变速箱知识.docx

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变速箱知识

变速箱基本知识介绍·转速扭矩不深奥

变速箱是车辆上非常重要的部件，它可以改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的作用。

随着现代科技的发展，变速箱也有了升级，从最初的手动变速箱，到现在无级变速箱，从无同步器到有同步器，操控越来越方便。

虽说变速箱很重要，但是您对变速箱的了解有多少呢？

您往下看。

车辆动力传输图

●变速箱种类

　　手动变速箱：

也称手动挡，用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合，改变传动比，从而达到变速的目的。

　　自动变速箱：

利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。

而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。

　　手自一体变速箱：

就是把手动换挡和自动换挡两种模式结合在一起的变速形式，在这类变速箱上，都有显著的＋／－标志，你可以切入这个位置手动切换挡位。

　　无级变速箱：

是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。

　　在卡车上大多装配手动挡变速箱，在09年上市的豪沃A7车型上率先装配了手自一体变速箱。

手动挡变速箱换挡简单示意图

●变速箱的工作原理

　　枯燥的理论就不为大家再叙述一遍了。

简单的说变速箱的工作原理就是通过不同的齿轮，改变传动比，以使发动机适合各种工况。

●变速箱同步器

　　无同步器变速箱

　　记得很早以前学车的时候，教练告诉我“挂挡的时候要踩两脚离合器，踩摘轰踩挂”。

这是因为变速箱输入轴与输出轴转速不同，在换挡的时候如果不先进行“同步”，而强行啮合会导致两个齿轮的碰撞，齿轮打齿，导致齿轮损坏。

　　老式变速箱的高挡换入低档的时候要采用“两脚离合”的方式，换档时，先踩离合器踏板，把挡拉出到空挡，松开离合器，在空档位置轻轻踩一脚油们踏板，再次踩下离合器踏板，把换挡杆换入另一个档位中。

这种操作非常的麻烦，对发动机，变速箱都有不小的损伤。

　　老式变速箱低档换入高挡采用的方式是一样的，只是不需要踩油门踏板，在空档停留片刻即可。

　　有同步器变速箱

　　因此现在的变速箱中都装有同步器，通过同步器将要啮合的齿轮达到一致转速，顺利换挡。

　　同步器有常压式和惯性式。

目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

锁环式惯性同步器

　　1-第一轴齿轮2-滑块3-拨叉4-第二轴齿轮5、9锁环6-弹簧7花键轴8-结合套10-环槽11-三个轴向槽12-缺口

　　接合套、同步环和待接合齿轮的齿圈上，均有倒角（锁止角）。

同步环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。

锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。

　　当同步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）到与同步环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在换挡杆作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合，而完成换档的过程。

●单、双中间轴变速箱介绍

单中间轴变速箱

传统手动变速器内设置输入轴、中间轴和输出轴，称为单中间轴变速器。

单中间轴是变速器的主体结构，输入轴的转速也就是发动机的转速，输出轴转速则是中间轴与输出轴之间不同齿轮啮合所产生的转速。

不同的齿轮啮合就有不同的传动比，也就有了不同的转速。

这种变速器结构相对简单，技术比较成熟，使用成本比较低。

双中间轴变速箱

双中间轴变速箱

双中间轴变速器顾名思义有两根中间轴。

由于输入轴和输出轴上各挡齿轮同时与两根中间轴上对应的齿轮相啮合，功率分流，从理论上讲，每对齿轮上传递的扭矩为1/2，这就使每对齿轮传递的扭矩减少50%，使变速器的中心距、齿轮模数和宽度可以减小，从而减小变速器的尺寸和质量。

●直接档与超速档

　　在看“卡车之家”变速箱产品库的时候都会发现一个变速箱型号后面跟着一个“超速挡”或是“直接档”的字样，其实超速档与直接档说的只是变速箱传动比的不同，比较直观的来说，直接档变速箱最高档位传动比等于1，而超速挡变速箱最高挡位传动比小于1。

直接档变速箱

超速档变速箱

1档传动比

15.53

12.1

2档传动比

12.08

9.41

3档传动比

9.39

7.31

4档传动比

7.33

5.71

5档传动比

5.73

4.46

6档传动比

4.46

3.48

7档传动比

3.48

2.71

8档传动比

2.71

2.11

9档传动比

2.1

1.64

10档传动比

1.64

1.28

11档传动比

1.28

1

12档传动比

1

0.78

从上图不难看出超速挡变速箱与直接档变速箱的传动比区别。

相比之下直接档变速箱传动比大于超速档变速箱。

●变速箱如何匹配

　　购车时如何选择正确的变速箱，不能单单只看变速箱的传动比，而要配合发动机一起来完成选购，来达到燃油经济性与动力性最大化的效果。

　　在选择变速箱时需要注意以下几点：

　　1、发动机在不同转速时，输出的扭矩有所不同，同时燃油的消耗也是不同的。

可以通过发动机万用特性曲线图来观察。

发动机万用特性曲线示意图

　　如果与变速箱匹配不得当，那么发动机的转速、扭矩工作点会在燃烧消耗较高的区域。

最后的结果就是油耗高或是加速没劲。

出现大马拉小车或者小马拉大车的情况。

　　2、若匹配不得当，对变速箱的配件会造成磨损增加，特别是调整运动当中的配件，如：

变速箱内的输入输出轴，同步器等。

增加了对机械配件的负荷，也降低了配件的使用寿命。

3、在匹配时候还要注意车辆的整备质量，在允许范围内合理挑选变速箱使其达到最好的匹配状态，不但能提高车辆的功率，还可以达到比较理想的效果。

自动变速器

1液力机械式变速器（AT）液力自动变速器由变矩器、机械式变速器（一般多采用行星齿轮）和电子-液压控制系统三部分组成。

泵轮——主动部分，将发动机动力变成油液动能。

部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。

导油流起反作用，达到增扭作用。

涡轮——输出轮——反作用元件，它对

电子－液压控制系统主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。

行星齿轮变速器液力自动变速器多采用结构紧凑的行星齿轮变速器。

它通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。

行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮３个元件组成。

任一元件固定，其余两个作输入或输出用多片离合器和制动器分别对这些元件进行接合制动来实现换档装置。

行星齿轮变速器

液力自动变速器有两种力自动变速器

一种为前置后驱动液力自动变速器，另一种为前置前驱动液

液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块（PCM）接收来自汽车上各种传感器的电子信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。

按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令控制下列功能：

变速器的升档和降档一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通／断两种状态中转换。

变速器换档感觉通过电控压力控制电磁阀（pcsPressureControlsolenoid）用以调整管路油压。

变矩器锁止离合器（TCC-TorqueConverterClutch）结合和分离时间，以及某些应用场合变矩器锁止离合器接合感觉：

通过变矩器离合器控制电磁阀（按应用场合可能不止一个电磁阀）。

变速器的这些工作特性的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的换档点（时间）和换档品质。

自动变速器基本换档控制：

动力传动控制模块用以控制换档时间的主要输入是节气门开度和车速。

车速传感器（VSS-VehicleSpeedSensor）车速传感器是一个电磁感应元件，它把与车速相关的信息传递给动力传动控制模块。

节气门开度传感器（TPS-ThrottlePostionSensor）节气门开度测量驾驶员踩下加速踏板的程度。

动力传动控制模块根据这个信息来调整换档规律、管路油压和换档感觉，以及变矩锁止离合器的控制。

动力传动控制模块可以在给定速度下按照节气门开度来决定进行升档和降档的时间。

作为实例：

下页图中所示为一个2.5升汽油机的工作特性曲线，可以看到节气门全开、30%节气门时的发动机功率和燃油消耗率曲线。

曲线说明发动机动力性或经济性较好的工作范围：

节气门全开，发动机转速在最大功率转速4000－5000转／分范围，动力性最佳。

在大约80％以上负荷（功率）时，由于混合气加浓燃油消耗率增大，经济性较差在40－80％负荷（功率）经济性较好。

60％负荷，发动机转速在2000转／分时最省油。

在20％负荷以下，机械摩擦损失功率几乎等于发动机有效输出功率，经济性差不宜在这个范围工作。

低转速1200转／分大负荷是恶劣工况，发动机工作不稳定，会熄火。

节气门关闭时发动机吸收功率，在较高转速时可有效进行发动机制动。

自动变速器基本换档控制升档：

设想两个节气门开度不同的驾驶员从原地停车起步，保持一定节气门开度行驶。

l号驾驶员保持10％节气门开度，缓慢加速汽车，在较早时间，发动机转速2000转左右换入第二档、三档和四档，保持较好的经济性。

2号驾驶员保持50％节气门开度，迅速加速汽车，在较晚时间，发动机转速4500转左右换入第二档、三档和四档，功率大动力性好，保证得到较大的加速度另一个升档例子，如果2号驾驶员正以时速60公里每小时和节气门50％开度以三档行驶时，将节气门收回到10％开度时，变速器会立即升入第四档。

这样使发动机在较低的转速下工作，能节油,并且噪音小。

降档：

作为降档控制的一个例子，假设１号驾驶员正以时速30公里每小时行使，并挂在第二档（由动力传动控制模块所决定的１０％节气门开度时）。

如果１号驾驶员要超车，将加速踏板至50％节气门开度，像２号驾驶员那样，变速器就会降到第一档。

发生降档是由于变速器按标定在时速30公里每小时时，如果节气门开度传感器读出50％节气门开

度，就要操纵变速器换到第一档。

1号驾驶员通过增加节气门开度到50%所发出的命令要求的适当的加速性能是由降挡来提供的。

换档感觉指的是离合器和制动带的接合速度。

换档感觉是通过调整管路油压来控制的。

动力传动控制模块通过压力控制电磁阀（PCS）来控制自动变速器管路油压。

记住蓄能器和带量孔的止回球阀也帮助“微调”自动变速器换档感觉。

较高的管路油压提供更快的离合器或制动带的接合，这也称为牢固接合。

在较高速度时需要牢固的接合，在急加速或发动机负荷增加时可以防止离合器接合后打滑。

压力控制电磁阀由动力传动控制模块控制的电磁阀，用以根据汽车运行工况来连续调整变速器的管路油压和换档感觉。

与换档电磁阀不同，压力控制电磁阀调整液压，并不是个简单的通/断电磁阀。

这种类型称为脉冲宽度调制（PWM）的电磁阀。

变矩器锁止离合器电磁阀调节变矩器锁止离合器的接合和分离压力。

除时间外，还控制了变矩器锁止离合器电磁阀的接合和分离“感觉”。

图中显示了采用经脉冲宽度调制的电磁阀的变矩器离合器接合的不同阶段。

A和C之间的时间就是变矩器锁止离合器的接合时间。

电子控制的其它特点电子控制的出现使得自动变速器可根据具体的行驶工况进行补偿调节。

有些变速器类型有一个由驾驶员控制的模式开关。

不同的驾驶模式包括正常模式、动力模式、冬天模式和手动换档模式。

动力模式：

在动力模式中，动力传动控制模块命令压力控制电磁阀提高管路油压，以一直获得较牢固接合的换档。

动力传动控制模块还略微延长换档时间以在升入下一高速档前提供更高的加速度。

冬天模式：

在冬天模式中，如果轮胎开始在冰雪的路面上打滑，动力传动控制模块就会命令变速器在第二或三档时汽车起步。

因为第一档供给较大的扭矩给驱动轮，在较滑的情形下更容易使驱动轮轮胎打滑。

当路面被冰雪覆盖时，这样会使在从红灯停车起步时更容易和更安全。

有些变速器类型没有冬天模式，但通过把选档杆置于手动二档可以提供类似的功能。

在这些类型中，当将选档杆置手动二档时，第一档就被禁止出现。

这就迫使汽车从变速器第二档开始起步。

手动换档模式：

手动换档模式允许驾驶员以和手动变速器相同的模式操纵自动变速器的换档。

驾驶员可把选档杆用作“换档杆”，并可在手动一档（第一档）、手动二档（第二档）、手动三档（第三档）和超速档（第四档）之间换档。

然而，如果驾驶员企图在发动机转速过高时仍停留在一档或二档的话，动力传动控制模块就会通过拒绝变速器采用手动模式来保护。

失效保护如果变速器电子设备因任何原因而失效，系统设计会保护变速器。

诊断能力在电子控制下，动力传动控制模块在几乎所有汽车运行工况下连续不断地收集信息。

这样，当发动机或变速器的性能未能达到要求的性能时，动力传动控制模块就能检测出来，如果性能差到一定程度时，动力传动控制模块就会在其记忆中存储一个诊断问题代码（DTC）。

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