浅谈自动变速箱发展.doc

浅谈自动变速箱的发展摘要：传统的手动变速器具有良好的行驶动力性和经济性，但是由于换挡操作时强度过大，尤其是在路况复杂的情况下，容易分散驾驶员的注意力，照成交通事故，而且由于驾驶员的驾驶水平存在差异，使得汽车的燃料经济性、动力性和污染排放性等存在巨大差异，从而导致环境污染加重和能源浪费。自动变速器的发明改变了我们的驾驶环境，自动变速器操作简单、舒适性好、节约能源、降低驾驶员的疲劳强度更是提高了行车的安全性，极大地方便了非职业驾驶员，所以自动变速箱在现代的汽车上广泛应用。目前自动变速箱在美国的装车率接近90%，日本超过80%，欧洲50%以上，而我国只有20%，目前我国的汽车保有量不断增加，所以我国自动变速箱的发展空间非常大。现在汽车上装载的自动变速箱主要有机械自动变速箱（AMT）、液力机械自动变速箱（AT）、无极自动变速箱（CVT）和双离合自动变速箱（DCT）等四种类型。关键词：汽车 自动变速器 发展 应用 指导老师签名：第 1 章 引言 目前汽车行业在我国飞速发展，汽车保有量在迅速升高，尤其是大中城市私家车的数量正在以惊人的速度增长。伴随机动车数量的上升驾驶员的专业素养也在降低，私家车的车主大部分是非专业的驾驶员，传统的变速器子路况复杂的情况下对于非专业人员很难控制，而自动变速器就不一样了。 目前国际上高档乘用车装配自动变速器已占有90%、中档车和低档车分别占有60%和40%。国内目前在高档车上装有自动变速器的占80%，中档和抵挡占有38%和10%。在目前我国的自动变速器的发展及其售后服务维修与世界发达国家还有一定的差距的。我国的自动变速器发展还有一段很长的路要走，所以用以下几章简单阐述一下变速箱发展现状 。第 2 章 自动变速箱的发展历程汽车的自动变速器是随着汽车技术和相关技术的发展而产生的，纵观汽车自动变速器的发展历程，大体上分为四大类：自动变速前期、液力自动变速阶段、电控自动变速阶段、智能变速阶段。2.1自动变速前期最早在1904年出现了离合器和制动器等摩擦原件操纵变速的行星齿轮机构，该机构首先用在英国的Wilson Picher汽车上。1907年的福特车上大量使用行星齿轮变速器，1938到1941年美国的GM和Chrysler公司采用液力耦合器代替离合器，随后出现了液力自动变速的前生，开始了用液压逻辑有路控制的液力自动变速时代。2.2液力自动变速阶段1939年的通用Oldsmobile车上的Hydromantic开启了自动变速器的行里程，这个阶段的液力自动变速去由液力变矩器和行星齿轮变速器组成，控制系统是通过液压系统来实现的，代表性的产品有丰田A40系列、通用的4T60E系列产品。2.3电控自动变速阶段 1969年法国雷诺R16TA轿车首先使用了电子控制自动变速器，它的自动换挡的控制系统是由电脑来实现的，由于当时的电子技术不成熟，所以应用范围比较窄，到20世纪80年代末电子技术迅速发展，电控自动变速器开始广泛使用。2.4智能变速阶段随着汽车技术的发展和计算机技术的发展，人们不单纯的追求简单的功能使用，汽车的自动变速技术即将进入智能化阶段，控制策略的不断改进成为车辆自动变速技术的特点。德国的宝马公司从1992年陆续推出四档、五档自动变速器的自适应控制系统，能根据驾驶员的意图去改变档位，也可以自行根据路况改变档位。我国应用液力传动开始于五十年代，自行研制出了内燃机车和红旗CA770三排座高级轿车的液力传动系统，随后夜里传动系统在我国获得了一定的发展，此外，部分车辆还应用了液力自动变速器，但是发展速度要落后于发达国家。第 3 章 自动变速箱种类及特点目前自动变速技术的应用，主要有以下四种形式：液力机械自动变速箱（AT）、电控自动变速箱（AMT）、无极自动变速箱（CVT）、双离合自动变速器（DCT）。3.1液力机械自动变速箱（AT） 液力机械自动变速箱是目前汽车上应用最广泛的一种自动变速箱，它主要由液力变矩器、行星齿轮和电子液力控制系统三大部分组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。 AT的优点：一是换挡平稳，无冲击和振动，舒适性好。液力机械自动变速箱的转速变化相对平缓，属于不中断动力换挡，换挡自动控制也比较好控制。二是不受传动功率的限制，适用于各种车型。AT的缺点：一是传统效率较低，燃油消耗量较大。由于动液的能量不能充分利用，再加上对泵轮和涡轮的摩擦和冲击，使一部分能量转变成油液的热量而损失，所以效率低，油耗高。不过从使用性能看，AT的档位越多技术就先进，汽车行驶也就越平顺，加速性越好，而且更省油。通过测试，目前使用最多的4档、5档液力机械自动变速箱的确费油，而用于中高级车的 6档液力机械自动变速器的燃油经济性跟手动变速箱相差不大，目前最先进的8档AT可以更省油，但是其结构更为复杂。二是结构复杂，制造成本较高，维修保养技术难度大。三是AT是有档位的，换挡冲击可以感受到的，而且变矩范围有限。它的传动比不连续，只能实现小范围内的无级变速。四是对速度变化比较缓慢，没有手动变速箱灵敏。液力机械变自动变速箱目前技术最成熟，应用广泛，在世界范围内液力机械自动变速箱占自动变速箱市场70%以上，在我国高达90%以上，几乎所有国产品牌轿车、SUV、MPV、甚至部分豪华大客车上的自动变速箱也采用了液力机械自动变速箱。3.2电控机械自动变速箱（AMT）电控机械自动变速箱是在原来干式离合器和定轴齿轮式有级机械变速箱所组成的手动变速箱（MT）基础上，附加了一套电控液压装置。工作时通过电子控制单元（TCU）控制液压装置，来操纵有级机械变速箱的离合器和换挡杆，使离合器自动地进行分离与接合，变速箱挡位的切换也是由电子控制单元根据车速、发动机转速和节气门开度自动控制的，从而实现了有级机械变速箱的自动离合、自动选挡。AMT的优点：一是传动效率高，燃料经济性好。除了干式离合器在起步过程中处于半接合状态时存在一定的摩擦能量损失外，其余时间能量损失很少，它的传动效率要高于手动变速箱，可高达95%以上。二是结构简单，制造和维护成本低，仅为液力机械自动变速箱的1/3-1/4。三是适用于各种车型，尤其适用于商用车，特别是城市公交客车，换挡频繁，而且要求车辆使用成本低电控自动变速箱应是其最佳选择。AMT的不足之处：一是换挡平稳性不高，舒适性较差。于手动变速箱相同，电子机械自动变速箱所有档位切换都要经过空挡，换挡时动力必须中断，属于非动力换挡。二是控制参量太多实现自动控制困难。由于换挡过程中离合器、加速踏板必须与选换挡操作协调配合才能降低换挡时间，换挡平稳，所以控制难度较大。现在在美国和欧洲的重型卡车上装配电控机械自动变速箱的比例正在逐步增加，我国也加速了产业化进程，在商用车领域，今年装配电控机械自动变速箱的比例正在逐步增加，我国也加快了产业化进程，在商用车领域，最近几年装配机械自动变速箱的有一汽解放J6、重汽豪沃A7。在乘用车方面09年4月我国首款拥有自主知识产权的轿车AMT自动变速箱在重庆青山变速箱公司投产，并已成功装配在江淮同悦上，目前国内已成熟应用的是奇瑞和马瑞利合资生产的电控机械自动变速箱，现已累计为奇瑞QQ匹配了两万多台。3.3无极自动变速箱（CVT）无极自动变速箱的内部没有传统的手动变速箱的齿轮传动机构，而是采用型传动带和工作直径可变的主从动轮相配合来传递动力，从而实现在一个很宽的范围内实现传动比的连续改变。它主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等机件。主动轮和从动轮都有可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以再轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，他们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘做轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。由于主动轮与从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现无级变速。CVT的优点：一是实现了正正的无级变速，乘坐舒适性好。其传动比可以再较大范围内连续改变，能获得很好的变速效果。二是加速性能好，燃料经济性高。由于无级变速特性，使得其具有后备功率较大的传动比，动力性能明显由于其他类型的自动变速箱。此外，宽范围的传动比能够使发动机以最佳的工况工作，从而改善了燃烧过程，降低了废弃的排放量。实践证明配置无级自动变速箱的车型甚至比同排量手动挡排量还低。三是无极自动变速箱的结构简单，零部件数量较少。无极自动变速箱既没有手动变速箱的众多齿轮副，也没有液力机械自动变速器复杂的行星齿轮组，在四种变速箱种CVT的质量和体积是最小的。CVT的不足之处：一是传递扭矩有限，应用范围不广泛。由于动力是靠型带与带轮之间的摩擦传递，摩擦扭矩有限，所以传动功率有限，仅使用于发动机排量3L以下的车辆。二是传动带容易磨损，使用寿命有限。随着无极自动变速箱技术的不断发展，应用范围也有了明显的扩大，目前每年全世界有100多万辆汽车装备了无极自动变速箱，其中大部分在日本，保有量约占世界市场的1/4.国产的奥迪A6/A4L、本田飞度、日产轩逸/天籁、丰田普锐斯、奇瑞旗云之星等。3.4双离合自动变速箱（DCT） 双离合自动变速箱是一种技术更为先进、控制更为复杂的新型电控机械式自动变速箱。最典型的代表是由大众汽车公司和博格华纳公司合作生产6档双离合自动变速箱。它有两个离合器集合而成的双离合装置、基于手动变速箱的三轴式齿轮变速系统、自动换挡机构和电子液压控制系统所组成的双传动输入、双传动输出变速箱系统。输入轴总成是由一个实心轴及其外部套筒轴组合而成的双传动输入系统，奇数档位和偶数档位的传动齿轮分别分布在这两个输入轴上。DCT的优点：一是更短的换挡时间，更佳的换挡舒适性。换挡的过程只需要几百分之一秒。动力在换挡过程没有中断，没有损失，实现了动力的无缝传递，变速的无缝连接，大众公司称之为直接换挡变速箱（DSG）。二是更可靠的变速箱质量，更低的维修成本。它继承了手动机械变速箱的结构特点，工作稳定可靠，故障率较少。三是更好的加速性能，更低的燃油消耗。它实现了手动变速箱与自动控制的最佳结合，传动效率高，提速更快，更省油。四是不受传递功率的限制可以广泛应用于各种车型。DCT的不足之处：电子控制系统较为复杂，技术难度大，目前只有美国的博格华纳和德国的舍弗勒集团掌握有双离合自动变速箱的核心技术。双离合自动变速箱继承了电控机械自动变速箱和手动变速箱的结构简单、安装空间紧凑、重量轻、传动效率高等特点，又融合液力机械自动变速箱不间断动力、迅速平稳换挡等优点，在汽车上得到了迅速发展，现在已成功地应用在大众捷达、途安、宝来、奥迪A3、宝马7系、保时捷等车型上，短短5年全球销量突破100百万辆。第 4 章 自动变速箱的售后市场4.1自动变速箱的主要生产厂家目前世界上生产自动变速箱的厂家主要有十家，所有的整车制造商都是根据自己的需求从这十家选择自动变速箱来安装。采埃孚（ZF）采埃孚是欧洲最大的自动变速箱生产厂家，宝马、奥迪、雷诺等许多高档乘用车均装配该公司的自动变速箱。埃信（AISIN-WARNER）埃信使目前日本第一大变速器制造公司，丰田汽车公司生产的乘用车全部采用该公司生产的自动变速箱。杰特寇（JACTO）杰特寇作为全球第三大自动变速箱设计制造商，与国内多家汽车生厂商家均有合作。日产、福特、华晨中华、大众POLO、上汽通用等品牌都采用过该公司的自动变速箱。4.2国外自动变速箱的维修模式1、流水线翻新再制造 自动变速箱生产厂家采用回收以后翻新在制造的方式维修，全过程采用流水线式生产，该模式只为各厂家维修自己的自动变速箱，而不维修其他品牌的变速箱。2、专业维修的厂家 由专业的维修厂维修各厂家生产的自动变速箱，并不对品牌有严格限制。3、品牌代理由整车厂授权旗下4S店进行维修、更换总成。4.3国内自动变速箱维修模式1、自动变速箱专业维修厂 同国际采用的模式一样，由授权专业维修厂维修各厂家生产的自动变速箱，而不只是对单一品牌进行维修。2、品牌代理 由整车厂授权旗下4S店进行简单维修，总成维修由专业授权维修厂家完成。3、小规模、低成本无维修 这是指一些不具备专业维修工具和检测设备的小型公司采用小规模、低成本的方式对自动变速箱进行简单的维修，维修质量很难得到保证。4.4提高自动变速箱一次修复率的方法1、 人员素质2、 加强使用者的技术培训3、 原厂及生产商技术资料配备4、 正厂零配件供应及合理使用5、 加强整车及自动变速箱相关系统的检测维修6、 利用现代高科技维修检测设备7、 利用专业人才及流水线式维修生产8、 加强售后服务跟踪及信息反馈加强 第 5 章 自动变速箱技术展望自动变速箱是现代汽车的关键总成之一.对液力自动变速箱、电控机械式自动变速箱、无级自动变速箱以及双离合器自动变速箱的发展现状进行了研究,分析了这四种自动变速箱目前存在的优势和劣势,并在此基础上对这四种类型自动变速箱的技术发展趋势进行了展望.液力自动变速箱将向多速化、轻量化、低噪声等方向发展，电控机械自动变速箱将向可靠性、协调性控制等方向发展，无极自动变速箱将向高扭矩传递能力、高传递效率等方向发展,双离合器自动变速箱将向高换挡性能、完善控制技术等方向发展。第 6 章 结束语从自动变速箱维修专业化发展的角度来看，我们也希望政府采取有力措施引导中国汽车自动变速箱维修业向专业化方向发展,这有利于汽车维