1 设计目的及意义

1.1 变速器的组成与功用

变速器包括两大组成机构：传动机构与操纵机构。传统操纵机构由变速杆、拨叉、拨叉轴及自锁、互锁装置组成，可以实现按照驾驶员意愿换挡，同时防止自动脱档或同时挂入两档。传动机构通常使用普通的齿轮啮合传动，也有部分采用行星齿轮传动。通过不同齿轮对的分别啮合，实现不同的传动比传动，进而改变输出的扭矩与转速，通过传动轴、减速器、半轴传递到车轮，以改变汽车行驶的速度以及传递到车轮上的扭矩，从而可以使汽车适应各种路况，更高效地利用发动机提供的能量^[1]。除此之外，变速器还可以用于倒车、带档下坡，防止刹车失灵^[2]，以保证汽车的安全性以及功能性。

综上所述，变速器的功能可以归纳为：

改变传动比，从而扩大发动机输出的扭矩转速范围，使汽车能够适应各种复杂的路况，保证发动机在高效率、高动率区间运行^[3]。

实现倒挡，使输出轴反转，汽车倒车

实现空挡，使汽车不熄火的情况下空挡滑行，停车及起步，提高经济性。

由此看来，变速器在整车结构中作用必不可少。

1.2 常见变速器的特点

当今汽车市场上使用率较高的变速器可以归为5个类别：手动变速器（MT,如东风雪铁龙 爱丽舍），液力自动变速器（AT,如宝马5系），电控机械式自动变速箱（AMT,代表为宝骏510），无极变速箱（CVT， 如日产 轩逸），双离合变速箱（DCT，如大众 迈腾）^[4]。

上述变速器由于其构造性能的不同，适用的领域也往往不同。例如，液力自动变速器（Automatic Transmission）的传动比变化范围大，省去了机械式离合器部分，操纵轻便、简单，且结构紧凑^[5]，通常用于普通客车和重型车。电控机械式自动变速箱（Automated Mechanical Transmission）一方面不需要手动换挡，另一方面，保留了大部分传统手动变速箱的齿轮结构，制造工艺成熟，成本低廉，传动效率也高^[6]。无极变速箱（Continuously Variable Transmission）将实现变速比的齿轮结构改换成了一对滑轮加钢带的结构 ^[7]。可以实现无级传动，消除了换挡时的顿挫感，驾驶平顺性好^[8]。但其钢带承受力有限，故障率较高，目前的控制策略还不够完善，传动效率通常在70~95％^[9]。双离合变速箱（Dual Clutch Transmission）则可以减少换挡时间，同时换挡时动力也不会停滞，或停滞的时间非常短，实现动力换挡^[10]。这些较先进的变速器往往在舒适性，动力性等性能上有更高的追求，而不得不在燃油经济性，成本造价上有所妥协，因而一般装配于中高端车型。

手动变速器（ManualTransmission）在现在较流行的有三轴式或二轴式，包括换挡杆，同步器，输出轴，输入轴，中间轴，倒挡轴以及各档位的对应齿轮。小型轿车中较常见的有5档和6档^[11]，档位数越多，轿车在最佳经济转速转速区间工作的几率越高，但是同时操作更加繁琐，换挡也更加频繁。MT的发展时间长，工艺成熟，因而造价低且工作可靠，由于其依靠齿轮传动，传动效率往往也较高，一般用经济型轿车或者对操控体验有较高要求的赛车^[12]。

所以，本设计中对于小型轿车的变速箱设计，在考虑了成本造价与可靠性后，选择三轴式5档的手动变速箱进行设计。