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四川省汽车工程学会2013年学术年会论文 汽车自动变速器技术的发展与应用 作者：周亚庆 周斌 袁佳斌 肖红 作者单位：西南交通大学 机械工程学院 摘要：汽车变速器在传动系中起着至关重要的作用。汽车变速器按操纵方式分为手动和自动两 种。由于手动变速器要求驾驶员频繁操作，起步不平稳，在换挡过程中对传动系有一定的冲击等因 素，自动变速器正取代其占据主要的市场份额。目前市场上主要的自动变速器有AT、AMT、CVT和 DCT几种。本文介绍了以上几种自动变速器的主要结构与特点，分析了国内外市场上各种自动变速 器的应用情况，总结了自动变速器的建模、仿真和试验技术，最后指出了汽车自动变速器技术的发 展方向。 关键词：自动变速器；汽车 1.自动变速器的结构与特点 自动变速器使用液压控制或者电子控制代替手动变速器中驾驶员操纵汽车换挡过程，操作简单 减少驾驶员疲劳，提高了车辆的驾驶性能、行驶性能和平稳性，延长了发动机和传动系的寿命。目 前市场上车辆自动变速器类型有液力自动变速器（Automatic Transmission，简称AT）、机械式自 动变速器(Automatic Mechanical Transmission，简称AMT)、双离合自动变速器（Dual Clutch Transmission，简称DCT）和无级变速器（Continuous Variable Transmission，简称CVT）。 1.1液力自动变速器（AT） 液力自动变速器以液力变矩器和行星齿轮串联为特征。其主要组成部分有液力变矩器、行星齿 轮变速机构和电液式自动控制系统。齿轮变速器主要由套在轴上的若干个行星排和换挡元件组合而 成，通过不同换挡元件的分离或者结合，可以实现多个传动比，从而达到变速的目的。电液式控制 系统用于实现对液力变矩器的闭锁和打滑控制及对齿轮变速器的换挡操纵和换挡品质控制等。其主 要特点是:自动变矩，适应外界阻力变化；降低传动系动载荷，使汽车平稳起步，吸收和衰减振动和 冲击，延长传动系寿命；防止发动机因为过载而熄火；换挡平顺，提高舒车辆适性；利用变矩器可 以打滑的性能，换挡时可缓和因速比差引起的冲击；提高车辆的通过性。与机械传动相比液力变矩 器传动效率较低，机构也比较复杂。 1.2机械式自动变速器（AMT） 机械式自动变速器是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制，实现自动换挡的有级 式机械自动变速器。主要由三部分组成：自动离合器、齿轮式机械变速器和自动变速控制系统。AMT 在手动变速器的基础上改造，继承了齿轮传动的传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点。通过TCU 进行换挡控制，避免了手动操作可能造成的换挡冲击，汽车的动力性和平顺性有所提高。此外，AMT 可以实现手动和自动两种模式选择，使用户也可以享受到操作的体验。但是，AMT是非动力换挡， 437 四川省汽车工程学会2013年学术年会论文 变速器输出转矩与转速比较大，容易造成冲击大及换挡期间动力中断等缺点。 1.3双离合自动变速器（DCT） 为充分解决AMT换挡期间动力中断的缺点，双离合变速器 （DCT）应运而生。DCT在手动变速器 基础上，加了电子控制和液压驱动，让两个离合器交替工作，不间断地输出动力。DCT既继承了手 动变速器效率高、结构紧凑、质量轻等优点，又实现了换挡过程的动力过程，改变了换挡品质。但 由于结构本身的特点，只能顺序换挡，不能实现跳档换挡。DCT 尚处于发展阶段，技术难度比AMT 大很多，生产成本较高，且难以实现更高档位的动力传递。 1.4无级变速器（CVT） 无级变速传动能够连续地改变输出轴与输入轴的传动比。目前汽车用的无级变速器分为带式、 链式和摩擦式3种，而其中最为常见的是金属带式CVT。目前汽车上常用的金属带式CVT主要由无 级变速机构、齿轮传动机构、液压泵、起步离合器和控制系统的组成。工作轮由固定部分和可动部 分组成，二者之间形成V形槽，金属带在槽内与工作轮相啮合。当工作轮的可动部分作轴向移动即 可改变金属带与主、从动工作轮的工作半径，从而改变传动比。 CVT爬坡能力和加速能力直接由后备功率决定，CVT的连续变化的传动比使发动机与汽车的行驶 工况能达到最佳匹配，从而获得后