汽车变速器的技术发展和趋势研究

发表时间:2020/7/29   来源:《科学与技术》2020年3月7期   作者:王冬毅 王顺当
[导读] 汽车变速器是汽车的重要核心部件,它对汽车的安全质量和效能提升有着重要的作用

        摘要:汽车变速器是汽车的重要核心部件,它对汽车的安全质量和效能提升有着重要的作用,经历了多年的发展,汽车变速器的技术不断发展,从手动变速器到当前较为常用的自动变速器,未来向无极自动变速器的方向发展,汽车变速器的种类更加多样化。本文首先分析汽车变速器的概念与作用,然后分析汽车变速器的发展现状,并分析汽车变速器的技术发展现状,最后探索汽车变速器的发展趋势。
        关键词:汽车;汽车变速器;技术发展;技术趋势
前言
        汽车变速器是在汽车传统系统中的装置,它可以改变汽车的传动比,扩大驱动车轮转矩和转速的范围,使得汽车能够适应各种变化的行驶状况,优化发动机的工作状况,可以在发动机转矩方向不变的情形下,实现汽车的倒退形式,可以实现汽车空挡,终端发动机传递给车轮的动力,使得汽车发动机能够启动、怠速。随着技术的发展,汽车变速器经历几代技术变化与发展,更加符合现实需求。
1汽车变速器的概念与作用
汽车变速器,是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机的最佳性能。在汽车行驶过程中,变速器可以在发动机和车轮之间产生不同的变速比,通过换挡可以使发动机在其最佳的动力性能状态下工作。汽车变速器可以改变传动比,适应变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作;使汽车能倒退行驶;利用空挡,中断动力传递,发动机能够起动、怠速,并使变速器换档或进行动力输出。
2汽车变速器的发展现状
经过长时间的发展,汽车变速器的设计原理、生产工艺和技术等更加成熟和稳定,汽车变速器已经发展了手动变速器和自动变速器两大类型。
2.1手动变速器
手动变速器,又称机械式变速器,手动变速器是一种变速装置,即必须用手拨动变速杆(俗称“挡把”),用来改变发动机传到驱动轮上的转速和转矩,才能改变变速器内的齿轮啮合位置,使得汽车在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下,改变传动比,使汽车获得不同的牵引力和速度,从而达到变速的目的,同时使发动机工作在较为有利的工况范围内。
手动变速器也叫定轴式变速器,它由变速器箱体、轴线固定的几根轴和若干对齿轮组组成,可实现变速、变矩和改变旋转方向。变速器的构成其实看上去很简单,无非就是一堆齿轮和一组拨叉,这几乎也是所有手动变速器的构成部件。
2.2自动变速器
自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代汽车配置的一种发展方向。自动变速器之所以能够实现自动换挡是因为工作中驾驶员踏下油门的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车的行驶速度能指挥自动换挡系统工作,自动换挡系统中各控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与结合和制动器的制动与释放,并改变变速齿轮机构的动力传递路线,实现变速器挡位的变换。
自动变速器的厂牌型号很多,外部形状和内部结构也有所不同,但它们的组成基本相同,都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等,按照这些部件的功能,可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。
3汽车变速器的技术发展现状
3.1手动汽车变速器的技术发展现状
有一些跑车发动机装备的是2.0T直喷涡轮增压机,是老款匹配6挡手动变速箱可以实习4.1秒的破百成绩。2003年,超过90%的高尔夫车型搭载的是手动变速器,2019年,由西班牙El Prat工厂生产的新MQ281手动变速器面世,这款变速器采用尖端技术,效率得到进一步提升。

根据发动机和变速器的不同组合,MQ281变速器每公里最多可减少5克二氧化碳排放。
3.2自动汽车变速器的技术发展现状
2003年,大众汽车重新定义了汽车架构,凭借的便是首款可供大规模量产的DSG双离合变速器——DQ250 6速双离合变速器。这款变速器于2003年6月在卡塞尔启动生产,随后被应用于高尔夫、途安和帕萨特等车型。
虽然自动变速器,特别是带有液力变矩器的自动变速器,已经大规模普及。但DSG变速器第一次使大规模量产的自动变速器的燃油经济性优于手动变速器,在油耗和运动性能方面不再逊色。从2000年代中期开始,DSG变速器逐渐受到认可。它不仅换挡速度更快,还可以兼顾运动性和燃油经济性。当前,更多的人选择驾驶搭载自动变速器的汽车。全球更多的购车者选择了搭载双离合自动变速器的车型。这些数字也说明DSG变速器是多么受欢迎:在大众汽车品牌已交付的高尔夫车型中,有超过一半的车辆搭载了DSG变速器。
4汽车变速器的发展趋势
未来的汽车变速器的技术还是会不断发展,汽车变速器的技术不断升级与发展,汽车变速器的发展趋势是越来越复杂,自动化程度也越来越高,自动变速器将是未来的主流,未来汽车变速器的技术发展趋势主要体现在以下几个特点:
4.1汽车变速器的机械部件电子化
电子化是汽车发展的趋势,也是自动变速箱的发展必然,越来越多的机械部件逐渐被电子化取代,未来的汽车变速器更加小型化、轻量化,电子化部件才能满足这样的需求。
4.2汽车控制系统标准模块化
汽车变速器的生产需要遵循的精益化的生产理念,通过模块化、标准化作业建立模块化的程序,这样可以很大程度实现成本更加低化和平台很大化,控制程序的标准模块化在未来的汽车变速箱的成本控制和大规模生产中有很重要的地位。
4.3与其他汽车控制系统集成化
汽车电子化的趋势将越来越趋向于“一个大脑”控制,即众多汽车控制系统集成化,包括车身电子控制、发动机控制、变速箱控制以及未来的混合动力电机和匹配策略控制等。汽车变速箱的设计需要融入这样的集成化控制系统。
4.4汽车变速器的控制策略智能化
随着模糊控制、鲁棒控制以及神经网络控制等先进技术理论越来越成熟,汽车的性能控制也越来越准确,不久这些控制策略智能化策略将应用于自动变速箱大批量制造生产中。
结论
总而言之,汽车变速器是汽车的核心组成部件,其质量高低关系到汽车质量安全和整体效能。为了提高汽车的传统比,实现汽车的最大车速及最大爬坡度的提升,汽车变速器会不断被改进,以提高汽车的性能,未来汽车变速器将会更加注重新技术研发,汽车变速器的设计更加满足人性化需求。
参考文献:
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[6]刘旋,冯国胜,冯亚坤.电动汽车自动变速器2挡行星齿轮参数优化[J].汽车工程师, 2018, 000(006):P.31-33.
作者简介:
1王冬毅(1991.11-),男,汉族,陕西西安人,陕西法士特齿轮有限责任公司,研究方向:变速器装配工艺技术
2王顺当(1990.05-),男,汉族,甘肃平凉人,陕西法士特齿轮有限责任公司,研究方向:商用车变速器应用匹配研究
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