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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2汽车变速器发展史5

1.2.1基础性技术创新5

1.2.2汽车与传动装置的发展7

1.2.3汽车变速器的几个发展阶段8

1.2.4齿轮传动零件和变速器其他零件的发展17

1.2.5液力变矩器和离合器的发展20

1.2.6现象研究：传动损失与效率21

1.2.7历史回顾22

第2章 交通-车辆-传动系统回顾24

2.1交通与车辆工程的基本原理24

2.1.1汽车在我们的流动世界中的重要意义25

2.1.2交通工程的走势28

2.1.3旅客和货物运输系统30

2.1.4替代的运输概念33

2.2汽车、变速器和零件市场与开发34

2.2.1市场状况与产量35

2.2.2发展情况37

2.3汽车与传动工程的基本要素38

2.3.1汽车与汽车用途的系统分类38

2.3.2汽车为什么需要变速器39

2.3.3汽车传动系的功能41

2.3.4旋转方向、传动比和转矩的相互关系42

2.3.5道路分布、载荷循环频次分布、汽车典型用途和驾驶人类型45

2.4汽车传动装置的基本性能和特征46

2.4.1传动系的使用寿命和可靠性46

2.4.2中心距特征值48

2.4.3变速器质量特征值49

2.4.4变速器成本特征值50

2.4.5变速器噪声51

2.4.6变速器的损失与效率51

2.5变速器设计的趋势52

第3章 动力传递基础57

3.1功率需求57

3.1.1车轮阻力57

3.1.2附着力、动态车轮半径和滑移率59

3.1.3空气阻力60

3.1.4坡度阻力62

3.1.5加速阻力63

3.1.6总行驶阻力63

3.1.7效率图65

3.2原动机的多样性67

3.2.1概述67

3.2.2使用电能存储装置的电驱动装置68

3.2.3使用燃料电池的电驱动系统69

3.2.4混合动力驱动系统70

3.3功率输出与内燃机特性74

3.3.1发动机转矩/速度特性74

3.3.2发动机阔度与节气门图75

3.3.3油耗特性图76

第4章 功率转换：传动比选择78

4.1传动系78

4.2总传动比和传动比阔度79

4.2.1传动比阔度80

4.2.2传动系最大传动比iA，max的选择81

4.2.3传动系最小传动比iA，min的选择82

4.2.4最终传动比84

4.3中间传动比的选择84

4.3.1车速/发动机转速图85

4.3.2几何速比级差85

4.3.3渐变速比级差87

4.4无级变速器传动比的变化87

第5章 发动机与变速器的匹配89

5.1驱动力图90

5.1.1绘制驱动力图（举例）92

5.1.2发动机制动力93

5.1.3采用干式离合器的齿轮式变速器95

5.1.4采用液力变矩器的齿轮式变速器95

5.2车辆性能97

5.2.1最高转速97

5.2.2爬坡能力98

5.2.3加速性能99

5.3燃油消耗99

5.3.1通过计算确定燃油消耗（举例）100

5.3.2通过测量确定燃油消耗101

5.3.3降低燃油消耗103

5.3.4无级变速器104

5.4排放105

5.5传动系统动态特性——舒适性107

第6章 汽车变速器系统的基本设计原理109

6.1变速器在汽车上的布置109

6.1.1乘用车109

6.1.2商用车112

6.1.3全轮驱动乘用车115

6.1.4全轮驱动横向与纵向动力学118

6.2变速器的型式与结构119

6.2.1变速器型式119

6.2.2变速器结构119

6.3变速器基本概念121

6.3.1有动力中断的换档121

6.3.2无动力中断的换档122

6.3.3无动力中断的无级变速器122

6.4定轴轮系、中间轴变速器和周转轮系123

6.5部件功能的解决方法——评价125

6.6乘用车变速器127

6.6.1乘用车手动变速器（MT）129

6.6.2乘用车机械式自动变速器（AMT）133

6.6.3乘用车双离合变速器（DCT）134

6.6.4乘用车自动变速器（AT）136

6.6.5乘用车混合动力驱动142

6.6.6乘用车无级变速器（CVT）145

6.7商用车变速器148

6.7.1商用车手动变速器（MT）150

6.7.2商用车机械式自动变速器（AMT）161

6.7.3商用车变矩器-离合器变速器（TCCT）165

6.7.4商用车自动变速器（AT）168

6.7.5商用车混合动力驱动装置169

6.7.6商用车无级变速器（CVT）171

6.8最终传动装置173

6.8.1乘用车主减速器173

6.8.2商用车主减速器175

6.8.3差速器与锁止差速器176

6.8.4商用车的轮边减速器181

6.8.5分动器181

6.9动力输出轴183

第7章 汽车齿轮式变速器的设计185

7.1齿轮性能极限185

7.1.1齿轮破坏的原因与破坏形式187

7.1.2齿根承载能力计算189

7.1.3点蚀承载能力计算190

7.1.4胶合承载能力计算192

7.2估计中心距192

7.3估计齿宽194

7.4工作疲劳强度和使用寿命195

7.4.1Wohler曲线197

7.4.2载荷累积频次分布与计数法198

7.4.3损伤积累理论201

7.5低噪声变速器的开发205

7.5.1变速器噪声及其起因206

7.5.2噪声是怎样到达耳朵的209

7.5.3噪声评价标准210

7.5.4对策213

第8章 轴的技术要求与设计216

8.1汽车变速器的典型要求216

8.1.1汽车变速器轴的结构216

8.1.2考虑应力和强度而进行的设计216

8.1.3挠度217

8.1.4振动问题218

8.2一般设计准则218

8.3变速器轴的强度计算219

8.3.1受力分析220

8.3.2轴承反力222

8.3.3空间梁的弯曲222

8.3.4剪切力和弯矩图223

8.3.5危险截面225

8.3.6应力225

8.3.7初定轴径227

8.3.8耐久强度设计228

8.3.9疲劳强度设计228

8.3.10轴的常用材料229

8.4变形计算230

8.5变速器轴的设计流程231

第9章 换档装置233

9.1换档元件分类234

9.1.1动力中断变速器换档元件235

9.1.2无动力中断的变速器换档元件237

9.1.3线控换档239

9.2同步器设计及布置240

9.2.1同步器功能需求240

9.2.2同步过程243

9.2.3同步器设计247

9.2.4同步器润滑系统256

9.2.5工程设计258

9.2.6可供选择的变速器同步器261

9.2.7细节问题262

9.3多片离合器布置和设计262

9.3.1多片离合器需求264

9.3.2换档过程264

9.3.3多片离合器设计266

9.3.4多片离合器润滑系统270

9.3.5工程设计272

9.3.6细节问题276

9.4驻车锁止278

9.4.1机械驱动的驻车锁止278

9.4.2电控驻车锁止系统280

9.4.3细节问题280

第10章 起步元件282

10.1干式离合器284

10.1.1干式离合器的结构284

10.1.2干式离合器的设计292

10.1.3干式多片离合器294

10.2湿式离合器295

10.3双离合器296

10.4液力偶合器与液力变矩器299

10.4.1原理300

10.4.2液力偶合器及其特性曲线302

10.4.3液力变矩器及特性曲线303

10.4.4发动机与液力变矩器联合工作305

10.4.5液力变矩器的实际设计309

10.4.6工程设计309

10.4.7提高效率的设计原理312

第11章 其他结构元件的设计与配置319

11.1轴承319

11.1.1滚动轴承的选择320

11.1.2滚动轴承的设计322

11.1.3滚动轴承的结构324

11.1.4滑动轴承——衬套与推力垫片326

11.2变速器的润滑与润滑剂328

11.2.1轴承的润滑329

11.2.2齿轮机构润滑原理329

11.2.3润滑剂的选择331

11.2.4润滑剂特性的选择331

11.2.5汽车变速器的终生润滑333

11.2.6变速器润滑剂的抗擦伤能力试验334

11.3供油与油泵335

11.3.1供油335

11.3.2油泵337

11.3.3若干细节问题342

11.4变速器壳体343

11.4.1变速器壳体的设计343

11.4.2变速器通风345

11.5变速器密封348

11.5.1静止零件的密封件348

11.5.2旋转零件的密封件351

11.5.3往复运动圆形零件的密封件353

11.5.4实例354

11.5.5检测泄漏的最终检查355

11.6车辆连续作用行车制动器355

11.6.1定义356

11.6.2发动机制动系统356

11.6.3缓速器357

11.6.4控制与使用361

第12章 汽车变速器的典型设计363

12.1乘用车变速器363

12.1.1乘用车手动变速器（MT）364

12.1.2机械式自动变速器（AMT）374

12.1.3乘用车双离合变速器（DCT）377

12.1.4乘用车自动变速器（AT）381

12.1.5乘用车混合动力驱动装置388

12.1.6乘用车无级变速器（CVT）390

12.2商用车变速器395

12.2.1商用车手动变速器（MT）396

12.2.2商用车机械式自动变速器（AMT）403

12.2.3商用车液力变矩器-离合器变速器（TCCT）410

12.2.4商用车自动变速器（AT）414

12.2.5商用车混合动力驱动装置417

12.2.6商用车无级变速器（CVT）418

12.3最终传动装置419

12.3.1乘用车车桥传动装置419

12.3.2商用车车桥和轮毂传动装置421

12.3.3差速器与锁止式差速锁425

12.4全轮驱动与分动器428

第13章 变速器电子控制439

13.1网络化系统439

13.2变速器电控单元（TCU）440

13.2.1TCU结构440

13.2.2工作条件和安装技术441

13.3控制系统442

13.3.1变速器执行器443

13.3.2离合器执行器443

13.3.3变速器控制功能444

13.3.4软件446

13.3.5变速器控制系统更多的例子447

13.4车辆规格数据软件输入的变速器标定448

第14章 计算机辅助变速器开发450

14.1原则和工具451

14.2驾驶仿真453

14.2.1车辆纵向动力学仿真454

14.2.2道路数据设置/采集456

第15章 汽车变速器的开发过程458

15.1产品的寿命周期459

15.2产品策略与产品规划460

15.3产品开发过程的各个发布阶段461

15.4设计过程与系统设计463

第16章 变速器制造技术471

16.1钢质零件加工的工艺链472

16.1.1软加工法472

16.1.2热处理法472

16.1.3硬加工法473

16.2铸件加工的工艺链473

16.2.1铸造方法474

16.2.2铸件加工475

16.3齿轮加工工艺链475

16.3.1软加工法476

16.3.2硬加工法477

16.4薄金属板加工的工艺链478

16.4.1板材分离478

16.4.2板材成形479

16.5制造与工厂管理479

16.5.1工作准备与计划479

16.5.2生产系统480

16.5.3生产中的统计过程控制480

第17章 汽车变速器的可靠性及试验483

17.1可靠性理论原理484

17.1.1可靠性的定义484

17.1.2零部件故障的统计描述和表现484

17.1.3利用威布尔分布进行故障行为的数学描述486

17.1.4系统可靠性489

17.1.5系统可用性490

17.2汽车变速器的可靠性分析490

17.2.1系统分析491

17.2.2可靠性定性分析493

17.2.3可靠性定量分析494

17.3确保可靠性试验496

17.3.1汽车变速器试验项目的分类498

17.3.2试验台架500

17.3.3台架试验仿真501

参考文献504

术语与符号538