汽车机械式变速器

2024-04-30

汽车机械式变速器（精选十篇）

汽车机械式变速器篇1

1 汽车机械式变速器可靠性方面易出现的问题

1.1 变速器设计原理和运作过程分析

汽车技术是相互基础机械技术配合作用下得以诞生的, 在汽车运作时发动机产生的输出功率极大, 相应的大功率和大扭矩会带动发动机效率达最大化, 一个优质的汽车必然发动机技术最为先进。通过符合其对应的发动机的变速器系统, 控制发动机对车体动力系统的输出大小, 在汽车行驶中, 通过机械式变速器调整相应的齿轮组, 改变各轮组内的齿数数量, 调整, 变速的各个级。目前现代汽车工业技术的发展产生了大量符合时代特征的先进技术, 通过计算机辅助模拟, 和逆向工程力学的传导车技方法以及机械质量设计运作法等技术, 对机械式变速器的运作和机械机构调整有重要作用。

1.2 机械式变速器现有问题剖析

汽车整车的构成设计需要对车体外形是否符合空气动力学和汽车各品牌的家族标识外形的设计为重要参考。同时, 在零部件等各构成单元系统是否合理构成汽车结构的最优化为确定设计点。最后, 作为汽车的动力系统, 是否能准确供给汽车的最合理动力输出, 进行设计。因此, 汽车的机械式变速器首先要遵循以上的原则进行, 国际汽车行业的发展方法是向着车体合金的轻量化, 排放和耗油的低能耗化, 以及车体的科技化发展, 机械式变速箱的优势在于有技巧可靠的改变发动机产生的速率输出的平滑性。而变速器未来发展要求是保持汽车实现变速的前提下载平顺和安全以及稳定这三点同时提高。现代机械工业设计需要机械式变速器的各项机械点和细节进行全部和局部考虑, 测试的程度数值对最后整体运作具有直接重要影响。但是目前机械式变速器存在测试受科技水平限制并不能完全符合理论的要求, 并且在车体设计, 零部件设计以及科技感设计这三点都会制约变数器设计。特别是推行的汽车轻量化标准, 对汽车合金的采用和整车重量以及硬度系数指标都要求及其严格, 如何合理设计机械师变速器具有现实意义。

2 汽车机械式变速器的可靠性设计方案

2.1 模型设计的分析方法

机械式变速器是对汽车传统的无极变速等方法的优化改变, 得出的一种创新的变速机械结构。是目前可靠性和安全性指数相对较高的一种变速系统。爱对其设计模型的分析可以得到, 作为汽车发展的重要趋势其轻量化对变速器的可靠性带来的改变时最大的。变速器的运作原理是需要通过内部设立的齿轮组相互间的传导和档位的改变, 使得齿轮的每轮数发生改变, 进而产生不同的齿轮比改变发动机提供的一定输出效率。通过在变数器和汽车轻量化两者的统一为前提实现的设计, 需要对机械式变速器的占正常的体积和重量和其自身的重量进行严格模型设计。齿轮体系纸盒和轻量化设计需要达到的统一目标函数表述公式为:

通过对相应的齿轮轮组进行再渐开线圆柱方面的齿轮带动, 得出项目齿轮组配合在模型数和齿轮咬合比率数值是否值相同, 对形成的压力和切入角度是否一致都要求精准。同时对每个齿轮的数量在旋转式的每一个单股挂档后齿数的配动输出值是否同意, 在汽车体需要实现倒档功能中齿轮体相应施加改变后的传动关系也要进行统一性考虑。在每个推进档位的变动和换挡中, 要符合设计中相关的力学作用, 特别是车体倒档功能实现需要齿轮组的改变和档位调整要结合应用的参数准值进行调整。得出整个齿轮的配置体积:

通过的变速器各相互换挡工作后运行的传动系数产生的不同利率系统分析可以, 有关齿轮运作的指数函数表示:

因此, 通过相应的x变量的表示得出两者间互相影响和制约的关系表示, 对整个齿轮配置和对汽车整体体积所占比重的权衡直观重要, 是重要的参考价值函数。是完全符合汽车技术未来发展方向尤其是整车轻量化的发展方向的, 因此面在考虑相应变量x后, 对变数器系统进行可靠性的研究和方案的制定。

2.2 符合模型分析研究方法的阐述

在对汽车机械式变速器的机械运作和与之相关的机械单元间配合的理论分析得出, 在考虑整体机械式变速器符合体积合理大小后要对设计相关的无必要环节适当剔除和删减.对在关键齿轮部位的硬化系数要及其研究和考量设计, 此处的重量是需要在设计工作中重点靠后的步骤。对每个齿轮需要在假设状态下存有的可能和为止可能的故障问题一一列出, 并对每个齿轮问题进行系统严谨的分类和辨别, 对具有特定和专属属性的问题进行统一的结论判定。把每个类型点差别较大但性质间隔较小的问题逐一对待, 并在一个问题处理中及时规避另一个问题的诞生是有必要的。

2.3 多方向多角度的机械结构的优化

3 结论

汽车机械式变速器是目前广泛应用的变数器类型, 因此在对机械式变数器的设计方法和设计细节中要进行全面准确的判定和设计, 要把相应的不同方法合理运用, 得出准确的研究数据和参数选取价值。

参考文献

[1]孙茂军.汽车机械变速器动力性能试验台的研究[D].武汉理工大学, 2013.

[2]段明序.混合动力客车机械式自动变速器参数优化设计方法研究[D].吉林大学, 2013.

机械式变速器降低噪声的设计方法篇2

本文对机械式变速器噪声的各种影响因素作了大量的分析和研究,提出了有效控制措施,分析了实际工作中降低机械变速器噪声的设计原则.

作者：代金利唐睿华张海龙作者单位：代金利(装甲兵技术学院,吉林,长春,130117)

唐睿华,张海龙(65316部队,吉林,长春,130062)

刊名：农业与技术英文刊名：AGRICULTURE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 29(2) 分类号：U463.212 关键词：降噪设计齿轮

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汽车自动变速器篇3

关键词：自动变速器工作原理常见故障诊断方法检修

1绪论

随着现代产业技术的发展，自动变速器的形式也多种多样。其中，由于汽车电子技术的发展变速器又完成了由原来的手动变速器到更为方便的自动变速器的转换。这就要求现代的汽车维修技术人员必须有非常扎实的变速器的工作原理知识，不仅要熟悉机械修理和电气修理的特征，更重要的是要将机和点统一到一起来认识，这正是现代汽车维修的关键所在，自动变速器的维修很好的体现的现代汽车维修工作的关键。

2 自动变速器的概述及分

汽车变速器常见的有四中形式：分别是液力自动变速器（AT），机械无极自动变速器（CVT），电控机械自动变速器（AMT），双离合器自动变速器（DCT）。目前轿车普遍使用的是AT，AT是由液力变扭器、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变速变矩。其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。

2.1液力自动变速器（AT）

液力自动变速器的结构是由液力变矩器与动力换挡的辅助变速装置组成。液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩的作用。目前，绝大多数液力自动变速器都采用行星齿轮系统作为辅助变速器。行星齿轮系统主要由行星齿轮结构和执行机构组成。由此可见，液力自动变速器实际上是能实现局部无极变速的有极变速器。液力自动变速器使汽车具有良好的安全性和乘坐舒适性，优越的动力和方便操作。但这种变速器成本高，效率低，结构复杂。

2.2机械无极自动变速器（CVT）

采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽肘，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT比较具有较高的运行效率，油耗较低。但CVT的缺点也是明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器占有率约4%以下。

2.3电控机械自动变速器（AMT）

电控机械自动变速器是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，利用自动变速理论和电子技术实现调控的。AMT既具有液力自动变速器的优点，又保留手动变速器的高效。它结合两者的优点，是非常适合我国的机电一体化的高新技术产品。在几种变速器中，AMT的性价比最高。

2.4双离合器自动变速器（DCT）

双离合变速箱又称为直接换挡变速箱。DCT的优势比较明显，但其内部结构非常复杂。双离合器是一个非常紧凑而紧密的部件，也是DCT的核心。外部大的离合器负责奇数档的动力接合和中断，内部小的离合器负责偶数档的动力接合和中断。因此DCT的换挡速度通常说来相比只有一个离合器的半自动变速器更快。

3 自动变速器的工作原理

自动变速器之所以能够实现自动换挡是因为驾驶员踏下油门的位置或发动机进气歧管的真空度指挥自动换挡系统工作，自动换挡系统中各控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与结合和制动器的制动与释放，并改变变速齿轮机构的动力传递路线，实现变速器挡位的变换。

传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变速挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件（离合器和制动器）的油路。这样，工作液压油进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，制动器制动或松开，控制行星齿轮变速器的升挡或降挡，从而实现自动变速。

电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号，通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀，使其打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位的变换，以实现自动变速。

液力变矩器利用液体的流动，把来自发动机的扭矩增大后传递给行星齿轮机构，同时，液压控制装置根据行驶需要（节气门开度、车速）来操纵行星齿轮系统，使其获得相应的传动比和旋转方向，实现升挡、降挡、前进或倒退。以上过程中，扭矩的增大、油门开度和车速信号对液压控制装置的操纵、行星齿轮机构传动比和旋转方向的改变，都是在变速器内部自动进行的，不需要驾驶员操作，即进行自动换挡。

4自动变速器的常见故障和分析

4.1换挡冲击大

4.1.1故障现象

在汽车起步时，换挡手柄挂档时震动大。行驶过程中，升档是产生震动。

4.1.2故障原因

（1）升高慢

（2）发动机怠速高

（3）换油元件打滑

（4）电控件出现了问题

（5）主油路的油压高

4.2自动变速器打滑

4.2.1故障现象

汽车起步加速时，发动机转速快但车速升高慢。汽车行驶过程加速时，发动机转速加快但车身没有明显的加快。

4.2.2故障原因

（1）自动变速器里油太少

（2）单向离合器打滑

（3）离合器的制动带损坏

（4）离合器或制动器漏油

4.3频繁跳档

4.3.1故障现象

汽车行驶过程中，自动变速器突然降档而发动机转速增大并产生冲击。

4.3.2故障原因

（1）节气门传感器故障

（2）电控件的原因

（3）控制系统电路的原因

4.4不能升档

4.4.1故障现象

汽车只能在1档行驶，不能升到2档。

4.4.2故障现象

（1）汽车的车速传感器出现问题

（2）档位开关有问题

（3）档位对应的制动器或离合器出现问题

5结束语

过本论文细致的研究，了解了自动变速器的基本组成结构，及工作原理有很深刻的认识，并且知道了变速器的重要性。对于变速器所出现的故障，有一个准确的判断依据并及时作出维修。随着汽车科技的发展。汽车上的设备会越来越多，我们要及时的更新有关的知识，避免盲目的拆装。这样我们就能更上社会的步伐，不会被淘汰。

参考文献：

[1]杨柳青主编.《汽车检测与诊断技术》同济大学出版社2009年2月

[2]蔡广新.《汽车机械基础》2008

汽车机械式变速器篇4

汽车作为目前我国最重要的交通工具之一, 对人们的生活、工作带来了较大的便利。从汽车采用内燃机作为动力装置以来, 变速器成为了汽车传动机构最重要的组成部分。变速器不仅能改变汽车的传动比, 扩大车轮距和转速的范围, 还可以使发动机工作在最有利的工况范围内, 对汽车整体的结构稳定以及实用性能有着不可或缺的作用。机械式变速器具有寿命长、稳定性高、成本低等优势, 且得到了广泛的应用, 但是其也具有体积大、换挡冲击大等劣势, 如何改善机械式变速器的结构与使用性能, 提高其传动的可靠性, 成为了汽车设计人员和技术人员共同关注的热点。

1 汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计模型

对于汽车来讲, 变速器对汽车的操控性、安全性有着直接的影响, 变速器的可靠性设计, 不仅要实现换挡传动的作用, 还应该确保汽车行驶过程中的稳定安全性。基于汽车机械式变速器, 对变换器零件的尺寸、材料以及载荷等进行分析, 通过多次试验确定优化设计的结果。

1.1 可靠度的分配

为了确保汽车传动结构中机械式变速器变速的可靠性, 需要对其可靠度进行分配, 往往分配工作需要在技术水平、复杂程度、费用情况以及工作环境等因素的深入考虑下进行。首先需要假设零部件故障是相对独立的, 其寿命服从指数分布, 其次是把机械式变速器变速传动机构可靠度分配给变速器轴、变速齿轮、花键以及轴承。其中变速器轴可靠度分解为疲劳刚度 (Rs刚) 和轴疲劳强度 (Rs强) , 变速齿轮可靠度分解为齿轮接触疲劳强度 (Rc接) 和齿轮弯曲疲劳强度 (Rc弯) , 花键可靠度分解为疲劳强度 (Rj强) , 那么机械式变速器变速传动机构可靠度分配模型为:Rs=Rs刚*Rs强*Rc接*Rc弯*Rj强。

1.2 变速器齿轮系多目标可靠性优化设计数学模型

1) 建立目标函数

变速器齿轮系多目标可靠性优化设计数学模型往往是以变速器体积最大和齿轮传动复合度最大化为目标函数, 当然此目标函数的确定是变速器满足汽车动力安全性和稳定性基础上进行的。变速器体积越小, 越节省制造原材料, 产品制造成本相对较低。齿轮传动重合度越大, 传动就越平稳, 噪音就越小, 有利于传动中动载荷量的降低。

2) 选取设计变量

汽车机械式变速器齿轮系统设计涉及到多个参数, 本文只选取5个参数作为优化设计中的设计变量, 即常啮合齿轮齿数、啮合齿轮模数、各档变速比、螺旋角以及齿宽。

3) 确定约束条件

在此优化设计中, 确定的约束条件有以下几个方面: (1) 变速齿轮可靠性约束; (2) 变速器各档传动比比值约束; (3) 变速器最大传动比约束; (4) 边界约束; (5) 变速器中心距约束; (6) 中间轴轴向力平衡约束。

1.3 变速器轴的可靠性设计

汽车机械式变速器轴主要包括轴肩、轴颈、退刀槽过渡段以及齿轮段, 变速器的轴结构比较复杂, 在对其可靠性进行优化设计必须满足轴强度的可靠性, 尽量节省设计制造材料。为了更大程度提高轴承、花键的工作性能, 应该尽量减少轴径。在汽车变速器的轴系统中, 往往第二轴的结构最为复杂, 工况最为恶劣。

1) 动力输出轴刚度可靠性设计

变速器动力输出轴刚度可靠性设计通过由轴扭转角、挠度以及轴截面偏转角组成, 轴刚度可靠度分配是:Rc刚=Rc扭*Rc挠*Rc偏。同时可以假设三者都是服从正态分布的随机变量。

2) 动力输出轴静强度可靠性设计

变速器轴的结构相对比较复杂, 可以将简化阶梯轴, 逐渐被等截面轴所取代。由于轴在危险截面强度分布和应力分布往往呈现正态分布, 那么动力输出轴静强度可靠性设计应该首先画出轴的结构示意简图, 然后对轴的各部位进行受力分析, 即各齿轮受力分析, 得出相应的受力和力矩, 绘制弯矩、转矩图, 确定轴在危险截面的强度分布情况, 按照规定的可靠度计算出轴径。

3 基于MATLAB多目标可靠性优化设计

3.1 MATLAB工具箱

MATLAB可以对线性、非线性、半无限等问题进行准确有效的求解, 具有强大的优化工具箱。对汽车机械式变速器变速传动机构可靠性进行优化设计时, 先对单目标进行优化计算, 得到体积与重合度最优值, 再进行联合优化计算, 其结果表明斜齿轮多目标优化设计是最科学、最高效的设计方法。

3.2 齿轮参数圆整

斜齿轮齿数必须为整数, 使得选取的齿轮法向模数必须符合国际标准值, 同时一对啮合的齿轮的齿数不能含有公因数, 并且大齿轮齿数不能是小齿轮的整数倍, 因此需要进行齿轮参数圆整的优化处理。为了避免齿轮参数圆整引起的一些问题, 即齿轮弯曲强度不足、接触强度不够等, 可以通过齿轮变位进行处理。

3.3 程序调试的优化

对程序进行调试的过程为:通常对约束条件、变量以及目标函数不做改变, 只改变初始值, 然后对比分析不同初始值下优化结果是否相同。另外, 不改变变量和目标函数, 去掉某个约束条件, 对比该约束条件存在与否的优化结果, 明确优化分析对约束条件的敏感程度。通过对程序调试的优化, 可以发现对优化结果的影响最大的是一档齿轮小齿轮的弯曲疲劳强度。

4 结论

变速器作为汽车最关键的零件之一, 对汽车整体结构的稳定性以及使用安全性能有着决定性的作用, 必须对机械式变速器变速传动机构的可靠性进行研究, 构建相关的优化数学模型, 利用MATLAB优化工具对结果进行优化, 从而提高汽车机械式变速器可靠性设计应用水平, 促进我国汽车市场更好更快的发展。

摘要：在交通行业快速发展的推动下, 我国汽车行业得到了高速的发展, 车辆设计制造技术不断进步。随着人们的生活物质水平不断提高, 对汽车的需求量越来越大, 给汽车变速器的设计制造提出了更高的要求。变速器作为企业传动机构中重要的组成部分, 直接影响着汽车的动力性、操作性、轻便性以及经济性。本文就汽车机械式变速器变速传动机构的可靠性设计进行了研究, 并提出了相关的优化措施, 从而更好的满足人们日渐增长的汽车需求, 实现我国汽车更加安全、稳定的运行。

关键词：汽车机械式变速器,传动机构,可靠性优化设计

参考文献

[1]蒋春明, 阮米庆.汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计[J].汽车工程, 2007, 12:1090-1093.

[2]鲍俊峰.高速插秧机机械式变速器的设计及优化[D].浙江理工大学, 2013.

[3]崔志国.机械式变速器换挡困难原因分析与排除方法[J].农机使用与维修, 2013, 1:47.

汽车变速器车间实习日记篇5

6月26日

专业实习的第一天，早上8:30出发到万里扬后，首先是安环办的吴老师对我们进行了安全教育培训，吴老师提出了“安全第一，预防为主，综合治理”的企业安全管理，让我们对安全也增强了预防意识。接着是一位所长对变速器的原理、结构和操纵等的介绍，由于之前做过功课，所以我还听懂了不少。下午我们去了变速器的装配分厂，带着对变速器的重重问题，我从箱体开始到总成，问了很多师傅，终于把变速器的原理和结构弄清楚了，但是对于具体装配的细节，还是有很多疑惑，期待第二天的参观，可以继续弄懂变速器。

6月27日

专业实习的第二天，带着明确的问题我们又来了装配车间，上午最大的收获是观看了师傅把2轴上的零件从头到尾装配了一遍，从中我体会到了机械的精妙，真正需要细细品味，严谨对待。上午做了一件很有意义的事就是跟我们班没有弄懂变速器怎样工作的同学从头讲了一遍又一遍，到后来口干舌燥，但是当他们终于说出“哦，我懂了!”我便一笑释然了相信大家可以学到很多东西。下午我们是去了同步器的加工车间，是由一位徐师傅带领我们参观整个同步器的加工过程的，其中我终于看到初中化学就提到的尾气处理，看着一束耀眼的火花扑哧的燃烧时，心里一阵大喜!期待明天的实习。

6月28日

今天下午的参观受益颇多，最精彩的是与一位女师傅聊了好多。作为一名车间技术员，她年龄虽然不大，可是话语里透露着沉稳与睿智。先是带着我们看了1轴、中间轴和2轴上的齿轮的加工过程，中间她把我的笔记本拿过去，在上面画起零件图来，并标注了加工的工序，她讲的从容淡定，我们确是不太熟悉。接着我们组的女生对着老师给的思考题来难为这位大姐姐，她也顺利的说出大半，果然是技术人员哈，以后问问题就得逮这样的问。最后要说的是我们班的指导老师李永祥有个好习惯，就是结束时总要先在车间大门口讨论上一番，让我们巩固不少知识哈。

6月29日

今天上午学到了不要少，主要感谢一位热心的师傅，跟我前前后后讲了齿轮检测的步骤与原理，那台万能检测仪的探头上镶有一颗红宝石，组员调侃说，“哇，好贵的吧!”接着换班去做端面跳动和径向跳动，跟学校里测跳动一样，没啥难度，格外亲切。下午去箱体加工车间，印象最深的是看见一位钻床师傅非常熟练的打孔。值得一提的是师傅们大都是知其然，不知所以然，许多师傅只知要打这个孔，知道怎么去打，可是问为什么要打这个孔时，他们就不知道了，不知道这是不是一种缺失。

7月1日

今天上午又来到了箱体加工车间，带着夹具设计课程设计的问题，我们小组把铣床、车床、钻床等夹具细细研究了一遍，发现有些跟书上讲的不一样，许多师傅是根据经验来的，不过大都跟书上还是很吻合的。下午炎炎烈日下，我们去了热处理车间，感觉瞬间进入蒸炉一样，带队师傅说我们搞机械的同学这个可以不用多学，其实他不知道哈，我们已经学了很多相关课程，如机械制造基础、材料力学等。或许是老师也体谅我们太热了吧，接着我们就去了检测中心，那里就像是展览馆一样，各式各样的变速器阵列其中，李老师也饶有兴趣的跟我们讲起他正在做的课题，也跟我们传授了很多知识。

7月2日

上午，我们去了齿轮一厂，那里主要生产轻卡的变速器齿轮，带队师傅跟我们详细介绍了齿轮的整个加工过程，接着幸运的是逮到了一位浅色衣服的工作人员，他竟是厂长助理，他可以算得上是一位愤青，跟我一样大，才23岁，就已经坐到了这个位置。他跟我们讲了很多，有管理，有技术，让我们自愧不如啊。下午也是美妙的的一个下午，虽然很累很累，走出车间，感觉手脚都不是自己的了，不过很开心，真正动手学到了不少。

7月3日

上午，我们又去了齿轮一厂，这次的收获不错，主要是我勇敢的携我的“秘书”一头扎进了技术科，逮到了一位师傅，把不懂的问题问了个遍，那位师傅也饶有兴趣的为我们解答了不少，偶尔他还调出电脑里的图纸跟我们讲解，着实帮了我们一大把。中午去吃饭的路上，心想只有一下午留在万里扬了，竟有些不舍，毕竟都呆七天了，有感情了!

汽车机械式变速器篇6

关键词：汽车机械变速传动机构,可靠性,优化设计

1 汽车机械式变速器变速传动机理

变速器是汽车机械式变速器变速传动系统重要的组成部分, 它是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。变速器的组成由传动机构和变速机构所成, 而传动机构大多数是利用普通齿轮来进行传动, 特殊的情况下也使用行星齿轮来保证传动的工作。汽车机械式变速器变速传动主要是通过改变传动比与发动机曲轴的转矩, 来达到汽车在不同行驶状态下对驱动车轮牵引力和运行速度的要求。汽车机械式变速器变速传动主要是采用了齿轮传动的降速原理, 其主要内容是在汽车需要低速运行时, 让传动比大的齿轮副工作;在汽车需要高速运行时, 让传动比小的齿轮副工作。

2 机械可靠性设计方法

2.1 机械可靠性设计目的。

机械系统可靠性设计的目的, 利用系统可靠性指标作为依据, 来满足预设功能目标的实现;而目标的实现需要让系统中的技术性能、时间、成本等各个因素之间达到完美的协调性。要想实现机械可靠性设计目的需要对影响功能目标因素进行合理的整合。

2.2 机械可靠性设计方法。

机械可靠性设计的方法常用的有两种, 一是根据系统内各个零部件可靠性的数据和计算系统的可靠性指标相互比对, 采用一种最佳的设计方案;二是按照系统可靠性的指标, 进行零部件任务可靠性再分配, 逐一进行最佳设计方案的选择。

3 机械优化设计理论

3.1 机械优化设计理论内容。

机械优化设计理论内容就是利用机械设计和优化设计进行相互的融合, 并借助高科技的手段, 用来能够保证预期目标实现的最佳方案和最佳设计参数;目前融合高科技计算机技术和最佳组合设计原理的手段, 能够为机械优化设计提供较为科学的保证, 而且设计方案具有多种筛选性, 增强了设计人员思维的拓展和降低了设计人员工作量。

3.2 机械优化设计理论方法。

一是传统机械优化设计理论方法:传统机械优化设计方法是依据问题提出、分析、结果流程来进行, 分为准则优化法、线性规划法和非线性规划法。准则优化法采用物理力学的方法原理来寻求最优化解决办法, 其特点在于针对性强、效率高;线性规划法是利用数学最大值、最小值两种概念, 来选取适当的设计变量和相应的约束条件, 得到目标函数, 特点在于求解简单、有效、精度系数比较高。非线性规划法同样采用线形规划法概念来进行, 分为无约束直接法和间接法两种, 特点在于适用范围比较广, 简单实用、稳定性好、精度高。二是现代机械优化设计理论方法:现代机械优化设计理论与传统机械优化设计理论方法有着一定区别, 它不需要针对设计变量、约束条件和目标函数作出相应的分析和总结, 而采用遗传方法、神经网络法、模拟退火法、粒子群算法等获得最佳结果;无需凭借经验和直观的感觉来确定方案, 只需对方案进行强度、刚度等分析、校核, 然后进行必要的修补缺陷和修正结构尺寸, 即可以达到最佳设计方案的出台, 加上借助高科技的手段, 使得方案呈现出多样化的特征, 提高了效率、保证了质量。

4 可靠性优化设计

4.1 可靠性优化设计概念。

可靠性是指产品能够达到和实现确定功能的特性;而可靠性优化设计, 这是为了保证产品在工作的过程当中没有发生损坏, 而是采用的一种设计准则和设计方法。要想达到可靠性可以借助在增加安全系数和系统可靠性手段无法实现的前提之下, 对产品来进行可靠性设计方法, 从而保证产品可靠性的实现。可靠性优化设计, 是一门综合性的设计技术, 它通常以概率论、数理统计为基础结合相关领域的不同设计方法来实现设计的优化性;在常用的可靠性设计当中, 会涉及设计变量, 设计人员可以采用概率统计的方法来进行主要参数和结构尺寸设计优化, 目前这种可靠性优化设计分为两大类, 一类是以可靠性指标为优化目标的可靠性优化设计, 另一类是一可靠性为约束条件的可靠性优化设计。

4.2 可靠性指标为优化目标的优化设计模型。

可靠性指标为优化目标的如下式所示:

设计变量x的下界值和上界值。

可靠性为约束条件的优化设计模型如下式所示:

4.2 变速器轴的可靠性设计。

变速器轴无疑是变速器中的重要传动部件;我们熟知的变速器所有旋转的零部件都安装在轴上面, 并且通过轴进行位置的定位。设计人员针对于变速器轴可靠性设计当中, 需要满足三个基本条件, 一是刚度要求, 二是硬度要求;只有在满足这两个要求的前提之下, 尽量的对轴的重量和材料进行

优化设计, 优化设计的内容主要是针对于各个轴段的直径作出确定, 以便为其他的零部件提供更为广阔的设计空间;而且由于轴段的直径变小, 能够让同步器被同步一边转动惯量下降, 从而提高了同步能力和操作换挡, 使得操作更可靠、更轻便、更舒适、更具有效率性。

4.3 联接可靠性设计。

联接也是汽车机械变速传动机构中不可忽略的重要组成部分, 设计人员在做联接可靠性设计的时候, 一联接结构与零件形状和配合情况相互协调, 不能只考虑单方面的原因, 而忽略了整体的配合性。机械零件结合复杂多变, 有平面的、圆柱面的、圆锥面的等等, 为了使得联接有效, 必须设计安装联接件, 如螺栓、铆钉或者键等固定件, 保证位置的准确性。二必须要保证有足够大的承载能力;具体措施可通过钻孔、加工键槽等等方式来进行。三为了保证联接可靠性, 设计人员对于紧固件的规格需要进行确定, 尽可能采用少规格的标准件。四联接可靠性需要保证接头的强度和耐磨性, 还需要防止失效的风险, 加大联接有效性。

结语

汽车机械变速传动机构可靠性的优化设计是以汽车使用为前提, 建立在可靠性指标上的一种设计优化措施, 在实际操作当中, 要能及时发现问题和矛盾, 采用正确的方法来进行优化设计工作, 以保证产品质量, 增加客户信任度。

参考文献

电控机械式自动变速器的发展综述篇7

伴随着科学技术的进步, 自动变速技术也不断发展, 自动变速器经历着不断的改良、进化和升级。汽车动力传动系统一体化控制是结合自动变速理论和电子控制技术, 通过电子装置控制发动机的输出转矩和通过相关执行机构控制自动变速器的工作状态实现档位变换。在传统手动机械式变速器的基础上改进来的电控机械式自动变速器 (AMT-Automated Mechanical Transmission) 具有机械传动效率高、成本比较低、燃油经济性好、性价比较高等优点, 还具有无限的潜力和良好的产业化前景, 并且也是全球应用广泛的自动变速器种类之一。

1 电控机械式自动变速器

电控机械式自动变速器 (Automated Mechanical Transmission, AMT) 是在手动变速器的的基础上进行技术改进, 结构上除了运用了定轴式机械变速器和空气冷却的离合器, 还添加了电气控制技术和自动变速技术, 对变速器、离合器、发动机等利用变速器的电控单元的控制, 实现自动变速。

AT由于使用了液力变矩器, 可以承载大扭力输出并且应用范围广。CVT通过使用两个椎形盘的滑轮对和一条钢制皮带, 实现传动比的连续改变, 实现了无级变速, 继而不会出现换挡时那种顿挫感。然而, AT中的液力变矩器使用油介质实现动力传功的效率很低和CVT受到传动钢带摩擦力的限制, 无法承载大功率输出, 继而整个传动系运行效率不会很高, 表现为车辆燃油经济性差和车辆动力性差。因而, 有部分客户为了追求车辆燃油经济性和动力性, 依旧选择了手动变速器。于是, 一款既有手动变速器的良好动力性而不失高燃油经济性, 又有AT与CVT的良好的舒适性的电控机械式自动变速器 (AMT) 应运而生。

由于AMT的思路是手动变速器自动化, 所以AMT的基本原理就是在手动变速器的基础上, 对离合器和换挡操纵系统添加自动操纵系统, 实现变速器的自动化操纵。由于AMT的动力传动部分和手动变速器是相同的, 继而AMT和手动变速器的工作效率也是相同的。而且, 实现了对换挡规律的掌握、换挡时间的精确控制、和操纵控制系统的最优化, 因此能在提供比手动变速器更优燃油经济性和更好动力性的基础上, 并且实现了车辆的自动变速功能。

2 AMT的国内外发展史和研究现状

AMT的研发技术在欧美发达国家已经很成熟了。在1997年, 采埃孚公司 (ZF) 公司投产名为ASTronic的AMT产品, 以电子控制单元 (ECU) 为核心, 采集到车辆信息, 通过液压执行系统控制离合器、换挡选择级节气门调节, 实现自动控制。在2003年, 在欧洲和北美市场ASTronic被应用在公共汽车和卡车上。2001年, 沃尔沃公司投入量产的I-shift是一款12档AMT变速箱。沃尔沃I-shift能够根据坡度、加速踏板状况、行驶速度等车辆信息自动调节档位, 档位选择精确。并且在2005和2009年依次推出第二代I-shift和带三代I-shift变速器。

国内的许多企业也纷纷展开了对AMT的研发工作, 其中一汽、东风、重汽、綦江齿轮传动有限公司等厂家也取得了一定的成果。

2001年, 一汽集团才着手AMT技术的研究, 当时的主要研究方向是自主开发客车AMT产品。从2004年起, 一汽着手重型卡车AMT产品的研发。2008年12月国内首批匹配AMT系统的商用车交付使用。

2004年东风商用车公司联合高校开发重型商用车AMT。东风汽车公司开发的商用车AMT在执行机构上采用纯气动结构简单成本低。

2006年年底, 中国重汽集团正式上马AMT项目。Smart Shift就是中国重汽和德国威伯科 (WABCO) 研发的智能手自一体变速系统, 换挡过程由电控系统控制气动执行机构自动完成, 能大幅降低驾驶员劳动强度、明显提高行车经济性、舒适性。2008年装备于该公司的HOWOA7型重型商用车上。2009年实现批量生产。

此前, AMT变速器核心技术被国外垄断。而经过10年的研发, 綦江齿轮传动公司 (简称綦齿) 自主研发的AMT自动变速器已推向市场。

3 ATM的优点

AMT根据采集到的车辆信息, 以适应不同的行驶工况进行挡位的自动转换, 提高了车辆的燃油经济性和动力学, 并且延长动力传动系统的使用寿命。而且由必要的执行机构代替了原车辆的换挡操纵总成和离合器踏板等多余零部件, 通过变速器电控单元控制, 因此大大减轻了驾驶员驾驶强度, 提高车辆操纵稳定性和行车安全性, 减少事故发生。与其他自动变速器相比, 传动系运行效率的提高, 使车辆的动力性充分发挥, 燃油经济性的提高, 也有利于降低污染排放。可以在传统手动齿轮变速器上改进, 不需要改变原变速器结构。对于生产厂家, 在自动变速功能实现的条件下, 其生产变速器成本更低, 更适应我国国情, 有广阔的发展前景。

4 结束语

AMT还有一些关键技术如离合器的控制, 换挡规律的制定, 发动机与传动系统的协调控制等, 若能很好的解决, 对于我国自主AMT技术的发展与产业化推广具有重要的开拓意义。

参考文献

[1]郭彦颖.重型卡车AMT系统关键技术的研究.长春:吉林大学, 2008.

[2]王云成.重型商用车不分离离合器AMT关键技术研究.长春:吉林大学, 2010.

浅析重型机械式变速器的发展趋势篇8

用户对变速器在使用上的主要要求有:

对变速器爬坡能力的要求, 即在主减速比保持不变的情况下要求变速器的头档速比尽可能大, 能够实现大的扭矩输出;另一方面各个档位之间的比阶要尽可能的小, 变速器换档操纵上可以轻便灵活, 使用上更经济省油。传统变速器档位一般为5、6档, 如果速比采用等比级数分布就会使得高档速比比阶过大造成高档换档困难, 所以传统变速器的速比的比阶的分配则必须要有侧重, 即比阶按照等比布置即将变速器的比阶比较大布置在档位使用频次比较低档区。但是原则上不应大于1.8。

但是随着重型汽车的传动系统对多档位、大扭矩、宽速比范围的要求增加。传统的三轴式变速器, 由于自身容量的限制, 传统结构变速器的最大容量;档位数一般情况下最大只能够布置到6个前进档位和1个倒档;最大输出扭矩 (一档速比乘以最大输入扭矩) 约为8400Nm;当一档速比达到7时最大输入扭矩可实现1200Nm。如果一档速比增大, 输入扭矩会更低, 目前国内重型车主流发动机功率已经达到240-360Ps以上, 输出扭矩900-1600Nm, 需要的爬行档速比大于10, 同时要求档位间隔小, 显然传统变速器已无法满足目前重型汽车的使用要求, 特别是长途公路商业运输货车的需要。随着发动机功率的增加, 输出扭矩的增大。就必须采用多档变速器才能够满足重型车的发展要求。汽车档位的增加, 也同时能够可以保证发动机较多经济转速范围内使用, 进一步降低燃油消耗量提高整车燃油经济性。

机械式多档变速器主要可以分为倍档和半档变速器两种

一、倍档变速器

倍档变速器的组成, 是在传统变速器的基础上, 后部增加一个倍档副箱, 将档位增加1倍。最低档位的速比为主箱低档速比与副箱速比乘积。比如我厂的CA8TA变速器, 主箱为4个档位, 加上副箱后组成8档变速器。齿轮个数少于传统变速器, 变速器的长度缩短, 增加了轴类零件的刚度。

但是, 随着速比的增大, 最大输入扭矩的增大。低档齿轮特别是副箱齿轮的强度无法满足扭矩进一步增大的使用要求。

如果从根本上解决这一矛盾就必须使齿轮传递的载荷特别是副箱齿轮实现功率分流, 将一个齿轮承受的载荷同时分担给其它几个齿轮。目前主要采用一下两种方法:

1. 多中间轴结构

传统的3轴变速器发动机的扭矩由第一轴传至第二轴只经过1根中间轴。而多中间轴结构, 同时采用2或3根中间轴将载荷分担开, 从理论上讲输入扭矩不变的情况下, 齿轮轮齿承受的载荷是单轴的1/ (2~3) 。这种结构主要以美国EATON公司FULLER双中间轴变速器为代表。这种变速器的优点在于质量轻、轴向长度短、承载能力大。但是如何使中间轴载荷承受均匀, 成为此种变速器的难点。

2. 行星轮系传动系统

这种结构主要以德国ZF公司为代表, 主箱仍然采用三轴结构, 副箱采用行星轮系传动, 这种结构非常紧凑, 体积小而扭矩容量大。我厂的CA8TA系列变速器、东风变速箱厂DF9S1600、一汽变速箱厂与杭齿的8T150/10T150系列、大同齿轮厂DC9J135T也都是采用的这种结构, 但是行星轮系的工艺性比较差, 特别是大齿圈的热处理变形的问题, 比较难解决。

二、半档变速器

半档变速器就是在主箱的前面增加插入档副箱, 简单的说半档变速器就是相当于有2对一轴与中减齿轮。这样分别与其它齿轮传动组成两套速比。半档副箱的增加并不会明显增大变速器的头档速比, 它只是仅仅减小各个档之间的比阶增加了档位的个数。而且半档变速器承载能力也主要取决主箱低速档齿轮强度。

倍档变速器的档位一般不会超过9-10档, 如果再需要增加档位减小比阶就需要增加前置半档副箱使得原有速比增加1倍。变速器前面用半档副箱主箱后面用倍档副箱组成组合式多档变速器。一般档位多于10档的变速器一般都采用此结构, 比如东风变速箱厂DF12/16S2000, ZF16S-160以及大同齿轮厂DC12J150T, 均采用的此结构。由于变速操纵系统要实现3组齿轮的控制, 所以控制上要略显复杂。控制上也就增加相应的一些电器元件。

机械式多档变速器的换档操纵结构

除了传统的单杆、双杆、远距离、直接操纵等结构形式以外, 倍档变速器在操纵形式上又有单H、双H操纵之分:

三、单H操纵

一般情况下副箱的操纵由气动来实现, 单H操纵, 就是在操纵杆手球上装有副箱高低档开关, 高低档转换由司机手动控制 (如简图) 。此结构操作上较普通变速器增加了高低档的转换, 换档操作略显麻烦, 同时为了防止驾驶人员的误操作, 就必须相应地增加保护功能, 增加了变速器的成本。但是, 该结构也具有换档清晰、可靠等优点。

四、双H操纵

采用这种结构, 驾驶人员在换档操纵的同时就可以实现副箱的高低档操作, 主要原理是换档过程中, 当换档拨头在高低档区域转换过程中, 拨头触发换向气阀改变气流的运动方向, 从而实现高、低档换档。

双H操纵减轻了驾驶员的疲劳, 而且换档过程准确, 不会增加误操作的可能。但是, 此操纵结构选档行程较大, 而且一般情况下只能应用在9档以下的多档变速器。

半档副箱的操纵一般都单独设有转换开关, 由于半档是插入的形式, 所以换档过程中就要每间隔一个档位操作一次。操作起来较麻烦, 如果变速器为即带前置半档副箱又带后置倍档副箱, 倍档副箱不采用双H操纵的话, 驾驶员操纵上就要同时控制2个开关, 那末这种多档操纵会很复杂。如果改善这种操纵性就必须增加很多电器元件来实现2个副箱换档之间的逻辑关系。

纵观国内各主要变速箱厂家要么直接引进国外大公司的成熟产品, 要么委托国外公司开发, 技术成熟性、先进性相差无几, 各有千秋。但是若是真想做大、做强就必须苦练内功, 在产品质量上下大功夫。只有谁紧跟市场反应得更快、干得更好才能够立于不败之地。

摘要：本文简要介绍了国内外重型机械式汽车变速器的现状与发展趋势以及重型多档变速器的一些技术特点。

AMT机械式自动变速器装置的改进篇9

1 AMT的组成结构和工作原理

汽车AMT是运用自动控制理论、汽车理论、计算机控制技术、信息处理技术、微电子技术、传感技术等改造传统手动变速器的机电一体化产品, 对原手动变速系统中的变速器换档机构和离合器操纵机构实现自动化, 根据控制的需要, 对发动机油门实现柔性控制, 在原传动系统上安装对离合器、变速器以及节气门进行操纵的执行机构。

2 电动油门执行器的总体设计方案

油门可控制进入发动机的空气流量, 改变发动机的输出扭矩、功率和转速, 其工况比较复杂, 进程和回程受加速踏板位置、发动机扭矩、油门弹簧性能、车辆负载变化、外界振动等因素的共同影响, 常规控制方法难以保证油门的控制具有精确的位置响应并满足速度响应的控制要求, 所以必须对电子控制油门执行器的智能控制技术进行改进。

2.1 从刚性节气门到柔性节气门的改进

以往采用纯机械的方式对节气门进行控制, 加速踏板与节气门之间通过油门拉线、杠杆等装置进行机械连接。电子控制节气门 (简称ETC) 采用微电子技术对节气门进行控制, 用一套传感器、执行器及控制单元替代了原来加速踏板和发动机节气门之间的传动机构, 而采用了加速踏板与节气门之间用导线连接。

图1、图2比较。

2.2 电动油门执行器传动机构部分设计

电动油门执行器中, 由于油门驱动电机转速较高而输出扭矩较小, 且油门摆杆的转动惯量受到一定的摩擦力和复位弹簧作用力, 如果由直流电机直接驱动油门摆杆中心轴, 则需要功率较大的电机来满足驱动的要求;如果在电机输出轴和油门摆杆中心轴之间加上减速增大扭矩的齿轮传动机构则能满足控制的要求, 采用无刷直流电机作为油门的驱动电机, 可作自动化系统中的控制元件;齿轮减速机构采用蜗轮蜗杆传动, 既能增大传动比还能解决本身的自锁问题, 可用在某些要求防止倒转的传动装置上。它与齿轮传动相比, 蜗轮蜗杆结构紧凑;传动特性方面, 兼有齿轮传动和螺旋传动的特点, 不但运转平稳, 而且噪音很小。由ECU控制改变电机的正反转来控制油门摆杆的转向, 当油门开启的位置使得ECU发出指令使电机断电, 通过蜗轮蜗杆的自锁来平衡燃油的冲击力矩保持油门的开度。

3 进一步改进及继续研究方向

(1) 由于蜗轮蜗杆传动具有自锁功能, 因而, 整个机构对电机的工作性能要求较高。一旦电机出现故障, 油门不能及时归位, 就有可能造成飞车。建议在充分考虑成本的前提下, 采用冗余设计提高可靠度。

(2) 当油门开度达到最大时, 油门位置传感器没有信号传回ECU使得电机停止工作, 控制器一直使电机通电而形成堵转, 最终烧毁电机。考虑到油门开启位置传感器会出现损坏或无法正常工作的情况, 可再进一步设计一个保护电路, 上述情况出现时电机的电枢电流突然增大, ECU检测到便会发出控制信号使电机停止转动, 从而起到了保护电机的作用。

4 未来AMT在汽车自动辅助系统中的发展趋势

电控机械式自动变速器继“八、五”期间被列为火炬预备计划后, “九、五”期间作为“汽车电子控制技术”的子项目之一, 又被列为国家重点科技攻关项目, 2006年“863”计划又对AMT项目加大了研究力度。AMT既具有AT自动变速的优点, 又保留原来手动变速器齿轮传动效率高、结构简单、容易制造、成本低的长处, 弥补AT、CVT的弱点, 更加顺应追求功能完善、价格低廉、能耗低的产品发展趋势, 是今后非常适合我国国情的机电一体化高新技术新产品, 具有很好的发展空间。

参考文献

[1]李君, 冯余芝主编.电控机械式自动变速器的发展、现状和展望[J].汽车技术, 2000 (03) .

[2]司洪来.浅析汽车电控机械式自动变速器 (AMT) [J].天津汽车, 2000 (02) :43-45.

汽车机械式变速器篇10

一、变速器敲击异响的机理

变速器是由齿轮和轴等零件组成的变速变扭系统,其引起噪声的主要激励源有:

1.变速器内齿轮副啮合时产生的动态激励力,与齿轮副啮合过程中的时变刚度有关;

2.原动机(发动机、电动机等)输入转速的不平稳而引起的激振力。

变速器的敲击噪声与上述2种因素都有关,通常发生在空载或者轻载的齿轮副间,是由于被动齿轮的惯性力矩幅值大于其阻滞力矩的幅值而引起的[4]。敲击噪声多属于瞬态激振力,在频域中表现为宽频激振力,难以通过频域分析的方法找到激振力的源头;但也有敲击噪声在时域上存在明显的周期规律,能够通过频域分析找到敲击声的源头,文中的敲击噪声属于后者。

二、变速器噪声测试结果

为排除整车发动机输入转速的不稳定引起变速器的敲击声响,8速机械式变速器在半消声室台架上进行噪声测试。图1是变速器在测试间的图片,变速器1轴输入由电机驱动,在变速器上方距后端壳体外端30cm处布置1个麦克风;试验测试中,变速器挂7挡,1轴输入转速600r/min,噪声测试结果见图2(上图是下图的局部放大图)。

从图2中可以看出,噪声的峰值在频域上呈现等间隔的分布,间隔频率为95.6Hz,这与在试验间人耳现场试听到的敲击噪声存在周期性的现象相吻合。

表1是8速机械式变速器的齿数和各齿轮副间的啮合频率,其中减速轮的啮合频率96Hz,与测试分析频率95.6Hz一致(啮合频率的计算见公式1),说明变速器的敲击噪声与减速齿轮副(副箱主轴减速齿轮与副箱中间轴轴齿配对啮合)有关。

为进一步确认分析的结论,在变速器挂8挡(速比0.75),减速齿轮副的啮合频率由于主箱速比的变化而变为128Hz(理论结果)。图3所示为测量得到的8挡噪声频谱图,从图中可以看出,噪声峰值的间隔频率为127.6Hz,这与上述的分析结论一致。

拆解并检验与减速齿轮副齿轮啮合有关的零部件尺寸,发现副箱左下中间轴的压装位置度不符合图纸要求(图纸要求0.15mm),检验数据见表2。

图4是副箱中间轴和减速齿轮的实物外观图,将新的左下中间轴换装到原变速器以后(位置度0.016mm),重新进行噪声试验,原敲击异响消失,试验结果如图5所示。

三、结论

1.从机理上阐述了变速器产生敲击噪声的原理,并介绍了用于分析敲击噪声源的常用方法。

2.通过工程实例来说明频域分析方法在诊断变速器敲击噪声中的实际用途,理论分析结果与试验结论吻合,说明了该方法的有效性。

参考文献

[1]Jason March,Gareth Strong,Simon Gregory,et al.Achieving Diesel Vehicle Appeal Part 1:Vehicle NVH Perspective[J].SAE 2005(1):2484.

[2]Jason March,Andrew Ward,Colin Bennett,et al.Achieving Diesel Vehicle Appeal Part 2:Powertrain NVH Perspective[J].SAE2005(1):2489.

[3]张仕海.简述汽车变速器总成的噪声源及降噪措施[J].科学之友,2008,08(23)79-80.