随着经济和科技的发展,汽车越来越成为工业中十分重要的产业之一。而且随着我国汽车工业水平的不断提升,变速器作为车辆动力总成中十分重要的一环,是动力总成技术的核心之一。
由于发动机的转速和转矩的变化范围较小,相反汽车行驶速度的变化范围较广,所以传动系统就少不了变速器的作用。变速器可以:①改变传动比,通过扩大驱动车轮转矩和转速的范围,使发动机在理想的环境下运转,实现车辆在各种工况下正常行驶;②在不改变发动机转矩的情况下,实现汽车的倒车动作;③实现空挡,中断发动机的动力,启动发动机和怠速。
德国工程师卡尔本茨设计制造出了世界上第一辆汽油三轮车,而戈特利布戴姆勒制造的是汽油四轮车。当时的传动系统,是经由齿轮和链条的传动以及后轴系的两个半轴和差速器,发动机的动力传输到后轮,并且使用变速杆来改变链条的传动比,由此实现了动力传动。这就是早期的汽车传动装置。
经过技术的发展和积淀,目前来说变速器分为两大类:手动变速器(MT)和自动变速器,而自动变速器下面还分有液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、无级自动变速器(CVT)。下面我们来一一介绍它们:
手动变速器(MT)手动变速器(MT)采用齿轮传动的降速原理,通过多组齿数不同的齿轮副。其实际使用中的换挡就是通过此机构中不同的齿轮副配合工作。因为每一档的齿轮数是固定的,所以每一挡的变数比也是一个定值。体现在日常车辆行驶中:低速行驶时,就通过传动比大的齿轮副进行工作,相反高速行驶时,会使用传动比低的齿轮副运转。
五速手动变速箱图示
优点:汽车的结构更加紧凑、质量较低,整车的制造成本低(横置型MT被广泛的应用在微型、普通级和中级轿车上)。
缺点:行驶中需频繁换挡,容易造成驾驶员疲劳,一定程度上影响驾驶安全;换挡过程影响整车舒适性,不同驾驶方式会对车辆的动力、燃油经济性等产生较大差异,因而就催生出了自动变速器。
液力自动变速器(AT)AT的结构都相对复杂,但是基本上都是由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压操纵机构及控制系统组成。基本原理:AT通过电子传感装置搜集的汽车运行情况,并将其转化为电信号,经微电脑处理后向相应的电磁阀输出控制命令,从而实现变速器的自动换挡操作。
AT结构图示
优点:
①AT具有换挡方式简单,换挡过程平稳的特点;
②取消离合器踏板和变速杆,仅需控制好油门踏板和制动踏板即可控制车速,大大简化驾驶员的操作强度,使驾驶员集中精力观察路况,提高行驶的安全性;
③AT能把发动机的转速控制在一定范围内,有利于提高整车的NVH水平。另外,由于减少了换挡次数和平稳的换挡过程,因此提高了汽车行驶的平稳性和燃油经济性,提高乘坐舒适性(这也是为什么很多主机厂把日常转速调校在一个较低的区间)。
缺点:
①整体结构复杂,制造精度高,且成本较高;
②液力变矩器的传动效率比机械传动低,燃油消耗比机械变速器高,但如果AT与发动机匹配较好,也可以使燃料消耗与MT持平,甚至燃效更优。
电控机械式自动变速器(AMT)AMT在传统的轴式变速器和干式离合器进行改造,引入了电控系统、传感器和相应的执行机构,把选换挡、离合器和发动机油门进行自动化控制,从而实现了在不同路况、汽车运行情况的自动换挡控制。
AMT结构特点
基本原理:在实际的驾驶中,通过驾驶员的加速踏板和选择器向控制器(ECU)传递信号,将发动机转速、输入轴转速、车速、挡位、油门开度等电信号数据实时的传输到ECU,然后ECU按照已经设置好的程序模拟实际熟练驾驶员的开车习惯和驾驶规律,实现发动机、离合器和变速器之间完美匹配。
优点:
①AMT 可使汽车的动力性和平顺性等有所提高;
②采用传统的齿轮变速器传动,传动效率大于液力变速器。
缺点:
通过微电脑控制实现自动换挡,增加了传感器、ECU和换挡执行机构,其成本比MT高,结构较为复杂。
无级自动变速器(CVT)按照驾驶的实际需求,其实CVT是最理想的传动方式之一,金属带式无级变速器是量产使用中的、开发最早、应用最广泛的车辆无极变速传动。
CVT结构图示
CVT系统主要包括主动轮组、从动轮组、传动带和液压泵等基本部件。CVT系统的发动机首先输出动力到主动轮,依次是V型传送带、从动轮、减速器、差速器到车轮,最终实现无级调速。
优点:
①车辆实现了自动平稳的无级变速,而且操纵简,消除了MT与AT换挡时的顿挫和冲击;
②CVT能够及时调整传动比,是发动机最佳匹配的工作状态,更有利于环保;
③在维修方面,与AT相比CVT结构简单紧凑、成本低、工作可靠且维修方便;
④CVT能按照不同行驶工况及时调整传动比,与发动机实现最佳匹配,使发动机始终处于最佳工作状态,获得最佳的燃料经济性,减少了废气排放,有利于环保。
缺点:
在低速行驶时,部分CVT变速箱会出现轻微的拖拽感(或者是闯动),相同体积下CVT所承受的发动机扭矩较小。
随着微电子技术、机电一体化技术、电控技术、大规模集成电路等技术的发展,汽车变速器将朝着更加智能化、电子化、小型化和低噪音化的方向不断进步。
好了,就跟大家分享到这里吧,通过这篇文章希望能给大家带来一些变速箱有关的知识,也希望大家一起在评论区留言讨论。
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