汽车变速器概述：手动、DSG、综合式、AT、CVT比较

1.变速器的功用

（1）实现变速、变矩。

汽车上所应用的发动机具有转矩变化范围小、转速高的特点，这与汽车实际的行驶状况是不相适应的。如果没有变速器而直接将发动机与驱动桥连接在一起，首先发动机由于转矩小，不能克服汽车的行驶阻力，使汽车根本无法起步；其次即使汽车行驶起来，也会由于车速太高而不实用，甚至无法驾控。所以必须改造发动机的转矩、转速特性，使发动机的转矩增大、转速下降以适应汽车实际行驶的要求。变速器是通过不同的挡位来实现这一功能的。

（2）实现倒车。

发动机的旋转方向从前往后看为顺时针方向，且不能改变，为了实现汽车的倒向行驶，变速器中设置了倒挡。

（3）实现中断动力传动。

在发动机起动、怠速运转、变速器换挡、汽车滑行和暂时停车等情况下，都需要中断发动机的动力传递，因此变速器中设有空挡。

2.变速器的类型

现代汽车上所采用的变速器有多种结构形式，一般可以按照传动比和操纵方式进行分类。

1）按传动比的变化方式分类

变速器按传动比的级数可分为有级式、无级式和综合式三种。

（1）有级式变速器。

有级式变速器采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。乘用车和轻、中型货车的变速器多采用4～6个前进挡和一个倒挡，每个挡位对应一个传动比。重型汽车行驶的路况复杂，变速器的挡位较多，可有8～20个挡位。

齿轮式变速器具有结构简单、易于制造、工作可靠和传动效率高等优点。

齿轮式有级变速器按照结构不同又可以分为二轴式和三轴式变速器。二轴式变速器广泛应用于发动机前置前轮驱动的乘用车，而三轴式变速器可应用于其他各类型车辆。

常见的手动变速器、DSG变速器等属于齿轮式有级变速器。

（2）无级式变速器。

无级式变速器英文缩写为CVT，它的传动比的变化是连续的。目前，无级式变速器一般都采用金属带传递动力，通过主、从动带轮直径的变化实现无级变速。这种变速器在中、高级乘用车上的应用越来越多，如奥迪A6L、日产天籁和斯巴鲁力狮。

（3）综合式变速器。

综合式变速器是由液力变矩器和有级齿轮式变速器组成的，一般都是由微处理器来自动控制换挡的，所以多把这种变速器称为自动变速器。这种变速器的传动比可在最大值与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化，目前其应用较多。

2）按变速器操纵方式分类

按变速器操纵方式，可分为手动变速器、自动变速器和手动自动一体变速器三种。

（1）手动变速器。

手动变速器的英文缩写为MT。它是通过驾驶员用手操纵变速杆来选定挡位的，并且它直接操纵变速器的换挡机构进行挡位变换。齿轮式有级变速器大多数都采用这种换挡方式。

（2）自动变速器。

这种变速器的自动控制系统根据发动机的负荷和车速的变化情况自动地选定挡位，并进行挡位变换，即自动地改变传动比。驾驶员只需要操纵加速踏板控制车速即可，如常见的AT变速器、DSG变速器和CVT变速器。

（3）手动自动一体变速器。

这种变速器可以自动换挡，也可以手动换挡。

3.普通齿轮变速器的工作原理

1）变速变矩原理(www.xing528.com)

普通齿轮变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动来实现转矩和转速的改变的。

齿轮传动的基本原理如图2－1所示，一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以实现变速，而且两齿轮的转速比与其齿数成反比。设主动齿轮转速为n1，齿数为z1，从动齿轮转速为n2，齿数为z2。主动齿轮（输入轴）转速与从动齿轮（输出轴）转速之比值称为传动比，用字母i12表示。

即由齿轮1传到齿轮2的传动比

当小齿轮为主动齿轮，带动大齿轮转动时，输出转速降低，即n2＜n1，称为减速传动，此时传动比i＞1，如图2－1（a）所示；当大齿轮驱动小齿轮时，输出转速升高，即n2＞n1，称为增速传动，此时传动比i＜1，如图2－1（b）所示。这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。

图2-1　齿轮传动的基本原理

（a）减速传动；（b）增速传动

在齿轮传动中，如不计能量损失，根据能量守恒定律，输入功率等于输出功率，即

式中，P1、P2分别表示输入功率、输出功率，单位是kW；n1、n2分别表示输入转速、输出转速，单位是r/min；M1、M2分别表示输入转矩、输出转矩，单位是N·m。

由P1＝P2可得

2）变向原理

如图2－2所示，通过增加一级齿轮传动副实现倒挡。二轴式变速器在前进挡时，动力由输入轴传给输出轴，只经过一对齿轮传动，两轴的转动方向相反。倒挡时，动力由输入轴传给倒挡轴，再由倒挡轴传给输出轴，经过两对齿轮传动，输入轴与输出轴转动方向相同。

图2-2　前进挡与倒挡的对比

（a）前进挡；（b）倒挡

3）多级齿轮传动原理

图2－3所示为两级齿轮传动示意，齿轮1为主动齿轮，驱动齿轮2转动，齿轮3与齿轮2固连在一起，再驱动齿轮4转动并输出动力，此时由齿轮1传到齿轮4的传动比为

因此，可以总结出多级齿轮传动的传动比为

i＝所有从动齿轮齿数的乘积/所有主动齿轮齿数的乘积

＝各级齿轮传动比的乘积

图2-3　两级齿轮传动示意

变速器各挡的传动比i就是变速器输入轴转速与输出轴转速之比或输出转矩与输入转矩之比。

一般轿车和轻、中型客货车的变速器通常有4～6个前进挡和一个倒挡，每个前进挡对应一个传动比。所谓几挡变速器是指其前进挡数。

当i＞1时，n输出＜n输入，M输出＞M输入，此时可实现降速增矩，为变速器的低挡位；当i＝1时，n输出＝n输入，M输出＝M输入，为变速器的直接挡；当i＜1时，n输出＞n输入，M输出＜M输入，此时实现升速降矩，为变速器的超速挡。变速器挡位越低，传动比越大，输出转速越低，

输出的转矩越大；挡位越高，传动比越小，输出转速越高，输出的转矩越小。