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详解汽车变速器结构种类 - 技术解析

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[动力系统] 详解汽车变速器结构种类 [复制链接]

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发表于 2012-9-18 11:11:28 |显示全部楼层
汽车作为一种交通工具,必然会有起步、上坡、高速行驶等驾驶需要。而这期间驱动汽车所需的扭力都是不同的,光靠发动机是无法应付的。
 因为发动机直接输出的转矩变化范围是比较小的,而汽车起步、上坡却需要大的转矩,高速行驶时,只需要较小的转矩,如直接把发动机的动力来驱动汽车的话,就很难实现汽车的起步、上坡或高速行驶。另外,汽车需要倒车,也必须要用到变速器来实现。

变速箱为什么可以调整发动机输出的转矩和转速呢?其实这里蕴含了齿轮和杠杆的原理。变速箱内有多个不同的齿轮,通过不同大小的齿轮组合一起,就能实现对发动机转矩和转速的调整。用低转矩可以换来高转速,用低转速则可以换来高转矩。
变速器的作用主要表现在三方面:第一,改变传动比,扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围;第二,在发动机转向不变的情况下,实现汽车倒退行驶;第三,利用空档,可以中断发动机动力传递,使得发动机可以起动、怠速。

 汽车变速器按照操控方式可分为手动变速器和自动变速器。常见的自动变速器主要有三种,分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、双离合器变速器(DSG)。


 手动变速器(Manual Transmission,简称MT),就是必须通过用手拨动变速器杆,才能改变传动比的变速器。手动变速器主要由壳体、传动组件(输入输出轴、齿轮、同步器等)、操纵组件(换挡拉杆、拨叉等)。



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发表于 2012-9-18 11:16:33 |显示全部楼层
 手动变速器的工作原理,就是通过拨动变速杆,切换中间轴上的主动齿轮,通过大小不同的齿轮组合与动力输出轴结合,从而改变驱动轮的转矩和转速。下面先看一下简化的手动变速器(2档)的构造图。

发动机的动力输入轴是通过一根中间轴,间接与动力输出轴连接的。如上图所示,中间轴的两个齿轮(红色)与动力输出轴上的两个齿轮(蓝色)是随着发动机输出一起转动的。但是如果没有同步器(紫色)的接合,两个齿轮(蓝色)只能在动力输出轴上空转(即不会带动输出轴转动)。图中同步器位于中间状态,相当于变速器挂了空档。

 当变速杆向左移动,使同步器向右移动与齿轮(如上图所示)接合,发动机动力通过中间轴的齿轮,将动力传递给动力输出轴。




一般的手动变速器都有好几个档位(如上图的5档手动变速器),可以理解为在原来的基础上添加了几组齿轮,其实原理都是一样的。如当挂上1挡时,实际上是将(1、2挡同步器)向左移动使同步器与1挡从动齿轮(图中①)接合,将动力传递到输出轴。细心的朋友会发现,R档(倒车档)的主动齿轮和从动齿轮中夹了一个中间齿轮,就是通过这个齿轮实现汽车的倒退行驶。


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发表于 2012-9-18 11:18:40 |显示全部楼层
变速器在进行换档操作时,尤其是从高档向低档的换档很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了避免齿间冲击,在换档装置中都设置同步器。
同步器有常压式和惯性式两种,目前大部分同步式变速器上采用的是惯性同步器,它主要由接合套、同步锁环等组成,主要是依靠摩擦作用实现同步。




当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后,在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步锁环转速相等,两者同步旋转,齿轮相对于同步锁环的转速为零,因而惯性力矩也同时消失,这时在作用力的推动下,接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合,并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

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