汽车变速器解密：原理、类型与未来发展趋势全解析
汽车变速器解密：原理、类型与未来发展趋势全解析
汽车变速器是汽车传动系统的主要组成部分之一，也是底盘系统的第二大部件，在汽车中常被称为“变速箱”。它与发动机配合工作，保证汽车具有良好的经济性和动力性。
变速箱运行原理
1. 变速器结构
汽车变速器是一种用于协调发动机转速和车轮实际行驶速度的变速装置，其主要作用是发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比。
变速器主要由以下三个部分组成：
- 壳体：用于安装支承变速器全部零件，并存放润滑油，壳体上有加油、放油口和油面检查尺口。
- 变速传动机构：包括齿轮、轴、轴承等传动件。
- 操纵机构：主要零件位于变速器盖内。
2. 变速器原理
汽车变速器将动力源（内燃机或电机）产生的高速和低扭矩机械功率转换为更有效的低速和高扭矩功率，以驱动驱动轴、差速器和车轮等机械装置。专用变速箱也可用于提高速度和减小扭矩。
变速器中有许多不同传动比的齿轮副组，汽车在行驶时的换档行为是通过控制机构使变速器中的不同齿轮副工作的。例如，汽车在低速起步和上坡时，需要较大的转矩，让传动比大的齿轮副工作；在平坦路面上高速行驶时，则只需较小的转矩，让传动比小的齿轮副工作。
3. 变速器作用
汽车是速度的象征，而变速器是改变速度的装置。
- 改变传动比：扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（功率较高而油耗较低）的工况下工作；
- 改变力的方向：在发动机旋转方向不变的情况下，使汽车能倒退行驶；
- 实现空挡：利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。
变速器分类
汽车变速器按照操控方式可分为手动变速器（MT）和自动变速器（AT）。汽车自动变速器常见的有四种型式：液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）、电控机械自动变速器（AMT）、双离合器变速器（DSG），其中应用最广泛的是AT。
（1）手动变速器（Manual Transmission，简称MT）
MT通过与离合器的配合，操纵档杆带动拨叉改变变速器内的齿轮啮合位置，从而改变传动比，达到变速的目的。其档位的切换完全靠人来操控，没有电子元件的干涉，是最直接的人机交互。
（2）液力自动变速器（AT）
AT是由液力变扭器、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实现变速变矩。其中液力变扭器是最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。
（3）机械无级自动变速器（CVT）
CVT省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而是通过两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于取消了齿轮传动，因此其传动比可以随意变化，变速更加平顺，没有换挡的突跳感。
（4）电控机械自动变速器（AMT）
AMT和液力自动变速器（AT）一样是有级自动变速器。它在普通手动变速器的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现自动换挡。
（5）双离合器变速器（DSG）
DSG变速箱与传统自动变速箱有着明显的区别，DSG从一开始就没有采用液压式扭矩变换器。这款变速器不是在传统概念的自动变速器基础上生产出来的，设计DSG的工程师们走了一条具有革新性的全新技术之路，巧妙地把手动变速器的灵活性和传统自动变速器的方便性结合在一起。
汽车变速器的未来发展趋势
汽车变速器的未来发展趋势将会更加注重智能化、电动化、轻量化和高效化。智能化变速器通过更加精细的电子控制，能够实现更为平顺和精确的换挡，提升驾驶体验与燃油经济性。电动化趋势下，电动汽车的单速或者少速变速器将变得更加普及，同时开发适用于混合动力和纯电动车辆的高效变速系统也将成为研发重点。轻量化通过使用新型材料和设计优化减少变速器重量，有助于提高整车燃油经济性和减少排放。高效化则是通过技术创新，如增加变速器的传动效率，减少内部损失，提升整体动力传输效率。此外，变速器的模块化和标准化设计也将成为未来发展的一个重要方向，以适应不同车型和动力系统的需求，同时降低成本和提高生产效率。
汽车变速器是汽车传动系中最主要的部件之一，变速器的发展趋势越来越复杂，自动化程度也越来越高。