汽车电气与电子技术论文.doc

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课序号01

汽车电器与电子技术课期末论文

题目：

汽车自动变速器简介

姓名

学号2010452052

年级专业2010机械

指导教师

2013年5月22日

汽车自动变速器简介

【摘要】

汽车是高新技术的最具价值的商业载体。

随着我国已正式加入WTO，追赶世界汽车技术的步伐将进一步加快。

自动变速器作为汽车传动系统中一个十分重要的总成,其发展无疑反映了当今该项技术的潮流。

本文对自动变速器的发展历史进行了回顾，介绍了三种变速器的原理，对国内外的自动变速器应用进行了阐述,并对自动变速器的发展趋势进行了展望和分析。

【关键词】

变速器；历史；结构；组成；原理；发展方向；

一、自动变速器的发展历史

汽车自动变速器是指在汽车行驶过程中，驾驶员仅根据行驶需要控制加速踏板变速器即可根据发动机的负荷及车速等参数的变化，自动换入不同档位工作的一种变速器，早在20世纪40年代末50年代初，就开始出现根据车速和节气门开度自动控制换挡的液力控制换挡自动变速器。

60年代末，法国、日本等国家先后探讨了采用电子元件控制自动变速器的换挡过程。

由于计算机技术的高速发展，自1981年起，美国、日本、德国等一些汽车公司相继开发出各种微机控制的自动变速系统。

1982年末，丰田公司将微机技术应用于自动变速器的电子控制系统成功实现了自动变速器换挡过程的智能控制，这标志着电子控制自动变速器取得了真正质的飞跃。

二、自动变速器的发展现状

一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：

液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。

目前世界上使用最多的汽车自动变速器主要有3种类型，一种是液力自动变速器（AutomaticTransmission简称“AT”），一种是电控机械式自动变速器（AutomatedMechanicalTransmission简称“AMT”），另一种是金属带式无级自动变速器（ContinuouslyVariableTransmission简称“CVT”）。

1、AT传动系统的工作原理

AT传动系统的结构与手动档相比，在结构和使用上有很大的不同。

手动档主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT传动系统是由液力变矩器、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，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。

泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。

由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。

辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置（即手动拨杆），标志P（停泊）、R（后位）、N（空位）、D（前进位），另在前进位中还设有“2”和“1”的附加档位，用以起步或上斜坡之用。

由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。

2、AMT自动传动系统的工作原理

AMT自动传动系统是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制单元（ECU）为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，来实现起步和换档的自动操作。

AMT传动系统的基本控制原理是：

ECU根据驾驶员的操纵（节气门踏板、制动踏板、转向盘、选档器的操纵）和车辆的运行状态（车速、发动机转速、变速器输入轴转速）综合判断，确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行联合操纵。

AMT自动传动系统是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。

ECU的输入有：

加速踏板信号、发动机转速、节气门开度、车速等。

ECU根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制。

离合器的控制是通过三个电磁阀实现的，通过油缸的活塞完成离合器的分离或接合。

ECU根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺。

换档控制一般是在变速器上交叉地安装两个控制油缸。

选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。

在正常行驶时，节气门开度的控制由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到：

ECU，ECU再根据行程大小，通过对步进电动机控制来控制发动机节气门开度。

在换档过程，踏板行程与节气门开度并非完全一致，按换档规律要求先减小节气门开度，进入空档，在挂上新的档位后，接合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门开度按一定的调节规律加到与加速踏板对应的开度。

3、CVT传动系统的工作原理

CVT采用传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，即当带轮变化槽宽时，相应地改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径而进行变速，传动带一般有橡胶带、金属带和金属链等。

CVT是真正的无级变速，它的优点是重量轻、体积小、零件少。

与AT比较，它具有较高的运行效率，油耗也较低。

但CVT的缺点也很明显，就是传动带很容易损坏，不能承受过大的载荷，因此在自动变速器中占有率较低。

CVT与AMT和AT相比，最主要的优点是它的速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT相比都得到了很大的改善。

但是CVT不能实现换空位，在倒位和起步时还得有一个自动离合器，有的采用液力变矩器，有的采用模拟液力变矩器起步特性的电控湿式离合器或电磁离合器。

CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿轮有级变速器比较，结构相对简单，在批量生产时成本可能低些。

三、自动变速器的发展前景

液力自动变速器已有60年的历史，其优点是技术成熟、性能可靠。

因此国外一直未停止对液力自动变速器替代品的研制与开发。

虽然世界上许多国家投入了对电控机械式自动变速器的研究与开发，但一直未见批量生产的报道，足见其进展的艰难。

尽管电控机械式自动变速器产业化的进程不会一帆风顺，但前景是广阔的。

在更能满足重型车的动力传递要求方面，电控机械式自动变速器更具发展的优势。

金属带无级自动变速器商品化的时间虽不长，目前在汽车变速器中的占有率尚不高，但从目前的产品性能看，其发展前景却十分看好。

随着控制技术的发展，们对车辆性能要求的不断提高，自动变速系统的发展将朝着控制系统智能化和车辆电子一体化的方向发展。

1、控制系统智能化

现在对车辆的主观评价越来越受重视，车辆对人的适应也是智能车辆的重要标志，所以自动变速器控制系统对驾驶员特征的识别、对其意图的适应是体现、人机工程、指标和人机协调优化的重要组成部分。

随着各种自动变速器使用中问题的出现和人们对车辆性能要求的不断提高，人们采用了各种新的检测、控制技术用于改善自动变速车辆的性能。

在控制方法和策略中越来越多的应用了模糊控制技术和神经网络技术，使得换档控制系统对车辆负载状态、车辆使用参数和使用环境变化的适应更具智能化特征。

2、车辆电子一体化

从最早20世纪60年代的电子点火系统到后来的电控燃油喷射系统电控自动变速器车辆巡航控制，控制动防抱死系统电控悬架等车辆电子技术已有了极大的发展将各个相对独立的车辆电子控制单元合为一体已成为一种趋势。

手自一体，就是将汽车的手动换挡和自动换挡结合在一起，装在同一辆车上的变速方式。

这种变速方式可以将自动挡的舒适体验和手动挡的运动感受，合二为一。

驾车人可以根据不同的环境和自我的需求，随意切换换挡模式，将手动挡的驾驶乐趣和自动挡的方便舒适完美融和在一起。

乘奔御风，手随心动，是一种前所未有的驾驶感受。

或许也是一种发展趋势。