或空气侵人外, 诸如自动变速器浊滤清器堵塞等因素也会造成自动变速器油中侵人空气。自动变速器油滤清器堵塞后, 随着发动机转速的提高, 油泵因供油不足而产生真空, 使油泵内真空度加大, 油泵外为正压, 油泵内为负压, 此时状态再好的密封圈也无法阻挡空气的侵入。在大负荷、换挡和满载时油泵内会侵人较多的空气, 这时变速器前部有时会有轰鸣声, 用手摸油底壳可以感觉到高频振动, 最高车速通常只有80~90km/h。
2. 主油压过低会造成离合器和制动器打滑
除液压系统中有空气造成主油压过低外, 油泵发生早期磨损, 主调压阀失调或卡滞在泄油一侧, 节气门拉索过松, 节气门位置传感器输出电压过低, 主油压电磁阀密封不良, 离合器或制动器的工作系统发生泄漏, 蓄压器发生泄漏等因素均可能造成主油压过低。
3. 单向离合器打滑
与其并联的单向离合器打滑, 也会造成变速器过热。
变速减速器 篇2
目的
1、掌握变速器的结构、作用及其相互装配关系,了解变速器动力传递过程。
2.掌握装拆两轴式和三轴式变速器的方法与技能，并且装配好后变速器的工作性能应正常。
3、了解自锁、互锁、倒档锁止装置和分动器的结构及其工作过程和作用。
4、掌握变速器的解体程序和拆装要领
意义1通过实训我1、掌握了变速器的结构、作用及其相互装配关系,并了解了变速器动力传递过程
2掌握了变速器的解体程序和拆装要领
3掌握了锁销式惯性同步器的工作原理，了解其结构特点。
4、学习了不同汽车变速器的结构原理.5通过这次实训对我以后的学习和工作都起到了和大的帮助
6并且，我还在实习过程中认识到团队精神的重要性
二．内容和方式
由于我们实习赶上节假日，实习时间比较短，所以在两天半的实习过程中我们只是学习了手动变速器的拆装，没有拆自动变速器。首先是有老师分成六组，我在第六组。开始我们拆的是小解放的手动变速器，三轴式的后来又拆的北京现代的两轴式的手动变速器。内容：1）将变速箱放在操作台上。
（2）拧下变速箱箱盖螺丝，取下变速器上盖。
（3）拧下变速箱前盖螺丝，取下前盖。
（4）拧下第一轴后轴承盖和第二轴后轴承盖螺丝，取下第一轴后轴承盖和第二轴后轴承盖。
（5）拆下中间轴和倒档轴后端锁片，用专用工具拔出中间轴，中间轴上齿轮掉落至箱底。（例如我们拆的北京现代的车就是两轴式的，没有中间轴）
（6）将第二轴后轴承及二轴系推至箱内（在此之前先取下锁环），从上盖抽出二轴及上面的零件。
（7）取出同步器锁环、二、三·四·五档同步器齿套、滑块及弹簧，取下调整垫、齿毂、同步锁环、二档齿轮及止推垫圈、一档和倒档滑动齿轮。
（8）将变速箱第一轴及轴承推至箱内（在此之前先取下第一轴后轴承止推环），从上盖抽出一轴及上面的零件。
（9）从上盖取出中间轴上的齿轮、固定垫片、止动垫圈、滚柱轴承及支承套等。（10）用特殊工具抽出倒档轴，取出倒档齿轮。
（11）观察各个零件的链接是如何连接的，以及它们是如何工作的。
（12.）分析各个轴及齿轮是如何传递动力的，并画出它的动力传递示意图；
（13）将变速器按照相反的顺序装配。
三、注意事项：
1、文明、安全作业；正确使用工具和量具，防止造成人身受伤。
2、严格拆装程序，注意操作安全。
3、拆卸变速箱时，应注意各电器电线连接，油管的连接；注意起动马达火线电源不要搭铁。
4、分解变速器时不能用手锤直接敲击零件，必须采用铜棒或硬木垫进行冲击。
6、注意实验时零件的放置、拆装顺序和拆装方法。
三、个人实习情况
为期一周的实训结束了，在实训的工程中我学到了很多。我认识了两轴式变速器和三轴式变速器，两轴式变速器的前进挡要由输入轴、输出轴组成，而三轴式的除了输入输出轴之外还有中间轴。这两种变速器的区别在于齿轮传动机构的不同，而操作机构的原理是相同的。在实习的过程中我们不仅要知道是如何拆装的，更应该了解各部件是如何实现工作的。
具我们所学的变速箱有这样几个功能：①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条件，如不同的路况等，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的情况下工作；②在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；③利用空档，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。变速箱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。
然而，在实习的过程中我们应该理论与实际相结合，具体分析他是如何实现这几种功能的。我们组成员在实习过程中都十分的尽职尽责，认真完成实习老师的工作任务。成员之间相互学习，有不明白的地方及时请教。例如，在我们拆北京现代的变速器的时候就遇到困难了，在我们拆完变速箱之后，在安装的过程中我们安不上了，安了一遍又一遍还是不行，再装成功后不能挂档，直言一挂到它的自锁机构就出想问题，我们也请教了指导老师，开始的时候还是没解决问题，我们试了一遍又一遍，最后发现原来丢了一个螺丝，经过无数次拆装我们终于程功乐。在这个过程中我认识到团队精神的重要性，我想如果没有我们组成员的积极合作我们是发现不了问题的，也不会解决问题。还有我们永不放弃的精神，我想如果我们不坚持的话也是完不成任务的。
同时，经过这次实习，我认识到变速器的拆装是一个细致的活儿，在拆装过程中要注意很多细节注意如下，1拆卸顺序一般是：变速器盖、第一轴、第二轴、中间轴、倒挡轴。
2、拆卸零件时，先看好零件原始的方向和位置后再拆卸，必要时，做好记录；拆下的零件按拆卸先后顺序，分部位排放整齐，必要时可用线或铁丝将各零件按顺序串在一起；齿轮可按原方向和位置套在轴上，以防装错或漏装。
3、拆卸的所有零件都应该清洗干净，并做相应检查，不能继续使用的应该予以更换；拆卸过的油封、密封垫一般不应该继续使用，应该更换。
4、装配前各轴承、油封、轴上的键槽、齿轮的内孔以及变速器箱体的轴承孔涂上齿轮油或机油，并将要更换的纸垫浸透机油。
5、装配顺序与拆卸顺序相反，即后拆下的零件先装，使全部零件都安装到原来的位置
上，安装过程中要常转动配合件，注意油封的方向且不得有破损。
6、在安装变速器盖前，应检查场地有无漏装的零件，各轴及固定齿轮是否有轴向窜动，各处纸垫是否完好，各对啮合齿轮是否在全部齿宽内啮合；用手拨动滑动齿轮，看能否轴向移动到全齿宽啮合；用手转动第一轴，分别试一下各挡，都应能灵活平稳转动，无卡涩现象。按规定在变速箱体内加入适量的润滑油。
7、将拨叉装入并固定到相应的拨叉轴上，再将该拨叉轴装入变速器盖相应的孔中。安装拨叉轴时要注意将自锁机构和互锁机构装入相应的孔中，拨叉轴有三个槽的一侧应对正自锁机构钢球的方向，拨叉轴上有一个槽的一侧对正互锁机构。各拨叉轴都安装到位以后，将其置于空挡位置，变速传动机构中的滑动齿轮也都置于空挡位置，将变速器盖装到变速器箱体上，此时，各拨叉正好安装到相应齿轮的拨槽中，装上连接螺栓，并按规定的次序和规定的力矩拧紧螺栓，用变速杆挂入不同的挡，依次检查能否顺利挂挡，若挂不上，可用手轻轻来回转动第一轴，若仍挂不上应拆下箱盖检查。
8、装好后，要进行试运转，各挡应能灵活转动，无渗油、漏油和卡涩现象，在任何挡位下不允许有跳挡、乱挡现象，换挡时应轻便自如，不得有不正常响声和过热现象。
三、实习心得体会
变速减速器 篇3
关键词：职业教育 汽车自动变速器 课程教学 方法探究
汽车自动变速器行星齿轮机构变速原理的教学是汽车自动变速器课程教学的第一个难点和重点，如果行星齿轮机构的变速原理掌握不好，对液压控制技术、电子控制技术和行星齿轮机构这三者之间的工作关系更是难以理解，因此对学习自动变速器的基本工作原理将无从谈起，整个教学工作就成了空中楼阁。所以，行星齿轮机构变速原理的教学，对于教师汽车自动变速器课程教学的成功与否非常关键。笔者结合教学经验，以汽车自动变速器行星齿轮机构变速原理部分的教学内容为例，就专业课的教学方法进行探索和总结，希望对中等职业技术学校汽车维修专业的汽车自动变速器课程教学起到借鉴和参考作用。
一、行星齿轮机构的变速原理的教学内容分析
自动变速器行星齿轮机构的变速原理要想取得较好的教学效果，就必须明确教学内容、重点、难点和应达到的教学目的。行星齿轮机构的变速原理对于学生来说完全是一个新的内容。它的知识点有单排行星轮系的组成（图1）、单排行星轮系和行星轮系的简图、单排行星轮系的变速原理、辛普森式行星齿轮变速器变速原理等知识点。这些知识点是相互独立又相互关联的。行星齿轮机构的变速原理的教学重点是单排行星轮系的组成、单排行星轮系的变速原理。
图1 行星齿轮机构外形
1-齿圈轴 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
5-行星轮轴 6-太阳轮 7-太阳轮轴
二、行星齿轮机构的变速原理的知识特点
作为自动变速器课程的一个重要内容，行星齿轮机构的变速原理具有基础性的作用，它的知识体系主要表现为以下特点。
1.抽象性
行星齿轮机构的变速原理属于自由度为2的周转轮系。众所周知，自由度为2的机构的运动情况是不确定的，在研究学习过程中一直是一个难以理解、抽象性很强的知识难点。
2.理论性
行星齿轮机构的变速原理，具有十分强的理论性。在推导速度传递特征、传动比、可适用的挡位时，都需要有很强的数学推导能力，这在中等职业技术学校汽车维修专业课的教学中，可以说是最具理论性的部分。
3.实践性
行星齿轮机构是由一个一个的零件构成的，我们不可忽视这种实践性的特点。它在自动变速器上的使用也是由于实际生产生活的需要而出现的。在教学过程中，我们一定要联系实际进行教学，切不可以只学理论，也不可以只学实践，否则难以取得良好的实际效果。
4.思维跨越性
行星齿轮机构相对于手动变速器采用的斜齿轮传动，他们的变速原理有很大的不同。斜齿轮传动的变速原理相对来说非常简单，不需要过多的推导，而行星齿轮机构的变速原理则不同，学生学习的思维方式也不同。所以在进行行星齿轮机构的变速原理的讲授时，教师一定要引导学生跨越性思维想办法克服由于斜齿轮传动学习形成的思维定势对学生学习造成的影响。
三、教学方法探索
靠单一的教学手段和方法完成行星齿轮机构的变速原理的教学任务是一件十分困难的事情。今天的职业技术教育，已经完全摆脱了单一课堂教学的模式，教学手段越来越结合学生和生产的实际。
1.采用实物课教学，加强教学的直观性
实物课教学是一种直观的教学方式，在汽车专业课程教学中应用广泛。教师把一个物体放在手上讲授，有助于学生对问题的理解。它与实践教学相比，其不同点在于不需要过多的操作。在学生首次接触一个部件时，教师采用实物课教学效果比较明显。在教学过程中，教师可以让学生认识每一个零部件的名称、结构特点和相互间的连接关系、位置关系等。实物教学对于行星齿轮机构变速原理教学是必不可少的一种教学方式，我们在介绍行星齿轮的结构时就可以采用这种方法。
2.采用实物试验
实物试验的方法是一种有效的方式，我们在讲解单排行星轮系变速原理时可以采用这种方式。
教师先把学生分成几个组，每个组都有一个单排行星轮系，然后进行以下三个实验：一是先让学生用手将太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何一个按住不动，然后让另外两个元件中的一个作为主动件，用手转动，另一个元件作为从动件，并观察传动情况，重点观察转向是相同还是相反，速度是增速还是减速。二是让太阳轮、齿圈和行星架中的两个元件连在一起同步运动，观察另外一个如何运动。三是不制动也不连接在一起，让一个元件主动，另外两个元件从动，观察运动关系。教师让学生将情况记录下来，并进行思考：如何设计制动器对元件进行制动？如何设计离合器控制动力输入和输出？这几种情况能否在自动变速器上使用？可以用作什么挡位等等。
3.注重课堂教学，培养逻辑思维能力
研究和分析行星齿轮机构的变速原理，课堂教学必不可少。分析行星齿轮机构的变速原理，一般做如下推导。
图2 单排行星轮系的变速原理
如图2所示，设太阳轮Z1=17齿，齿圈Z2=34齿，行星架齿数等于太阳轮齿数+齿圈齿数（这里的转化要向学生讲解清楚），行星架齿数Z3= Z1+Z2=51齿。
（1）太阳轮固定，齿圈为主动件（输入），行星架为从动件（输出），如图a）所示。此时，n1=0，根据试验课可得结论：转向相同，减速，可以用作前进低速挡，一般用作前进低二挡。
（2）齿圈固定，太阳轮为主动件（输入），行星架为从动件（输出），如图c）所示。此时，n2=0，根据试验课可得结论：转向相同，减速，可以用作前进低速挡，一般用作前进低一挡。
（3）太阳轮固定，行星架为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），如图b）所示。此时，n1=0，根据试验课可得结论：转向相同，增速，可以作为前进超速挡。endprint
（4）齿圈固定，行星架为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），如图d）所示。此时，n2=0，根据试验课可得结论：转向相同，增速，可以作为前进超速挡。
（5）行星架固定，太阳轮为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），如图e）所示。此时，n3=0，根据试验可得结论：转向旋转方向相反，可以作为倒挡。
（6）行星架固定，齿圈为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），此种传动旋转方向相反且增速，在汽车上无法使用。
（7）太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何二个元件连为一体转动，则另一个元件的转速与前二者等速同向转动。即行星齿轮机构中所有元件（包含行星轮）之间均无相对运动，传动比i=1。这种传动方式用于变速器的直接挡传动。
（8）如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束，则各元件的运动是不确定的，此时为空挡。
以上8种情况，教师可以先分析其中几种，其余几种由学生自己分析，然后教师再进行讲解，效果会更好。
4.采用多媒体课件教学，激发学生学习兴趣
教师要把传统的以教师为中心、以课堂为中心、以书本为中心的教育方式转变为以学生学习为中心、以强化个体实践为中心、以信息交流为中心，变被动教育为主动教育、变应试教育为素质教育、变知识教育为智能教育。
四、行星齿轮变速原理教学过程
在对行星齿轮变速原理进行教学时，教师必须遵循紧密联系学生实际、由浅入深、由易到难、理论和实践相结合、理论和多媒体教学相结合、师生互动、教学和生产相结合的原则进行教学组织。如果教师不联系学生实际，没有科学的、合理的教学程序，将很难达到教学目的。行星齿轮变速原理教学的过程可以分为以下七个阶段。
一是实物感性认识阶段。在进行课堂教学之前，教师先让学生认识实物，可以分小组，拆开自动变速器，认识简要结构。这一阶段的教学目的仅仅是感性认识，不要求很细、很深入的讲解，学生只对自动变速器有一个整体认识，了解基本结构和装配关系。
二是行星轮系识别阶段。这一过程可以放在课堂教学中进行。教师将行星轮系在学生面前展示和让学生观察，让学生认识行星轮系的组成、名称等。在教学过程中，教师要让学生仔细观察，要求每位学生都清楚行星轮系的基本知识。
三是行星轮系实物与简图的转化绘制阶段。行星轮系实物与简图的绘制转化是一个重要环节，它对于学生将来使用资料、研究行星轮系变速原理、分析变速器的工作、维修变速器都具有重要作用。行星轮系实物与简图的转化如图3所示。
图3 行星轮系实物与简图的转化
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
在教学中，教师要讲清楚行星轮系零件的位置关系和简化原则，使学生能读懂并绘制简图。简图可以使用计算机绘制，也可以在黑板上进行绘制。教师在绘制简图时，要求学生一起绘制。在学生掌握绘制简图方法的基础上，我们还要把相关学习内容的简图做一些介绍，以便让学生掌握更多的识图能力。
四是单排行星轮系的变速原理分析推导过程阶段（如前所述）。
五是辛普森式行星齿轮变速原理分析阶段。辛普森式行星齿轮自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用2～3排行星齿轮机构传动，其各挡传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动的特点进行合理组合得到的。在这部分内容的教学中，我们要根据中等职业技术教育的特点，充分体现“必需、够用”的原则。笔者认为，如果过多地从理论推导上去讲授，一是学生学习兴趣不高，二是学生学习起来难度很大。在课堂教学中，教师要根据学生的接受程度进行取舍。首先要教会学生分析如图3所示的简图，然后会读辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），重点要结合辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），并将各元件与挡位之间的关系搞清楚。其次只要结合图3掌握各个挡位的动力传递原理就可以了。如表1，我们结合图3，让学生掌握各个挡位离合器、制动器、单向离合器的工作情况，并能够分析图3中各个挡位的动力传递路线。
表 辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律
选挡杆挡位离合器制动器单向离合器
C1C2B2B3F1
D1挡○ ○
2挡○ ○
3挡○○
R倒挡 ○ ○
S L 或2 11挡○ ○
2挡○ ○
注：○——接合、制动或锁止。
六是知识的拓展阶段。行星轮系、液压控制系统和电控系统之间的关系和其他行星轮系变速及挡位的方法属于知识拓展内容。我们在处理这些内容的过程中，要多采用挂图、资料进行教学。要引导学生利用资料、实物进行学习，尤其要学会自学，开阔视野。
七是实践动手能力训练阶段。在完成课堂理论课程教学后，教师安排实践动手能力训练，将学生分成小组进行自动变速器的拆装和分析。在这个教学过程中，教师要让每个学生都有动手的机会，并且要安排学习任务，要激发学生进行自主学习，养成主动性学习的良好习惯。
（作者单位：北京市市政管理学校）endprint
（4）齿圈固定，行星架为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），如图d）所示。此时，n2=0，根据试验课可得结论：转向相同，增速，可以作为前进超速挡。
（5）行星架固定，太阳轮为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），如图e）所示。此时，n3=0，根据试验可得结论：转向旋转方向相反，可以作为倒挡。
（6）行星架固定，齿圈为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），此种传动旋转方向相反且增速，在汽车上无法使用。
（7）太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何二个元件连为一体转动，则另一个元件的转速与前二者等速同向转动。即行星齿轮机构中所有元件（包含行星轮）之间均无相对运动，传动比i=1。这种传动方式用于变速器的直接挡传动。
（8）如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束，则各元件的运动是不确定的，此时为空挡。
以上8种情况，教师可以先分析其中几种，其余几种由学生自己分析，然后教师再进行讲解，效果会更好。
4.采用多媒体课件教学，激发学生学习兴趣
教师要把传统的以教师为中心、以课堂为中心、以书本为中心的教育方式转变为以学生学习为中心、以强化个体实践为中心、以信息交流为中心，变被动教育为主动教育、变应试教育为素质教育、变知识教育为智能教育。
四、行星齿轮变速原理教学过程
在对行星齿轮变速原理进行教学时，教师必须遵循紧密联系学生实际、由浅入深、由易到难、理论和实践相结合、理论和多媒体教学相结合、师生互动、教学和生产相结合的原则进行教学组织。如果教师不联系学生实际，没有科学的、合理的教学程序，将很难达到教学目的。行星齿轮变速原理教学的过程可以分为以下七个阶段。
一是实物感性认识阶段。在进行课堂教学之前，教师先让学生认识实物，可以分小组，拆开自动变速器，认识简要结构。这一阶段的教学目的仅仅是感性认识，不要求很细、很深入的讲解，学生只对自动变速器有一个整体认识，了解基本结构和装配关系。
二是行星轮系识别阶段。这一过程可以放在课堂教学中进行。教师将行星轮系在学生面前展示和让学生观察，让学生认识行星轮系的组成、名称等。在教学过程中，教师要让学生仔细观察，要求每位学生都清楚行星轮系的基本知识。
三是行星轮系实物与简图的转化绘制阶段。行星轮系实物与简图的绘制转化是一个重要环节，它对于学生将来使用资料、研究行星轮系变速原理、分析变速器的工作、维修变速器都具有重要作用。行星轮系实物与简图的转化如图3所示。
图3 行星轮系实物与简图的转化
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
在教学中，教师要讲清楚行星轮系零件的位置关系和简化原则，使学生能读懂并绘制简图。简图可以使用计算机绘制，也可以在黑板上进行绘制。教师在绘制简图时，要求学生一起绘制。在学生掌握绘制简图方法的基础上，我们还要把相关学习内容的简图做一些介绍，以便让学生掌握更多的识图能力。
四是单排行星轮系的变速原理分析推导过程阶段（如前所述）。
五是辛普森式行星齿轮变速原理分析阶段。辛普森式行星齿轮自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用2～3排行星齿轮机构传动，其各挡传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动的特点进行合理组合得到的。在这部分内容的教学中，我们要根据中等职业技术教育的特点，充分体现“必需、够用”的原则。笔者认为，如果过多地从理论推导上去讲授，一是学生学习兴趣不高，二是学生学习起来难度很大。在课堂教学中，教师要根据学生的接受程度进行取舍。首先要教会学生分析如图3所示的简图，然后会读辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），重点要结合辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），并将各元件与挡位之间的关系搞清楚。其次只要结合图3掌握各个挡位的动力传递原理就可以了。如表1，我们结合图3，让学生掌握各个挡位离合器、制动器、单向离合器的工作情况，并能够分析图3中各个挡位的动力传递路线。
表 辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律
选挡杆挡位离合器制动器单向离合器
C1C2B2B3F1
D1挡○ ○
2挡○ ○
3挡○○
R倒挡 ○ ○
S L 或2 11挡○ ○
2挡○ ○
注：○——接合、制动或锁止。
六是知识的拓展阶段。行星轮系、液压控制系统和电控系统之间的关系和其他行星轮系变速及挡位的方法属于知识拓展内容。我们在处理这些内容的过程中，要多采用挂图、资料进行教学。要引导学生利用资料、实物进行学习，尤其要学会自学，开阔视野。
七是实践动手能力训练阶段。在完成课堂理论课程教学后，教师安排实践动手能力训练，将学生分成小组进行自动变速器的拆装和分析。在这个教学过程中，教师要让每个学生都有动手的机会，并且要安排学习任务，要激发学生进行自主学习，养成主动性学习的良好习惯。
（作者单位：北京市市政管理学校）endprint
（4）齿圈固定，行星架为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），如图d）所示。此时，n2=0，根据试验课可得结论：转向相同，增速，可以作为前进超速挡。
（5）行星架固定，太阳轮为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），如图e）所示。此时，n3=0，根据试验可得结论：转向旋转方向相反，可以作为倒挡。
（6）行星架固定，齿圈为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），此种传动旋转方向相反且增速，在汽车上无法使用。
（7）太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何二个元件连为一体转动，则另一个元件的转速与前二者等速同向转动。即行星齿轮机构中所有元件（包含行星轮）之间均无相对运动，传动比i=1。这种传动方式用于变速器的直接挡传动。
（8）如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束，则各元件的运动是不确定的，此时为空挡。
以上8种情况，教师可以先分析其中几种，其余几种由学生自己分析，然后教师再进行讲解，效果会更好。
4.采用多媒体课件教学，激发学生学习兴趣
教师要把传统的以教师为中心、以课堂为中心、以书本为中心的教育方式转变为以学生学习为中心、以强化个体实践为中心、以信息交流为中心，变被动教育为主动教育、变应试教育为素质教育、变知识教育为智能教育。
四、行星齿轮变速原理教学过程
在对行星齿轮变速原理进行教学时，教师必须遵循紧密联系学生实际、由浅入深、由易到难、理论和实践相结合、理论和多媒体教学相结合、师生互动、教学和生产相结合的原则进行教学组织。如果教师不联系学生实际，没有科学的、合理的教学程序，将很难达到教学目的。行星齿轮变速原理教学的过程可以分为以下七个阶段。
一是实物感性认识阶段。在进行课堂教学之前，教师先让学生认识实物，可以分小组，拆开自动变速器，认识简要结构。这一阶段的教学目的仅仅是感性认识，不要求很细、很深入的讲解，学生只对自动变速器有一个整体认识，了解基本结构和装配关系。
二是行星轮系识别阶段。这一过程可以放在课堂教学中进行。教师将行星轮系在学生面前展示和让学生观察，让学生认识行星轮系的组成、名称等。在教学过程中，教师要让学生仔细观察，要求每位学生都清楚行星轮系的基本知识。
三是行星轮系实物与简图的转化绘制阶段。行星轮系实物与简图的绘制转化是一个重要环节，它对于学生将来使用资料、研究行星轮系变速原理、分析变速器的工作、维修变速器都具有重要作用。行星轮系实物与简图的转化如图3所示。
图3 行星轮系实物与简图的转化
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
在教学中，教师要讲清楚行星轮系零件的位置关系和简化原则，使学生能读懂并绘制简图。简图可以使用计算机绘制，也可以在黑板上进行绘制。教师在绘制简图时，要求学生一起绘制。在学生掌握绘制简图方法的基础上，我们还要把相关学习内容的简图做一些介绍，以便让学生掌握更多的识图能力。
四是单排行星轮系的变速原理分析推导过程阶段（如前所述）。
五是辛普森式行星齿轮变速原理分析阶段。辛普森式行星齿轮自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用2～3排行星齿轮机构传动，其各挡传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动的特点进行合理组合得到的。在这部分内容的教学中，我们要根据中等职业技术教育的特点，充分体现“必需、够用”的原则。笔者认为，如果过多地从理论推导上去讲授，一是学生学习兴趣不高，二是学生学习起来难度很大。在课堂教学中，教师要根据学生的接受程度进行取舍。首先要教会学生分析如图3所示的简图，然后会读辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），重点要结合辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律表（表），并将各元件与挡位之间的关系搞清楚。其次只要结合图3掌握各个挡位的动力传递原理就可以了。如表1，我们结合图3，让学生掌握各个挡位离合器、制动器、单向离合器的工作情况，并能够分析图3中各个挡位的动力传递路线。
表 辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律
选挡杆挡位离合器制动器单向离合器
C1C2B2B3F1
D1挡○ ○
2挡○ ○
3挡○○
R倒挡 ○ ○
S L 或2 11挡○ ○
2挡○ ○
注：○——接合、制动或锁止。
六是知识的拓展阶段。行星轮系、液压控制系统和电控系统之间的关系和其他行星轮系变速及挡位的方法属于知识拓展内容。我们在处理这些内容的过程中，要多采用挂图、资料进行教学。要引导学生利用资料、实物进行学习，尤其要学会自学，开阔视野。
七是实践动手能力训练阶段。在完成课堂理论课程教学后，教师安排实践动手能力训练，将学生分成小组进行自动变速器的拆装和分析。在这个教学过程中，教师要让每个学生都有动手的机会，并且要安排学习任务，要激发学生进行自主学习，养成主动性学习的良好习惯。
变速器概览 篇4
随着汽车工业的不断进步, 汽车变速器的发展呈现出突飞猛进的势头。每个国家汽车变速器发展状况和需求各有不同, 市场上手动与自动并存。国内变速器以手动为主, 自动变速器占有率正在快速提升。国际上自动变速器已成为发展趋势, 与传统的手动变速器相比, 自动变速器在节能、可操控和驾驶舒适性等方面有显著优势。因此, 自动变速器在汽车工业发达国家和地区的市场占有率越来越高。
变速器的发展离不开技术的进步, 本期特策划“变速器概览”专题, 邀请行业内的专家、学者从变速器的开发、与发动机的匹配以及一些工艺和技术改进等方面进行分析论述。
变速器设计文献综述 篇5
摘 要：车辆的变速器很大程度上影响着车辆行驶的经济性、动力性、驾乘舒适性，是车辆最重要的部件之一。本文分析了国内外变速器产业的发展状况，介绍了国内外先进的变速器设计方法、科学的开发流程等，还根据我国变速器产业的发展现状提出了一些问题，并且对变速器产业的发展提出了一些合理的建议。
关键词：变速器，科学开发流程、先进设计方法 一.变速器研究意义
变速器是伴随汽车出现的产物，是组成一辆汽车的必需品，而变速器设计更是汽车设计中最重要的环节之一。变速器的作用是用来改变传动比，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足不同的行驶要求。在不同的行驶条件下，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化，而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，扭矩变化范围更不可能满足实际路况需要，而变速器能做到在大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。因此,变速器的性能直接影响到汽车行驶性能。随着技术进步,变速器在最基本的传动功能之外，也在实现越来越多的功能，例如实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要;中断动力传递，在发动机能够怠速运转，汽车换档或需要停车时，中断向驱动轮的动力传递;实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重大的意义。
二.国内外变速器使用的现状
在欧洲市场上，原本手动变速器占据的绝大部分的市场,在不断被自动变速器侵占。例如在西欧，2005年生产的装配有自动变速器的汽车占汽车总量的23%。而10年前，这个数字仅为13%。可见自动变速器正在成为市场的主流。在中国市场上，配备自动变速器也已经成为车用变速器的重要趋势。然而，在自动变速器方面，由于其新工艺、新技术和设计原理与传统手动变速器有比较大的差异，导致国内厂家在自动变速器的研发上与国际先进水平存在较大差距，即使向国外厂商寻求技术帮助，他们也不约而同地对国内厂家进行了技术封锁，这导致我国的自动变速器相比国外产品性能低下，需要大量依赖进口。据统计，进口产品占我国自动变速器市场的78%。而在手动变速器方面，经过长时间的发展，设计原理和生产工艺等都较为成熟，技术难度也相对较低，因此我国通过引进国外先进技术，消化吸收并自主创新，能做到自主生产，基本满足了本土车辆厂商的生产需要。可以预见的是，未来汽车变速器的市场将以自动变速器为主，发展和掌握高端自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造技术的重要途径。而优先开发手自一体变速器在技术上可以延续我国在手动变速箱上积累的经验，更有利于我国变速器产业的发展。三.国外变速器先进的设计方法
近10年以来，我国变速器产业特别重视新产品的开发研制，无论是从人力物力的投入，还是资金的投入，都是非常巨大的。但在我国汽车产业刚刚发展起来时，几乎所有新产品的开发流程相比国外先进的开发流程都是不完整的，这是我国汽车产业的通病。而随着我国这些年的高速发展，我国变速器产品的设计开发流程也在不断学习国外的先进方法，逐渐与国外接轨。
一个变速器新产品的设计开发流程首先要收集潜在顾客的信息。其次是调查客户和市场的需求，确定变速器的大致开发方向。第三是根据调查制定相应的制定技术方案。第四是进行可行性分析。做到不断的根据市场的需求来调整设计方案和研究方向，对客户的要求进行科学分析并不断完善设计。利用这种更加科学的设计方法可以有效的缩短研发周期，同时节约研发成本。用最小的代价活的最符合市场需求的产品。
我国的汽车变速器之所以与发达国家的产品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我国的设计手段相对落后。发达国家早早利用CAD计算机辅助设计技术例如有限元分析,优化设计等来进行产品设计。通过这些方法对机械设计产品进行分析设计可以大大的提高机械产品的一次设计成功率，既能缩短产品的设计周期，还能节省实验费用，大大提高设计效率。相比之下，我们的设计手段就显得非常落后，我们的设计任然是以经验为主的二维平面设计，一次成功率较低，往往还要根据实际情况进行很大的改动，这大大加长了产品的开发周期，还提高了开发费用。为了改变我国变速器等汽车部件设计周期长，效率低的缺点，缩短新产品的开发周期，提国产变速器高市场竞争力，我认为开发一套适合中国使用的CAD设计软件，或者是对已有的CAD软件进行符合我国的优化是非常有必要而且必须的。
机械制造强国例如美国，它的优势就是建立了一套比较完善的CAD/CAM集成系统，并且他的CAD技术一直在全球处于领先地位。美国是最早将CAD应用于汽车设计行业的国家，例如美国的通用汽车公司和福特汽车公司早早的通过将CAD技术应用于生产，从而建立起优势，进而抢占国际汽车市场。他们利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成应用，将结构、强度、刚度等问题的计算、车体造型的三维设计等问题大大简化，在保证产品优秀质量的同时还提高了生产效率，做到了及时响应市场的需求。从而大大的提高了他们的产品竞争力，为他们带来了巨额收益。但这些已经能较好的利用CAD进行汽车部件设计的国外公司，其涉及的试验、标准、技术规范都很保密，不可能向我国汽车公司提供帮助。
与国外相比，我国的汽车工业在计算机辅助设计方面起步较晚，也没有利用后发优势，发展缓慢。虽然目前有一些大中型汽车企业能与一些知名高校合作进行CAD的研究开发，已经在产品的设计改进，设计完成后的计算机绘图和有限元分析等几方面取得了一些成果，但纵观国内的大多数工厂，依靠经验类比法这些传统方法进行设计的任然占有不小的比例。这种方法就是通过引进国外成熟但是相对落后的产品进行分析测绘和仿制，这种方法虽然能在短时间内缩短产品的开发周期，缩小与国外厂商的技术差距，但是难以在创新上实现突破，无法满足现代汽车工业高速发展的需求。因此，车企降低传统低效的设计方法的比例，大量采用先进高效的现代化设计方法，是提高我国汽车产业自主设计研发能力，实现高端变速器国产化，本土化的重要手段。四．我国当前面临的问题
变速器是传统石油动力汽车和新型油电混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件。在未来几十年内，随着新能源汽车行业的不断发展，变速器产业的发展还将对汽车产业的发展产生重大影响。随着近年来自动变速器在汽车产业越来越广泛的应用，国内变速器企业在手动变速器方面依靠经验多年积累的优势已经不再存在，在国外厂商的技术封锁下，国内企业实现自主开发先进的自动变速器显得尤为重要，这也是国内车企面对的一个巨大挑战，同时如何实现自主开发也是我国汽车产业发展所面对的一个核心问题。
我国自动变速器产业之所以受到重重阻碍，其主要原因是没有形成专业化、模块化、机电液气配套产业链，以及数控化加工与检测线的短缺。国内的变速器产业由手动变速器到自动变速器的快速转型，如果不能在短时间内，在国外企业抢占国内市场之前实现自动变速器的自主研发生产，我国自主的自动变速器产业将有被摧垮的危险。随着中国加入世贸组织，中国市场对外开放的程度不断加大，中国的汽车工业也在持续高速发展，包括采埃孚、伊顿、艾里逊、博格华纳等在内的许多国际变速器巨头企业纷纷涌入中国抢占国内变速器市场，有的甚至已经完成了其在中国的战略布局。国外企业的竞争与打压使得中国变速器企业面临的挑战日益严峻，很多国际自动变速器巨头来到中国市场只卖产品、不卖核心技术，使中国的汽车产业对进口变速器的依赖性日益加强。在2014年，中国的自动变速器需求量为877.2万台，其中自主生产的自动变速器仅为400.5万台，进口的自动变速器多达531.4万台，国内大半的自动变速器市场被国外企业瓜分。随着这种局面的加剧，预计未来3到5年我国的变速器行业将面临深度的洗牌和市场整合。因此我国汽车企业在变速器领域的研发投入，布局和技术创新显得尤为重要。
五．应对方案
根据我国汽车变速器企业现有的的研发生产条件和国内变速器市场情况，对于未来10年的中国市场，可以得出以下结论：手动变速器在短期内仍将是变速器市场的主流，但受到市场青睐的自动变速器产业有不断发展壮大的趋势，其中，双离合变速器技术存在巨大的潜力。国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧美市场，自动变速器的市场在不断扩大，占领原本属于手动变速器的市场。可以预见，带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的重要方向。变速器将成为企业提高产品竞争力的利器以及消费者购车时关注的重点，汽车企业在变速器领域的技术创新将是关系到汽车企业发展竞争的关键，而且还将影响到未来整车竞争的格局。
60多年前，新中国成立之初，我国还是一穷二白，钢铁产量仅为15.8万吨，是美国当时钢铁产量的0.2%，大量生产钢铁都困难重重，更别说自主研发生产汽车了。但是经过了60多年的发展，国内手动变速器的研发、生产能力已接近国际先进水平。自动变速器产业也在不断发展和进步。目前我国汽车业的“十二五”规划已经制定，“十三五”规划也在制定中。“十二五”规划总体目标仍是强调我国汽车工业发展要从汽车大国向汽车强国转变。未来五年，中国汽车业将从过去的做大规模转向做强实力。具体来看，一方面提倡发展包括新能源汽车在内的节能汽车；另一方面，提倡通过兼并重组、淘汰落后产能来解决结构性产能过剩问题。而就变速器产业来看，虽然目前自动变速器成为中国变速器行业进一步发展的拦路虎，但是我国已发展成为全球性的汽车产销大国。只要我们继续加大对汽车专业人才培养的支持力度，坚定不移地坚持自主开发，采取更科学的开发流程，多利用先进的计算机辅助方法来参与设计研发，中国变速器企业一定能够实现自动变速器的技术突破，为中国变速器行业新的征程开个好头。
参考文献：
[1] 王望予.汽车设计[M].第4版.北京：机械工业出版社，2004:78-113 [2] 吴修义.国内组合式机械变速器的现状与发展.重型汽车[J],2003（6）:11-14 [3]陈柳钦.我国新能源汽车产业发展及其困境摆脱.州航空工业管理学院学报，2011（3）
变速器的发展史 篇6
其实变速器从诞生至今也有100年以上的历史，几乎与汽车的年龄接近，但并不是有了汽车就有了变速器。变速器发展至今，其生产厂商也有很多，如博世、ZF、博格华纳、爱信等等，也有一些大的汽车厂商在独立开发适合自己车型的变速器。从变速器诞生至今，其种类也不过以下几类手动变速器(MT)、自动变速器(A1)、无级变速器(CVT)、顺序换挡变速器(AMT)和双离合变速器(DCT)。基本上变速器的发展过程也是这样的一个顺序，现在我们就说说这些不同的变速器。
手动变速器MT
世界上第一台变速器诞生在1889年，是由法国标致研制开发的，它可以通过一个拨杆来改变传动速比。当然最早的变速器非常简单，但在当时已经是非常大的突破了。手动变速器的产生使汽车变得鲜活起来，有了更多的驾驶乐趣，而且结构相对简单，仅由齿轮和轴组成。通过纯机械的方式，选择不同传动速比的齿轮，以小齿轮咬合大齿轮，从而改变传动比和扭矩。也因为手动变速器的产生促进了汽车业的不断发展，到现在几乎所有品牌的汽车都将手动变速器作为其最基本的车型配置，所有的变速器厂商也无一例外地都会生产这种变速器。
自动变速器AT
自动变速器的产生比手动变速器诞生晚了19年的时间，第一辆使用自动变速器的汽车是福特的T型车，也是在汽车诞生以来改写汽车历史的一款车型，知道了这个就不难理解为什么美国人喜好自动变速器了。其实当时的T型车使用的自动变速器也非常简单，这个自动变速器只有两个速比。最早的自动变速器由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到改变速比和改变扭矩的效果。
而真正意义上的自动变速器(现在常见的自动变速器)是在1940年由美国通用开发生产，这种自动变速器使用液力耦合器和三排行星齿轮提供四个前进挡和一个倒挡。自动变速器最重要的改进是在二战期间，别克公司为坦克开发了液力变矩器，到1948年，这种液力变矩器与其他部件结合成为液力变速器而定型成为现在的自动变速器。
在1990年，德国保时捷公司率先在911车型上使用了Tiptronic变速器。这种变速器实际上是以自动变速器为基础增加了手动换挡程序，结果由于增加了驾驶乐趣逐步发展成了主流。优点是驾驶轻松的同时还能保证一定的驾驶乐趣。缺点是还不是真正的手动挡，不能随心所欲地控制发动机转速。
CVT变速器
CVT变速器(ContjrluouslyVariable Transmission)又称无级变速器，严格地说来也可以归结为自动变速器的范畴，因为它同样不用人为的改变速比，但与般说的自动变速器不同，这种变速器没有挡位的概念。CVT的结构主要由两组带轮(主动轮、从动轮)和传动带、油泵、液力变矩器、执行机构(阀体、油路)、传感器、电脑等构成。两组带轮由高强度钢带相连，两个带轮的内侧是有倾斜角度的锥形面，通过油压控制主动轮与从动轮的夹紧与放松，来改变带轮锥面与传动带啮合点的工作直径，也就是一个轮直径增大、另一个轮直径减小从而改变传动比。
真正的CVT变速器诞生在1958年，由荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名为Vafionmatlc的双V型橡胶带式CVT，到上世纪60年代末又成功研制出了传递容量大、效率高、结构紧凑的金属带式CVT。自80年代开始日本汽车界开始研发CVT技术，并将其不断改进提高。
顺序换挡AMT变速器
AMT变速器的基础是手动变速器，采用齿轮传动，所有在动力的传递上拥有手动变速器高效率的优点。而AT变速器由于拥有液力变矩器这样的油液传动机构，所以一般来说在燃油经济性上与AMT变速器会有一定的差距。当然，AMT由于是由电脑判断换挡时机，没有了人操作的灵活性，所以对于那些技术娴熟的老司机来说，驾驶手动挡车型会更省油。
其实这种变速器的产生也同样源于赛事，AMT的技术在上世纪60年代，就已经开始了研发过程，直到80年代才生产出了第一代产品，在1986年法拉利将其运用到自己的赛车上。AMT对于民用车来说，第一个吃螃蟹的是IVECO，在1989年它将这种变速器使用在了自己的轻型卡车上，轿车方面首先使用AMT变速器的是阿尔法，它在1992年的156车型上使用了这款变速器，但并没有批量生产。最被大家所熟知的是2001年雷诺的丽人行，它使AMT变速器进入了小型车市场。现在我们国人最熟悉的使用AMT变速器的车型为菲亚特博悦。
双离合器变速器DCT
变速减速器 篇7
关键词：自动变速器,行星齿轮,典型
1 引言
液力变矩器虽然能在一定范围内自动地、无级地改变传动比和变矩比, 但其变矩系数较小, 难以满足汽车使用要求。为此汽车上采用液力变矩器串联齿轮变速机构组成的液力机械传动。齿轮变速机构能够使扭矩扩大2 至4 倍的变化范围, 同时实现倒档和空档。目前, 在自动变速器上使用的多排行星齿轮机构中, 应用较多的是辛普森 (Simpson) 式行星齿轮机构和拉维纳式 (Ravigneaux) 行星齿轮机构。
2 行星齿轮变速机构的结构特点
最基本的行星齿轮机构称为单排行星齿轮机构, 主要由太阳轮、齿圈、行星架和行星轮等组成。
齿圈轴心与太阳轮中心在一条轴线上, 行星轮一般有3~6 个, 支承在行星架的行星轮轴上, 并同时与齿圈和太阳轮啮合。当行星齿轮机构运转时, 行星轮既可绕自身轴线进行自转, 又可以随着行星架一起绕太阳轮进行公转。在该行星齿轮机构中, 具有固定轴线的太阳轮、齿圈和行星架被称为三个基本元件。
由于结构的限制, 单排行星齿轮机构的传动比变化范围有限, 往往不能满足汽车行驶的需要。因此在实际应用的行星齿轮变速器中一般有两至三排单行星齿轮机构组成。不同型号的自动变速器常采用辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构。
3 辛普森式行星齿轮机构分析
辛普森行星齿轮机构是由美国褔特汽车公司的工程师Howard Simpson设计发明的。辛普森行星齿轮机构就是将双行星排中其中一排的齿圈和另一排的行星架连接为一体, 可以实现3 个或4 个前进档, 而且具有结构简单紧凑、传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好等一系列优点, 适用于各种自动变速器和动力换档变速器。
辛普森式行星齿轮机构常用的有公共太阳轮式和独立太阳轮式两种结构类型。
3.1 公共太阳轮式
公共太阳轮式辛普森式行星齿轮机构是指将前、后两行星齿轮组的太阳轮连接为一个整体, 输出轴通常与“行星架/ 齿圈组件”相连接, 工作原理如图1 所示。丰田汽车自动变速器多采用此类结构。
3.2 独立太阳轮式
独立太阳轮式辛普森行星齿轮机构是指在前、后两行星齿轮组中各有一个独立太阳轮, 通常将该种型式也称为辛普森改进式, 工作原理如图2 所示。别克君威自动变速器、马自达汽车公司生产的自动变速器多采用此类结构。
4 拉维纳式行星齿轮机构分析
拉维纳式行星齿轮机构由两个行星排组合而成:大太阳轮和长行星齿轮、行星架、内齿圈共同组成一个单行星齿轮式行星齿轮组;小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、行星架和内齿圈共同组成一个双行星齿轮式行星齿轮组;该行星齿轮机构共用一个内齿圈和一个行星架, 其工作原理如图3 所示。因此, 它有四个独立元件:大太阳轮、小太阳轮、行星架、内齿圈。
与辛普森式行星齿轮机构相比, 拉维纳式行星齿轮机构结构紧凑、相互啮合的齿数较多, 可以传递较大的扭矩, 传动比变化范围大, 一般应用于前驱式轿车的自动变速器上。其应用车型有:德系, 福特、 大众、 通用等汽车公司生产的自动变速器。
5 结论
辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构是自动变速器齿轮变速机构中典型的两种类型。只有充分了解典型齿轮变速机构的结构, 才能在后期自动变速器的维修中得心应手。
参考文献
[1]刘志忠, 丁垚.汽车自动变速器原理与检修[M].北京:清华大学出版社, 2014.
[2]张国瑞, 张展.行星传动技术[M].上海:上海交通大学出版社, 2012.
变速器技术专题 篇8
变速器技术一直汽车工业关注的焦点, 其技术发展影响着整车的驾驶性能。改革开放30多年来, 伴随着我国重型汽车工业的蓬勃发展, 重型汽车变速器制造研发技术取得了令人瞩目的成就, 一系列适合中国国情并拥有自主知识产权的变速器产品不断投放市场, 为重型汽车的升级换代提供了基础保证。
20世纪80年代, 国内重型汽车变速器产品技术主要引进于美国、德国和日本, 通过对引进技术的消化、吸收, 目前国内主要变速器制造企业在产品研发、制造水平、试验能力、质量控制等方面均已走上集成创新和自主创新之路。
变速减速器 篇9
什么样的自动变速器适合中国市场?
黄永和:政府技术中立政策更有利于企业、市场的发展。
在中国汽车市场上, 自动变速器包括AT、DCT、AMT和CVT, 这些技术实际上在中国发展的历史还不是太长。从我个人的角度来看, 只要国家制定了相关政策, 比如说油耗或者排放的政策, 这就是国家要实现的一些具体目标。我国第三阶段的燃料消耗量限制政策, 以及从2016年1月1日即将开始实施的第四阶段的油耗限制政策, 都已经从原来单车油耗向企业平均油耗进行转变。只有企业能够达到这样的指标, 才能够从国家层面实现这个目标。
比如, 到2015年, 乘用车百公里平均油耗要达到6.9L, 到2020年百公里油耗是5L。在这种情况下, 政府在制定政策过程当中应该采取这种技术支持的政策。2011年由国家发改委和商务部共同公布的外商投资产业指导目录里面, 实际上仅对DCT技术列入了鼓励类的目录。我个人认为这是非常不合适的, 技术特定鼓励政策可能会改变企业技术路线, 限制其他技术的发展。发展CVT、AMT, 甚至8AT、9AT, 应该由企业自己来确定, 只要能够节能, 作为政府就应该采取技术支持的政策。
陈勇:中国汽车市场成熟后, 自动变速器技术自然会有重点发展方向。
从历史的角度来看, 美国发展AT技术, 日本在2000年以前发展的也是AT技术, 2000年以后日本各个公司逐渐向CVT技术转换, 欧洲的大众公司目前重点发展DCT技术。可以看到, 自动变速器的工业渊源和国家的历史渊源是有一定适应性的。所以, 不谈国家去支持发展什么技术, 就哪种自动变速器更适合中国市场来说, 我们是不好下结论的, 但是从欧洲、美国和日本的发展历史来说, 也许10年以后中国市场相对比较成熟了, 某种自动变速器技术原来的工业基础比较好, 大家对它的投入也比较多, 它可能就会成为这个国家的OEM公司重点发展的技术。那么这个问题自然就解决了。
自动变速器企业在开发适合中国产品的过程中, 需要做哪些工作?
陈勇:中国目前最大的问题, 不是OEM本身的开发问题, 而是汽车零部件公司缺乏同步开发能力和制造能力。
不管是AMT、AT、CVT, 还是DCT, 都是根据它在不同的汽车中的应用和每个公司自己制定的有历史性的战略方针和战略决策来决定的, 所以它们都有自己的市场, 都有非常好的发展前景。像吉利的变速器开发工作, 从我回国到现在6年, 主要从吉利本身的研发力量出发集中在做DCT的开发。但是要承认, 在国内, 不管是湖南江麓容大和奇瑞对CVT的开发, 还是盛瑞8AT的开发, 还有一些相关的6AT的开发, 都是根据自己的实际情况有不同的发展历史。从吉利的角度, 更多的是依靠自己的力量来进行开发, 而目前吉利更多的是一个国际合作大开发。
对于中国OEM来说, 在开发过程中非常重要的一点, 不是单纯地把一个产品完成, 而是要通过开发掌握整个开发过程中的核心技术, 特别是控制方面的核心技术。还有, 在开发过程中, 中国目前最大的问题不是OEM本身的开发问题, 是我们缺乏较强开发能力的汽车零部件公司。目前零部件公司的同步开发能力和制造能力比较差, 包括从材料到开发的整个过程, 实际上它是阻碍中国本土企业开发自动变速器的关键因素。
符修齐:资源可控性决定了企业用什么样的产品推动市场。在开发过程中, 企业应该更注重务实性的性能开发。
无论是OEM还是供应商, 选择什么样的产品和技术路线, 手上有哪些资源可调配是一个主要的因素。比如有的企业做了十几年的CVT, 现在去做DCT肯定是没有任何优势的。现在很多企业有很好的做手动变速器的基础, 手动变速器和DCT技术不一样, 但它们的可制造技术这一块是继承性的, 所以从这方面来讲, 如果选择DCT作为自动变速器开发入门技术, 会比较合适。很多人不看好CVT, 因为CVT有天生的劣根性, 就是动力中断问题, 但是如果技术上能改善或者弥补它的中断, CVT就变成一个好产品了, 那么这个技术就有它生存的空间。
任何一个企业, 不可能面面俱到, 只能往一个方向去做深, 否则就会丧失竞争力。像吉孚过去这么多年, 也设计了很多产品, 但是我们绕了一圈后最终定了2个产品——DCT和AMT, 作为我们优先发展的技术。当然, 这2个产品衍生出来的, 像混合动力等方面技术, 也是我们发展的方向。从研发或从测试验证这个角度, 我们也看到, 国内现在做的变速器是百花齐放的状态。到目前为止, 没有哪一款变速器开发时间少于6年, 谈到这个话题, 是因为它跟我们讨论的变速器开发需要做什么工作密切相关。
拿西方企业的开发经验来讲, 开发变速器有两点是非常清晰的:第一, 需要什么变速器, 这个变速器要量化成一个什么样的要求和标准;第二, 开发流程是怎样的, 包括目标的设定、设计、评估改进和验证。实际上这是一个很长的过程, 但企业必须要遵守这样的过程, 才能真正达到所需要的变速器的要求。
黄爱闽:共同合作、协同开发, 用最大化的价值来体现出客户最终的产品。
润滑在整个变速器性能里面的重要性, 正如血液在人体中的作用一样。变速器很多硬件上的设计, 都要通过润滑油来实现。壳牌对润滑技术方面的投入是非常大的。像今天所讲的自动变速器, 不管是AT、DCT、CVT, 还是AMT, 我们都有最先进的技术。原来的发展模式是变速器企业先设计硬件, 再去找一个合适的润滑技术, 然后进行性能测试。现在应该把油品看成是整个硬件里的一部分, 作为整个部件设计的一个零件, 我们共同合作, 共同发展, 用最大化的价值来体现出最终的产品。我们和OEM合作, 和中国政府方面的检测机构合作, 也与技术开发和技术测试合作, 我们所有人在一起, 一定能够实现价值的最大化, 也就是最好的性价比, 来适应中国客户, 最终使用户得到最大的利益。
中国已经开始了这个模式, 虽然比西方国家要晚一些。从中国对节能的要求、从大环境的情况来看, 我们就不可以慢慢走了, 而是要跳跃式地前进, 那么润滑技术一定能够帮助我们中国的客户。如果我们的润滑技术能帮客户节能1%、2%, 甚至4%, 变速器产品本身对于OEM的价值就大得多。
用于混合动力的自动变速器, 需要解决哪些技术问题?
符修齐:如何把软件、硬件与整个整车系统集成在一起是重点。
对于混合动力, 目的就是为了节油与环保。所以, 第一, 混合动力的单元, 即机械部分, 选择AT或DCT, 产品本身必须节油。第二, 集成了这个系统之后也能够带来节油。你选择什么样的变速器作为混合动力的模式, 混合动力里面如何去结合集成技术非常重要。这个集成有几个方面:第一, 机械方面的集成, 就是从物理和硬件方面的集成, 这方面相对来说还比较容易实现;第二, 软件方面的节能, 或者是性能方面的集成, 因为性能方面的集成包括前一部分的机械部分和软件两部分的加和, 所以这方面的集成非常重要。
陈勇:电动机和变速器的耦合, 以及对整个换挡过程中的整体控制是核心。
首先, 对于中国本土的OEM来说, 开发混合动力或电动车重要的第一条就是, 制定一个最适合自己、同时适合市场的战略决策。比如说, 到2015年, 我们重点关注混合动力达到5L左右的油耗, 而到2017年、2018年以后, 我们一定要控制在3L以内, 为了近期实现5L和稍微长远一点实现3L的目标, 用什么样的集成方式, 不管是用丰田方式, 还是用P2混动方式, 或者直接变速器的方式, 制定战略决策是非常重要的。
在开发过程中, 我认为有两点也非常重要:第一点, 传统的传动系统通过离合器来传递动力, 而混合动力 (比如插电式混合动力) 一部分要由电动机来直接控制, 电动机的转速是非常高的, 在电动机和变速器的传递过程中, 这种高转速在硬件上怎么解决, 以及对它的冲击性怎么解决。第二点就是对整个换挡过程中的整体控制怎么去解决, 当然有可能有的公司产品就用一个挡位, 一个挡位也是能做的, 但是从长远的角度来说, 至少应该是2个或3个挡位, 实际上整个挡位可能是7挡、8挡, 换挡过程要保证正常的发动机作动力时的传递, 以及电动机做动力时候的传递。所以, 这两点的结合非常重要。怎么把这两点做好是核心, 至于你采取什么样的混动方式, 可能更多地从企业自己的角度去考虑。另外, 本土的OEM公司在所有的开发过程中要遵循一个准则, 就是要尊重其他公司的专利和世界上的知识产权的前提下去做我们的开发, 这也非常重要。
欧洲 (WLTC、NEDC) 测试循环标准是否适用于中国的测试环境?
黄永和:根据国内目前的实际工况, WLTC测试难评价产品性能。
NEDC工况实际上在我们国家整个标准体系里面, 基本上是等效采用欧洲的这些标准, 包括技术法规。目前我们在检测或试验过程中也遇到了很多问题。比如, 对于Stop-start系统, 国内的这些产品能不能标配?大家都有一个概念, 就是Stop-start系统节油, 但排放方面会不会恶化, 实际上大家没有做过深入的试验。所以, 2013年中国汽车技术研究中心和国家发改委产业协调司领导确定做了这样一个课题研究, 有两个目的:第一, 为下一步政府制定政策提供服务;第二, 在国内, 比如在北京上下班道路严重拥堵的情况下, Stop-start系统可能使汽车节能了, 但会不会加剧PM2.5的污染情况?这是一个验证性试验, 大概有十几个车型, 包括国外和自主品牌, 同时在北京、天津、长沙和廊坊做了实际的城市道路工况的测试。节能测试是按照实际道路测试来做的, 排放测试只能通过台架试验, 最终的测试结果我现在还不清楚。
在整个过程当中, 大家提出了另外一个问题, 就是在道路拥堵特别严重的情况下, 是否要对NEDC工况进行调整:根据我们所获得的实际道路工况, 模拟出一个适合的实际工况。这可能为下一步国内对装有Stop-start系统的这些车型评价提供参考, 这是非常有意义的。关于WLTC工况的问题, 其中怠速状况只有13%, 从这个数据来看, 可能不适合我们国内目前的实际工况, 比如在上下班高峰期的工况下, 它很难评价目前国内的这些主要变速器产品性能。
陈勇:NEDC阻碍了5速以上变速器向节油方面的发展。
我在自己产品的开发过程中, 对这点还是比较有体会的。第一, 举个简单的例子, 如果按照NEDC循环对6MT和5MT进行测试, 6MT没有丝毫的油耗降低, 而且速比调得不合适的话, NEDC循环结果反而使油耗恶化了。但实际上, 在二线或三线城市做一般的测试, 6MT普遍比5MT可以节油5%~10%以上。为什么会出现这种现象呢?原因是NEDC对5速以上的自动变速器和手动变速器给的时间段和测试的过程非常短, 所以, NEDC在这方面严重阻碍了自动变速器和手动变速器向节油方面的发展。
汽车变速器同步器 篇10
同步器的工作原理
除“增力式”同步器外, 所有惯性式摩擦同步器的工作原理都是使摩擦锥环的工作表面上产生摩擦力矩, 以加速 (或减速) 被接合零件, 使之在最短时间内达到同步状态。换挡时, 首先驾驶员踩下离合器踏板, 把变速杆脱离原挡位, 置于空挡位置, 这时的变速器输入端和输出端的转速有差异。随着换挡动作的进行, 同步器锥环在拨叉带动下, 逐渐压向被同步的齿轮的接合锥面, 这两个锥面一经接触就会产生摩擦力矩, 被同步的齿轮开始减速 (或加速) , 随着换挡力不断作用, 两锥面的摩擦力矩不断增加, 当摩擦力矩等于输入端惯性力矩即被连接两端的角速度相同时, 惯性力矩消失即摩擦力矩为零, 实现同步啮合。结构原理见图1所示。
同步器的结构形式及特点
同步器分常压式和惯性式两类。由于常压式同步器不能保证被连接零件完全同步后才能换挡, 目前广泛应用的是惯性式同步器。惯性式同步器分滑块式同步器、锁销式同步器、多锥式同步器和锁环式同步器, 自动增力式同步器以及短程式同步器和开尾式同步器等。下面主要介绍短程、开尾式同步器。
1.短程同步器
短程同步器是滑块式同步器的一种形式 (见图2所示) , 其特点是:结构紧凑、尺寸较小、弹簧的稳定性能好, 使用可靠和制造工艺性能好。但是, 锥面的平均摩擦半径受到其尺寸的限制不能太大, 而齿轮尺寸大, 因此有较大的转动惯量, 同步时间较长。同时, 由于同步器的滑转时间长, 也增加了同步锥环锥面的磨损。齿毂1与二轴10的花键连接, 内装三根弹簧8、支承销7和滚子6。被接合的外齿轮2、9是由安装在二轴10的滚针轴承支承的。同步锥环4安装在外齿轮2、9上的接合齿圈3上。齿套5套在齿毂1上, 通过滚子6定位在空挡位置。
1.齿毂2、9.齿轮3.接合齿圈4.同步锥环5.齿套6.滚子7.支承销8.弹簧10.二轴
短程同步器的宽度比滑块式同步器至少要短4m m。短程同步器的同步环与接合套两接合齿之间的原始位置设计得比较紧凑。在未开始换挡时, 接合套和同步环接合齿之间间隙为β, 而当移动接合套带动滚子压推同步环时, 接合套与同步环接合齿尖部之间仍有α-β的间隙 (α为滚子和同步环之间的空挡位时的单边间隙) 。不致于造成在分度前与接合齿锁止面贴合。在短程同步器的同步环上, 不但采用钢制喷钼材料, 提高了摩擦系数。而且还合理地开有24条刮油槽, 提高了同步环的使用性能。同时在齿轮接合齿圈锥面上, 采用螺距大、齿顶宽、齿槽深的螺纹, 使摩擦面积增加, 不易过热。
2.开尾式同步器
开尾式同步器是传统锁销式同步器的改进型, 是美国Clark设备公司设计的一种重型汽车变速器用新型同步机构 (见图3所示) 。其优点是结构简单、紧凑、工作可靠、使用寿命长, 换挡迅速、无声并使啮合零件不致遭受任何损伤。
1.同步环2.开尾销3.叶片弹簧4.二轴5.锁销6.接合体
接合体6的花键孔与二轴4上的花键配合, 在接合体的外周两端上切制有接合齿, 接合体的法兰面上钻有六个有倒角的孔, 锁销5和开尾销2 (所谓开尾销是指一个圆柱销, 沿其轴心线完全分离成两半) 交替地穿过这六个孔。锁销直径12.7m m, 孔的直径比锁销直径稍大些, 以便使锁销能自由通过。锁销的两端做成台阶, 台阶中部加工有环形槽, 槽深1.6m m, 并且相对于销的轴心线是57°。位于法兰两边的同步环被套在锁销上的缩小端铆接成一个总成。为了破坏油膜, 在同步环锥体的内表面圆周方向上有螺纹槽, 轴向开有刮油槽。每一个开尾销的中部沿圆周开有环形槽, 槽深1.6m m, 槽侧加工有30°倒角。在开尾销每半片的平面上各开有一条矩形槽。每条矩形槽中安装有一个叶片弹簧, 两片弹簧呈背靠背形式开尾销安装在同步环内侧表面的不通孔内, 开尾销靠叶片弹簧的弹力, 使开尾销的环形槽与接合体法兰面上的孔壁相接触。
换挡开始时, 接合体沿着花键朝二轴被同步的齿轮方向移动。由于开尾销有叶片弹簧的撑紧力, 同步环被接合体带着向前移动, 直到它与相应的齿轮锥面开始有轻微接触, 使同步环相对于接合体有一个角位移, 使得锁销与法兰面上的孔壁相接触, 锁住接合体与同步环的相对轴向移动。由于换挡力继续存在, 使同步的锥面更加紧密, 直至接合体与齿轮等速转动。
当换挡动作继续进行时, 接合体向开尾销的一端移动, 压缩那一端的叶片弹簧, 迫使开尾销的另一端更加分离, 使换挡过程中存在一个向换挡相反方向移动的力, 这个力使同步摩擦锥面脱开, 形成各自的自由转动, 换挡动作完成。
降低同步器换挡冲量的途径
对任何摩擦式同步器来说, 均可用换挡力F和同步时间ts的乘积 (称换挡冲量) 来评价其性能的好坏。也就是说, 最理想的同步器既省力又能快速实现同步换挡的过程。即冲量值越小, 同步器的性能越好。降低换挡冲量的途径有:
(1) 增加同步器平均摩擦半径Rc就结构锁销式和滑块式同步器对比, 锁销式同步器具有较大的转矩容量。
(2) 降低输入端的转动惯量J1在有些变速器的设计中, 将同步器安置中间轴上, 使J1值大大下降。
(3) 降低输入、输出端的转速差Δω一般是通过减小相邻挡位的传动比级差来实现的。
(4) 减小锥面角α锥角越小则同步力矩Tc越大。但锥角过小时容易产生粘附和楔死现象。通常取α=6°~7.5°。可是在6°锥角时, 如果锥面粗糙度没有严格控制好, 则有粘着和楔死的危险。7°锥角在相同粗糙度产生相同摩擦系数情况下, 很少产生楔死现象。一般锥面角选7°。同时同步环的内锥面应与锥毂的锥面精确配合, 严格控制制造公差, 用量规检查接触面积不少于总面积的80%。另外, 同步环内锥面与锥毂锥面的同轴度、圆度、垂直度及角度配合的形位公差也至关重要。具体要求见表1。
(5) 增大摩擦系数μc平均摩擦系数的大小与摩擦副的材料、润滑油的种类、同步器的结构以及加工质量等密切相关。在结构参数和使用条件一定的情况下, 换挡冲量与摩擦系数成反比。同步锥面的粗糙度是影响摩擦系数的重要因素。粗糙的同步锥面会得到较大的摩擦系数μc值。但容易加速同步环螺纹的磨损而导致同步器过早失效。更好提高摩擦系数的办法是:改变同步环的材料、改变润滑剂的添加剂、内锥面设有刮油槽和螺纹槽。
(6) 锁止角θ锁止角是在接合套、同步环和接合齿轮的齿圈端面上的倒角。在满足锁止条件的情况下, 应选用尽可能大的锁止角, 使换挡轻便, 但太大会造成同步啮合困难。通常θ角在30°~55°范围内。同步环与接合齿轮的接合齿的锁止角必须一致。
(7) 对于摩擦式同步器, “撞击”和“换挡力大”是两个主要不良现象“撞击”的主要原因是同步力矩小于拨环力矩或换挡力过大引起的。表现在:同步锥面的润滑油剂粘度高而未能涂开使μc值过小;气温过低, 换挡助力过大或接合套和齿座之间的摩擦过大, 以致增大换挡力造成严重“失锁”状况。
(8) 同步环锥面上要有螺纹槽和刮油槽螺纹槽用来破坏油膜而获得较高平均摩擦系数, 螺纹的顶部越窄效果越好。螺纹的顶宽一般在0.30~0.50mm范围内, 螺距的大小应考虑提供足够大的排油空间。一般采用60°牙形角1.5牙/mm的细牙右旋管螺纹。刮油槽不能提高摩擦系数的最大值, 但可加大其平均值。一般刮油槽宽3mm, 槽深稍大于螺纹大径, 槽的两侧倒有30°~45°的斜角。
(9) 其他设计因素的影响影响换挡力的因素还涉及到变速器内外变速系统、拨叉形状、内外变速联动装置、零件阻力及接合套硬度、接合套的花键配合间隙的大小等。
润滑油对同步器性能的影响
润滑油对同步器性能影响极大, 变速器的阻力矩和同步器的摩擦系数都受润滑油的影响。润滑油的黏度影响同步初期的刮油速度。黏度过大时, 同步环的螺纹不能及时破坏工作表面上的油膜, 令变速器在变挡时出现撞击现象。此外, 黏度过大必然增加换挡阻力, 为向下换低挡带来困难。除此之外, 搅油损耗也随着变速器内油量的增加而增加, 一般变速器加油加到中间轴小齿轮半径的1/3~1/2处。另外, 变速器的加油量对温升也很敏感, 高油面温升大。由于油过热后会变质, 不能承受压力, 同时添加剂也会分解, 降低变速器的使用寿命。常用的润滑油有SAE-80W (冬季用油) 、SAE-90 (夏季用油) 。
同步器故障分析
容易出现的故障、原因及解决措施见表2。
手动变速器换挡力仿真分析 篇11
1、引言
虚拟样机开发用数字模型代替物理原型进行产品设计、分析和评价。以计算机辅助设计（CAD）模型为基础，以机械系统运动学、动力学仿真为核心，集成计算机辅助工程，形成一种全新设计方法。几何仿真是通过三维实体模型可以直观/准确反映产品几何关系与装配特性。性能仿真则是对换挡机构的真实运动情况的计算机再现，通过施加约束条件，定义运动摩擦副各种运动特性，通过性能仿真更可以大大降低实际物理样机试验中不必要的消耗。
2、现状调查及分析
目前，国内对手动变速器的选/换挡力设计分析主要运用CAD作图+Excel表格计算，将各挡换挡角度进行均分，计算弹簧压缩下的三力叠加，此方法可计算选/换挡力的走向趋势，却忽视摩擦系数的影响，此方法虽然简便，但零件参数一旦发生变更，需要重新计算，较浪费时间且易计算错误。本文中以某款手动变速器2挡为基础，着重研究摩擦系数对换挡力的影响。利用ADAMS软件对操纵系统仿真计算，对仿真计算结果比较，得出不同摩擦系数变化对换擋力的影响规律，对手动变速器的选换挡力优化起到指导作用。
2.1CATIA模型确认。为避免在建模过程中对操纵系统做过多简化，运用CATIA V5参数化建模技术，参照设计图纸，建立换挡摇臂、换挡轴、换挡拨块、拨叉轴、换挡拨叉、同步器齿套、同步器齿毂、同步环、滑块等实体模型，并完成装配，最后，把装配起来的操纵系统模型导出为ADAMS Parasolid格式。
2.2ADAMS建模。模型导入ADAMS，为使模型最大限度分析操纵系统的换挡过程，需对导入Parasolid模型文件进行前处理。施加约束，表1所示，经过前处理的模型图1所示。本文的仿真时长设置为0.5s，步长为500，既可保证仿真过程稳定又确保结果的正确。
2.3换挡过程仿真验证。操纵系统零件初始条件设置，表2所示
对以上建立好的操纵系统动力学仿真模型进行仿真验证，仿真工况为N挡挂2挡，依据机械设计手册中关于动/静摩擦系数的取值：仿真曲线如图2所示（动摩擦系数0.075，静摩擦系数0.1）、仿真曲线如图3所示（动摩擦系数0.05，静摩擦系数0.075）
2.4物理系统分析验证。通过对49套物理模型进行分析，得出力曲线图，图4所示。经确认，仿真数据与实测数据控制5%～10%为可接受范围。
3、结论
针对换挡过程进行虚拟仿真分析，遵循其原理运用ADAMS多刚体运动学模型，模拟换挡工作过程。并在所建模型基础上进行不同摩擦系数仿真分析，仿真结果分析，随着摩擦系数降低，相应换挡力也降低。故提高换挡过程的摩擦系数，可降低静态换挡力。在进行布置设计时，优先选择滚动介质。手动变速器设计阶段完全可以通过该方法对换挡性能进行预测和评价，以提高产品性能和设计效率。
变速器:企业合资路漫漫 篇12
外资觊觎变速器市场
据统计, 中国汽车变速器市场近五年的平均增速超过25%, 2010年更是超过40%, 国内汽车变速器销售规模超过600亿元。有关专家分析, 2015年国内汽车变速器销售有望达到1500亿元, 需求量突破1000万台。但遗憾的是, 尽管在手动变速器市场国产品牌已占据主导地位, 但技术含量更高的自动变速器市场仍是进口产品的天下。
外资品牌优势明显。据了解, 世界自动变速器三巨头日本爱信、捷太格特及德国采埃孚基本垄断国内自动变速器市场。在国产自动挡的乘用车中, 80%左右搭载的是进口自动变速器, 剩下的20%也主要来自外资控股的合资企业。凭借对中国市场的垄断, 外资企业从中国获取了惊人的利润, 其自动变速器在中国的售价是其本国的三倍。不仅如此, 外资企业还对中国自动变速器进口实行严格的配额限制, 使我国很多自主车型在自动变速器匹配上缺乏合作伙伴。
有关专家表示, 外资企业对中国的技术封锁很严, 核心技术的缺失使我国自主自动变速器生产基本处于空白, 对进口自动变速器形不成任何竞争压力。近年来, 伴随中国汽车市场的高速发展和自动变速器装配率的快速提升, 外资整车和变速器生产企业明显加快了在华布局, 包括日本捷太格特和本田、意大利马瑞利在内的国际知名企业先后在中国成立独资企业, 实现自动变速器的本土化生产。2009年9月, 年产14万台C V T (无级变速器) 的捷太格特 (广州) 自动变速器有限公司新工厂落成, 主要为东风日产旗下乘用车配套;2010年5月, 位于大连的大众汽车在德国本土以外惟一一家DSG (双离合自动变速器) 工厂正式投产, 一期产能30万台;与此同时, 上汽—马瑞利合资公司落户上海嘉定, 生产A MT (电控机械式自动变速器) 核心零部件, 抢占中国AMT市场。
外资企业的一系列本土化举动或许有可能提高未来本土生产与进口自动变速器之比。但业内人士认为, 一方面结合国内自动变速器市场的发展速度, 短期内并不能改变自动变速器进口量大的现状;另一方面, 经过长期开发, 自主品牌自动变速器近两年进入到产业化关键时期, 外资企业此时进入中国市场, 无疑使自主品牌变速器生产企业面临更加严峻的考验。外资企业的本土化对自主品牌变速器生产企业造成了巨大的生存压力。在此情况下, 要警惕国内自动变速器市场被外资独霸, 应探索多种合作途径, 加紧自主品牌自动变速器的产业化步伐。
据了解, 目前几乎所有汽车自动变速器核心技术, 都掌握在国外零部件供应商及各种开发公司手中, 尤其是TCU自动变速器控制单元技术严重缺失。有关专家认为, 尽管AMT只是在普通手动变速器基础上加装一套电控系统, 用电脑替代人工进行换挡操作, 但其最难迈过的坎儿就是电控系统的开发。
有关专家介绍, 要使A M T实现精确且舒适的换挡过程, 需要高精度的T C U控制单元, 而T C U的核心技术只掌握在少数几家国外大企业手中。AMT电控系统对电子元件的可靠性和耐用性要求很高, 除要进行台架试验外, 还要将变速器装到整车上, 经过复杂路况等试验, 检验产品的成熟度。企业必须有较厚实的技术积累, 才能开发出合格的自动变速器。目前, 中国对于自动变速器的需求主要靠进口产品来满足, 国内企业尽管进行了大量研发, 但成果有限。汽车自动变速器已经成为制约我国汽车工业发展的瓶颈。
事实上, 中国市场对自动变速器研发生产的渴求, 早就使诸多国际自动变速器企业纷至沓来, 中国汽车市场在核心零部件上的空白一直是国际企业关注的重点。
自主企业“雷声大、雨点小”
近年来, 随着我国整车销量不断扩大, 零部件产业也形成了前所未有的良好发展势头, 但与国际零部件产业水平相比差距还很明显, 内资零部件企业的发展仍远远落后于有跨国背景的外资企业。国内的关键零部件领域基本被外资掌控。
早在多年前, 洛阳三明变速器公司、湖南容大等企业就通过媒体发布开发成功CVT自动变速器消息, 近几年的北京国际车展和上海国际车展以及广州车展上, 一汽、上汽、奇瑞、吉利、长城等企业纷纷展出了乘用车自动变速器。一时间, 不管是自主品牌整车企业, 还是自主品牌零部件企业, 起码有十多家企业都推出了自动变速器的新品, 但几年过去了, 雷声大、雨点少, 真正在开发自动变速器之后能形成批量的寥寥无几。只有引进三菱技术的哈尔滨东安公司, 批量生产出了技术并不是很先进的4AT液力自动变速器。
从行业规模情况看, 在我国外商控股的汽车零部件厂商占整个行业总资产的近35%, 仅次于国内的民营企业规模。有外资背景的企业在行业总资产中占到了40%以上的比例。从产品领域看, 内资零部件企业生产主要集中在低附加值、低技术含量和高能耗的劳动密集型产品上, 赢利能力明显不足。在普通零部件产品中, 本土企业占据了70%以上的份额。如车身零部件、手动变速器零部件、制动泵助力器、GPS、刹车片等产品主要为自主企业开发, 外资企业则几乎垄断了国内的关键技术市场。在我国, 汽车电喷系统、发动机管理系统、ABS和安全气囊等核心零部件的产量中, 外资企业所占的比例分别为100%、100%、91%和69%, 在三元催化器、自动天窗、空调系统、汽车坐椅总成、电动玻璃升降器、照明系统、自动变速器、高压燃料泵等系统和部件方面, 外资企业占据70%以上的市场份额, 进口自动变速器在国内市场上的份额也高达80%左右。
从配套份额看, 外资或合资企业不仅掌握着部分关键零部件的核心技术, 还垄断了为整车厂, 特别是合资企业提供配套零部件的市场。尽管国家产业政策对外资品牌整车的国产化率设定了标准, 但由于外资在国内的总成零部件和高端产品等核心部件领域占据垄断地位, 外资在争取为国内主机厂配套方面也明显占了上风。在我国合资整车企业中, 美系车近95%采购外资、合资企业的零部件;德系和日系车企88.9%和89.5%的零部件采购自外资和合资企业;自主品牌整车企业50%左右的零部件采购于外资、合资零部件企业。
有关专家表示, 目前制约我国自动变速器发展的关键技术主要有以下几方面:首先国内企业对湿式离合器的研发投入太少, 重视不够。离合器在整个变速过程中仍然是必不可少的单元, 对离合器的控制也一直是自动变速器产品开发和设计的关键技术之一。自动变速器在换挡过程中, 离合器要产生大量的热量, 如果不及时散热, 离合器摩擦面会产生局部高温导致摩擦片的翘曲变形甚至烧结在一起。离合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系数及其摩擦面的沟槽设计形式是急需解决的关键技术问题。其次, 车辆自动换挡技术不成熟, 直接影响了车辆的舒适性及可靠性, 容易引起传动系统较大的瞬态纵向冲击, 换挡过程牵涉到的主要部件也与湿式离合器有关。另外, 自主企业尽管已掌握A M T机械部分的开发, 但大量企业在控制系统和执行机构方面至今没有形成产业化。还有, 对CVT中金属带传动技术的掌握还远远不够, CVT电液控制系统技术难点尚未彻底攻克, 解决DCT液压阀体总成及电控单元技术难点也没有实质性进展。
作为自动变速器的核心技术, 世界各大生产企业都十分注重对知识产权的保护, 以CVT的电液控制系统为例, 不同的电液控制系统尽管在功能上基本一致, 在实现方式上却大相径庭, 即使在实现方式上有一定的相似之处, 在结构设计上也会存在明显的差异。专家认为, 从技术的演变历史可以看出, 很多制约我国自动变速器产业化的核心技术仍有创新的潜力, 我们应该投入更多的财力、人力、物力, 加强产学研的联盟, 强化相关企业同步开发自动变速器的合作, 形成自动变速器公共技术研发平台。应注重自主创新, 针对我国国情, 形成自主开发能力, 而不是一味联合外资企业或者对国外的产品进行模仿改造, 尽快使我国从制造大国转变为制造强国。
围绕股权之争合资推进难
有专家表示, 从目前情况看, 变速器中外合资没有发展得太好的。即使中外变速器企业实现合资, 其前景也不一定会很好。国内的变速器企业只有坚持自主发展, 拥有了良好基础和一定实力, 才可能会走出一条成功之路。
綦齿与采埃孚“成婚”难。控股权一直是綦齿和采埃孚合资谈判的焦点。1985年, 綦齿准备引进采埃孚的机械变速器制造技术, 双方进行了多次合资合作谈判。綦齿希望控股以获得话语权和自主权, 采埃孚也想控股, 因此合资谈判中断。2008年上半年, 重庆市政府提出:“未来五年内, 要使世界500强企业落户重庆的总数达到200家”。当时, 落户重庆市的世界500强企业仅有93家, 重庆市招商引资的任务很重。采埃孚作为一家世界500强企业, 再次提出与綦齿合资, 得到了重庆市政府大力支持, 甚至同意了采埃孚的控股要求。控股权这一最大障碍扫清后, 綦齿与采埃孚的合资已势在必行。2009年, 綦齿与采埃孚的合资谈判基本完成, 只差环保协议和征用一块生产用地了。2010年8月, 采埃孚与綦齿举行了合作意向签约仪式。然而, 时间转入2011年下半年, 綦齿与采埃孚依然没有正式合资, 而且双方的谈判中止了。
有关人士透露, 綦齿又不想将控股权拱手让给采埃孚了。也就是说, 綦齿反悔了。原因是以客车变速器生产为主的綦齿, 2010年销售客车变速器75 838台, 同比增幅为43.6%。2011年上半年, 綦齿变速器销量同比增长21.3%, 客车市场占有率比去年提升11个百分点。实践证明, 綦齿是优良资产, 与外商合资, 即使不控股, 起码也应该是对等合资。綦齿与采埃孚的合资, 既没有“完婚”, 也没有告吹, 下一步如何走, 还要看双方的态度。
安东诺夫与隆鑫告吹。2009年年初, 汽车变速器研发设计公司英国安东诺夫 (Antonov) 与重庆隆鑫工业 (集团) 有限公司的合资项目彻底告吹, 隆鑫选择退出安东诺夫代号T X6的六速自动变速器的合资项目。据说也是在由谁控股这一问题上难以达成协议。
据了解, 隆鑫与安东诺夫的合作始于2007年6月份。隆鑫与安东诺夫在T X6自动变速器合资合作项目上分两步走:先期隆鑫与安东诺夫合作, 完成T X6第一代样机的试制, 随后双方再成立合资公司, 生产T X6自动变速器。据有关人士称, 重庆市政府对安东诺夫6A T变速器在渝投产予以大力支持。根据双方此前达成的合资协议, 双方计划一期投资2000万～3000万欧元, 用于在重庆建立自动变速器生产基地, 初期年产能设为20万台;合资企业将获得Antonov公司的技术授权, 产品最初会供应中国国内汽车制造商, 以后还打算出口;除了按股比分红, 每售出一台变速器, 安东诺夫公司还将获得一定金额的产权费。
2008年11月, 安东诺夫在重庆举行测试体验会, 长安、力帆、江淮、比亚迪、广汽等七家本土车企均前来测试, 随后在上海举行的测试体验会, 也有一汽和上汽人员参加。但是安东诺夫在华主要竞争对手——博格华纳已于同年11月25日与中发联正式签署了合资协议, 生产双离合器变速器 (D C T) 中技术含量最高的模块——双离合器模块、控制模块、减振器模块。
在中国, 自动变速器市场因本土厂商基础薄弱、市场需求巨大, 而成为外资企业的竞技场。安东诺夫公司在汽车变速器等领域拥有众多专利, 主要业务就是销售其授权专利, 进行技术转让, 这家在实际量产方面尚无经验的技术公司近年来在中国市场上成为了“黑马”, 引起了业内人士的关注。
中发联合资会否名存实亡。2008年4月, 在国家某部委牵头下, 一家中外合资的自动变速器公司——中发联实业有限公司” (简称“中发联”) 在京隆重成立。在自主整车企业严重短缺自动变速器的关键时期, 人们对这家合资公司寄予了厚望。
但这家合资公司成立后并不顺利, 目前D C T仍没有形成批量。据有关媒体报道, 现在12家联盟企业中, 除了江淮仍可能采用中发联的产品, 其他企业在联盟之外, 已经“另起炉灶”, 自己研发DCT技术或其他变速器技术。而在联盟中, 如上汽等大部分中方企业此前派出的管理层或技术人员也相继撤回。
为解决国内车企自动变速器技术瓶颈, 2008年4月, 包括一汽、上汽、东风、长安在内的12家国内车企联合成立了中发联, 希望以联合开发模式攻克DCT核心难题。中发联成立后的第一项工作, 是在2008年11月末与博格华纳共同成立博格华纳双离合器传动系统有限公司。其中, 中发联公司持股34%, 博格华纳持股66%。合资公司厂址位于大连经济开发区, 于2009年5月奠基开工, 计划于2011年4月正式投产。不过, 延迟至今仍未开业。有关专家认为, 导致这个联盟日渐松散的主要原因是, 整车企业为了差异化竞争, 都希望能掌握核心零部件技术, 而在这个联盟中, 一方面由于控股方为博格华纳, 整车企业没有主导权;另一方面外方技术也相对保密, 中方在这样的合作中很难掌握关键技术。
据悉, 上汽2012年将要推出的新荣威750就采用D C T技术, 新荣威750采用的D C T技术与联盟并没有直接的关系。早在中发联成立之前, 博格华纳与上汽签约为荣威配套DCT变速器, 博格华纳提供核心模块, 吉孚则负责DCT变速器的组装、测试和车辆匹配。这样的合作方式与联盟的最大区别是, 在这个模式中由上汽完全主导, 相反, 在联盟中, 则由博格华纳主导。奇瑞、长城、吉利、广汽等也都各自有DCT变速器合作伙伴或开发路线。
结语