《现代汽车传动技术》期末复习
第一章 绪论
一、传动系统性能的评价
主要看两个维度：经济性和方便性。经济性指传动系统本身的功率损失要小，即传动效率要高；方便性指指档位的变换容易实现
二、自动变速器的分类
1.按结构分类
液力自动变速器 (AT-Automatic Transmission)
电控机械式变速器 (AMT-Automated Mechanical Transmission)
电控无级变速器 (CVT-Continuously Variable Transmission)
双离合器自动变速器 (DCT-Dual Clutch Transmission，大众公司称 DSG-Direct-Shift Gearbox)
顺序换档变速器 (SMG-Sequential Manual Gearbox)
2.按汽车驱动方式分类
后轮驱动自动变速器
前轮驱动自动变速器 —— 自动变速驱动桥（Automatic Transaxles）
四轮驱动自动变速器
3.按传动介质分类
液体传动 —— 包括液力传动和液压传动
机械传动 —— 包括有级式和无级式
三、传动形式及应用
1. 液体传动
定义：以液体作为工作介质的传动。
基本原理：利用工作装置实现部件与工作液体之间的相互作用，引起机械能和液体能相互转换，以此传递动力。
分类：液力传动（液体动能）、液压传动（液体压能）
优点：传力柔和、吸收振动
2. 液力传动
凡主要利用液体动能和机械能实现能量转换的，称为液力传动。
液力传动装置的基本部件：液力偶合器、液力变矩器
3. 液压传动
液压传动与液力传动的主要区别是，液压传动是依靠液体压力能来传递和变换能量的。
其基本元件是液压泵和液压马达，液压泵将发动机动力转变为工作液体的压力能，经由控制元件输入液压马达，在工作油压的作用下驱动车轮，系统油压的大小取决于负载，车辆的速度取决于系统流量。
利用液压传动来驱动汽车的方式很少采用，通常利用液压传动来实现传动控制。
4. 有级式机械传动
有级式机械传动即由普通齿轮式机械变速器组成的有级式机械自动变速器AMT。
这种自动变速器主要由三个部分，即自动离合器、齿轮式机械变速器和电子控制系统组成。
5. 无级式机械传动
CVT，即常称的机械自动无级变速器，具有节油、操纵方便、行驶舒适等特点。
从理论上说，CVT 可以使发动机始终在其经济转速区域内运行，从而大幅度改善燃油经济性。
但由于 CVT 是摩擦传动，与齿轮传动相比效率并不高，从目前的情况来看；CVT 机构本身节省燃油 10% ~ 20% 是可能实现的。
此外，CVT 在加速时不需要切断动力，因此，装备 CVT 的汽车舒适性好，超车加速性能好。
6.液力传动与液压传动在液力自动变速器（AT）中的应用
（1）液力传动是 AT 区别于其他自动变速箱的最本质特征，它直接承担发动机与齿轮变速箱之间的动力传递任务
软连接动力：通过油液的动能传递动力，取代了手动挡的刚性离合器，实现了发动机与传动系统的无刚性连接，使汽车起步、加速极其平稳，彻底避免了发动机熄火。
自动放大扭矩：在车辆起步、爬坡等低转速工况下，液力变矩器能自动将发动机输出扭矩放大 2~4 倍，显著提升车辆的低速动力性。
缓冲吸振：利用油液的弹性，有效吸收发动机和传动系统的扭转振动与冲击，大幅延长发动机和变速箱零部件的使用寿命。
锁止提升效率：现代 AT 的液力变矩器都带有锁止离合器，在车速稳定、工况合适时会将泵轮和涡轮刚性锁死，此时液力传动切换为机械传动，消除了液力损耗，传动效率接近手动挡。
（2）液压传动则作为控制系统的执行介质，不直接参与动力传递
控制换挡执行机构：这是液压传动在 AT 中最主要的应用。通过调节液压油的压力和流向，驱动各个离合器和制动器的结合与分离，从而实现不同齿轮组的啮合，完成档位的自动切换。
控制液力变矩器锁止：通过液压系统控制锁止离合器的结合与分离，实现液力传动与机械传动的自动切换。
系统油压调节：根据发动机负荷、车速等工况，自动调节整个液压系统的工作油压，保证换挡平顺且执行机构动作可靠。
冷却与润滑：液压油同时作为冷却介质和润滑介质，带走变速箱工作产生的热量，并润滑所有运动部件。
液力传动解决了 "动力如何平顺传递" 的问题，是 AT 舒适性和可靠性的基础；液压传动解决了 "档位如何自动切换" 的问题，是 AT 实现自动化控制的核心。
四、自动变速器的优缺点
1.自动变速器和手动变速器的区别
装备了液力自动变速器的汽车，在行驶时自动变速器能根据发动机负荷和道路阻力的变化情况，在一定范围内实现自动无级变速；从而使汽车驾驶变得更简单、更省力和更安全。
而手动变速器在行驶时需要频繁地操纵变速器进行换档。
自动变速器撤销了离合器踏板。
2.优点：整车具有更好的驾驶性能、良好的行驶性能、提高行车安全性、降低废气排放
（1）整车具有更好的驾驶性能
汽车驾驶性能的好坏，除与汽车本身的结构有关外，还取决于正确的控制和操纵。
自动变速使汽车起步、加速平稳，防止因过载或因离合器及加速踏板配合操作不当导致的发动机熄火。
自动变速能通过系统的设计，使整车自动去完成这些使用要求，以获得最佳的燃油经济性和动力性，使得驾驶性能与驾驶员的技术水平关系不大因而特别适合于非职业驾驶。
（2）良好的行驶性能
自动变速装置的档位变换不但快而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。
通过液力传动或 ECU 控制换档，可以消除或降低动力传动系统中的冲击和动载。对于在地形复杂、路面恶劣条件下作业的工程车辆、军用车辆尤其重要。
试验结果表明，在坏路段行驶时，自动变速的车辆传动轴上，最大动载转矩的峰值只有手动变速器的 20% ~ 40%。原地起步时最大动载转矩的峰值只有手动变速的 50% ~ 70%。且能大幅度延长发动机和传动系统零部件的寿命。
（3）提高行车安全性
在车辆行驶过程中，驾驶员必须根据道路、交通条件的变化，对车辆的行驶方向和速度进行改变和调节。在城市中，平均每分钟换档 3 ~ 5 次，而每次换档有 4 ~ 6 个手脚协同动作。正是由于这种连续不断的频繁操作，使驾驶员的注意力被分散，而且易产生疲劳，造成交通事故增加；或者是减少换档，以操纵油门大小代替变速，即以牺牲燃油经济性来减轻疲劳强度。
自动变速的车辆，取消了离合器踏板，变速操纵也较为简单，只要控制加速踏板，就能变速，从而改善了驾驶员的劳动强度，使行车事故率降低，平均车速提高。
（4）降低废气排放
发动机在怠速和高速运行时，排放的废气中 CO 及 HC 化合物的浓度较高。
自动变速器的应用，可使发动机经常处于经济转速区域内运转，也就是在较小污染排放的转速范围内工作，从而降低了排气污染。
3.缺点：结构较复杂、效率不够高
（1）结构较复杂
与手动变速器相比，自动变速器结构较复杂，零件加工难度大，生产成本较高，修理也较麻烦。
（2）效率不够高
与手动变速器相比，液力自动变速器的效率不够高。通过与发动机的优化匹配、液力变矩器闭锁、增加档位数等措施，可使自动变速接近手动变速的效率水平。
液力自动变速器的动力传递，主要靠液力变矩器里的油液循环流动来 “软连接” 发动机和变速箱。油液流动时会产生大量的搅油损失、涡流损失和摩擦损失，无法像手动挡那样通过刚性的齿轮啮合直接传递动力。
第二章 液力自动变速器
一、液力变矩器的工作原理
1.工作原理
液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮组成，以自动变速器油为工作介质，通过液体动能变化传递动力。发动机带动泵轮旋转，推动油液冲击涡轮输出动力，油液回流再经固定导轮改变流向并产生反作用力矩，实现输入转矩增大后传递给传动系统。
2. 自动适应性
液力变矩器能随行驶阻力自动改变输出转矩：车辆起步、低速或阻力大时，涡轮转速低，变矩比大，自动增大输出转矩；车速升高、阻力减小时，涡轮转速上升，变矩比随之减小，转矩自动降低，从而自适应匹配行驶工况，保证起步平稳、行驶平顺。
二、三元、四元、综合与闭锁
1. 三元件综合式液力变矩器
由泵轮、涡轮、导轮三个工作元件组成，并通过单向离合器将导轮连接在固定壳体上。低速时导轮锁止不动，实现增矩功能；转速比达到一定值后，导轮随液流自由旋转，变矩器转为偶合器工况，因此在较大范围内兼具变矩和高效传动特性，故称综合式液力变矩器。
2. 四元件综合式液力变矩器
在三元件基础上增加一个导轮，形成泵轮、涡轮、两个导轮的四元件结构，两个导轮分别配有单向离合器。它能在更宽的转速比范围内分段实现增矩与偶合工况，变矩系数更大、高效区更宽，综合性能优于三元件综合式液力变矩器。
“综合” 的意思就是：既会变矩、又能当偶合器用，两种功能合在一个机器里。
3. 闭锁式液力变矩器
在普通液力变矩器内部增设锁止离合器。起步、低速工况下离合器分离，按液力变矩器方式工作，实现柔性传动与增矩；中高速行驶时锁止离合器接合，使泵轮与涡轮刚性连接，动力直接机械传递，消除液力损失，显著提高高速传动效率并降低油耗。
三、液力变矩器效率的提升
液力变矩器效率提升的核心是解决 “低速增扭需求” 与 “高速液力滑差损失” 的固有矛盾，早期通过综合式结构实现突破：在传统三元件基础上给导轮加装单向离合器，低速时导轮锁止发挥增扭作用，高速时导轮随液流自由旋转，自动切换为高效偶合工况；四元件综合式进一步增加第二导轮与单向离合器，实现分段变矩，大幅拓宽了高效工作区间。
现代主流的闭锁式液力变矩器是效率提升的终极方案，它在综合式基础上增设锁止离合器，起步低速时保留液力传动的平顺增扭特性，中高速时锁止离合器接合，使泵轮与涡轮刚性直连，传动效率接近 100%，彻底消除了液力滑差损失，实现了全工况下动力性与经济性的最优平衡。
四、典型行星齿轮变速器及其传动比计算
1.辛普森式行星齿轮机构
（1）结构特点
辛普森变速器的核心特点是采用共用太阳轮的双行星排结构，仅由前后太阳轮组件、行星架和齿圈四个独立元件构成，结构高度简化。它通过离合器、制动器和单向离合器控制不同元件的锁止与连接，实现多挡位切换，且前后行星排共用同一太阳轮，让两组行星机构共用核心部件，大幅减少了零件数量，同时保证了挡位逻辑清晰、工作可靠，是早期自动变速器中经典且高效的设计方案。
（2）各档位传动比计算
a.D-1档
b.D-2档
c.D-3档
d.D-4档
e.R档
2.拉维娜行星齿轮机构
（1）结构特点
拉维娜式行星齿轮变速器的核心结构特点是：由一个单行星排与一个双行星排复合而成，两行星排共用行星架和齿圈，仅通过前太阳轮、后太阳轮、行星架和齿圈四个独立元件实现多个档位。这一独特的复合设计使其结构紧凑、轴向尺寸短，特别适合前置发动机前轮驱动（FF）轿车的底盘布置需求。
相比辛普森式，拉维娜式的优点在于：结构更紧凑，因相互啮合的齿数较多，传递的扭矩较大，且传动比变化范围更宽，能实现多达6个前进挡。但缺点也同样明显：结构较复杂，双行星排和长短行星轮的啮合关系使其工作原理更难以理解，对维修诊断提出了更高要求
（2）各档位传动比计算
a.D-1档
b.D-2档
c.D-3档
d.D-4档
f.R档
3.6AT行星齿轮变速器
6速自动变速器（6AT）的核心结构特点是在标准的拉维娜行星齿轮机构前端，增加了一个单排行星齿轮组（前行星排），形成了经典的莱佩莱捷（Lepelletier）式行星齿轮系统。这样的设计使得整个变速器结构紧凑，在有限的体积内实现了6个前进挡。
在具体档位表现上，D-1、D-2、D-3及R档利用前行星排的减速作用，实现了起步和倒车时的扭矩放大；D-6档为直接挡，用于经济巡航；而D-4、D-5档则属于超速挡，通过前行星排使输出转速高于输入转速，有效降低了高速行驶时的发动机油耗。整体而言，这种结构兼顾了换挡平顺性与燃油经济性，是6AT变速器中非常成熟且应用广泛的技术方案。
第三章 电子控制机械式自动变速器
一、AMT的概念
AMT（Automated Mechanical Transmission，电控机械式自动变速器） 是在传统手动机械变速器和干式离合器的基础上，通过增加电子控制系统和执行机构实现自动化升级改造而来。
它保留了传统固定轴式齿轮变速器传动效率高、结构简单、成本低等优点，同时具备了液力自动变速器因自动换挡带来的操纵便捷性，被认为是继手动变速器和液力自动变速器之后的“第三代变速器”。
工作时，AMT由电控单元（ECU/TCU）根据车速、油门、驾驶员命令等参数，自动完成离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡、发动机油门开度的同步调节等操作，无需驾驶员干预换挡。
二、AMT控制难度大的原因
1）必须在动力切断状态下换挡，但缺乏缓冲元件
AMT换挡时必须先切断动力，但它没有像液力变矩器那样的柔性元件在起步、换挡过程中起缓冲和减振作用，导致换挡冲击较大。
2）换挡执行机构的冲击较大
固定轴式变速器采用拨叉换挡，与液力自动变速器中采用液压控制的制动器和离合器相比，换挡时的冲击更加剧。
3）干式离合器不允许长时间滑磨
AMT使用的单、双片干式离合器与液力自动变速器的湿式多片离合器相比，不允许长时间打滑，否则会烧坏摩擦片。因此对起步、换挡过程的控制精度要求极高，平顺性与离合器磨损是一对相互矛盾的指标，必须在两者之间寻求最佳平衡。
4）换挡时需要同时控制多个变量
液力自动变速器通常在定节气门状态下换挡（通过对点火提前角的控制来实现功率调整），而AMT需要在换挡时动态变化节气门开度，同时协调离合器、发动机和换挡执行机构的动作，控制复杂程度更高。
5）坡道起步难度大，需额外增加辅助装置
液力变矩器具有自动适应性，坡上起步很容易。而机械变速器依靠驾驶员协调制动器、离合器和发动机油门才能实现平稳起步，因此AMT进行自动化控制时，需增加坡道辅助起步装置，进一步提升了系统的复杂度和控制难度。
综合而言，AMT控制难度大的核心原因在于：它继承了手动变速器“硬连接”的传动特性，却又必须在无液力缓冲的情况下，通过精密的电子控制去模拟优秀驾驶员的离合与换挡操作，同时兼顾平顺性、磨损和响应速度等多重矛盾目标。
三、影响AMT离合器最佳结合规律的因素
（1）离合器接合行程
第一阶段（零转矩传递）：接合速度较快，以实现快速起步或减小换挡时功率中断的时间。
第二阶段（转矩传递急速增长）：接合速度较慢，以获得平稳起步或换挡，提高乘坐舒适性、减少传动系冲击载荷。但不宜过慢，否则滑摩时间长，影响离合器寿命。
第三阶段（恒转矩传递）：接合速度较快，以使压紧力尽快达到最大值，并保留分离轴承与分离叉之间的间隙。
（2）节气门开度
第一阶段接合速度正比于节气门开度。但起步时需发动机达到目标转速后才平稳接合，防止熄火。
第三阶段因发动机与输入轴已接近同步，接合速度不再受节气门控制。
起步时接合速度分缓慢、正常、急速等，主要按节气门踏入量控制。
中高车速范围内，除节气门大小外，还与节气门开度的变化率有关。
（3）发动机转速
离合器接合时，发动机转速ne会出现变化，接合的速度越快转速的波动量越大。
为防止发动机输出转矩小于离合器从动轴转矩，使发动机转速下降过低而引起爆震，造成车身振动甚至发动机熄火。控制系统需先计算发动机的目标转速ne0，如果发现该节气门开度下的ne<ne0，则离合器分离，停止接合。
（4）挡位与车速
挡位：低挡传动比大、后备功率大，加速度大，可能产生的动载荷也大。为提高平顺性、舒适性及减小动载荷，低挡时应放慢离合器接合速度，换挡时间更长。
车速：车速间接反映外界负荷大小。同一节气门开度下，车速越高说明外部阻力越小，离合器接合速度可以加快。
（5）坡度与载荷
道路坡度和汽车载荷增加，会引起发动机转速峰值及输出转矩的明显变化。
为降低动载荷、提高接合平稳性，离合器的接合速度应适当放慢。
四、AMT的基本结构
AMT（电控机械式自动变速器）的核心结构由三大执行机构和控制单元组成：
发动机控制单元：负责节气门开度自动化控制，实现发动机转速、负荷的匹配调节。
离合器控制单元：通过液压 / 电控机构控制离合器的分离与接合，实现动力的平稳传递与切断。
齿轮式变速器：保留传统机械变速箱的齿轮传动结构，由换挡与选择机构控制档位切换。
ECU 控制单元：接收传感器信号，执行控制程序，协调三大机构工作，同时集成故障诊断、失效防护等功能。
五、液压控制系统控制原理
信号输入：ECU 采集驾驶员意图信号（加速踏板开度、选挡手柄指令）和车辆状态传感器信号（车速、发动机转速、档位位置等）。
控制决策：ECU 调用存储器中的最佳控制程序（换挡规律、离合器接合规律、节气门调节规律），计算出节气门开度、离合器接合速度、换挡时机等控制指令。
执行控制：
发动机控制：驱动节气门执行器，实现发动机转速与负荷的匹配调节。
离合器控制：通过液压系统控制离合器油缸，实现离合器的平稳分离与接合，避免起步 / 换挡冲击。
换挡控制：驱动换挡液压油缸，控制选换挡机构动作，完成齿轮式变速器的档位切换。
功能目标：通过三者协同控制，实现最佳动力匹配，达成平稳起步、迅速换挡、良好行驶性能的目标；同时系统支持自动巡航、故障自诊断与失效防护等附加功能。
第四章 电控机械无级变速器
一、CVT的概念
CVT，全称Continuously Variable Transmission（无级变速器），是一种能在其变速范围内实现无数个连续传动比的自动变速系统，它省去了传统变速器复杂的齿轮组，主要依靠一对可变直径的锥形带轮和一条传动钢带（或钢链）来传递动力，通过液压系统改变带轮直径实现传动比的无级变化。
二、为何CVT时内燃机的理想传动系统？
1. 极致的燃油经济性
保持最佳转速：CVT能够连续、无级地改变传动比，精确地将发动机转速维持在最佳燃油经济性区间内运行，这从根本上解决了传统变速器因固定传动比而无法完美匹配发动机所有工况的问题。
显著节油效果：实际应用中，搭载CVT的车辆相比传统自动挡（AT）车型，燃油经济性可提高10%-15%。
2. 卓越的行驶平顺性与动力性
线性动力输出：CVT摒弃了传统变速器切换固定齿轮比的过程，彻底消除了换挡时的顿挫感，实现了行云流水般的平顺加速。
更优的动力响应：车辆加速时，CVT能瞬间将传动比调整到发动机输出最大功率的转速区间，让动力响应更直接，尤其在超车或爬坡时，能提供更充沛、持久的加速感。
3. 简洁紧凑的结构
结构简单：CVT省去了传统AT中复杂的行星齿轮组，主要由两组带轮和钢带构成，因此其结构更简单、体积更小、重量更轻。
成本优势：简化的结构也使得其制造成本和难度通常低于传统AT，利于在更多车型上普及。
三、CVT的基本结构、传动路线和优缺点
1.CVT的基本结构
主、从动V形传动轮（工作轮）
每个带轮由可相对滑动的两部分组成，形成V形凹槽。
主动轮接收发动机动力，从动轮输出动力。
可动部分通过液压控制轴向移动，改变凹槽宽度，从而连续改变工作半径。
金属传动带（V形传动带）
由约280~400片金属片和两组金属环组成。
金属片由工具钢制成，金属环（每组10~12片）起导向和约束作用。
依靠带轮挤压摩擦力传递动力。
液压控制系统
包括液压泵（齿轮泵、叶片泵或柱塞泵）、液压油缸、控制阀体等。
ECU根据车速、节气门开度等信号，控制工作轮液压缸压力，实现无级变速。
起步/换挡机构
可选装液力偶合器（改善起步性能，但应用较少）
或湿式多片离合器（电控，应用也较少）
或液力变矩器+闭锁式（如奥迪01J车型，带飞轮减振装置）
辅助传动部件
行星齿轮机构（用于前进/倒挡切换）
主减速器、差速器
变速器控制单元（TCU）
2.传动路线
典型动力传递路线如下：
发动机 → 起步元件（液力变矩器/离合器） → 油泵 → 行星排（前进/倒挡离合器） → 主动带轮 → 金属带 → 从动带轮 → 主减速器 → 差速器 → 半轴 → 驱动车轮
以奥迪01J无级变速器为例的具体过程：
（1）发动机输出轴动力经飞轮减振装置传入CVT输入轴。
（2）动力先到达主动轮，通过V形传动带传递至从动轮。
（3）同时，液压控制系统根据驾驶需求调节主动轮和从动轮可动盘的轴向移动，改变带轮与传动带的工作半径，实现无级变速。
起步时：主动轮工作半径小，从动轮工作半径大 → 大传动比，提供大转矩。
高速时：主动轮工作半径增大，从动轮工作半径减小 → 小传动比，适应高车速。
从动轮输出的动力再经辅助减速齿轮、行星齿轮系、主减速器和差速器，最终驱动车轮。
若配备液力变矩器，则变矩器泵轮带动涡轮，再传给CVT主动轮。
3.性能优缺点
（1）优点
传动比连续，真正实现无级变速
没有固定档位，可在任意传动比工作，使发动机始终处于最佳工况。
动力传递平稳，换挡无顿挫
彻底消除传统自动变速器（AT、AMT）换挡时的冲击感，乘坐舒适性好。
燃油经济性好
能精确维持发动机在低油耗转速区间运行，相比传统AT节油10%~15%。
结构相对简单，零件数量少
省去了复杂的行星齿轮组（用于变速的部分），体积小、重量轻。
操纵方便
全自动控制，无需驾驶员干预换挡。
（2）缺点
可承受的最大扭矩有限
金属带靠摩擦力传递动力，不适合大功率、大扭矩发动机（主要应用于中小排量车型）。
加速感较弱，缺乏驾驶激情
无换挡冲击，发动机转速变化平缓，部分驾驶者觉得“没劲”。
钢带容易打滑，可靠性相对较低
在高负荷或激烈驾驶时可能出现打滑，维修成本较高。
液压控制系统较复杂，对油品和精度要求高
需要专用CVT油，油压控制失效会导致变速故障。
部分配置（如液力偶合器+CVT）结构仍较复杂，应用较少
液力偶合器改善了起步性能，但其他性能改善不大，且结构较复杂，故应用较少”。
第五章 双离合自动变速器
一、DCT的概念
DCT 即双离合自动变速器，是采用两套离合器分别控制奇数挡与偶数挡齿轮、可实现预选挡位并快速切换、动力传递几乎无中断的电控机械式自动变速器。
二、DCT的基本结构、传动原理
1.基本结构
DCT 本质上是两套 AMT（电控机械式自动变速器）的合成，核心由以下模块组成：
（1）核心传动部件：湿式多片双离合器
采用两套独立的多片湿式离合器，尺寸比 AT 的离合器更大，由 ECU 通过电磁阀控制油压实现压紧 / 分离。
两套离合器工作状态相反，不会同时接合，分别控制奇数挡和偶数挡的动力传递。
（2）齿轮传动机构：三轴式（含 2 输入轴 + 2 输出轴）齿轮组
输入轴：两根同心嵌套的输入轴
输入轴 1（实心轴）：与离合器 1 相连，控制 1、3、5 挡及倒挡齿轮。
输入轴 2（空心轴）：与离合器 2 相连，控制 2、4、6 挡齿轮。
输出轴：两根平行布置的输出轴
输出轴 1：装有 1、2、3、4 挡从动齿轮，配备两套同步器（控制 1/3 挡、2/4 挡），与主减速器啮合。
输出轴 2：装有 5、6、R 挡从动齿轮，配备两套同步器（控制 5 挡、6/R 挡），也与主减速器啮合，且输出齿轮齿数不同，形成两个主减速比。
（3）控制与执行机构
自动换挡机构：由液压马达推动拨叉，实现同步器与挡位齿轮的啮合 / 分离。
电子控制液压控制系统：包含 6 个油压调节电磁阀（控制离合器和挡位油压）、5 个开关电磁阀（控制挡位选择和离合器工作），实现对离合器和换挡动作的精准控制。
2.传动原理
DCT 通过两套离合器交替工作、挡位预选，实现几乎无动力中断的换挡过程：
动力分配与挡位预选
离合器 1 接合时，动力通过输入轴 1 传递给 1/3/5 / 倒挡齿轮；离合器 2 接合时，动力通过输入轴 2 传递给 2/4/6 挡齿轮。
行驶中，ECU 会根据车速、油门信号预判下一个挡位，提前控制同步器预啮合下一挡位的齿轮。
换挡过程：离合器交替切换
换挡时，ECU 控制当前工作的离合器逐渐分离，同时控制另一套离合器同步接合。
由于两套离合器的切换是无缝衔接的，动力传递几乎不会中断，实现了快速、平顺的换挡效果。
控制逻辑
湿式离合器的接合 / 分离由油压控制，ECU 通过电磁阀调节油缸压力，实现离合器的软接合，避免冲击。
换挡拨叉由液压马达驱动，配合同步器完成挡位切换，整个过程由液压控制系统精准控制。
三、DCT离合器操纵机构的工作原理
1.核心控制逻辑
两套离合器（C1/C2）分别控制奇数挡（1/3/5 / 倒挡）和偶数挡（2/4/6/7 挡），工作状态互锁，不会同时接合：
挡位预选：TCU 根据车速、油门信号预判下一个挡位，提前控制同步器预啮合对应齿轮
无缝切换：换挡时，当前工作离合器线性分离，目标离合器同步接合，动力传递几乎无中断，换挡时间低于 10ms
2.湿式双离合器（DQ250 6 速）操纵原理
（1）结构基础
采用多片湿式离合器，摩擦片完全浸没在 ATF 油中，每套离合器对应独立的液压腔、活塞和压力传感器，尺寸比 AT 离合器更大。
（2）操纵过程
TCU 计算目标油压后，指令电磁阀调节对应液压腔的油压，推动活塞轴向移动，压紧 / 松开多组摩擦片：
油压升高：活塞推动压盘压紧摩擦片，离合器接合，动力传递
油压降低：弹簧复位推动活塞回位，摩擦片分离，动力切断
油压线性可调：可精确控制半联动状态，实现软接合，避免冲击
油液作用：同时承担扭矩传递、冷却和润滑功能
（3）特点
散热性能优异，可承受最大 350Nm 扭矩，适配 1.8TSI/2.0TSI 等大排量发动机。
3.干式双离合器（DQ200 7 速）操纵原理
（1）结构基础
采用双质量飞轮 + 干式单片离合器，摩擦片暴露在空气中散热；两套离合器为常开状态，只有施加压力时才接合；操纵机构为液压顶杆 + 机械杠杆 + 膜片弹簧组合。
（2）操纵过程
TCU 指令滑阀箱的液压顶杆推动对应离合器的接合杠杆，通过膜片弹簧的变形推动压盘轴向移动：
顶杆伸出：推动接合杠杆，膜片弹簧变形带动压盘压紧摩擦片，离合器接合
顶杆缩回：膜片弹簧复位，压盘松开摩擦片，离合器分离
精确控制：通过非接触式行程传感器监控推杆位置，线性调节压盘压力
缓冲作用：双质量飞轮吸收发动机扭转振动，降低接合冲击
（3）特点
结构轻量化（仅 72kg），传动效率高，仅需 1.7L 液压油；但散热依赖空气，最大承受扭矩 250Nm，适配 1.4TSI 等中小排量经济型车型。
4.换挡过程完整示例（1 挡升 2 挡）
当前状态：离合器 C1 接合，动力通过输入轴 1 传递至 1 挡齿轮，C2 分离，TCU 已预挂 2 挡
换挡触发：达到最佳换挡工况时，TCU 发出换挡指令
交替切换：C1 液压腔油压逐渐降低，C2 液压顶杆逐渐伸出；C1 完全分离的同时 C2 完全接合
完成换挡：动力无缝切换至输入轴 2 传递至 2 挡，TCU 立即预挂 3 挡，为下一次换挡做准备
第六章 各类变速器结构性能对比
第七章 新能源汽车传动系统结构与原理
一、ECVT
1.核心本质
ECVT（电子无级变速器）并非传统意义上的变速箱，而是丰田 THS 混动系统的核心，是一套通过行星齿轮组实现动力分流的动力耦合方案。
2.系统核心结构
（1）动力分流核心——行星齿轮组
太阳轮：连接MG1 发电机
行星架：连接汽油发动机
外齿圈：连接MG2 驱动电机和车轮
（2）其他关键组件
双电机系统
MG1（发电机）：启动发动机、调节发动机转速并发电
MG2（驱动电机）：直接驱动车轮、回收制动能量
动力控制单元（PCU）：实时协调发动机、双电机及电池的能量分配
镍氢电池组：储存回收能量，支持纯电模式行驶
3.核心工作原理
（1）动力分流原理
行星齿轮组的三个部件相互啮合、传动比固定，任何一个齿轮的转动都会带动另外两个。系统通过调节 MG1 电机的转速，实现发动机转速与车轮转速的解耦，从而在不改变发动机转速的情况下调节车速，达成无级变速效果，同时让发动机始终工作在最高热效率区间。
（2）五种典型工作模式
4.控制策略
系统根据油门开度和电池 SOC 值动态分配动力：
低速工况：发动机大部分动力用于发电，少部分驱动车轮，MG2 补充动力
高速工况：发动机大部分动力直接驱动车轮，少部分发电
发动机最优热效率区间：MG1 被锁止，MG2 空转，动力完全由发动机提供
5.核心优势
结构简单：无离合器、无液力变矩器
平顺性极佳：无传统换挡顿挫
油耗极低：通过动力分流始终让发动机工作在高效区间
二、DHT
1.核心本质
DHT（Dedicated Hybrid Transmission，混动专用变速器）是P2+P2.5 双电机与三挡双离合变速箱高度集成的混动专用传动方案，通过电机与机械传动的深度融合，实现全工况高效动力分配与无感换挡，系统传动效率达 97.6%。
2.系统核心结构
（1） 双电机驱动架构（P2+P2.5）
P2 电机：与发动机同轴布置，集成控制发动机介入的离合器 C1，兼具启动发动机、发电和辅助驱动三重功能
P2.5 驱动电机：与变速箱平行布置（不占用轴向空间），通过减速齿轮直接驱动车轮，是主要动力输出单元，同时负责制动能量回收
（2）三挡双离合变速机构
采用简化的三挡双离合齿轴结构，核心为三组离合器 + 输出轴同步器：
C1 离合器：系统总控开关，控制发动机是否接入动力系统
C2 离合器：控制动力通过 1 挡、3 挡齿轮传递
C3 离合器：控制动力通过 2 挡齿轮传递
同步器布置在输出轴上，实现不同挡位齿轮的平顺啮合与分离
（3）控制系统与辅助部件
电驱单元（PCU）：实时采集车速、油门、电池 SOC 等信号，协调发动机、双电机及离合器的工作状态
动力电池：储存回收能量，支持纯电模式行驶
润滑系统：电子泵 + 机械泵双泵设计，为整个系统提供压力和润滑
3.核心工作原理
（1）动力分流与多模式智能切换
系统可根据工况智能切换 9 种工作模式，实现全工况高效覆盖：
纯电模式：发动机停机，C1 分离，P2.5 电机单独驱动车轮
发动机直驱模式：发动机通过变速箱直接驱动车轮，电机辅助或空转，高速工况下传动效率最优
串联模式：C1 接合，发动机带动 P2 电机发电，电能供给 P2.5 电机驱动车轮，发动机不直接参与驱动
并联模式：发动机与双电机协同驱动，动力通过三挡变速箱直驱车轮，适用于中高速巡航和全负荷加速
能量回收模式：减速时 P2.5 电机作为发电机，回收动能效率达 60%-70%
驻车 / 行车充电模式：发动机带动 P2 电机为动力电池充电
（2）电机辅助无感换挡原理（核心创新）
这是 DHT 与传统 DCT 的本质区别：
换挡前，P2/P2.5 电机主动调速，精准匹配发动机与目标挡位的转速差
配合 C1/C2/C3 离合器与同步器的协同动作，换挡时间缩短至 100ms 以内（传统 DCT 约 200-300ms）
整个过程无动力中断，彻底解决了传统双离合变速箱的换挡顿挫问题
（3）省油核心逻辑
功率分流机制：类似行星齿轮原理，发动机动力可按需分配：一部分直接驱动车轮，多余部分通过 P2 电机转化为电能存储或辅助驱动，让发动机始终工作在最高热效率区间（>44.5%）
全工况高效覆盖：低速用电、中速串联发电、高速直驱，避免了单挡混动高速工况下发动机转速过高的低效问题，百公里亏电油耗低至 4.2L
课后作业1
例如：
课后作业2
模拟试题1
一、简答题
1. 用于控制液力变矩器闭锁的电磁阀类型及原因
答案：
类型：常闭型电磁阀。
原因：不通电时保持关闭状态，确保液力变矩器闭锁可靠，减少液力传动能量损失，提高传动效率。
2. 节气门开度对AMT离合器结合规律的影响
答案：大开度：发动机扭矩需求高，离合器快速结合以传递大扭矩。
小开度：离合器平缓结合，提升驾驶平顺性。
3. 金属带CVT配备起步装置的原因及类型
答案：
原因：CVT低速无法传递大扭矩，需辅助平稳起步。
类型：液力变矩器（缓冲扭矩）和多片离合器（直接传递动力）。
4. DCT与DSG的含义及联系
答案
DCT：双离合器变速器（Dual Clutch Transmission），通过两组离合器控制奇偶档位。
DSG：直接换挡变速器（Direct Shift Gearbox），大众对DCT的商标名称。
联系：DSG是DCT的具体实现形式，技术原理一致。
二、分析计算题
5. 液力变矩器输出特性分析
答案：
输出特性与发动机外特性差异：
液力变矩器输出扭矩随转速差变化，具有扭矩放大功能（如变矩比 K=TtTpK=TpTt）。
发动机外特性为固定扭矩-转速曲线，无扭矩放大。
工作轮展开图分析：
变矩区：导轮固定，涡轮扭矩随转速差增大而增大。
耦合区：导轮自由旋转，扭矩比为1:1。
最广泛应用类型：
三元件综合式液力变矩器（泵轮、涡轮、导轮）。
原因：兼具变矩与耦合功能，效率高且适应性强
6. 4排行星齿轮9速变速器分析
答案：
行星排特性：
第1、2排：单行星轮结构，传动比小，适用于低速档。
第3、4排：双行星轮或复合结构，传动比大，适用于中高速档。
传动路线（A、B、F结合）：
输入 → 离合器A → 第3排行星架 → 第4排齿圈 → 离合器B → 输出。
制动器F固定第2排太阳轮，形成支点。
传动比计算（示例）：
第3排传动比：i3=1+ZrZsi3=1+ZsZr
第4排传动比：i4=−ZrZsi4=−ZsZr
总传动比：i=i3×i4=−(1+ZrZs)×ZrZsi=i3×i4=−(1+ZsZr)×ZsZr
功率循环判断：
存在功率循环。
原因：部分齿轮组反向传递扭矩，导致能量损耗。
7. CVT传动系统分析
答案：
前进档动力传递路径：
发动机 → 飞轮 → 主动带轮 → 钢带 → 从动带轮 → 中间减速器 → 差速器 → 驱动轮。
空档与倒档实现：
空档：分离离合器，中断动力链。
倒档：通过行星齿轮组反转动力方向。
中间减速器作用：
放大CVT输出扭矩，适应低速大扭矩需求，降低最终传动比
8. 6速DCT工作原理
答案：
5档传动路线：
离合器K1结合 → 输入轴1 → 5档齿轮 → 输出轴。
5档换4档过程：
预选4档（离合器K2准备） → 断开K1 → 结合K2 → 切换至输入轴2的4档齿轮。
示意图与实际差异：
示意图省略液压控制、同步器及传感器，实际机构需电子控制单元和冷却系统。
模拟试题2
