手动变速器毕业论文

手动变速器毕业论文（共5篇）

手动变速器毕业论文 篇1

【教学目标】

1.通过学习，使学生掌握二、三轴变速器传动机构的结构及挡位传递路线

2.学生能够说出手动变速器各零件的名称.3.学生能够对手动变速器进行简单组装 【教学重点】

手动变速器的结构组成 【教学难点】

手动变速器的工作原理 【教学方法】

讲授法、演示法、多媒体。【教学内容】

一、新课导入

课前提问：

1.为什么汽车要有变速器呢？

应为与发动机协同工作，以保证汽车能在不同的使用条件下正常工作，并具有良好的动力性。2.变速器有什么作用？

扩大发动机传到驱动轮上的转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件。在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车倒向行驶。利用空挡来中断动力传递，以使发动机起动，怠速运转和汽车短暂停驶，滑行。

一、变速器的功用：

1.改变转速、扭矩（改变传动比）——前进挡（满足不动行驶条件需要）

2.改变行驶方向————倒挡（实现倒向行驶）3.中断动力传递————空挡（满足起步、怠速和暂停车的需要）

三、手动变速器概述

（一）相关知识：

 安装位置：变速器在传动系中位于离合器的后面（或液力变矩器的后面），万向传动装置的前面。

 变速原理：小齿轮带动大齿轮转动，则输出轴(从动齿轮)的转速就降低，即为减速传动（i＞1）；当以大齿轮带动小齿轮转动时，则输出轴(从动齿轮)的转速就升高了，即为加速传动（i＜1）。

（二）手动变速器的结构：由变速传动机构和操纵机构组成。

1、变速器传动机构： 可分为三轴变速器和两轴变速器两种。

三轴变速器：这类变速器主要由输入轴(第一轴)、中间轴和输出轴(第二轴)组成。

两轴变速器：这类变速器主要由输入和输出两根轴组成。

三轴式变速器结构

三轴变速器工作原理

两轴变速器结构

这类变速器主要由输入和输出两根轴组成，省去了中间轴，传动效率高。

（三）变速操纵机构：由换挡机构和定位锁止机构两部分组成

1、换挡机构：由变速杆、拨叉轴、拨叉、拨块等组成。

2、定位锁止装置

自锁装置：防止自动脱档或挂挡 互锁装置：防止同时挂上两个挡位

倒挡锁：防止误挂倒挡

（四）同步器

 功用：使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间；且防止在同 步前啮合而产生换档冲击。 组成：接合装置、锁止装置和同步装置组成  类型：锁环式和锁销式同步器

锁环式同步器

锁销式同步器

观察

课堂小结：三轴式变速器的结构和特点 课堂作业：1.分析锁环式同步器的结构？

手动变速器毕业论文 篇2

汽车变速器是汽车传动系的重要组成部分, 同时也是汽车的主要噪声源之一。通过对变速器噪声产生机理的研究, 能够准确识别出变速器的主要噪声源, 对降低汽车噪声有非常重大的意义。

本文主要对大众手动变速器的噪声识别系统进行详细阐述。

变速器噪声识别

大众集团在对手动变速器噪声识别时大都采用德国DISCOM公司噪声检测技术。DISCOM公司噪声监控系统可靠性稳定性高, 广泛应用于世界各主要变速器生产厂。

1.试验装置的基本组成

硬件部分主要由多路噪声振动传感器与工业PC机两部分组成 (见图1) 。

振动传感器测头:检测振动变速器振动, 直接与变速器壳体相接触。传输线:传输振动频率信号。缓冲皮囊:切断设备自身和地面造成的振动影响。确保设备检测的可靠性, 达到更好的检测精度。两大硬件部分通过光纤传输, 传输效率高, 将振动频率快速无损地传输到工业PC机内的噪声采集专用卡。再通过工业PC机内装的软件将振动频率转换成噪声频率进行监控。

2.传感器布置及试验方法

手动变速器具体传输方式如图2a所示, 传感器位置如图2b所示。

DISCOM噪声监控系统的软件部分主要由噪声监控软件、噪声系统软件、噪声分析软件、噪声统计软件、噪声数据库五大软件部分组成 (见图3) 。

(1) 噪声监控软件。此噪声软件应用为噪声实际监控界面软件, 直观显示给操作者, 操作人员可通过界面判断所检测变速器噪声是否合格。

变速器检测转速:显示检测过程中的变速器转速变化。

变速器箱型箱号:显示检测过程中的变速器箱型箱号变化。通过moby自动采集信息。

变速器振动频率:显示检测过程中的变速器振动频率变化。

变速器噪声频率:显示检测过程中的变速器振动频率转化为噪声频率的变化。

变速器检测结果:用显色的方式显示检测结果的变化 (红色为不合格;绿色为合格) 。

变速器不合格信息:当变速器显示结果为红色时显示详细的不合格信息, 通常情况下合格不显示 (可以显示, 一般为试验测试时) 。

通过直观的软件界面可以看出所测变速器的检测转速、箱型箱号、振动频率、噪声频率、检测结果以及不合格信息。提供给操作者的信息全面对于质量控制起到关键作用, 增加了噪声检测可靠性。

(2) 噪声系统软件。此软件为噪声标准设定软件, 由专人进行标准的修改 (见图4) 。

图4为噪声标准设定软件的主界面, 噪声检测系统的核心部分, 所有参数全部由专人修改设定。进入界面需要提供密码, 确保检测标准稳定性安全性。本系统软件可以提供对增加新箱型标准、噪声曲线标准、转速带设定、传动比设定、测量点设定等所有与测量有关数据, 可以进行任意修改。确保检测更加人性化.

(3) 噪声分析软件。此软件为噪声曲线分析软件, 由专人对测试过的变速器箱型进行分析 (见图5) 。

(4) 噪声统计软件。此软件为噪声曲线统计分析软件, 软件自动对测试过的变速器箱型进行分析统计。

(5) 噪声数据库软件。此软件为噪声数据采集软件, 软件自动对测试过的变速器箱型进行数据采集, 且无法进行后期修改, 确保数据的真实性可靠性 (见图6) 。

噪声数据库为所有噪声系统的基础, 它采集存贮所有信息, 可随时对过去任何时间内的噪声检测数据进行查找。具有极强的数据追溯性, 数据库自动进行数据备份, 对每次修改的标准及数据都有备份。证明噪声检测系统的可靠性。

手动变速器就是通过此检验装置对变速器噪声进行检验, 并且通过以上数据传输及感应器转换对噪声实施监控和分析。

结语

手动变速的真实感受 篇3

做工优秀！

踏板、手刹一应俱全

外观方面，方向盘控制套件整体配色采用了典雅稳重的全黑配置方案，同时采用驾驶台精简模拟外观设计，最大限度地模仿出真实的驾车操控感觉。盘面手握部分采用黑色防滑橡胶材质，摩擦系数较高，不仅增加了手握方向盘时的摩擦力，而且保证了游戏的手感。方向盘转向角度达到180度，操纵性能更好，驾驶更随意。

方向盘盘面中央印有莱仕达LOGO，而盘面的T型结构上设置了10多个功能按键以满足不同游戏的使用需求。此外，符合人体工程学设计的方向盘驾驶起来感觉更得心应手。方向盘底部采用了5吸盘的设计，可以将方向盘固定在桌面上。不过，经过笔者的实际体验，发现还是存在吸力不足的现象，看来要完全固定这个方向盘，还需使用较为光滑的桌面。

此外，莱仕达无极3 PXN-V18S的最大卖点就是带有独立手刹/挂档座，独立手刹/挂档座底部采用4吸盘设计，可以非常稳地固定在桌面上。这样玩家就可以直接利用手刹/挂档座来独立进行加减档的操作，并且可以根据驾驶习惯调整左右手的加减档设置。

至于底部踏板设计比较简洁，背部设计有防滑脚垫，可以避免你在踩踏的时候踏板发生滑动。正面设计有两个脚踏板，并且也拥有防滑设计，当你全力投入驾驶中时，完全可以当做脚下踩的就是真实的油门踏板。手刹部分设计也比较干净，底部采用4吸盘，固定在桌面上比较牢靠，深灰色的手刹杆看起来比较醒目，换挡杆也融入了防滑设计并使用了橡胶材质，手感不错。

即插即用！

游戏控制手感出色

在功能方面，莱仕达无极3 PXN-V18S方向盘可以直接识别360移植游戏，一些类似极品飞车、尘埃、欧卡、无限驾驶、跑跑/QQ飞车、F1赛车等系列游戏都可以直接即插即玩。此外，玩家还可以通过安装自带的驱动，对方向盘灵敏度、自定义按键等进行设置调节，驱动程序还可以支持方向盘按键位映射功能，可适应不同的玩家使用。

在《尘埃2》游戏的控制设置菜单中，可以正确地对莱仕达无极3 PXN-V18S方向盘所输入的指令进行识别。在游戏的实际使用中，PXN-V18S始终保持了非常不错的握持感，胶皮部分摩擦感很好，没有滑动现象，踏板力度反馈也很到位。内置双振动马达，当汽车撞向两侧或者进入土地等非正常现象出现时，振动马达会启动，根据游戏状态产生强弱不同的振动效果。

此外，换挡杆和手刹杆在游戏中也有着不错的表现，力度适中，搬动起来轻松干脆。在踏板组件部分同样进行了相当高还原度的外观设计，而可折叠脚踏板采用防滑设计也相当人性化。

总结：199元售价适中！适合赛车发烧级玩家

总体来说，莱仕达无极3 PXN-V18S方向盘表现还是很让人满意的，符合人体工程学设计的盘面握起来手感非常舒适，盘面转动过程中阻尼感适中，游戏感受较手柄、键盘有了非常大的改善。尤其是具备了手动变速的模拟驾驶感受，非常适合赛车游戏的发烧玩家。更重要的是目前的价格仅199元，是非常大众化的价格。

汽车自动变速器毕业论文 篇4

题目

汽车节油技术探讨

学生姓名 刘嘉杰 学 号 311050230 年级专业 11级汽车技术服务与营销 所 在 系 机电工程系

指导教师 董汝智 职称 高级讲师 完成时间 2013 年 6 月

摘 要

当今自动档汽车受广大群众喜爱。装载自动变速器的汽车不像手动挡汽车频繁的使用离合器踏板，且操作方便、节能环保、起步平稳、为大多新手和懒人带来了方便。

本文介绍了自动变速器的产生、意义、发展过程以及未来发展趋势；分析了自动变速器的类型、结构和工作原理，根据结构和工作原理分析丰田车系自动变速器的故障现象及其诊断方法和排除方法。

自动变速器的技术性能会逐渐下降，容易产生故障，对行驶性、安全性和排放都有很大的影响。如果不及时的进行检修，损坏程度就会不断加重，甚至导致自动变速器重要零件的严重损坏，失去修理的价值，最后只能更换总成。因此，对自动变速器故障应及时检修，切记不可带故障运行，以免造成更大的损坏。

关键词：自动变速器；故障；诊断

目 录

引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

1、自动变速器概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.1自动变速器的功用、特点、组成、类型„„„„„„„3 1.1.1、功用„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.1.2、特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.1.3、组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.1.4、类型„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.2自动变速器的发展„„„„„„„„„„„„„„„„4

2、丰田自动变速器简介及特点„„„„„„„„„„„„„4 2.1丰田变速器的发展史„„„„„„„„„„„„„„„5 2.1.1丰田变速器的变化„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.1.2丰田变速器的发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.2丰田自动变速箱的型号及结构特点„„„„„„„„„7 2.2.1丰田自动变速箱的型号„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.2.2丰田自动变速箱的结构特点„„„„„„„„„„„„„„„

3、自动变速器的故障与维修„„„„„„„„„„„„„„8 3.1自动变速器入档跳档冲击故障„„„„„„„„„„8 3.1.1自动变速器入档冲击故障维修„„„„„„„„„„„„„„ 3.1.2自动变速器跳档冲击故障维修„„„„„„„„„„„„„„ 3.2自动变速器漏油和异响„„„„„„„„„„„„„„10 3.2.1自动变速器漏油原因„„„„„„„„„„„

3.2.2自动变速器异响原因及维修方案„„„„„„„„„„„

4、丰田自动变速器常见故障分析排除„„„„„„„„„„11 4.1常见故障分析排除„„„„„„„„„„„„„„„„11 4.1.1自动变速器档位故障维修„„„„„„„„„„„ 4.2特殊故障分析排除与维修装配注意事项„„„„„„„13 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

引 言

随着技术发展和社会进步，汽车已经成为人们生活中不可缺少的交通运输工具，而汽车在我国的普及率正在迅速逼近国外发达国家的水平。然而国内汽车检测维修等相关技术人才远远不能满足需要，成为国内紧缺人才。近年来，国内培养汽车维修、服务等方面人才的高职类院校如雨后春笋般地涌现出来，培养目标基本上定位在培养社会急需的高等技能型人才。

汽车自动变速器是目前公认的汽车传动系统中的重点和难点技术，目前已经成为各大汽车制造商开发、引进、制造、装备的重点和标准配置。自动表速器的使用也提高了汽车的驾驶性能、行驶性能和乘坐的舒适性，延长了汽车发动机和传动系的使用寿命，也降低了汽车废气排放污染。

汽车自动变速器是汽车上最为复杂的总成之一，由于结构复杂，技术先进，工作原理复杂，掌握这门技术难度较大，特以丰田系列自动变速器A340E为例，主要介绍其主要组成元件，工作过程，传动路线，以及出现的故障现象和原因，检查和排除故障的方法，清楚易懂，有助于进一步了解自动变速器的工作原理，加深记忆，对于自动变速器的维修方面有较大帮助，维修起来更加轻松。

1自动变速器概述

1.1自动变速器的功用、特点、组成、类型

1.1.1功用：根据行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比。

1.1.2特点：

（1）取消了离合器，自动变换传动比，减少排放污染。

（2）换档平滑、无冲击、振动，噪音小。

（3）操纵轻便。

（4）传动效率高，能防止发动机过载。

1.1.3组成：主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统、电子控制系统等组成。

1.1.4类型：

（1）按汽车的驱动方式分：1）后驱自动变速器（FR）2）前驱自动变速器（FF）

（2）按传动方式分：1）普通齿轮式 2）行星齿轮式： 3）链条式：（少数）（3）按控制方式分：1）液控液力自动变速器（AT）2）电控液力自动变速器（AMT）

（4）按传动比变化方式分：1）有级式自动变速器 2）无级式自动变速器 3）综合式自动变速器

（5）按变矩器的类型分：1）无锁止离合器的变矩器 2）有锁止离合器的变矩器

1.2自动变速器的发展

汽车自动变速器的发展经历了漫长的历程,从1939年第一台液力机械式自动变速器在美国CM公司诞生，至今已经有74年的历史了，其间经历了多次技术革新。1939年至1950年的11年间是液力变速器的成长期。这时期的结构特点是液力传动不采用液力耦合器，机械变速器部分采用行星齿轮。这种形式结构虽然简单，成本也低，但液力传动部分只能起到联轴器的作用，不能改变转矩。而传动转矩的改变则完全靠行星齿轮机构来完成。1950年，美国福特汽车公司成功的研制了装用液力改变矩的3档液力自动变速器，从此轿车用的液力自动变速器进入了成熟期。

液力自动变速器行星齿轮机构的挡数和速比范围，随着汽车的高速比、低油耗和低噪音等要求不断提高而有增加的倾向，1977年，丰田公司开发的4挡液

力自动变速器。1977年后，日本丰田汽车公司成功以研制了具有超速挡的液力自动变速器。该变速器采用三元件液力变矩器与多挡行星齿轮相结合的结构，这不但提高了变速器的变矩比，而且使换挡圆滑，传动效率也更高。辛普森式(Simpson)行星齿轮变速器是在自动变速器中应用最广泛的一种行星齿轮变速器，它是由美国福特公司的工程师辛普森发明的。

1989年，日产汽车公司开发的5档液力自动变速器都已装车使用，这两种变速器都在原3挡和4挡液力变速器的基础上，加装一组行星变速齿轮机构而形成的。1983年，日产汽车公司成功研制了4档液力自动变速器用的行星齿轮机构，其最大的特点是结构紧凑，从而为液力自动变速器的多挡化提供了条件。随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它包括电控液力机械传动的自动变速器和电控齿轮式机械传动的自动变速器。电控自动变速器可实现与发动机的最佳匹配，并可获得最佳的经济性、动力性、安全性及达到降低发动机排气污染的目的。

2、丰田自动变速器简介及特点

2.1丰田变速器的发展史

由于引起换挡冲击的原因比较多，因此，在诊断的过程中，必须循序渐进，对自动变速器的各个部位做认真的检查，一定要在全面的检测基础上，有针对性的进行分解修理，切记不可盲目拆修。总体而言若是由于调整不当造成的，只有稍作调整即可排除：若是自动变速器内部控制阀、减震器或换挡执行元件有故障，应该分解自动变速器，予以修理：若是电子控制系统有故障，应该对电子控制系统进行检测。找出具体原因，加以排除。

2.1.1丰田变速器的变化

时距60多年的今天，汽车自动变速器已经发生了重大的变化。这种变化主要体现在以下几个方面。

一是汽车自动变速器向多个档位方向发展，5档或者是6档自动变速器将逐步取代4档自动变速器的主导地位。档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换挡平顺性。为了缩小体积和减轻重量，要采用紧凑化设计，简化内部结构，引入电子控制系统，采用轻质材料。例如：ZF6H26变速器设计基于一种名为Leppetler的齿轮设计，使6个档位之间的齿轮大为减少，简化了内部结构，齿轮重量减少了11公斤。整个操作界面改为线控技术有电子信息操纵换挡。用塑料材料做油底壳及

铝合金变速器箱体，进一步减轻重量。

二是采用多电磁阀方式控制换挡，明显改善换挡质量。以前的自动变速器的执行器只有一两个电磁阀，现在许多自动变速器已有多个电磁阀。尤其是换挡电磁阀数量的增加使得换挡电磁阀完全取替了节气门油压和速度油压对D档位升降档的控制。变速器上各种新的电磁阀相继出现，例如整式电磁阀，倒挡电磁阀、扭力转换电磁阀、扭力缓冲电磁阀、强制降档电磁阀大量涌现使得电控系统对变速器的控制范围进一步扩大。现在。一些变速器的换挡电磁阀完全负责了对D档、手动模式、倒挡的控制。被称为全电子控制自动变速器。模糊控制技术的设置使变速器电脑可以学习、模拟驾驶者的驾驶习惯，自动修正控制指令，是汽车进一步体现人性化。例如在ZF6档自动变速器中，为了控制系统压力实现换挡，设置了6个具有高流量特点的脉宽调制电磁阀，一个可变力电磁阀等。中央电脑中还附加一个名为自适应式换挡，这个系统持续不断地收集行车数据。例如倒挡、行驶状态、驾驶者驾驶习惯等，通过变速器电脑学习模拟并建立起相关的行车程式，以最佳效果满足驾驶者的需求。

三是通过改造油泵、优化液压控制系统提高变速器的传动效率。自动变速器在结构上主要由液力变矩器、油泵和机械齿轮传动机构组成。由于液力变矩器通过液力使泵轮、涡轮和导论工作，油泵运转会消耗能量，加入换挡执行元件的摩擦又会消耗能量，使得自动变速器的传动效率低于手动变速器，因此耗油也会高于手动变速器。采用现代控制理论的电控技术，自动变速器的机械效率已经大大提高。通过降低油泵的轴向和径向泄漏来提高油泵效率，同时整个油泵系统设计进行改进，可以进一步提高油泵高转速时的传动效率。另外，通过传动机构类型多样化设计，结构细部的设计改进，多排行星齿轮组合机构，优化齿轮特性参数和支撑结构等技术改进，今天的自动变速器技术已有重大发展，但是从整体看自动变速器的传动效率与手动变速器相比仍存在10%的差异。一些自动变速器中用到的重锤调节原理就是通常说的“机械调节器”或”离心调节器”的基本原理。明白了它的道理，对其它类似机械的原理也就清楚了，正所谓“一理通百理明”。

2.1.2丰田变速器的发展方向

作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但，传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我们想要知道的是，自动变速器的未来究竟将走向何方？在当前多种技术的研发中，自动变速器技术逐渐呈现出了比较明 6

显的三大发展趋势，一是以德国大众汽车公司为代表的双离合技术，二是无级变速技术即CVT技术，三是多家公司已然推出的多挡位技术。对于双离合变速器技术，当前业内公认的最先进最成熟的毫无疑问是大众公司的DSG，从2003年6档DSG的大规模应用，到2008年7档DSG首次装备平民车型第六代高尔夫，大众公司无一不是走在了时代的前列。但挑战也客观存在，从宝马的DKG到三菱的SST，从保时捷的PDK到日产的DCT，加上福特新近推出的Powershift，双离合已然成为当前最时髦的技术名词之一。

大部分车迷都知道双离合变速器不仅有着优秀的燃油经济性同时换挡更快速、顺畅。至于双离合变速器是如何实现这一功效的则可能并不是所有人都了解。要知道什么是双离合变速器，首先我们先要了解一下它的背景：汽车自动变速器有多种不同的技术，其中最新的同时也是发展最快的是双离合器自动变速器技术。

无级变速技术的发展相对比较缓慢，传动带的强度问题是根本制约因素。但该技术所以一直没有被放弃，主要还是因为它那换挡于无声息之间的舒适性！可以断言，一旦传动带不能承受大扭力的技术难关被攻克，无极变速器的发展将迎来一个全新的时代。当前，无级变速器匹配的大都是一些小排量发动机，日产天籁的3.5L机型已然接近技术上限！CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958年，荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上，其销量超过了100万辆。但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷：功率有限(转矩局限于135Nm以下)，离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，因而没有被汽车行业普遍接受。

相对而言，变速器的多挡位趋势主要还是体现在某些高档品牌和车型中，但却有向下普及的趋势，如果已经实现国产的第六代高尔夫真如人们所猜测的那样配备了7挡DSG变速箱，那么，这或者可以视为这场普及风暴的开端！反观国内自主企业，不要以为他们已经放弃追赶，盛瑞公司的8AT项目已经小有成果，更有12家车企联手博格华纳研发双离合变速器——尽管目前都面临着一些实际困难！

2.2丰田自动变速箱的型号及结构特点

丰田自动变速箱的型号与通用自动变速箱的型号不一样，都具有比较特定的含义，了解和掌握这些特定的含义，我们便可以先从型号上知道变速箱的一些特点，从而为我们后面的维修工作打下基础。

2.2.1丰田自动变速箱的型号

一般用A表示自动变速器，M表示手动变速器，有的变速器型号前加上表明生产厂家的字母，如ZF表示德国ZF公司生产的自动变速器。用F表示前轮驱动，R表示后轮驱动。前进档用数字表示，用E表示电控，L表示液控，EH表示电液控制。生产、改进序号是指自动变速器是基本型还是改进型，额定输出转矩指自动变速器能够传动的最大转矩。

以丰田自动变速器为例：

目前丰田自动变速器的型号以A340E这种型号中有3个数字为代表，这种形式的变速器主要有A140E、A245E、A541E、A650E、A750E、A760E、U341E、U241E、U151F、A540H等，其中：

A-----表示自动变速器；若是U则表示超级智能自动变速器，且为前轮驱动。3------其中1、2、5表示前轮驱动，3、4、6、7表示后轮驱动。4------表示前进档位数，4表示四档自动变速器，5表示五档自动变速器，6表示六档自动变速器。

0------表示生产序号，0是基本型，1是一次改进，2是二次改进。E------表示电控自动变速器，同时具有锁止离合器；H或F表示四轮驱动自动变速器，均省略了E。

2.2.2丰田自动变速箱的结构特点

1.丰田自动变速箱是最早采用电控系统的知道变速箱之一，因此其纯液控变速箱较少，现在运用较多的一般都是半电控式或全电控自动变速箱，半电控自动变速箱都由一根节气门拉线调节主油压，这种拉线只调油压，不调换挡点。2.在丰田汽车自动变速箱中，行星齿轮机构大多采用辛普森行星齿轮机构，其特点是共用太阳轮，整体结构比较简单，这有利于初学者理解和分析变速箱的传动路线，并掌握其维修方法。

3.丰田四速自动变速箱都由一个超速行星排和一个辛普森行星排组成，一般后驱变速器的超速行星排则装在变速箱的尾部。

4.对于比较老款的丰田电控自动变速箱，多数阀体上有三个电磁阀，其中包括两个换挡电磁阀和一个锁止电磁阀。当变速箱出现故障进入安全应急模式运行时，电控系统通常将变速箱锁定在四档。

5.丰田自动变速箱在机械构造方面，一般都设计有2档手动带式制动器，因此当变速杆置于手动2档时，车辆都只有发动机制动作用。6.丰田自动变速箱的变矩器都具有锁止功能。

3、自动变速器的故障与维修

3.1自动变速器入档跳档冲击故障 3.1.1自动变速器入档冲击故障维修

不能升档故障的诊断

故障现象：

(1)汽车行驶中自动变速器始终保持在1档，不能升入2档或高速档。(2)行驶中自动变速器可以升入2档，但不能升入3档或高速档。

故障原因：

(1)节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。(2)调速器有故障。(3)调速器油路严重泄漏。(4)车速传感器有故障。

(5)2档制动器或高档离合器有故障。(6)换档阀有卡滞。(7)档位开关有故障。

故障诊断与排除：

(1)对于电子控制自动变速器，应先进行故障自诊断。影响换档控制的传感器有:节气门位置传感器、车速传感器、。按所显示故障代码查找原因。(2)按标准重新调整节气门拉索或节气门位置传感器。(3)检查车速传感器。如有损坏，应予以调整或更换。(4)检查档位开关的信号。如有异常，应予以调整或更换。

(5)测量调速器油压。若车速升高后调速器油压应为0或很低，说明调速器有故障或调速器油路严重泄漏。对此，应拆检调速器。调速器芯如有卡滞，应分解清洗，并将阀芯和阀孔用金相砂纸抛光。若清洗抛光后仍有卡滞，应更换调速器。

(6)用压缩空气检查调速器油路有无泄漏，如有泄漏，应更换密封圈或密封环。

(7)若调速器油压正常，应拆卸阀板检查各个换档阀。换档阀如有卡滞，可将阀芯取出，用金相砂纸抛光。再清洗后装人。如不能修复，应更换阀板。(8)若控制系统无故障，应分解自动变速器，检查各个换档执行元件有无打滑，用压缩空气检查各个离合器、制动油路或活塞有无泄漏。3.1.2自动变速器跳档冲击故障维修

故障现象：

汽车在D位行驶时，即使在好路上加速踏板保持不变，也在3档4档间反复切换，此现象称为频繁跳档。

故障原因：

（1）节气门开度传感器“中段”磨损。

（2）空档开关故障。

（3）车速传感器脉冲信号不准确。

（4）电磁阀接触不良。

（5）电脑有故障。

（6）转速传感器跟车速传感器线束插头接反了。

故障诊断与排除：

（1）检查节气门开度传感器。用指针式电压表或电阻表，指针直接搭在测试端子，负极搭铁。慢慢踩加速踏板时，电压或电阻应逐渐平衡地变化，如指针有波动，必须更换节气门开度传感器。表针有较大波动，就会导致在好路上频繁换挡。

（2）检查空挡开关。空档开关故障造成的跳档多表现为好路上不跳档，在坏路上一遇颠簸就跳档实际原因是汽车在D位3档或4档高速行驶中遇到颠簸后，空档开关的活动触点离开D位上固定触电和旁边2位上固定触点相连，变速器跳到了手动2档，再次遇到颠簸活动触点又可能回到D位。

（3）检查车速传感器脉冲信号。自动变速器升降档是由节气门油压和速度油压决定的。节气门油压高时变速器降档，速度油压高时变速器升档。车速传感器脉冲信号误差过大无法准确反应实际车速，会导致自动变速器跳档。

（4）检测电磁阀接触情况。模拟路况行车，检测电磁阀是否正确开关，若输入信号正确，电磁阀工作异常测更换。

（5）检查电脑。电脑上的故障表现为不稳定，即有时换挡点正常，有时频繁跳档，有时可以调出故障代码，有时不可以。换一个电脑试一下，若故障消失，则更换电脑。

（6）转速传感器很车速传感器线束插头是否接反。如发现接反了，应接好线束插头。

3.2自动变速器漏油和异响 3.2.1自动变速器漏油原因

漏油原因：1>正常磨损（如正常行驶6万km以上的车辆。）2>装配原因（如装配变矩器时，油封唇口、变矩器轴颈不涂润滑脂或润滑油导致油封唇口滑伤，油封装配过深，过浅及装偏等）3>油泵圆周方向的O形密封圈或固定油泵的7颗螺栓处泄漏：O形圈损坏、螺栓未按标准力矩拧紧或螺栓拉伸、螺栓的螺纹孔内有油导致即使达到标准力矩，实际上并没有压紧油泵、油泵的滑动轴承处泄漏。3.2.2自动变速器异响原因及维修方案

自动变速器异响故障的诊断

故障现象

（1）在汽车运转过程中，自动变速器内始终有异响声。

（2）汽车行驶中自动变速器有异响，停车挂至空档后异响消失。

故障原因

（1）油泵磨损过深或液压油面高度过低、过高而产生异响。

（2）变矩器因锁止离合器、导论单向超越离合器等损坏而产生异响。

（3）行星齿轮机构异响。

（4）换挡执行元件异响。

故障诊断与排除

（1）检查自动变速器液压油面高度。若太高或太低，应调整至正常高度。

（2）用举升器将汽车升起，起动发动机，在空档、前进档、倒挡等状态下检查自动变速器异响的部位和时刻。

（3）若在任何档位下自动变速器中始终有连续的异响，通常为油泵或变矩器异响。对此，应拆检自动变速器，检查油泵有无磨损、变矩器内有无大量摩擦粉末。如有异常，应更换油泵或变速器。

若自动变速器只在行驶中才有异响，空档时无异响，则为行星齿轮机构异响。对此，应分解自动变速器，检查行星排各个零件有无磨损痕迹，齿轮有无断裂，单向超越离合器有无磨损，卡滞，轴承或止推垫片有无损坏。

4、丰田自动变速器常见与特殊故障分析排除

4.1常见故障分析排除

在诊断前首先要询问用户的基本情况，并详细询问故障情况，是否有故障码，故障码是否具有偶尔性，特定档位或任何档位车辆是否可以行使：有无升档降档功能；换挡是否有异响等等。在此基础上摸索着重现故障征兆，通过模拟来确认故障征兆，这是非常重要的，因为用户分不清故障征兆还是正常现象，而有时征兆并不能时时出现，要通过多次模拟才能重现并确认。另外用户对故障的了解和描述可能并不完整，只有通过维修人员模拟实验才能确认是否有故障，是什么故障。

4.1.1自动变速器档位故障维修 车辆没有前进档或倒挡

无前进挡

故障现象：

（1）汽车倒档行驶正常，在前进档时不能行驶。

（2）操纵手柄在D位时不能起步，在S位、L位(或2位、1位)时可以起步。

故障原因：

（1）前进离合器严重打滑。（2）前进单向商合器打滑或装反。（3）前进离合器油路严重泄漏。（4）操纵手柄调整不当。

故障诊断与排除：

（1）检查操纵手柄的调整情况。如有异常，应按规定程序调整。

（2）测量前进档主油路油压。若油压过低，说明主油路严重泄漏，应拆检自动变速器，更换前进档油路上的各处密封圈和密封环。

（3）若前进档的主油路油压正常，应拆检前进离合器，如磨擦片表面粉末冶金层有烧焦或磨损过甚，应更换磨擦片。

（4）若主油路油压和前进离舍器均正常，则应拆检单向离合器检查单向离合器的安装方向是否正确以及有无打滑。如有装反，应重新安装:如有打滑，应更换新件。

无倒档

故障现象：汽车在前进档能正常行驶，但在倒档时不能行驶。

故障原因：

（1）操纵手柄调整不当。（2）倒档油路泄漏。

（3）倒档及高档离舍器或低档及倒档制动器打滑。

故障诊断与排除：

（1）检查操纵手柄的位置。如有异常，则应按规定程序重新调整。

（2）检查倒档油路油压。若油压过低，则说明倒档油路泄漏。对此，应拆检自动变速器，予以修复。

（3）若倒档油路油压正常，应拆检自动变速器，更换损坏的离合器片或制动器片(制动带）。

换挡冲击大

故障现象：

（1）在汽车行驶中，升档车速明显高于标准值，升档前发动机转速偏高。

（2）必须采用松油门提前升档的操作方法才能使自动变速器升人高档或超速档。

故障原因：

（1）节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。（2）节气门位置传感器损坏。（3）调速器卡滞。

（4）调速器弹簧预紧力过大。

（5）调速器壳体螺栓松动或输出轴上的调速器进出油孔的密封圈磨损，导致调速器油路泄漏。

（6）真空式节气门阀推杆调整不当。

（7）真空式节气门阀的真空软管破裂或真空膜片室漏气。(8)主油路油压或节气门油压太高。(9)强制降档开关短路。(10)电脑或传感器有故障。

故障诊断与排除：

（1）对于电子控制自动变速器，应先进行故障自诊断。如有故障代码，则按所显示的故障代码查找故障原因。

（2）检查节气门拉索或节气门位置传感器的调整情况。如不符合标准，应重新调整。

（3）测量节气门位置传感器的电阻，如不符合标准，应予以更新。

（4）对于采用真空式节气门阀的自动变速器，应拔下真空节气门的真空软管，检查在发动机运转中真空软管内有无吸力。如果没有吸力，说明真空软管破裂、松脱或堵塞。应检修。

（5）检查强制降档开关。如有短路应予修复或更换。

（6）测量怠速时的主油路油压，并与标准值比较。若油压太高，应通过节气门拉索或节气门位置传感器予以调整。采用真空式节气门阀的自动变速器，应采用减少节气门阀推杆长度的方法予以调整。若调整无效，应拆检主油路调压阀或节气门阀。

（7）用举升器将汽车升起，然后起动发动机，挂上前进档，让自动变速器运转，同时测量调速器油压。调速器油压应倦随车速的升高而增大。将不同转速下调这器油压与标准值进行比较。若低于标准值，说明调速:器有故障或调速器油路有泄漏。应拆卸自动变速器，检查调速器螺栓有无松动、调速器油路上的各处密封圈或密封环有无磨损漏油、调速器阀芯有无卡滞或磨损过甚、调速弹簧是否太硬。

（8）若调速器油压正常，则升档过迟的故障原因为换档阀工作不良。对此，应拆检或更换阀板。

4.2特殊故障分析排除与维修装配注意事项 故障现象：1档升2档冲击（无故障码）

一辆伊兰特在1档升2档时会出现冲击现象。轻加油门和重加油门冲击程度不一 13

样。由于不同的驾驶习惯的司机驾驶。冲击产生的频率也不一样。故障检查;观察解码仪数据流正常：检查油压正常。故障分析：基本确定是由于驾驶员的驾驶习惯所致。故障解决：通过再学习，故障解除。自动变速器维修装配注意事项

（1）自动变速器发生故障，与发动机、电控系统和自动变速器有关，因此应确认故障在自动变速器内部后，方可对其进行拆卸检修。

（2）举升或支撑车辆，若只需顶起汽车前端或后端，必须用三角木塞住车轮。

（3）拆检电气元件，应先拆下蓄电池负极接线。拆下蓄电池负极接线后，可能导致音响系统、防盗系统等锁死，并可引起某些系统设定参数的消失，因而在断电前必须做好有关记录。

（4）更换熔丝时，新熔丝必须具有相当的电流强度，不能用超过或低于规定电流值的熔丝；检查电气元件应使用量程合适的数字万用表，以免损坏零件。

（5）分解自动变速器之前应对其外部进行彻底的清洗，以防脏物污染内部零件。因为即使是细小的杂物，也会引起自动变速器液压系统的故障。

（6）拆卸自动变速器时，所有零件应按顺序放好，以利装复。特别是分解阀体总成时，其阀门应与弹簧放在一起。

（7）对分解后的自动变速器各零件进行彻底清洗，各油道、油孔用压缩空气吹通，确保不被堵塞。建议用自动变速器油或煤油清洗零件。清洗后用风干的方式使其干燥。

（8）总成装配前，仔细检查各零件与总成，发现损坏零件应更换。

（9）一次性零件不可重复使用，如开口销、密封元件等。

（10）衬套因磨损需更换时，配套零件必须一同更换。

（11）滚针轴承和座圈滚道磨损或损坏应予更换。

（12）更换新的离合器、制动器摩擦片时，在装配前必须将其放入自动变速器油中浸泡至少15min。

（13）所有密封圈、旋转件和滑动表面，在装配前都要涂抹自动变速器油。

（14）可利用润滑脂(黄油)将小零件粘在相应的位置上，以便组装。

（15）所有滚针轴承与座圈滚道都应有正确的位置和安装方向。

（16）在密封垫或类似零件上不能用密封胶。

（17）各零件、总成按拆卸的相反顺序进行装配；螺钉应按规定力矩拧紧。

（18）所有拆装过程应尽量使用专用工具。

（19）检查软管与电线端子，确保连接正确可靠。

总 结

本次毕业论文的完成，是对我自身一个极大的挑战，也是对其自身专业知识的提升。它所需要的基础知识面极广，知识的内容和深度对于自身来说也是前所未有的。这是对自身所学知识的考查，对掌握知识能力的考验。通过本次论文的完成，不仅巩固和扩展了相关专业知识，从中也锻炼了自己的观察、分析和解决问题的能力。

同时，通过此次的论文，我也学到了很多知识，在写论文的过程中，通过查阅资料和收集相关的文献，培养了自学能力和自主动手能力。通过本次毕业论文，使我在不管学习中、生活中和今后工作都受益非浅。

致 谢

经过几个月的查阅资料，整理资料，写作论文，今天终于可以顺利完成论文的最后谢辞了，回想以前的点点滴滴历历涌上心头，时光飞逝,转眼就快要结束几年的学业，踏上工作的道路。

本论文是在董老师的悉心指导下和严格要求下完成的，从课题的选择到课题的具体写作以及初稿与定稿无疑不凝聚着刘福华老师的心血与汗水。在我的写作期间，董老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富有创造性的建议，董老师一丝不苟的作风与严谨教学的态度让我感动，如果没有董老师这样帮助和关怀，我是不会这么快完成论文的。在此向董老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

同时也感谢所有授予我知识的教师们，没有你们的悉心教导和良好的专业课知识，为我的论文知识打下良好的基础，老师们谢谢您们的知识传授。还要感谢同学们给予的帮助和支持。

参 考 文 献

[1]徐清富，国外汽车最新结构图册[M]，北京：机械工业出版社，1996。[2]张锦星、原勇，汽车构造与原理[M]，北京：人民交通出版社，1996。[3]杨维和，汽车构造[M]，北京：人民交通出版社，1998。

手动变速器毕业论文 篇5

变速器换挡机构的运动学和动力学特性关系到变速器乃至整车性能的发挥。换挡平顺、挡位清晰、灵活轻便是变速器设计人员一直追求的目标,同时也是评价一台变速器换挡性能优劣的重要指标。换挡力过大或过小都将严重影响手动变速器换挡操纵性能,在设计阶段就应该对手动变速器换挡力进行仿真分析,以达到了解换挡性能的目的。但事实上,目前了解手动变速器换挡操纵性能的主要方法还是实验检测,对手动变速器换挡过程进行建模并仿真分析换挡性能的研究还处于探索阶段[1,2,3]。首先,同步器的仿真研究还停留在简化模型阶段,不能建立有效的变速器整体动力学模型。其次,换挡性能测试方法不统一,更没有统一有效的换挡性能评价方法和评价指标。

虚拟样机技术利用CAD技术,建立与物理样机一致的数字化仿真模型,进行和物理样机相同的性能测试和评估[4]。本文基于虚拟样机技术,依据德国吉孚手动变速器测试方法,以AD-AMS为平台,联合Pro/E建模,对手动变速器换挡过程进行仿真分析。通过ADAMS对手动变速器三种工况(1挡换2挡、2挡换1挡和挂倒挡)进行动力学分析,得到了换挡力和换挡位移的关系,建立了一种仿真分析手动变速器换挡力的研究方法。通过仿真结果与实验结果的比较,确认了该方法的有效性。

1 手动变速器动力学模型的建立

1.1 模型建立流程

本文以浙江吉利汽车研究院有限公司某型号五挡手动变速器为研究对象,建立虚拟样机。为了模拟驾驶员操纵换挡手柄时变速器及整个传动机构反馈到驾驶员手上的力,动力学模型包含离合器从动盘、变速器主体和手柄操纵机构等换挡过程涉及的主要零部件。虚拟样机中,为考虑离合器从动盘的影响,在变速器输入轴上添加同等转动惯量的圆盘来等效处理。对钢丝软轴和操纵机构做了适当的简化处理,没有考虑壳体、轴承和螺栓等零部件对仿真结果的影响。

ADAMS建模功能差,而其他建模软件建立的模型导入ADAMS后某些几何信息会丢失,导致定义齿轮副等运动副时操作困难。我们在Pro/E中建立变速器零部件三维实体模型之后,采用MSC公司开发的Pro/E专用接口程序M/Pro进行初步约束定义并实现三维模型数据的转换。该软件没有单独的界面,安装后的菜单管理器就挂接在Pro/E的操作界面里。首先,在Pro/E中建立各零部件三维实体模型并精确装配。然后,利用M/Pro,在Pro/E界面里将各零部件三维实体模型全部生成刚体,定义简单约束,添加定位标记。在此基础上,将模型导入ADAMS软件并完善后实施仿真分析。最后,将仿真结果与实验结果进行比较,如果不相符,则返回前面各步依次分析错误原因。建模流程如图1所示。

1.2 软轴和同步器的建模

1.2.1 软轴建模

变速器软轴是连接手柄操纵机构和变速器的桥梁,对换挡性能有很大的影响。为了使钢丝软轴的功能模型化,对钢丝软轴进行了适当的简化处理。参照一种钢丝绳处理方法[5],用离散的小圆柱体通过衬套和球铰链连接的方式模拟钢丝软轴:将钢丝软轴细分为若干小段,每一个小段视为一个刚体,每两个刚体之间用衬套连接,使各个刚体的质心运动学参数(任意时刻的位移、速度、加速度等)和动力学参数(相对位移、转角、相互间的作用力与反作用力等)与实际软轴尽可能一致。

首先,软轴两端的拉索是刚体,根据设计要求,换挡手柄在中间位置时,拉索和选(换)挡摇臂的初始角度都保持在90°附近。然后,根据换挡机构的功能和软轴的作用,以软轴位移损失30%左右为目标,确定衬套的刚度和阻尼,使虚拟样机软轴具有和物理样机一致的动力学特性。圆柱体衬套连接模型如图2所示。

1.2.2 同步器建模

同步器是汽车变速器的重要部件,它使变速器主从动部分同步以后再接合,从而减小冲击和噪声,减小换挡力,使得换挡平顺,延长变速器的寿命。本文采用的双锥锁环式同步器结构如图3所示。

同步器工作过程十分复杂,许多研究者将同步器单独建模,即将同步器简化为带有锥面的主从部分,工作过程则简化为在轴向力作用下的摩擦过程,并以此为依据进行理论上的计算[6,7]。这种分析并不能反映接合套在运动的各个阶段所受到的力。本文通过同时添加运动副和接触约束,实现双锥锁环式同步器的整体建模,能完全模拟同步器的锁止和同步过程。这两个过程根据接合套、外环和接合齿圈等零件的相对位置可以细分为7个阶段:(1)接合套从两挡之间的中性位置开始向外环移动;(2)接合套和外环接触;(3)外环、中环和内环接触,实现锥面摩擦,直到接合套和待接合齿轮速度同步;(4)接合套通过外环到达接合齿圈的接触点;(5)接合套和接合齿圈齿端倒角接触;(6)接合套在接合齿圈上继续移动;(7)接合套和接合齿轮端面接触[2]。

同步器整体模型中,在内环和轮毂之间定义移动副,同时定义内环和中环以及内环和轮毂之间的接触。移动副使内环和轮毂同速转动,同时内环还能轴向移动。接触可以限制内环在轴向的移动范围。同样,在中环和接合齿圈之间定义移动副和接触。在外环和输出轴定义圆柱副,在外环和轮毂以及外环和中环之间定义接触。圆柱副使外环能转动和轴向移动,外环和轮毂的接触使轮毂带动外环一起转动。外环、中环和内环的主要接触如图4所示。

1.外环和轮毂,中环接触2.中环和接合齿圈接触3.内环和轮毂,中环接触

所有接触采用solid to solid的方式和impact函数算法,钢制部件的接触刚度为105N/mm,非线性指数为1.5,阻尼为50N·s/mm,从而使模型在几何结构不失真的情况下避免发生接触穿透。在外环和中环、中环和内环之间的接触添加库伦摩擦,静摩擦因数为0.14,动摩擦因数为0.09。这样外环、中环和内环之间的摩擦过程就可以使同外环、内环等速的轮毂及其所联系的一系列运动件转速增大或减小,同中环等速的接合齿圈及其所联系的一系列运动件转速减小或增大。在接合套运动过程中,定义和外环、接合齿圈以及齿轮端面的接触,如图5所示。图5中,箭头表示接合套受到拨叉的作用力方向。

值得注意的是,接触定义过多之后,求解速度明显变慢甚至发生穿透,导致求解失败。在ADAMS三维接触中,产生接触的2个物体必须是封闭的几何实体,且模型几何结构失真会严重影响接触计算的精度。利用M/Pro转换到ADAMS中的图形有Render和SLA两种格式,选择Render格式可以在ADAMS中得到几何结构不失真的模型。同时采用分时段仿真的方法[8]提高动力学仿真计算效率,防止多接触碰撞下的模型发生穿透。

2 动力学模型主要参数

本文对手动变速器1挡换2挡、2挡换1挡以及挂倒挡3种工况建立动力学模型并进行仿真分析。

1挡换2挡、2挡换1挡时,发动机转速为2000r/min,主要工作部件是锁环式同步器,不涉及选挡过程,换挡时间设置为0.5s。挂倒挡时,发动机怠速,主要工作部件是啮合齿轮,要经历选挡、换挡两个阶段,选挡时间设置为0.1s,挂挡时间为0.5s。除了挂倒挡时倒挡齿轮啮合采用接触定义外,其他齿轮啮合采用齿轮副定义。为了提高仿真模型的准确性,车身质量转化为输出轴的当量转动惯量Iv[7]:

式中,m为汽车总质量;Rr为轮胎的滚动半径;Iw为1个车轮的转动惯量;i0为主减速比;ic为常啮合变速比。

此外,虚拟样机中的移动副、转动副等一些基本的运动副及相关接触面考虑了摩擦因数的影响。动力学模型主要输入参数如表1所示。

实验检测时,驾驶员对换挡手柄的操作是一个主观过程而难以描述,通常将这个过程采用模糊逻辑控制或简化为手柄的匀速转动等方法处理[2,9]。本文将驾驶员对换挡手柄的操作简化为手柄的匀速转动:在换挡手柄球头质心上建立一个Marker,于该点施加绕换挡手柄转动中心另一个Marker的点对点约束(仅保留2个转动自由度),添加适当的驱动函数便可模拟选(换)挡过程(左右转动模拟选挡,前后转动模拟换挡)。

3 实验与换挡力分析

3.1 换挡性能实验简介

物理样机进行换挡性能检测时,将换挡手柄球头换成安装有应力感应装置的球头,球头通过细小杠杆和位移传感器连接。经过培训的驾驶员熟练操纵换挡手柄,快速完成选(换)挡过程。由压力传感器获得变速器及整个传动机构传递到驾驶员手上的阻力(换挡力),由位移传感器获得球头的位移,并将选(换)挡力与选(换)挡位移的关系曲线输出到电脑。这个过程反复进行若干次以减小驾驶员主观因素的影响。变速器换挡性能测试系统如图6所示。

3.2 换挡力分析以及换挡难易程度评价

3个换挡过程的换挡力-换挡位移测试结果由图7中的细实线描述。以图7a中1挡换2挡曲线为例,我们看到该换挡力-换挡位移关系曲线有3个峰值:峰值1是在退挡时,互锁、自锁装置的阻碍使得换挡力增加;峰值2(最大换挡力)是在同步器接合过程中产生的。接合套与外环之间的接触在接合套和待接合的接合齿圈速度同步之前是一直保持的。此时换挡手柄仍在转动,换挡位移继续变化,但接合套的位移几乎没有变化,传动系统变形增大,换挡力迅速增大。当二者的速度同步之后,接触消失,外环对接合套的阻碍消失,传动系统积蓄的能量迅速释放,换挡力迅速减小;当接合套和齿轮端面接触后,换挡手柄继续转动,接合套受阻使其位移不发生变化,换挡力增加,产生峰值3。

事实上,只要接合套和齿轮端面接触,换挡过程就已经完成。换挡性能实验为了保持换挡过程的完整性和持续性,在接合套和齿轮端面接触之后继续推动换挡手柄,使得接合套和齿轮端面接触时间延长,换挡结束时,换挡力迅速增大。该过程对换挡性能没有影响,评价换挡难易程度的主要参考值是同步器接合过程中产生的峰值2,该值越大,换挡越困难。因此,通过对手动变速器换挡力-换挡位移曲线分析,我们就可以了解变速器的换挡性能,特别是对手动变速器换挡难易程度做出有效判断。

4 仿真结果与实验结果对比

1挡换2挡、2挡换1挡和挂倒挡3种工况下,换挡力-换挡位移仿真分析结果分别以加点粗实线置于图7中。1挡换2挡换挡力仿真结果和实验结果幅值的均值接近一致,但换挡位移仿真结果较实验结果稍小。首先,物理样机换挡起始阶段有一个消除间隙的过程。这些间隙存在于换挡手柄到同步器一系列连接中,而仿真模型中没有,所以换挡位移仿真结果滞后于实验结果。其次,仿真结果的峰值3较实验提前发生,其原因在于:物理样机在同步器结合、换挡力达到峰值2的过程中伴随有换挡杆和拨叉等零件的变形,同时当换挡力越过峰值2迅速减小时,换挡力会出现小于零的换挡吸入现象,此时上述一些变形会消失,间隙会重新产生。而虚拟样机难以考虑由制造和安装带来的间隙以及上述零件的变形,并且不会产生换挡吸入感。2挡换1挡(图7b)仿真分析结果与1挡换2挡情况基本一样,不再赘叙。

将挂倒的挡仿真分析结果和实验结果比较(图7c)后发现,仿真分析结果的换挡力有明显波动并出现谷值。换挡力产生波动是因为倒挡没有同步器,倒挡过程依靠齿轮的接触啮合过程实现,仿真模型接触阻尼考虑不充分,导致产生接触冲击。出现谷值的原因:挂倒挡是以换挡手柄在3挡和4挡中间为初始位置,要经历先选挡后换挡的过程。驾驶员对换挡手柄的操纵是连续过程,而在仿真过程中,通过对换挡手柄添加相应的运动,导致选挡到换挡有方向上的突变,换挡力的仿真结果产生谷值。

整体而言,仿真分析和实验基本一致,说明手动变速器换挡性能通过仿真分析可以得到有效评价。

5 结语

本文以某型号汽车手动变速器为研究对象,采用虚拟样机技术,在完成选(换)挡软轴简化建模和同步器整体建模的基础上,建立了手动变速器换挡过程动力学模型。对手动变速器3个挡位的换挡过程进行了仿真分析,得到了与对应实验基本一致的仿真结果,说明该研究方法对手动变速器换挡性能的评价行之有效。在手动变速器设计阶段完全可以通过该方法对换挡性能进行预测和评价,以提高产品性能和设计效率。

参考文献

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