1、 1 第 1 章 绪 论 1.1 概述 近几年国内外汽车工业迅猛发展，车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的 发展趋势。但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一，变速器用于改变发动 机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工 况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。 因此变速器的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。变速器能使汽车以非常低的稳 定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。变速器的倒 挡使汽车能倒退行驶；其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机 和传动系分离。 变速器的结构除了
2、对汽车的动力性、经济性有影响同时对汽车操纵的可靠性与轻 便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数做优 化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒挡安全装置，对接 合齿采取倒锥齿侧措施以及其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳挡、乱挡、自动 脱挡和误挂倒挡；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数 优化等措施可使齿轮传动平稳、 噪声低， 降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、 工艺水平的关键。 1.2 汽车变速器设计的目的和意义 现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂 的使用条件要求汽车的驱动力和车速
3、能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在 传动系统中设置了变速器，用来改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以 适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在最有利的工况范 围下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动 力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器设 计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。 变速器除了要能满足一定的使用要求外， 还要保证使其和汽车能有很好的匹配性， 可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使 用寿命、降低能源消耗、减少汽车的使
4、用噪声等。这就要求设计人员依据汽车的技术 2 参数，合理的选择变速器的参数，使所设计的变速器能和整车具有很好的匹配性。 1.3 汽车变速器国内外现状和发展趋势 1.3.1 汽车变速器国内外现状 早期的汽车传动系，从发动机到车轮之间的动力传动形式是很简单的。1892 年法 国制造出第一辆带有变速器的汽车。1921 年英国人赫伯特福鲁特采用耐用的摩擦材 料进一步完善了变速器的性能。现代汽车变速器是 1894 年由法国人路易斯雷纳本 哈特和艾米尔拉瓦索尔推广使用的。目前为止，变速器经历了几个发展阶段，主要 为： 1、手动变速器 手动变速器主要采用齿轮传动的降速原理。 变速器内有多组传动比不同的齿轮副
5、， 而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内的不同的齿轮副工作。手 动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合 达到变速变矩的目的。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简 单、故障率相对较低、价廉物美。 2、自动变速器 自动变速器是根据车速和负荷（油门踏板的行程）来进行双参数控制，挡位根据 上面的两个参数来自动升降。自动变速器与手动变速器的共同点，就是二者都属于有 级式变速器，只不过自动变速器可以根据车速的快慢来自动实现换挡，可以消除手动 变速器“顿挫”的换挡感觉。 自动变速器是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵机构组成，通过液力传递和
6、齿 轮组合的方式来达到变速变矩的目的。 3、无级变速器 无级变速器又称为连续变速式无级变速器。这种变速器与一般齿轮式自动变速器 的最大区别，是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行 变速传动。无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众 多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，主要靠主动轮、从动轮和传动带来 实现速比的无级变化。 4、无限变速式机械无级变速器（IVT） 无限变速式机械无级变速器与其它自动变速器的差别之一是不使用变矩器。变矩 器的作用是通过油液介质将发动机动力传递给变速器，它的传递效率通常只有 80%。 IVT 由于不使用变矩器，与其它变矩器比较，IVT 具有效率高、不易打滑、油耗低、 不需要工艺复杂造价高昂的金属传送带、结构简单、成本低等一系列优点，加上传递 3 扭矩大，长时间使用也不会过度发热，不但使用于轿车，也使用于越野车，是一种新 型变速器。 1.3.2 汽车变速器的发展趋势 回顾汽车变速器的发展可以清楚的知道，变速器作为汽车传动系统的重要组成部 分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的一个重要依据。现代汽车变
