汽车变速器的性能与轴承类型分析

汽车变速器的性能与轴承类型分析

覃勇

雅安职业技术学院 四川省雅安市 625000，

摘要：汽车的重要速度控制单元是汽车变速器，本文将主要描述变速器的特性和性能。同时，将讨论选择以前置变速箱为例，变速器轴承选择的问题，同时考虑到汽车变速器的噪音、结构和输出功率要求。例如，对低摩擦圆锥滚子轴承进行了耐磨性测试和分析，获得的结果可以为汽车变速器和轴承的选择和组合提供特定的标准。

关键词：汽车变速器；性能与轴承；类型分析

随着中国国民经济的不断发展，汽车的数量不断增加，人们对汽车的需求也逐渐增加，使汽车成为社会生活的重要组成部分。汽车的变速器是车辆的重要组成部分，其性能直接影响车辆的整体性能。变速器必须具有方便的换档、大功率、紧凑的结构和高可伸缩性的特征。随着人们对车辆性能的要求不断提高，变速器轴承性能也必须满足更高的要求。在本文中，分析了影响变速器性能的因素，尤其是变速器和轴承之间的关系，为选择变速器轴承提供了特定标准。

1. 变速器的特征

通常，在汽车变速器中，驾驶员可以选择自动或手动变速器的行驶速度。驾驶员可以选择变速器的传动比以改变发动机的输出扭矩并改变车辆的速度。根据行驶模式，汽车变速器可分为不同类型。通常，两轮驱动车辆分为前后驱动变速箱（TM）和前后驱动变速箱（TI/A）。根据变速箱模式，它可以分为三种类型：手动变速器、自动变速器和无级变速器。表1示出了在两轮驱动车辆中通常使用的变速器动力传递部件和润滑剂的类型。对于大多数变速器，动力传递是通过安装在铝制变速器壳体中并使用油润滑的齿轮实现的。

2. 汽车自动变速器种类

首先，液力自动变速器是一种用于汽车的自动变速器。它是在行程计算机的控制下根据燃油供应和发动机转速的变化实现自动变速的装置。驱动程序的操作相对方便。它有效地减少了劳动力，并使驾驶员专注于驾驶汽车以实现安全驾驶。其次，电控机械式自动变速器是汽车的另一种自动变速器。操作原理是驾驶员操作油门踏板，选择器将控制信号发送到控制设备，然后电子控制设备收集诸如发动机转速和节气门开度等信号，并将电信号的内容发送给ECU。输入以使行程计算机能够识别车辆的各种行驶状况。此外，ECU根据最佳换档正时和离合器操作规则科学地控制节气门开度、离合器和变速，并实现最佳匹配，例如机油供应和离合器组合，并具有出色的驱动性能，可以稳定启动并尽快达到换挡能力。另外，无级变速自动变速器是一种自动汽车变速器，其由两组变速轮和一条传动带组成。

3. 高输出、轻量紧凑变速器与轴承类型

必须设计适当的滚动轴承以满足变速器结构、重量和输出的要求。滚动轴承的要求主要包括小尺寸，高强度和长寿命。有多种方法可以组合支撑在变速器主轴上的轴承，但主要方法有：首先，1套球轴承+ 1套球轴承。其次，圆柱滚子轴承1套+圆柱滚子轴承1套（主要在轴向载荷不大时使用）第三，1套球轴承+ 1套圆柱滚子轴承。第四，1套圆锥滚子轴承+ 1套圆锥滚子轴承。不同类型轴承的应用领域存在明显差异。圆锥滚子轴承的轴向负载能力明显高于其他类型的轴承，可以更好地满足传动结构的重量和输出功率要求。因此，为本文选择最后一种组合的类型。对于圆锥滚子轴承寿命短的某些应用，主要的响应策略是增加滚动体的直径，以便可以适当增加额定动载荷。但是，当需求很高时，仅此过程不能满足要求，因为变速器轴承的实际寿命通常不会达到其额定值。在本文中，将分析变速器轴承的疲劳损坏类型，主要是通过变速器和疲劳分析回收的润滑油。结果表明，传动轴承的疲劳裂纹与表面缺陷有关，而不是从材料内部开始。这些缺陷主要是由漂浮在润滑油中的异物引起的。

4. 变速器振动噪声与轴承类型

汽车变速器在工作时会发出很多噪音。振动噪声主要分为振动噪声、颤动噪声、网状噪声等。变速器的振动和噪声特性主要与滚动轴承有关，并且频率分析工具通常用于分析此类轴承的特定频率噪声（轴承噪声）的原因。如果渗入的润滑油纯度不高，则异物会浮起并产生轴承噪音，这会影响轴承的寿命。干净、密封的轴承不存在此问题。随着时间的流逝，这种制造方式与开式球轴承的噪音之间存在很大差异。选择圆锥滚子轴承可以显着降低啮合齿轮副的噪音。但是，如果将变速器安装在铝制壳体中，则由于铝的膨胀作用，变速器壳体的热膨胀在长期运行期间会增加，轴承的预紧力将不起作用，并且可能会产生齿轮噪音。通常选择球轴承和圆柱滚子轴承的组合，以避免由于高温导致轴承预紧力损失而引起的振动问题。在这种组合中，这两个轴承分别用作固定端和自由端，并且可以有效补偿。高温的影响。如果圆锥滚子轴承的支撑跨度在一定范围内，则由于高温引起的热膨胀不会产生很大的影响，但是也会产生轴承噪音。原因是在车辆制造过程中对轴承进行预加载时，磨合时间不足，并且在运行期间提前丢失了预加载。为了解决这个问题，已经开发了一种快速组装的圆形滚子轴承，其显着减少了这种类型的轴承所需的磨合时间，该磨合时间仅为普通圆锥滚子轴承的四分之一，并且已预先组装。

5. 变速器效率改善与轴承类型

有许多因素会影响变速器扭矩损失。例如，摩擦损失、齿轮对啮合损失、润滑阻力。在正常工作条件下，滚动轴承的动摩擦扭矩要比滑动轴承的动摩擦扭矩小得多，因此圆锥滚子轴承具有滑动摩擦支撑。为了降低磨损率，需要减小圆锥滚子轴承的摩擦扭矩。因此，已经开发了几种低摩擦圆锥滚子轴承。最初开发此类轴承时的主要测试是降低一组轴承的摩擦扭矩。基于这种思想开发的第一代低摩擦圆锥滚子轴承的摩擦扭矩约为普通圆锥滚子轴承的80％。后来，还开发了第二代低摩擦圆锥滚子轴承，以进一步减少磨损。开发这种轴承的主要考虑因素是刚性，成对使用时的寿命以及滚子的直径和长度的优化。

6. 手动变速器换挡操纵性与轴承类型

由于变速器中使用铝制外壳而导致的高温下预紧力的损失，但是即使在低温下也存在一些问题。随着变速器冷却，变速器壳体收缩，从而在拧紧轴承和相应的旋转扭矩之前显着增加了负载，这也增加了变速时车辆的变速力。图1显示了换档力与温度变化之间的关系。随着温度下降，圆锥滚子轴承的预紧力和换挡力同时增加。为避免这些不利影响，可以选择球轴承和圆柱滚子轴承的组合，这对变速力没有明显影响。

结语：综上所述，汽车变速器中使用了各种轴承，包括球轴承、圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承，每种轴承都有特定的范围。对于某些特殊应用，需要将它们结合起来。为了满足轴承的性能要求，需要对这些轴承进行合理的设计。另外，有必要根据变速器的特性开发和组合轴承。

参考文献：

[1]李英杰.汽车变速器发展及其对变速器油的性能要求[J].现代工业经济和信息化,2020,10(02):76-77.

[2]詹长书,王清.基于改进遗传算法电动汽车变速器参数设计与优化[J].重庆理工大学学报(自然科学),2020,34(02):1-5.

[3]郭蕊蕊.汽车变速器油封密封试验台的开发及应用[J].拖拉机与农用运输车,2020,47(01):48-50.

[4]赖俊,梅自元.汽车变速器CAE仿真与试验分析[J].清远职业技术学院学报,2020,13(01):51-54.