汽车变速箱技术

汽车变速箱技术（精选十篇）

汽车变速箱技术 篇1

我司做为格特克 (南昌) 动力公司配套企业, 承担变速箱中间板项目制造, 该项目系国产化配套项目, 中间板产品在德国制造质量合格率仅70% 左右。

高精度、薄壁腔体类零件在汽车行业的应用越来越广泛, 质量要求高。同时, 该类零件的一个显著生产特点是品种多、批量小, 甚至是单件生产。这种结构特点和生产模式决定了其制造技术一直处于不成熟状态, 加工制造一直存在加工周期长、加工成本高、加工精度不易控制等难点。高精度、薄壁腔体类零件金属切除量大、工件壁薄、刚性低, 加工中需要解决的主要问题是控制和减小变形, 在此基础上, 希望尽可能提高切削效率、缩短加工周期。需要从工件装夹、工序安排、走刀路线、切削用量参数、刀具选用等多方面进行优化。

1 工艺性分析

变速箱中间板零件 (见图1) , 截面尺寸235mm×180mm, 厚14mm, 腔体中间两装配孔φ76.965、φ73.935, 内腔尺寸公差0.019和位置尺寸精度82±0.04mm、16.5±0.03mm, 衬套压装力5000N—10000N, 由铝锭整体锻加工而成。

该中间板为典型的高精度、薄壁类零件, 具有薄壁、高精度、低刚性特点。加工中需要解决的主要问题是控制和减小变形。影响和造成工件加工变形的主要因素是毛坯内的残余应力、切削力和切削热产生的应力以及工件装夹产生的应力和变形等。由于薄壁零件本身的刚性较差, 加工后残余的各种应力更易于使工件产生变形, 同时中间板需装配衬套, 且衬套拨出力不小于5000N—10000N , 压入衬套后, 由于压装力很大, 使零件产生变形, 两孔中心距超差, 是影响产品质量的关键所在。此外由于采用传统工艺装夹, 造成加工工艺周期较长, 因此装夹方式的选择也是十分的重要和关键。

2 制造工艺技术

2.1 工艺流程设计

中间板材料为铝合金6063, 塑料变性较大。通常在中间板的加工过程中, 由于产品中需装配衬套, 衬套的拨出力不小于5000N—10000N, 压入衬套后, 由于压装力须大于10000N, 致使零件压装两大衬套后产生变形, 两孔中心距达不到技术81.972±0.04 要求。为了避免中间板在装配过程中的压装变形, 加工工艺路线通常选用图示2工艺路线进行, 首先加工一大孔, 进行压装一个大衬套, 而后以已以压装大衬套的孔定位加工另一个大孔, 再压装另一个大衬套, 但由于中间板为铝合金材料, 在压装过程中还有产生较小变形的发生, 中间板的产品加工质量往往不尽人意, 质量不易保证, 且工序多, 费工费时, 成本高。

针对中间板为铝合金6063, 塑性变形大等特点, 针对这一情况, 通过多次试验, 提出对中间板产品采用特殊的加工工艺方法, 在两孔中心联线方向上采取多切除一部分空间基材, 使中间板产生变形方向上留出一部分空间, 正好抵消压装大衬套产生的抵抗力从而保证压装两个大衬套产生的变形进行相互叠加抵消, 从而使两孔中心距保证在81.972±0.02之内, 产品合格率在99.9%, 过程能力指数得到充分保证。

下面针对中间板工艺做具体分析。

针对图1 所示中间板制造工艺性, 我们设计了优化的加工工艺流程 (见图2) , 与传统工艺流程相比 (图3) , 优化后的工艺流程去除了铣工艺台阶和分两次精加工工序, 避免了多次的装夹, 程序设计和工装设计, 可大大的缩短加工周期, 提高加工效率, 降低加工成本。采用图2 所示优化工艺流程, 加工周期可缩短50% 以上, 。

在图2 和图3 所示工艺中, 热处理工序以去除毛坯内的残余应力和加工应力为主要目的, 铣削工序为加工工艺台阶定位面, 为数控加工提供初始的工艺基准。

针对图2 优化加工工艺流程, 针对锻造毛坯进行调整, 将两衬套大孔按图示要求锻造, 并事先锻出粗定位孔, 这样就将3 个工艺台阶去除, 进而减少普通铣台阶定位面工序, 作为工艺压边定位。并对粗定位的毛坯孔及平面度提出了较高的要求 (孔的园度0.25, 平面度0.08) , 为下道工序提供工艺基准。热处理工序去除毛坯内残余应力, 消除毛坯应力对工件变形的影响。 两衬套孔在数控加工中心上一次性同时精加工, 两大衬套在压装工序中进行一次作业, 减少了后续的二次装夹, 减少了二次装夹的定位其准不稳定性, 同时减少一次周转, 缩短工艺流程。钳工装配压装衬套, 去除所有毛刺。

2.2 防变形装夹技术

防变形装夹技术也是实现薄壁零件高效加工的关键, 实现防变形装夹的关键是装夹时确保零件基准面与工作台面或夹具基准面自然、致密贴合, 零件基准面多点均匀受力紧固。这种装夹对零件基准面平面度提出了更高的要求。

前面提到传统工艺装夹采用3 个工艺台阶定位, 前期须针对台阶定位面进行粗加工, 保证定位基准稳定。如果不对工艺台阶进行定位平面加工, 由于锻造毛坯三台阶平面定位面较小, 定位不可靠, 增加一道工序, 同时后续加工完成后还要去除3 个工艺台阶, 前后多了两道工序, 加工周期增加, 同时增加加工成本。现对中间毛坯采取其中一孔按图示要求进行毛坯锻压, 以其为基准进行定位压装, 定位压装面增大, 同时由于压装力支点在中心位置, 受力均匀, 解决了以前工艺用3 个台阶定位压力不平衡, 造成零件压装变形, 致使铣底平面后平面度达不到技术要求0.03MM, 两孔同时加工零件变形量大, 达不到产品技术尺寸要求, 位置度超差。选择何种装夹方式, 有效的减少装夹变形, 同时避免对零件工艺台阶加工及加工时产生的颤振, 保证工件的加工精度和表面质量, 是加工中间板的关键点所在。

在铣削中间板加工底面时, 我们采用了中心孔预先锻出压装台阶, 搭压板装夹。由于零件截面尺寸较大壁薄, 仅靠四周搭压板无法保证加工时中心区域的可靠装夹, 如果不采取特殊的工艺措施和手段, 中心区域在加工是时会颤振, 影响工件尺寸精度和表面质量。针对该零件的特点, 我们采取了从两侧逐渐扩散、对称加工的刀具轨迹。每次粗加工底面后, 精加工前, 对压板螺栓进行预松并从新以适当的力矩加压, 使得加工后刚性较弱的中心区域恢复自由状态, 与等高块支承块紧密贴合, 避免工件中心区域翘曲变形和振动影响工件加工尺寸精度和表面质量。

通过采取上述的工艺措施和工艺手段, 如高速铣削时的工序安排、走刀路线、切削参数优化、装夹方式等, 加工出的零件可以满足设计要求。实践证明, 图2 所示的工艺流程, 可以大大的缩短上述薄壁零件的加工周期, 降低加工成本。

3 结论

对于高精度薄壁、腔体类零件, 实现高效、高精度加工的关键有叁点:一是采用高速切削加工技术, 高速切削加工具有低切削力、低切削温度、高效率的特点, 是实现免时效一次加工成型工艺流程, 缩短加工周期的关键;二是选用合适的防变形装夹技术, 减少或避免由于装夹变形产生的尺寸精度误差和表面质量损失。我们目前所用的高精度、薄壁腔体类零件, 品种多、批量小, 且零件结构不断变化, 但基本形成了图2 所示的高速切削加工优化工艺流程。三是针对薄壁件的变形特点, 在变形的反方向上采取预变形抵消压装衬套后带来的产品塑性变形。同时, 根据零件的具体结构, 采取不同的工艺措施及手段, 如工序安排、走刀路线、切削参数优化、装夹方式等, 基本上可以满足现有同类零件的设计制造需求。

参考文献

[1]朱春临等.平板裂缝天线的精密制造[J].电子工艺技术, 2006 (01) .

汽车变速箱挡位并非越多越好 篇2

在不久前的中央电视台3·15晚会上，进口路虎极光的自动变速箱质量问题被曝光。在汽车制造商口中世界上最先进的9速自动变速箱，不但没能带给人们方便反而成为了负担。这不禁让我们反思，为什么我们会对挡位数量如此追崇，变速箱挡位越多越好吗？

自动变速箱挡位越来越多

自动变速箱的诞生源于人们想把驾驶者的左脚彻底解放出来并降低驾驶车辆的难度，因此自动变速箱在变速箱领域享有至高无上的地位，是全球车企争先研发的重点。随着时代的发展，自动变速箱技术逐渐成熟起来，解决了平顺和油耗的问题，越来越受到消费者喜爱。

不过，传统自动变速箱对液力变矩器的依赖过大，这决定了传统自动变速器的挡位数不能过多。液力变矩器是实现自动换挡的关键部件，几乎AT和CVT都有采用。主动和被动叶轮依靠中间油液实现动力传输，减少发动机扭矩瞬间提高对变速箱造成的冲击，帮助车辆实现平稳起步。它的优点是安全稳定没有散热问题，缺点同样也很明显，相比纯机械连接的方式，由于加入了油液，传动效率比较低，导致费油。因此，近50年来汽车工程师研发重点都集中在提高效率上，对挡位数并不关注。

另一个现实是，在传统自动变速箱上增加挡位数十分困难。挡位的增多会让传统自动变速箱变得越来越大、越来越重，以如今的技术和工艺水平造出体积小、重量轻、成本可控的变速箱几乎是不可能的，因此传统自动变速箱的发展一直受到限制。

为了摆脱效率问题，很多工程师独辟蹊径，开始研发与传统自动变速箱完全不同工作原理的自动变速箱。近年，ZF和爱信开始通过改变齿轮组结构设计和挡位增加，以解决传统自动变速箱的效率问题，并率先在Jeep自由光和路虎极光上搭载了9速自动变速箱。此外，通用和福特在2013年宣布联合研发9速和10速自动变速箱，大众集团宣布10速双离合变速箱开发工作已经开始，现代汽车成功研发的10速变速箱，将于2014年投入到量产中。未来，自动变速箱的挡位会越来越多。

挡位越多，麻烦越多

越来越先进的技术让变速箱增加挡位不再是难题。最近几年变速箱挡位越来越多，但远没达到安全和稳定可靠的水平。一些车型着急上马挡位数更多的变速箱，其实是想通过挡位数塑造车辆的先进性，博个技术噱头。目前仅有几个小众品牌车型搭载了多挡位自动变速箱。

多挡位变速箱会随着规模效应的影响扩大，逐步降低生产成本、维修成本，但更大的问题还在于更复杂的结构。从汽车机械工程的角度来看，变速箱拥有更多挡位数就会让每一个齿轮同时搭配更多传动零部件，这就意味着制造更复杂，结构更精密，体积越大。这样的变速箱必然会对消费者的驾驶习惯提出更高的要求，因为它需要十分挑剔的照顾。

比如最常见的大众双离合DSG技术，一开始宣称没有液力变矩器，采用纯机械方式链接，所以传动更直接、换挡速度更快、油耗更低，但比较复杂的机械设计和比较小的体积限制，导致DSG在推出一段时间后发生了大规模的召回事件。这就告诉我们，越复杂的结构，风险越大，危险因素也就越大。故障率高居不下的同时，看似先进的变速箱维修费也十分高昂，而且维修难度极大。

今年中央电视台3·15晚会上曝光的路虎极光正是此类问题。可以看到越先进的变速箱风险越不可控，而且故障频出让消费者时常处于安全隐患中。正是由于这种技术的不完善导致车子经常出现高速突然失去动力、倒车异常等状况，而车辆一旦超出质保期，高额的维修更换费用将会让消费者苦不堪言。

多挡位优势不明显

事实上，自动变速箱挡位数的增多并不能带来特别的驾驶感受。可以说，为先进性的投资是一种极其不理智的行为。以目前搭载9AT的Jeep自由光为例，自由光在高速驾驶中几乎不可能挂上9挡，因为9挡的使用范围极小，一旦挂上9挡，发动机的扭矩输出小得几乎推不动自身。

与此同时，美国《消费者报告》在对Jeep自由光的测试中也发现了很多问题。比如，这款9AT让自由光的加速比同级SUV慢2-3秒，同时每加仑汽油行驶里程比同级SUV少2-4英里。也就是说这款变速箱不仅没有帮助车辆提升加速能力，反而还拖累了油耗表现。在测试中，美国《消费者报告》还指出了这款变速箱表现沉闷、不协调、粗糙、反应慢等问题。

另外讴歌MDX也将用9AT替代原本服役的6AT，《消费者报告》经过测试同样指出9AT未必就是进步。他们之前测试讴歌TLX V6时，9AT的平顺性令人失望，冲击多，换挡犹豫，而且9AT是按键式的，不利于车主将目光集中在道路上，无形中增加了安全隐患。

挡位要看与发动机的搭配

通常情况下，多挡位会增加发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高汽车的加速和爬坡能力。就燃油经济性而言，挡位越多，会增加发动机在低燃油消耗区工作的可能性，降低油耗。但在实际情况中，变速箱的选择还要看发动机匹配，因此汽车企业往往在动力和经济之间不断取舍。

发动机在不同转速、不同扭矩输出情况下，它的燃油消耗是不同的，因此每一台发动机都有一个最佳工作区间。对于变速箱的选择也应该秉承尽量让发动机转速维持在理想工作区间的原则。这样，不仅发动机动力可以得到很好的发挥，油耗也可以得到有效的抑制。发动机排量越小，对变速箱的要求也越低。只要匹配合理，很多挡位少的变速箱工作状况会远超多挡位变速。

对于大多数有级传动的车辆而言，合理匹配的关键是排挡数与各挡传动比、主减速器传动比的选择与分配。

不考虑城市里拥堵工况的话，汽车大多数时间以最高挡行驶，因此该挡传动比应更多从经济性要求出发来选择。如果常用路面的最高挡阻力线更接近无级传动的最经济运行线，则更符合燃油经济性的要求。但挡位增多，换挡时间也会增加，变速箱成本整体升高，总体经济性未必就好。这也是为什么很多车型采用4AT表现依旧很好的缘故。

汽车变速箱技术 篇3

1 汽车发动机和变速箱装配线的技术组成

汽车的发动机和变速箱装配线是由自动、半自动的工艺、手动工装、物流输送、信息管理等多方面的工作组成的, 汽车发动机和变速箱装备技术包括机械、电气、信息、气动等多方面的技术组成[1]。发动机与变速箱装配线的工作部分一般分为装配、检测、物流这三大部分, 其中装配技术包括分组选配技术、压装技术、涂胶技术、螺栓拧紧技术、拆解技术。

工作人员在进行装配的时候, 务必要保证安装正确, 因为这些技术如果出现一丝差错都会影响发动机和变速箱的机械效率, 甚至会使发动机和变速箱产生很严重的质量问题。因此在发动机装配的过程中, 出现半成品、废品的情况是非常, 为了监测装配过程中出现的问题, 就会有防错技术、纠错技术、泄漏检测技术来及时地检测修复发动机与变速箱的错误。为了使装配产品流通更加迅速, 可以采用桁架机械手技术来增大运输距离, 从而使物流输送环节变得更加迅速快捷。

2 发动机和变速箱装配线的生产目标的关键技术

近年来, 我国的汽车企业对装配线越来越重视, 这是因为装配线对汽车发动机与变速箱的质量有着非常重要的作用。为了让汽车的发动机和变速箱质量越来越好, 我国汽车企业对装配线的要求越来越严格, 装配线的生产制造目标也越来越高。在装配线生产的过程中, 每一个工位的操作都会具有唯一性, 生产线将会越来越具有现代化、智能化、数字化等优势。目前, 我国发动机和变速箱装配线有以下几种关键技术:

2.1 机器人装配技术

机器人在工业生产上有很重要的用途, 我国汽车企业将机器人应用于装配生产线上的历史已经有很多年了。常见的装配机器人有平面关节型机器 (SCARA) 、垂直多关节型机器人和直角坐标型机器人:其中平面关节型机器人结构比较精密, 具有速度高、精度高、柔顺性好等优势;而垂直多关节型机器人都具有6 个自由角度, 能够进行空间上任意一点的安装[2]。

目前我国已经可以装备双臂机器人, 和传统的单臂机器人相比, 双臂机器人可以完成很多复杂的装配工作。双臂机器人能够实现自动柔性拧紧, 还可以对多个零件多个平面进行柔性涂胶。自动涂胶机器人可以实现清理胶头, 实现浸油保护, 能够最大限度地保证机械设备的可靠性和使用寿命。

2.2 桁架机械手技术

桁架机械手技术可以让搬运工序变得更加高效, 能够以更高的精度来实现物体转运。根据实际工作环境的需要, 可以将桁架机械手制作成双臂的、单臂的。有时候搬运的距离也可以人为地进行调整, 将搬运距离设置为十几米或者几十米。为了能够保护桁架机械手的搬运路线, 有时候需要采取防护设施。在防护设施下面可以设置物流通道, 以此来精确定位, 从而减少工件损伤等问题。

2.3 防错技术

在汽车发动机和变速箱自动化装配的过程中, 难免会出现各种各样的错误, 这些错误有时候会给汽车的发动机和变速箱带来严重的故障。为了消除和识别这些装配过程中出现的问题, 就需要运用防错技术, 防错技术系统是每一个装配线必不可少的重要组成部分。

防错技术主要包括限位开关、视觉系统、条形码系统、智能料架、光电传感器等系统, 能够有效地消除各种装配错误。对于零件漏装、螺栓拧紧顺序出错、零件装配错误、托盘姿势错误等问题, 防错技术系统都能够识别并迅速纠正, 保障装配线能够安全高效的运行。

2.4 自动化装配模拟系统

自动化装配模拟系统采用仿真软件对装配线上的设备进行模拟, 以此来评估改进汽车发动机与变速箱装备流程的可能性, 争取最大可能地提高装配线的运行效率。在物流模拟环节中, 自动化装配模拟系统将会尽量减少设备的库存量, 让发动机与变速箱上市的时间尽量提前, 尽量地优化投资资本, 提高汽车企业的生产量。

自动化装配模拟系统能够有效地找出影响整个装配线的瓶颈环节, 通过准确计算出发动机与变速箱的产量和废品量, 科学地调整各个环节的工作参数。通过计算系统发动机和变速箱的年产量, 来验证装配系统和输送路线是否合理。自动化装配模拟系统能够进行各种科学、真实的生产模拟, 能迅速地发现装配线中存在的问题, 进而促使汽车发动机和变速箱的自动化装配技术进一步优化。

3 结语

近年来, 我国的汽车企业不断加强与国外先进汽车企业进行交流合作, 争取让我国汽车的制造水平与装配水平进一步地提高。为了迅速提高我国汽车的性能, 必须重视研究汽车发动机与变速箱装配技术。汽车发动机与变速箱装配技术正逐渐朝着网络化、智能化、自动化方向发展, 在汽车发动机与变速箱装配技术中, 主要包括装配环节、检测环节、物流环节。为了实现汽车发动机和变速箱自动化装配, 我们已经能够成功运用机器人技术、桁架机械手技术、防错技术、自动化装配模拟技术。其中机器人技术和桁架机械手技术能够让装配与流通环节变得更加高效, 而防错技术能够准确迅速地识别检修出装配环节中的各种错误。自动化装配模拟能够对装配、物流、检测环节进行科学准确的预测, 从而不断优化汽车发动机和变速箱自动化装配技术。

参考文献

[1]孙立琴, 丛明, 赵强, 温海营.汽车发动机和变速箱自动化装配技术[J].组合机床与自动化加工技术, 2011 (03)

汽车自动变速器 篇4

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

汽车无级变速器技术和应用的发展 篇5

关键词：汽车无级变速器,应用,发展

近年来, 随着人们对汽车舒适度和环保节能要求的提高。虽然无级变速器和自动变速器在操作模式上都可以叫做“自动档”, 自动变速器也已经被广泛使用, 但是自动变速器的成本昂贵、结构复杂等缺陷, 在许多场合已经不能满足人们的需求, 能够连续改变传动比, 进而改善汽车经济性、排放指标和动力性的无级变速器成为汽车变速器的主要发展方向。无极变速器是由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成的一种传动装置, 它可以显著提高汽车的经济性, 改善汽车的动力性, 使汽车发动机始终运行在最佳目标运行区, 以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求, 这样就既可减少汽车的换挡冲击, 也可减轻驾驶员的劳动强度。目前汽车无级变速器是汽车最理想的传动系统, 具有很大发展空间, 必将成为当前的研究热点[1]。

1 国内外无级变速器的发展

CVT技术的发展, 可以追溯到19世纪末, 德国Daimle-Benz公司在1896年就将V型橡胶带式无级变技术用于该公司生产的汽车上, 但材料较差、传递力矩小, 没有什么实用价值。而后, 荷兰的一位博士发明了Variomatic双V型橡胶带式无级变速器, 并将其应用于389公司的小型轿车, 后来他又发明了金属带式无级变速器[2]。1987年, 日本的一家汽车厂首次将电子控制的金属带式无级变速器应用于大规模的汽车生产中, 发动机可以工作在传动比有效范围内的任意工况下, 使得无级变速器在经济性、尾气排放和动力性等方面都不逊于普遍使用的手动变速器或自动变速器。但是金属带的价格比较高, 加工工艺要求也很高, 这就使得人们开始考虑使用金属链条来代替金属带完成动力传递工作。目前汽车无级变速器的代表产品是使用德国大众公司研发金属链条的Multitronic, 最大功率可达142k W, 另外它在耗油、加速等动力性能方面都优于手动和自动变速器。

我国在CVT方面的研究尚处于起步阶段, 到80年代中期以后, 随着工业生产现代化及自动流水线的迅速发展, 对无级变速器的需求大幅度增加, 为此我们引进了大量的国外先进设备对其研究, 自“九·五”期间开始, 轿车金属带式无级自动变速器的开发和研制已经被列人国家的重大科技攻关计划, 取得了一些宝贵的实验数据和开发经验。我们成功研制出了国内的无极变速器, 对其进行了台架和道路试验, 并开始建立并进行规模化生产。经过十几年发展, 无极变速器已成为我国机械领域中一个新兴行业, 形成了从研制、生产、到情报信息各方面已组成一较完整的体系[3]。

2 无级变速器的基本原理

无级变速器是由变速传动机构、调速机构以及加压装置或输出机构三部分组成的一种传动装置, 也称为非行星齿轮自动变速器。无级变速器并没有使用液力变矩器, 而是采用传动带和工作直径可变的带轮与普通齿轮式变速器配合传递动力。主动锥轮的活动锥轮和固定锥轮形成的V形槽与V形金属带啮合, 实现动力传递, 下面简单介绍几种常见的无极变速器:

1) 传动带式无级变速器

这种变速器的驱动轮与从动轮的活动部分位于相反的两侧, 在高速时可以通过减小驱动滑轮的宽度, 增大从动滑轮的宽度, 从而改变两个滑轮的工作半径, 减小传动比。低速时, 增大驱动轮的宽度[4], 减小从动轮的宽度, 从而增大传动比。

2) 无限变速式机械无级变速器

它是通过改变动力转子的倾斜角度, 使其与动力转子接触的传动盘的有效半径发生变化, 从而改变传动比, 实现变速。

3) 圆盘式无级变速器

这种变速器是1905年首先由美国人提出的, 是比较早期的一种无级变速传动装置, 它通过两个相互垂直放置的摩擦圆盘进行动力传递, 主动盘的工作半径的改变是通过从动盘沿主动盘的径向移动实现, 从而改变传动比。

3 无极变速器的发展趋势

随着电子材料及加工技术的进步以及用户对汽车操纵性能、舒适、安全等要求的不断提高, 现在汽车变速器向着自动变速器和无级变速器方向发展, 考虑到无极变速器结构简单、节油功能等优势, 必将成为变速器发展路上的新宠儿, 各大汽车公司也投入大量的物力、财力加大对无级变速器的研究, 它未来的发展趋势可能有以下几个方面:

1) 与发动机控制一起集成控制单元, 使控制更优越、反应更快捷;

2) 小型化, 应用新材料优化设计各个部件, 力争结构简单紧凑, 缩短动力传递路线, 并提高电子化的精确控制;

3) 实现大功率、恒功率或者高速, 使之能够成为混合动力汽车的传动装置;

4) 电子控制无级变速器。由于微机控制技术和大规模集成电路技术的不断发展, 适当变速器的自动换挡成了可能, 因此各种电子传感器也必将在变速器上得到应用[5]。

4 结论

随着世界汽车市场竞争的激烈化, 汽车产品的更新换代的周期也在加快。由于当前普遍使用的汽车发动机存在着明显的缺陷, 汽车变速器的最理想形式只有能够连续改变传动比的无级变速器。无极变速器技术是轿车传动系统的核心和重要技术, 与传动的变速器相比, 无级变速器能够通过连续调节传动比, 减少燃油消耗和尾气排放, 它必将在汽车上获得越来越广泛的应用, 成为国内外汽车研究的热点, 同时也将成为汽车变速器新的发展方向。

参考文献

[1]彭明涛.汽车带式无级变速器的发展现状[J].重庆工商大学学报, 2006 (4) .

[2]臧发业, 吴芷红.金属带式无级变速传动钢带跑偏控制研究[J].机械设计与研究, 2005 (2) :63-97.

[3]Bin Yang.et Nonlinear dynamic modeling and control of low speed heavy-duty vehiele[J].Automatiea, 2007, 33 (3) :265-272.

[4]守本佳郎.无段变速器CVT入门[M].日本Kufinbuli出版, 2004.12:162-197.

汽车变速箱技术 篇6

1 换档点的控制

换档点是变速器输出转速、发动机负荷、选档杆位置开关和换档模式开关的函数。例如驾驶员可以将选档杆置于“D”位置和选取“E (经济) ”模式，则换档点由换档图所决定。车速下降时，只要发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向左越过了相应的降档曲线，变速器自动降一档。发动机负荷大，升档或降档时的车速相应就也越高，以保证汽车大负荷低档行驶时的动力性。因控制单元存储器空间的限制。

2 闭锁离合器的控制

为提高自动变速器的效率，可对液力变矩器实施闭锁，闭锁工作由闭锁离合器来完成，它受发动机负荷、输出轴转速、档位和换档模式共同控制。对闭锁离合器均采用电子控制的方法，即由电磁感应式传感器提供变速器输出轴转速信号，节气门位置开关提供发动机负荷信号，再加上换档杆位置和模式开关信号，一并传给控制单元进行处理和控制。执行元件包括开关式电磁阀及脉冲式电磁阀，后者主要是控制闭锁离合器活塞作用油压大小，以改善由液力传动转到机械传动的舒适性。闭锁离合器的锁止虽在各档都可进行，实际上仅限于在三档和四档。当发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向右越过了虚线，闭锁离合器锁止，从液力传动转入机械传动。而由于车速下降或发动机负荷增加的原因，当发动机负荷和变速输出转速所决定的工况点向左越过了点线，则闭锁离合器分离，由机械传动变为液力传动。但在两种传动工况转变过程中，由于转速比的变化引起所传递转矩产生一个阶跃，使得传动系出现动载，影响乘坐舒适性。因此，闭锁工况点的选取成为关键问题。

3 换档质量的控制

现常用三种措施来改善换档质量：一是换档时对发动机实施减扭矩控制；二是主油压调切控制；三是在换档时短时间地分离闭锁离合器，使液力变矩器工作，起到柔和传递动力的作用。下面主要介绍前两种措施。

发动机减扭矩控制就是减少发动机所产生的转矩。控制带负荷升档时发动机转矩的目的，是减少换档时摩擦元件所耗散的能量。它靠减少换档同步期间发动机所产生的转矩来实现，而不需要中断动力。控制带负荷降档时发动机转矩的目的，是为了抑制换档过程中由单向离合器和摩擦元件所产生的颤抖。减小发动机转矩通常的方法是延迟点火时间。

有发动机转矩控制和没有控制条件下升档时车辆纵向加速度的变化情况。没有发动机转矩控制时，为将离合器滑移时间控制在500 ms内，需在滑移期间增加转矩，这将在换档结束时引起大的转矩跳跃，造成纵向加速度变化，影响舒适性。如果滑移时间相同而将发动机转矩减少50%，并明显地减少离合器油压，则换档期间的加速度与换档前的水平差不多，换档结束时转矩的跳跃也小，这就使换档质量得到改善，并减小了相同时间内摩擦元件的负荷。

主油压调节控制的目的是为了使相关换档摩擦元件的工作油压与变速器输入转矩准确地匹配。具体做法是，将工作油压分成两部分：一部分是固定不变的基础压力；另一部分是可由电液调切阀调节的压力。而通过发动机空气进气量、发动机转速、变矩器转速比等参数，可以精确计算变速器输入转矩。从而在不同档位时，可根据其工况来调节压力参数。再一种就是对换档离合器的油压采用闭环控制，使输入轴的角加速度在规定范围内。

4 适应性控制

适应性控制大致有两种：动态控制和稳态控制。动态控制主要用于监控换档时的传动比，如上所述用于精确控制换档油压。稳态控制主要是考虑执行元件摩擦片材料的摩擦系数发生变化时带来的影响。第一是温度的影响，这可在自动变速器油箱中安装液压油温度传感器，使材料的摩擦系数随油温升高而变化的因素能在计算机控制程序中加以修正。第二是摩擦系数降低的影响。摩擦系数降低有两方面的原因，首先是可能的泄漏，离合器的泄漏会造成容量下降，引起摩擦片打滑、发热，进而使摩擦系数进一步降低；其次是自然磨损。通用公司4T-80E自动变速器所采用的方法是：当一个档位状态确定后，监控齿轮传动比，如果不是所要求的传动比，通过微电脑和调节器使油压进一步升高，直至得到该传动比。这个调节程序对传动比的偏离非常灵敏，可以起到保护自动变速器的作用，也使得油泵能在最小所需压力下工作，有利于提高经济性。

5 模糊控制

模糊控制不依赖于系统精确的数学模型，它采用的探索式控制规则本质上是线性的，而且模糊控制对过程参数改变不敏感，这对于经常在不同工况下工作的自动变速器来说是非常重要的。运用模糊理论进行控制的关键是模糊控制器的设计。模糊控制器是模拟人类控制特征的一种语言控制器，其设计主要包括模糊控制器的结构选择、模糊规则的选取、确定模糊控制器模糊化和解模糊方法及模糊控制器输入和输出变量的论域等，核心是模糊规则的选取。

6 容错控制

当重型汽车经常在恶劣条件下工作时，自动变速器常受到这样或那样的干扰，自动变速器控制系统中的ECU、传感器和执行机构难免会发生故障。如果某部件发生故障，汽车的性能会急剧下降，甚至需要立即停车，这对汽车整体性能的发挥和维修工作的进行是非常不利的。为提高自动变速器系统的可靠性和安全性，在随车诊断系统中应增强容错控制功能，即当有些部件失效时，它们在系统中的功能可用系统中的其他部件完全或部分代替，使系统能够继续保持规定的性能或不丧失最基本的功能。

针对不同的故障，自动变速器控制系统采用了相应的容错方法。主要包括如下几个子系统：1) ECU容错系统；2) 选、换档机构容错系统；3) 油门操纵机构容错系统；4) 各转速传感器的容错；5) 离合器控制机构的容错。

7 结束语

自动变速器技术保留了原齿轮变速箱传动效率高、成本低、易制造和维护的优点，且使用方便、简单安全、乘坐舒适，越来越受到人们的欢迎，成为开发适合我国国情的新型汽车变速器的热点。

参考文献

[1]王书全.液力机械式自动变速器技术及发展[J].北京汽车, 1997 (3) :1-6.

[2]郭文举.自动变速的类型及发展趋势[J].天津汽车, 1997 (3) :18-37.

[3]钱向阳, 黄宗益, 卢新田.汽车自动变速器的类型及其分析比较[J].上海汽车, 2002 (1) :33-36.

[4]过学讯.汽车自动变速器——结构、原理[M].北京:机械工业出版社, 2003:105.

汽车变速箱技术 篇7

关键词：变速器,现状,趋势,先进制造技术

近年来, 汽车变速器的发展速度呈现出突飞猛进的势头, 而先进制造技术在汽车变速器上的应用更是异彩纷呈。一汽集团在变速器的设计、应用领域发展很快, 其先进制造技术的应用影响带动着当今国内汽车行业产业链的以“绿色、节能、低碳、环保”为主题的设计理念及走向。

所谓先进制造技术, 是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体, 用于制造产品的技术、设备和系统的总称, 主要包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。

1 国内外汽车变速器的发展状况

我国采用的技术有许多借鉴了国外的技术或标准, 所以研究国外汽车变速器的发展状况, 对指导国内变速器的开发具有十分重要的意义。

1.1 车辆变速器发展现状及趋势

绿色汽车、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律, 未来新能源汽车的应用与车辆“智能化”结合, 也是汽车工业发展的方向。发达国家车辆变速器发展状况和需求各有特点, 手动与自动并存, 不同地域需求比例不同。国内变速器主要以手动为主, 自动变速器占有率正在快速提升。

变速器发展总体趋势主要体现在以下6个方面。

a.产品系列化。

b.结构紧凑化、轻量化、多挡化。

c.高度集成化。

d.更加智能化。

e.信息网络化。

f.节能环保化。

1.2 乘用车变速器现状及发展趋势

乘用车变速器主要有5类:MT、AT、CVT、AMT、DCT。目前, 在国内MT市场占有率最高, 自动变速器的需求也在快速提升。节油率和换挡舒适性成为评价变速器性能的关键指标。各种变速器的综合比较见图1。CVT由于是无级变速, 换挡舒适性显然最佳;7 DCT在节油率和舒适性两方面均表现不俗, 适用面更广, 将会有广阔的发展前景。一汽-大众已经将DCT产品导入迈腾、高尔夫6等车型。AMT虽然舒适性低, 但是节油效果明显, 且传递转矩范围更大, 更适合重型载货车的需求。

预测未来国内乘用车市场, 手动变速器依然占据主导地位, 但是自动变速器配套率将逐年大幅增长。

1.3 客车变速器现状及发展趋势

在欧洲, 客车自动变速器配装率达到97%以上, 美国和日本分别为80%和60%。与世界发达国家相比, 国内只有少数几个城市在使用, 装配率不到10%。

随着城市交通状况的改变, 为了适应公交车频繁起停, 降低驾驶员劳动强度, 自动变速器的比例会越来越高。在国内客车市场, 专家预测10年后自动变速器的装配比例将达到50%。

1.4 载货车变速器现状及发展趋势

目前, 在欧洲地区载货车AMT配装率已经达到50%, 主要生产厂家有ZF、伊顿等。另外, 三菱扶桑、ZF等厂商推出了用于载货车的DCT。

在国内, 仍然以手动变速器为主, 自动变速器比例很低, 并且主要来自进口。

手动变速器有单中间轴全同步器、双中间轴无同步器和全同步器结构。目前, 国内重型载货车主要匹配双中间轴变速器, 高端及出口车采用全同步器变速器。

鉴于AMT在燃油经济性和驾驶舒适性方面的优势, 随着AMT技术在国内的完善和推广, AMT在国内将具有广阔的发展前景。

2 一汽集团变速器的开发现状及发展趋势

在了解国内外变速器的发展趋势同时, 对比一汽集团的变速器应用现状发现, 一汽集团在乘用车、商用车、客车各领域变速器的发展都是具有代表性的, 其应用情况在各种车型领域代表着国内变速器行业的发展状况。

2.1 乘用车领域

除了手动变速器以外, 6AT、AMT和7DCT作为开发重点。发展趋势如下。

a.以手动变速器开发为基础, 以自动变速器开发为重点。

b.重点提升制造能力和水平。

c.重点发展DCT、AMT, 适时发展AT。

d.产品平台系列化, 适用面更广。

2.2 商用车领域

手动变速器挡位覆盖5~1 2挡, 扭矩范围520~2 100 Nm;有单中间轴全同步器、双中间轴无同步器、双中间轴全同步器结构。自动变速器领域, 自主开发出9AMT, 匹配于解放J5、J6高端重型载货车。发展趋势如下。

a.结合国内载货车市场的细分化, 继续丰富产品平台。

b.重点开发重型变速器, 逐渐向多挡化、轻量化、紧凑化方向发展, 满足用户可靠性要求。

c.优先开发AMT, 适时发展DCT、AT, 逐渐向智能化、集成化、网络化方向发展, 满足用户对操纵舒适性的要求。

d.采用新材料和新工艺, 提高传动效率, 降低油耗和排放。

2.3 客车领域

产品挡位覆盖2~6挡, 用于匹配6~13 m客车。自主开发的混合动力5AMT, 配装于大连、昆明、长春等地公交车。2挡变速器配装于一汽客车公司生产的电动车。发展趋势如下。

a.重点开发混合动力AMT, 采用油 (气) 电混合方式, 有效降低燃油消耗。

b.手动变速器采用优化同步器设计及新型摩擦材料, 提高换挡舒适性, 降低排放污染;优化结构设计, 提高安全系数。

3 先进制造技术在一汽集团汽车变速器上的应用

鉴于上述变速器开发的趋势及特点, 一汽集团在变速器制造技术领域广泛采用了国内外最先进技术, 其应用的范围不尽相同。

一汽集团变速器制造企业从体制上划分为合资和自主两个体系。合资体系以一汽-大众、一汽丰田为代表, 采用进口设备较多。而自主体系以一汽解放变速箱分公司、一汽轿股长春齿轮厂、天津一汽变速器厂为代表, 正在从传统的加工理念, 向高速度、高效率、高精度和柔性化方向发展。

下面主要从以下4个方面介绍一汽集团自主体系的变速器制造业状况。

3.1 现代设计技术的应用

一汽集团产品设计大量采用了计算机辅助设计、模块化设计、并行设计、反求工程设计、模拟仿真设计、动态设计等技术, 在提高设计效率、完善设计质量、降低产品成本、减轻劳动强度等方面发挥出巨大优势。

变速器新产品设计, 从齿轮的宏观参数和微观修形方面对齿轮进行低噪声的部件优化设计, 针对不同设计方案进行齿轮变形分析、齿轮传递误差一致性分析、齿轮修形公差噪声分析、齿轮的啮合印记分析等。针对壳体、轴和轴承等支撑元件对变速器总成噪声的影响, 进行了系统优化设计, 如图2。

在产品开发初期, 进行变速器动力性、燃油经济性、换挡平顺性预测, 保证变速器的性能。通过对完整的结构件和运动件的CAE分析, 动力总成一体化NVH校核, 缩短产品开发周期, 降低产品开发成本。传统的产品静态设计正逐步被动态设计所取代。

3.2 先进制造工艺及技术的应用

(1) 先进成形技术

精锻齿坯、精铸壳体的应用减少了零件的机械加工工序, 提高了工作效率。同时, 对节能、环保起到推动作用。钢制冲压同步环喷涂碳摩擦材料的应用, 可使产品设计紧凑、质量减轻。

(2) 高速硬切削技术

热处理后零件采用硬车加工, 保证了其尺寸精度, 取代传统磨削方式, 减少环境污染, 降低加工成本。

(3) 高精技术应用

轴齿件采用剃齿或磨齿的齿轮精加工工艺, 提高承载能力, 降低噪声。

(4) 数控机床刀具选择

刀具选择实现标准化, 保证加工精度稳定性, 降低生产成本, 缩短交货期。高性能刀片应用实现高速、高效切削, 有效延长刀具寿命, 刀具成本降低50%。

(5) 激光焊接的应用

简化产品结构及制造工艺, 提高了产品开发和制造水平。

(6) 现代表面改性技术的应用

轴齿件采用了强力喷丸技术, 提高了齿轮材料使用寿命。对产生油烟、粉尘的机床安装了气体净化设备, 过滤后的空气可直接排放。

(7) 先进热处理技术应用

一汽集团从德国引进了连续式渗碳自动线, 处于世界领先水平, 实现了低耗、洁净热处理。

3.3 制造自动化技术应用

(1) 变速器柔性装配

装配线采用自动随行小车输送, 主控制台对整线运行状态进行监控, 采用无线局域网通讯, 实现自动小车与主控制台之间的信息交换。小车停止精度小于5 mm, 夹具翻转精度小于1°, 在装配线上广泛采用了计算机控制技术。在线拧紧、垫片测量、漏气试验等数据实时上传监控。

(2) 柔性制造技术

机床夹具多采用快换设计, 实现夹具柔性, 节约夹具成本, 提高工作效率。

(3) 工业机器人应用

变速器壳体结合面涂胶, 采用基于位置视觉伺服涂胶机器人自动施涂, 提高了涂胶工序的质量和效率, 具有更高的柔性, 满足多品种混流生产需要, 在国内重型载货车变速器装配行业属首例。

(4) 高精检测技术应用

优质的机械制造产品离不开测量技术, 而测量技术需要高质量的检测设备。一汽解放变速箱分公司主要应用的检测设备如下。

a.德国进口三坐标检测仪, 具有主动扫描技术及探头自动更换功能。

b.英国进口圆度、圆柱度检测仪, 具有对轴承滚动摩擦副的精密形状公差进行检测与控制的功能。

c.进口的柔性轴类检测仪, 具有对回转体类零件进行柔性检测的功能。

d.大量程台架比较仪, 具有对高度尺寸进行柔性测量的功能。

e.X射线应力分析仪, 对强力喷丸的轴齿件进行定量测量, 从而准确掌握喷丸强度。

f.齿轮检测中心, 增加三位拓扑测量功能, 可以对齿根部位细节进行测量。

g.齿轮芯轴柔性化应用, 实现快速装夹和高精度装夹。精密表读数值≤0.005 0 mm。

(5) 总成在线检测与试验

建立了科学完整的变速器试验流程, 包括AMT变速器总成在线检测性能试验台、温度稳定性/润滑/效率试验台、轴扭转疲劳试验台等, 实现从零件到总成的全面验证和质量跟踪, 便于修理和检测分析。

3.4 先进管理理念和技术应用

信息技术是对生产效率提升的重要保证, 信息的网络化和智能化可以使制造敏捷化;先进管理理念和技术可以节能降耗、增效降本。企业资源管理ERP、产品数据管理PDM、物流系统管理、准时生产管理等技术的应用, 推进了企业信息化管理, 使管理体系的运行更加顺畅。

4 先进制造技术在汽车变速器上的应用趋势

总结上述一汽集团在变速器制造方面所应用的先进制造技术可以看出, 随着汽车行业的竞争更加激烈, 汽车更新换代的速度不断加快, 汽车对环保节能及安全舒适性要求更高, 对汽车变速器也提出更高要求, 从而对零部件制造提出高精、高效要求。

(1) 关注生产过程控制

MES (制造执行系统) 是将产品的制造价值流过程透明化, 并在此基础上建立起的纵向贯通、横向集成、短周期控制的制造系统。将生产管理重心下移到执行与控制阶段, 是一种新的制造过程管理理念。信息化是当今社会发展的趋势, 信息技术发展迅速, 并正在向制造技术注入和融合, 促进制造技术的不断发展。

(2) 关注开发一体化

数控设备的应用大大提高了制造水平。而由计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助工程分析 (CAE) 、计算机辅助制造 (CAM) 构成的开发过程一体化能有效缩短产品开发周期, 同时实现工艺与装备的数控化和网络化, 为进一步实现敏捷制造打下基础。

(3) 关注加工方式转变

柔性制造技术是集数控技术、计算机技术、机器人技术及现代生产管理技术为一体的现代制造技术。在汽车加工工业中主要表现在由计算机控制的, 多台数控机床、加工中心和自动上、下料装置与输送系统的运用。汽车业正由传统的单品种、大批量生产方式向多品种、中小批量及变种变量的生产方式过渡, 以生产者为主导的生产方式逐步向以消费者为主导的生产方式转变, 柔性制造是适应这种转变的较佳的生产制造方式。

(4) 关注新工艺的推广应用

a.齿轮焊接新工艺

电子束焊与激光焊接这两种技术由于焊后热影响区很小, 对于齿轮加工精度几乎没有影响。焊后牢靠且焊缝美观。汽车变速器复合齿轮激光焊接的应用, 随着激光源价格的下降, 该技术的应用将会越来越广泛。

b.整体精锻新工艺

整体精锻齿坯技术的应用, 可减少齿面粗加工工作量, 降低加工成本, 提高生产效率和材料利用率, 该技术会得到进一步推广应用。

(5) 关注材料强化手段

热处理后应用强力喷丸工艺进行齿面强化已经得到广泛应用, 能有效提高零部件表面的疲劳强度, 延长零部件使用寿命。

(6) 关注制造时效性

与制造相辅相成的检测及质量控制手段得到广泛应用。随着人们对汽车驾乘舒适性的要求不断提高, 促使齿轮本身的制造水平不断提高, 因而对检测设备、刀具刃磨和热处理也提出了更高的要求。

采用在线测量的方式, 能使操作者及时发现工件存在的问题, 并反馈给数控系统。在线测量技术应用于数控系统, 最直接的经济效益就在于既节省了工时又提高了测量精度。可以预见, 在线测量技术在数控机床中的应用将具有广阔的前景。

在线主动测量、无损检测技术正朝着数字化、可视化、非接触式方向快速发展。

5 对制造设备发展的一些建议

随着全球能源及原材料价格的不断上涨, 汽车轻量化及节能、环保等成为汽车制造业的新课题。这就要求汽车变速器向着体积小、质量轻、承载能力大、结构紧凑方向发展, 从而要求零部件设计、结构和机械性能也要相应有所改变, 并向小巧紧凑、高强度、高刚性方向发展。因此, 给零部件的制造加工带来新的挑战, 需要有新技术、新工艺及新装备来加以保证。

(1) 加强绿色制造技术的应用

绿色制造技术是实施ISO 14001的技术基础, 采用清洁能源, 杜绝或减少有害排放;采用节能工艺, 提高能源利用率;采用精密成形工艺, 提高材料利用率;采用无毒、低毒工艺材料及工艺, 将有害排放降至最少;采用低振动、低噪声、低辐射工艺装备;采用废弃物再生回用技术;采取末端治理、达标排放措施。

随着人们环保意识的增强和法律法规的完善, 企业在保证产品的功能、质量、成本的前提下, 综合考虑环境影响和资源效率, 通过绿色制造使产品整个生命周期符合环保要求。

(2) 创立民族品牌, 注重产业整体水平提升

国产制造设备依然以量大、面广的普通结构产品为主, 存在高度同质化, 在同类产品选择时往往以价格为主要选择因素, 导致行业内部相互打压, 利润空间越来越小, 容易进入恶性循环。欧美发达国家之所以能够始终掌控制造链上的高额利润, 主要凭借其资本和技术优势抢占高技术和高附加值环节, 通过实施制造业服务化, 转移传统制造业, 掌握核心技术, 实现高端垄断、低端转移。

(3) 完善技术研究平台, 注重复合化、柔性化

政府十分重视和鼓励技术研究平台建设, 这是因为凡是得到高速发展的新技术无一不依靠技术研究平台发挥巨大作用。但这一点在基础行业还比较薄弱。中国机械工业协会、中国齿轮协会建立有标准化委员会, 尚未建立国家级设备工程技术研究开发中心及其技术创新体系, 缺少行业技术平台, 使许多主机厂无法及时找到技术支持。应建立产业链密切关联的产学研技术创新联盟, 注重发展高精、高速、复合化、柔性化快速制造装备, 是推动装备行业建立技术交流平台的有效途径之一。

(4) 做好引进消化吸收, 注重核心技术和基础零部件开发与应用

国内进口的各种基础设备占国内进口总值的50%, 设备投资的三分之二依赖进口。当前, 国际科技竞争和知识产权保护日益强化, 大幅度地提高国内装备制造业的自主创新能力已刻不容缓。上海国际装备会议对装备制造的核心技术和基础零部件的重视程度明显增强。因此, 应该抓住机遇, 尽快实现一批核心技术和基础部件的自主研发及生产, 提升技术实力和产品档次。

加强与伙伴制造企业沟通, 从研究客户加工产品、工艺、质量入手, 提供更加优质的服务, 保证企业的柔性制造和对市场快速响应的能力。

帮助客户优化加工方案, 提高加工效率, 协助用户降低设备投资、刀辅具等成本, 对技术不断创新并加以推广应用。

(5) 加速跨行业技术借鉴, 注重信息、服务产业化

汽车工业的发展依赖装备工业技术的进步, 又带动其发展。注重装备工业的发展, 把汽车产业整体水平提升作为我们共同的目标。

提升网络信息化管理、自主软件开发, 通过采用敏捷生产和虚拟生产, 能够有效减少时间浪费, 使企业对客户的需求和自身的生产状态有更快速、更准确的把握。

提升服务质量, 改善服务模式。加强国外服务商在国内服务方式, 增加国内服务网点建设;国内服务商应不断进行技术改进和技术创新, 提供全面的技术支持和售后服务, 实现与客户的共赢。

6 结束语

汽车变速箱技术 篇8

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车[1,2]。主要包括:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品。

目前,在能源和环保的双重压力下,新能源汽车无疑将成为整个世界未来汽车的发展方向[3]。对于我国来说,“十二五”期间,我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段:2011-2015年开始进入产业化阶段,在全社会推广新能源城市客车、混合动力轿车、小型电动车。“十三五”期间即2016-2020年,我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车,插电式电动轿车、氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭。所以,根据相关规划,新能源汽车必将成为汽车行业发展的主流[4]。

中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。2008年,新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008年成为我国“新能源汽车元年”。2008年1-12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长,1-12月新能源乘用车销售899台,同比增长117%,而商用车的新能源车共销售1536台,1-12月同比下滑17%。2009年,在密集的扶持政策出台背景下,我国新能源汽车驶入快速发展轨道。虽然新能源汽车在中国汽车市场的比重依然微乎其微,但它在中国商用车市场上的增长潜力已开始释放。2009年1-11月,新能源乘用车销量同比下降61.96%,至310辆。2009年1-11月,新能源商用车——主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等——销量同比增长178.98%,至4034辆。相比在乘用车市场的冷遇,“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长。2010年,我国正加大对新能源汽车的扶持力度,2010年6月1日起,国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。2010年7月,国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由20个增至25个。新能源汽车正进入全面政策扶持阶段[5]。

1新能源汽车自动变速器结构形式

变速器是传统汽车和混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件。变速器的性能对整车的动力性、经济性和舒适性等有着重要的影响。由于新能源汽车直接或主要采用电动机驱动,其动力传动系统的关键部件—变速器结构相对于传统的燃油发动机汽车将发生重大的变化。由于电动机的低速扭矩大、工作转速范围宽的特点,原本在普通汽车上需要5挡、6挡的变速器,在电动车上只需要2挡、1挡,甚至倒车都不需要劳烦变速器帮忙,只需电动机反转即可。功能上的简化常导致结构的复杂。新能源汽车中,用于实现能量分流和综合的动力分配装置是一套行星齿轮机构,其中行星架与发动机的输出轴相连,齿圈与电动机的转轴相连,同时也与输出齿轮相连,而太阳齿轮轴发出的动力驱动发电机发电,中间与离合器相连,动力切换时会将太阳轮锁死,使行星齿轮机构以一定的传动比工作。新能源汽车的变速器行星齿轮结构如图1所示。

就发展趋势来看,新能源用汽车变速器呈现整体结构简单,局部结构复杂的特征。整体结构简单是指变速器已经简化为一个传动器或在动力总成中存在齿轮传动部分。局部结构复杂则是离合器壳体中须布置行星结构以实现无级变速。若实现这种局部复杂结构,则带有内齿轮的变速器壳体整体成型问题必须加以解决。就其制造技术而言,目前在三个方面存在问题。1) 齿轮结构作为汽车动力传动的核心机构,对其精度要求极高,这样才能满足汽车平稳运行及平稳加速。齿轮在运行过程中要承受高强度的循环应力,频率往往高达几千r/min,当齿轮内部存在气孔、缩孔、微裂纹等常见缺陷时,会造成齿轮因疲劳断裂而失效,使得动力传输不平稳,甚至发生安全事故。但如何提高精度、避免变形以及减少压铸缺陷是一个首要的难题。2) 齿轮结构在动力传动过程中齿与齿啮合需要承受很大的力、这就要求齿轮的表面要有很好的耐磨性,耐磨性又取决于硬度的高低。材料硬度的高低则主要是由合金成分决定的。但众所周知,常规压铸用的ADC12及AlSi9Cu3远不能满足耐磨性方面的要求。所以必须解决压铸材料的问题。3) 由于齿轮结构承受高的交变应力,轮齿在啮合时压力极大。单纯通过压铸铝合金的优化,难以大幅度提高表面硬度。采用何种技术对于内齿轮表面进行局部强化也成为了亟待解决的问题。

2新能源汽车变速器壳体压铸亟待解决的问题

目前,先进的新能源汽车用变速箱壳体的成型技术在全球市场被国外公司垄断,如德国Bosch公司、ZF公司、美国Eaton公司、日本Fuji公司、英国Torotrak公司等。尽管近年来我国已对新能源汽车用变速箱壳体的成型技术的研发愈加重视,但此方面成果仍然落后。其亟待重视和解决的关键要点主要集中在压铸成型关键工艺、压铸用新型铝合金材料的研发以及内齿轮表面局部强化技术等。

2.1压铸成型关键工艺

1) 模具结构及工艺优化技术

由于铝合金的压铸具有高温高压的特征,压铸过程中金属液的充填形态与铸件致密度、气孔率、表面粗糙度等品质因素密切相关。且充型过程在封闭型腔中进行,难以实现可视化。对于充型过程能否顺利进行,浇排系统是否合理,压铸过程中是否裹气等过程数据比较难以获得。基于实际的压铸工艺过程,在获得材料热性能参数及物理性能参数,利用有限元方法建立压铸模型进行分析压铸件的流场、温度场以及合金凝固情况,研究其充型规律,优化浇铸系统,根据计算结果要预测压铸件的气孔、冷隔以及缩孔等缺陷[6]。另外,利用有限元方法还可以动态展示模具的充型过程以及模具温度场变化[7]。利用温度场模拟结果,提取出模具型腔表面重要节点的温度场变化曲线,对节点温度进行分析并计算节点热应力,判断模具所受的热冲击,最终判断压铸模具型腔表面的热裂纹情况。所以,必须通过有限元软件对新能源汽车用变速器壳体进行压铸工艺的的模拟优化,确定带有内齿轮结构的变速器壳体压铸模具的最佳开设浇口部位和最后成型部位,并在最后成型处开设大排气快,解决冷隔和气孔问题。另外,对压铸过程进行模流分析,以确定液态金属流动情况、凝固情况以及模具的热应力情况。

2) 温度控制技术

新能源用铝合金变速器壳体压铸过程的温度控制主要是对于浇铸温度和模具温度的控制。铝合金变速器壳体压铸过程中,温度控制对填充过程的热状态及加工效率等方面存在重要影响,是获得优良铸件的重要因素[8,9]。一般而言,浇铸温度不宜过高,亦不宜过低。浇铸温度若过高,液态合金在高速的作用下,易产生紊流、涡流、包气等现象,从而影响填充质量。但是浇铸温度若过低,也会产生成分不均匀,流动性差,影响填充条件,使铸件产生缺陷。

模具的温度是压铸工艺中又一重要的因素[10]。模温过高,合金冷却温度降低,细晶层厚减薄,晶粒较粗大,故强度有所下降。另外还易出现收缩凹陷。模温过低时,表层冷凝后又被高速液流破碎,产生表层缺陷,甚至不能成型。模温对模具寿命影响甚大,激烈的温度变化,形成复杂的应力状态,频繁的应力交变导致模具龟裂。模温对铸件尺寸公差的影响,模温稳定,则铸件尺寸收缩率也相应稳定。一般可通过控制以下因素控制模具温度:控制合金浇铸温度、浇铸量、热容量和导热性;控制浇注系统和溢流槽的设计,以调整热平衡状态;控制压射比压和压射速度;控制模具材料:模具材料导热性愈好,温度分布较均匀有利于改善热平衡。

3) 时间控制技术[11]

时间控制主要是指填充时间、增压建压时间,持压时间及留模时间的控制。这些时间的确定主要是压力、速度、温度、熔融金属物理特性、铸件结构、模具结构等多因素的综合作用结果。因此,时间在压铸工艺上是至关重要的。但由于涉及因素较多,其控制难度很大。熔融金属在压力作用下开始进入型腔直到充满的过程所需的时间称为填充时间,是填充过程中各种因素相互协调程度的综合反映。填充时间的确定基于以下因素:合金浇铸温度高时,填充时间可选长些;模具温度高时,填充时间可选长些;铸件厚壁部分离内浇口远时,填充时间可选长些;熔化潜热和比热高的合金,填充时间可选长些。增压建压时间是指熔融金属在充型过程中的增压阶段,从充满型腔的瞬时开始,直至增压压力达到预定值所需建立起来的时间,亦即压射比压上升到增压比压建立起来所需的时间。熔融金属充满型腔后,使熔融金属在增压比压作用下凝固的这段时间,称为持压时间。持压作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料、浇口部分的金属传递到型腔,使正在凝固的金属在高压下结晶,从而获得致密的铸件。

2.2压铸用新型铝合金的研发

传统压铸铝合金种类较多,就其体系而言,主要包括Al-Si系、Al-Si-Cu系、Al-Si-Mg系、Al-Mg系。每一种体系的物理性能、力学性能及工艺性能明显不同[12]。Al-Si系压铸铝合金一般为共晶铝合金,抗热裂性能及流动性能较好,但无法进行热处理强化且抗拉强度较低;Al-Si-Mg系压铸铝合金一般为亚共晶铝合金,具有较好的抗腐蚀性能,冲击韧性和屈服强度也较高,但是材料的铸造性能较差。Al-Mg系与Al-Si-Mg系类似,耐腐蚀性能与冲击韧性都相对较好,但是铸造性能较差。由于本文关注的新能源汽车用带有内齿轮结构的变速器壳体局部结构复杂,则要求采用的铝合金在压铸过程中流动性应比较好;齿轮耐磨,则要求铝合金的硬度较高。上述的Al-Si系、Al-Si-Mg系、Al-Mg系均难以同时满足产品要求。对于Al-Si-Cu系而言,不论是亚共晶的YL112还是过共晶的YL113和YL117,其流动性能都非常优异,可以满足成型复杂压铸件的需求,对模具型腔复杂部分可以较好地充填。另外,Al-Si-Cu系的铝合金气密性、抗热裂性能较好。另外,热膨胀系数较低,压铸件成型后不易变形。Al-Si-Cu系最突出的优点是耐磨性能较好。所以,从本文关注的具有局部复杂结构、尺寸精度以及耐磨性要求较高的新能源汽车用变速器壳体,只有采用Al-Si-Cu系才能同时满足几方面的综合要求。

在硬度方面较为突出的Al-Si-Cu系典型牌号为YL117(YZAlSi17Cu5Mg),其布氏硬度值约为HB100-110;对于Al-Zn系压铸铝合金而言,硬度值相对较大的为ZL401,其硬度值约为HB80-90。ZL401铸造性能优良,线收缩率低并具有良好的室温力学性能、切削加工性能和焊接性。其主要缺点是合金的热强性不高,密度大,耐蚀性也较差。所以从耐腐蚀性能以及减重方面的要求,ZL401是难以满足产品要求的。

但YL117的硬度还不足以解决内齿轮耐磨性的问题。所以为解决压铸铝合金的耐磨性问题,还需在Al-Si-Cu系的基础上对其成分优化设计。首先,基于耐磨性以及提高流动性能的要求,必须提高合金中的硅含量,硅含量超出12%后,则形成过共晶的Al-Si二元合金系,其流动性能优异,可以满足复杂压铸件的充型要求;其次,提高硅含量可以大大提高合金耐磨性。此外,提高硅元素含量还可以减小热裂、缩松倾向,提高压铸件的致密度。单纯从提高耐磨性的角度来看,硅元素的含量甚至可以高达25-28%[13]。但是,硅元素含量过高,将导致很多的问题。过共晶的高硅Al-Si合金组织中常出现多边形初晶硅和长条形共晶硅[14]。而共晶硅易呈针片状或长条状,严重削弱合金的机械性能,并且由于局部的共晶硅硬度值过高,对后续的切削性能造成严重的危害。尽管如此,世界范围内发展高硅压铸铝合金的趋势不可逆转。重庆有色金属研究所及北京航空材料研究院都研发了具有高硅含量的新型耐磨铝合金,最高的Si元素含量为28%,其耐磨性相对于传统压铸铝合金有了大幅度提升[15]。德国BENZ公司也研发了高硅压铸铝合金,主要应用于V6发动机缸套,其耐磨性能与铸铁缸套相当[16]。

在过共晶的高硅铝合金中加入Cu元素,除了考虑Cu元素的固溶强化的作用,还考虑到Cu元素易于其他合金元素容易产生金属间化合物相和共晶组织,作为合金中的强化相和耐磨相[17],可以有效提高压铸铝合金的硬度和强度。在Mg元素添加至过共晶的Al-Si合金中后,除少量与铝形成固溶体,主要与Si元素可形成Mg2Si沉淀相,通过弥散强化的作用机制提高压铸铝合金的综合性能。此外,Mg还可抑制Fe相的有害作用。当含Fe量增加时,可形成Al-Fe-Si-Mg化合物,从而减少Fe的危害[18]。但过量的Cu、Mg元素加入,易造成成分偏析,使合金性能不均匀。另外过量Cu元素的加入将严重降低合金的耐腐蚀性。

稀土元素由于拥有独特的性质在金属材料的应用中得以广泛重视[19]。适量的稀土元素的加入可以提高组织稳定性以及提高合金的综合性能[20]。稀土元素在铝合金中的强化作用主要表现在固溶强化、细晶强化以及第二相析出时的弥散强化。有研究表明,适量的Ce加入,一方面可以细化合金晶粒;另一方面,可以形成针状析出相,提高合金的耐磨性能。但过量的稀土元素加入后的合金在承受磨损的工况时,表面存在大量剥落坑,与大量析出相存在直接关系[21]。稀土氧化物具有熔点高、比重大的特征。适量的稀土氧化物的加入,可以将铝合金的耐磨性提高20%以上[22]。

通过在高硅过共晶Al-Si铝合金体系中添加Cu、Mg元素、稀土元素及稀土氧化物,可以显著改善压铸铝合金的耐磨性及其综合力学性能,必然成为耐磨压铸件选材或合金设计的必然趋势。

2.3内齿轮表面局部强化技术

对新能源汽车用的压铸铝合金变速器壳体的内齿轮进行局部表面强化,目前主要有以下三大类重要方法。

a) 原位氧化方法

原位氧化方法,主要包括化学氧化、阳极氧化、微弧氧化等方法[23,24]。化学氧化法是在一定温度下,通过化学反应在铝合金表面生成一层薄的氧化膜。这种膜很薄,膜层质软,耐磨性很低,故不能单独使用。常规阳极氧化是以铝合金为阳极,用铅、碳或不锈钢做阴极,在草酸、硫酸、铬酸等电解液中氧化,得到纳米孔排列高度有序的多孔型阳极氧化铝膜。该膜是由致密的阻挡层和柱状结构的多孔层组成的双层结构[25]。微弧氧化又称等离子体氧化,是在阳极氧化基础上,在金属表面原位生长陶瓷层的一种表面处理技术[26,27]。其原理是在碱性溶液中,在微弧氧化专用电源所提供的外加电场作用下,使阳极工件表面在高于法拉第放电区外的微弧区产生微弧放电,同时产生瞬间高温高压,在电、热、等离子体等因素作用下,反应生成氧化铝陶瓷薄层[28],厚度可自1 μm至200μm甚至更大,具有很高的硬度和耐磨、耐高温性。

b) 表面碾磨(SMAT)方法

通过在高频、多向的载荷作用,在金属材料表面通过强烈的塑性变形[29,30]获得一层无孔隙、无污染且与基体没有结合界面的纳米晶层,即实现材料表面的纳米化[31]。由于表面纳米化,能够通过表面组织的优化明显地提高材料表面和整体的综合性能[32],并且在工业上易于实现,可望取得实际应用。但由于表面纳米晶化的研究刚刚起步,近年来已有文献初步对不同金属表面采用表面机械研磨技术成功制备出纳米晶结构层,包括铝合金、低碳钢、不锈钢、工业纯钛等立方结构材料[33]。目前,表面碾磨的变形机制尚未完全掌握。另外,对于具有复杂形状的零件的表面碾磨,工艺和技术尚难以真正应用。

c) 外部引入硬质涂层方法

采用物理气相沉积、化学气相沉积、喷涂等技术将硬质或超硬涂层从外部引入到铝合金表面的方法。但现有的方法一般都难以实现在复杂压铸件表面局部进行涂层制备。

3结论

1) 采用有限元方法对新能源汽车用变速器壳体的压铸进行仿真计算是必须的,可以对压铸模具的型腔结构、浇排系统、熔体填充、凝固及模具热应力进行优化计算。另外,对压铸时的温度及时间等关键工艺参数必须进行严格控制;

2) 为满足新能源汽车用变速器壳体内齿轮耐磨性的要求,需采用过共晶高硅铝合金,在控制Cu元素和Mg元素含量的基础上,应添加稀土元素或稀土氧化物,以改善压铸铝合金的综合性能;

3) 采用微弧氧化技术可以对新能源汽车用铝合金变速器壳体的内齿轮进行局部强化,形成硬质且较厚的氧化铝层,能够满足内齿轮的产品要求且易实现工业化生产。

摘要：综述了新能源汽车的发展现状。针对新的传动原理,论述了新能源汽车所需的变速器的结构形式,并提出了亟待解决的三大主要问题。针对目前存在的主要问题,提出了可能的解决方案,主要为压铸工艺优化计算以减少变形和常规缺陷;以高硅铝合金为基本体系并对合金成分进行优化以解决传统铝合金硬度较低的问题;采用微弧氧化方法对内齿轮进行局部强化以进一步提高硬度及耐磨性,最终提高齿轮的坯料寿命。

自动档汽车变速器的使用与维护 篇9

关键词:自动变速器 档位 离合器

中图分类号:U472.4文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0067-01

自动档和手动档汽车的区别就是自动档汽车无离合器。自动变速汽车能根据路面状况自动变速变矩,自动变速器和手动变速器用完全不同的方法做到了相同的功用。常见的变速器搭载有四种型式:液力自动变速器(简称AT)、机械无级自动变速器(简称CVT)、电控机械自动变速器(简称AMT)和双离合器自动变速器(简称DCT)。

1 自动变速器工作原理

AT由液力变扭器、行星齿轮变速器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最重要的部件,通过串联行星齿轮形式提高效率,液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮,从而实现自动变速变矩。

CVT主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作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。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节,从而实现自动变速。

AMT的基础仍是传统手动变速箱,其工作原理其实很简单,车辆在起步和换挡时,离合器由液压泵控制分离和接合,挡位转换也由液压结构操作。在自动模式下变速器控制电脑会根据车速、发动机负荷等数据自行切换挡位。

DCT内含两台自动控制的离合器,由电子控制及液压推动,控制两台离合器的运行。当更换档位时,两台离合器中至少有一组齿轮在输出动力,另一离合器的齿轮组备用交替进行。同时DCT的传动轴运动时被分为两部分,一为实心的传动轴,另一为空心的传动轴,两台离合器各自负责一根传动轴的啮合动作,引擎动力便会由其中一根传动轴做出无间断的传送。

2 自动档汽车的档位介绍

自动档汽车的自动变速器的档位分为P、R、N、D、2(或S)、L(或1)等。不同的档位代表着不同的含义,P档称为停车档,此档位主要是利用车载的机械设备将汽车的转动部分锁紧,使之不能移动。在停放汽车时,必须放入P档位,并拉紧辅助制动器,防止汽车移动。R档称为倒车档,自动变速器汽车没有离合器的从而不能实现半联动,所以在进行倒车作业时一定要加强对油门踏板的控制。N档称为空档,可在起动时或拖车或暂时停车时将档位换到此档位。D档称为前进档,可以根据速度和油门情况在1～超速档之间自动切换。2档为低速前进档,也称为限制前进挡,用于雨天、雪天等湿滑路面的行驶,使车辆速度始终不能超越第2档位速度。S称为运动模式,在S档位下变速器可以自由的更换档位,但是换档的时间会发生延迟,使车辆发动机在高转速上保持较长的时间,从而使车辆动力性会瞬时加大。L或1档是低速档,它是低前进档,在下山或者下长距离的斜坡时,把档位换到这里,可以使得汽车在下坡时利用发动机动力进行制动,从而使驾驶员不需要长时间踩制动踏板导致刹车片过热从而发生危险。

3 正确维护自动变速器

(1)定期检查自动变速器用油。自动变速器对润滑油品的要求是非常精细的,它要求油品不仅要具有润滑、清洗和冷却的作用,还应具有传递扭矩和传递液压以控制离合器、制动器的工作性能,所以在使用时一定要分清油品的型号,不能将不同品种的油品混用。假如油品使用不当,就可能发生换挡冲击,制动器、离合器突然啮合、打滑,加速摩擦片早期磨损等现象,这些都将影响自动变速器的使用寿命。

(2)定期检查手动选擋机构。自动变速器汽车手动选挡机构从选挡杆到手动阀均是通过连杆等形式连接起来的,各部件均有调整部位。由于手动手柄的位置一一对应自动变速器内的弹簧卡片的位置,特别是在自动变速器经过修理后,必须对选挡机构进行调整,不然可能发生换挡冲击力过大,严重时会造成突发事故。

(3)定期检查停车挡的制动性能。方法是在坡道上停车,应将将档位换到P档,然后松开脚部制动踏板,汽车不出现自行滑下的现象。如果要将档位由P档换开,则必须先踩下制动踏板,否则无法完成换挡过程,因此在P挡制动性能减弱时,要及时进行相应的检查维修,同时要检查辅助制动器配合效果。

4 自动档汽车使用注意事项

(1)在发动机启动时,汽车的档位必须置于P档位或者N档位。因为在变速器设计之初就设定了此项规则,主要是为防止汽车启动的一刹那发生碰撞而造成经济损失。当汽车启动后不用调整汽车方向而直接向前行驶的时候,可以先接通电源,然后将档位换到N档,打火发动车辆,再直接换到D档前行,这样可以避免在P档启动后,在经过倒车的R档,使变速器会经过一次反向冲击,造成变速器磨损。同时在启动要前行时,必须踩下制动踏板,而后才可以从P档或N档移出换到行车档位。这样做的目的主要是为了确保司乘人员和车辆的整体安全。否则在发动机启动后,直接换到前进档,车子可能会发生移动,此时如果司机反应不够迅速,碰撞事故就非常容易发生从而造成损失。

(2)在车辆行驶途中时,千万不可将档位换到N档进行滑行,因为这样做的后果就是变速器内油泵无法正常地为变速器供给润滑油进行润滑,将导致变速器内部件的温度迅速升高,造成变速器的彻底损坏;同时在车辆行驶过程中亦不可将档位换到P档,因为在自动变速器的属于液压传动方式,机构内液体的流动遵循惯性定律,不能违反定律发生及时变化,所以在行驶途中绝对禁止将档位换到P档,否则将损毁变速器。

(3)在停车时正确的做法是:将车辆停入预先设定的停车位置后,踏下制动踏板并将档位换到N档,拉起辅助制动器,松开制动踏板然后将车熄火,最后再将档位换到P档。这样可以减少对变速器内齿轮的磨损。

(4)在行车途中遇等红灯时,将档位换到N档拉起辅助制动器或是保留在D档踩下制动踏板都是正确的操作,因为暂时性的停车踩下制动踏板保留D档对车子也没有损害。但需要注意的是,如果当停车在半分钟以上时就应该换挡入N档并拉起辅助制动器,当停车超过3分钟时,从节能减排的角度来说的话,应该熄灭发动机。

总之,自动变速器汽车相对于手动变速器汽车而言,它将离合器踏板省去了,驾驶者不必要频繁地踩踏板,使汽车驾驶变得既简单又轻松。但是如果在某些方面操作不当的话,就会增加自动变速器的故障发生率,降低变速器的使用寿命。正确的使用自动变速器,不仅可以避免或减少故障的发生,还会降低油耗,减少污染。

参考文献

[1]吴光强,孙贤安.汽车自动变速器发展综述.同济大学学报(自然科学版),2010年10月.

[2]王伟红,曾宪均,乔士平.自动变速器的故障诊断.汽车技术,2009年7期.

[3]陈勇.自动变速器技术的最新动态和发展趋势.汽车工程,2008年10期.

[4]阴晓峰,李磊,廖志明,王文平.汽车自动变速技术的发展现状与展望.机械传动,2010年8期.

汽车变速箱技术 篇10

适应成长型市场的技术

中国自2009年已成为世界最大的汽车市场, 工信部预计到2020年中国汽车保有量将超过2亿。作为动力系的核心部分及驱动的关键因素, 传动行业在快速增长的中国汽车市场中拥有巨大的发展潜力。中国齿轮专业协会统计结果显示, 汽车变速器市场规模越来越大, 预计到2015年国内汽车变速器市场需求将达1000亿元以上。

与此同时, 中国汽车消费者对技术和质量的期待不断提高。此外, 有关CO2排放量及节能的法规政策日渐严格, 这让发展和制造节能高效的传动及驱动设备势在必行。CTI将论坛扩展到中国, 将会为促进国际间经验交流、全球汽车技术发展以及为各整机、零部件的采购与销售寻找合适的合作伙伴创造契机。

来自世界最大汽车传动会议的组织方

国际CTI德国柏林论坛已经成功举办了10年, 每年的参会者多达1000家, 是参与人数最多、最具影响力的探讨汽车传动、替代驱动领域最新技术发展和应用的国际论坛, 已发展成为行业专家在欧洲的集会点。2007年, 此论坛引进到美国密歇根, 现已壮大成为北美惟一一个汽车传动及驱动技术的重要研讨交流平台。

“它是驱动系统技术领域的顶级会议, 并且为业内人士提供了一个交流经验和思想的广阔平台。”格特拉克 (GETRAG) 集团首席运营官Bernd Eck说。来自中国的与会者也对CTI论坛感到非常满意, 北京航空航天大学交通科学与工程学院副院长、SimulationX培训中心主任徐向阳教授认为:“CTI德国柏林论坛为中国汽车行业了解驱动和传动系统最先进的技术发展提供了良好的平台。”

国际CTI第一届中国论坛和展会