1 引言
汽车变速器是为解决发动机输出的转速和转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。
由于自动变速器具有许多优点，因此在汽车上应用越来越广泛。目前，自动变速器在日本、美国、东南亚的装车率约为98%、95%和75%，中国的装车率不到10%。我国目前使用的汽车绝大多数仍为手动变速，手动变速汽车由于频繁换挡的操作，易使驾驶员疲劳，影响行驶安全；而不同的驾驶技术水平对车辆的燃料经济性、动力性、乘坐舒适性造成极大差异，所以自动变速是人们长期追求的目标，是车辆向高级阶段发展的重要标志。目前我国自动变速器在轿车、城市客车、高级旅游客车、军用车、重型载货汽车及矿用车上已呈现越来越旺盛的需求。
所以，对自动变速器的现状及未来发展趋势进行分析很有必要，希望对行业同仁有所帮助[1]。
2汽车变速器概述
2.1手动变速器
手动变速器是最常见的变速器，简称MT。它的基本原理是用几根平行轴及若干相啮合的直齿或斜齿齿轮进行动力传递。即指输入轴、轴出轴和中间轴，它们构成了变速器的主体，当然还有一根倒挡轴。手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速、变矩目的。
2.2自动变速器
自动变速器与手动变速器相比，在结构和使用上有很大差异。手动变速器主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合变速、变矩；而AT是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和行星齿轮组合的方式达到变速、变矩的目的。液力变矩器、油泵及阀体等是自动变速器最具特点的部件[2]。
奔驰目前已经生产出了7速自动变速器。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比5速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了平顺性。在100km/h的车速时，发动机平均转速比装配5速自动变
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速器时低12%左右。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声[3]。
目前自动变速器技术的应用，主要有以下三种形式：
（1）液力自动变速器（Automatic Transmission，简称“AT” 由液力变矩器、行星齿轮机构及电液控制系统组成），
（2）电控机械式自动变速器（Automatic Me-chanical Transmission，简称“AMT” 由传统固定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电－液控制系统组成）
（3）机械无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称“CVT”）。其中，AMT和AT一样，是有级变速器的自动换档控制，而非无级变速器。
液力自动变速器的基本结构是由液力变矩器与动力换档的辅助变速装置组成。液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。
液力变矩器可在一定范围内自动无级地改变转矩比和传动比，以适应行驶阻力的变化。但是由于液力变矩器变矩系数小，不能完全满足汽车使用的要求，所以，它必须与齿轮变速器组合使用，扩大传动比的变化范围。目前，绝大多数液力自动变速器都采用行星齿轮系统作为辅助变速器。行星齿轮系统主要由行星齿轮机构和执行机构组成，通过改变动力传递路线得到不同的传动比。
由此可见，液力自动变速器实际上是能实现局部无级变速的有级变速器。液力自动变速器是目前使用最多的自动变速器。采用此种类型的自动变速器，免除了手动变速器繁杂的操作，使开车变得省力。同时，电子控制也使自动切换过程柔和、平顺，因此汽车具有良好的乘坐舒适性和安全性、优越的动力性和方便的操纵性。但这种变速器效率低，结构复杂，成本也较高。
电控机械式自动变速器是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论来实现机电一体化协调控制的。车辆起步、换档的自动操纵是以电控单元（ECU）为核心，通过液压或气压执行机构来控制离合器的分离与接合、选换档操作以及发动机节气门的调节的。ECU根据车辆的运行状况（发动机转速、变速器输入轴转速、车速）、驾驶员意图（油门开度、制动踏板行程）和道路路面状况（坡道、弯道）等因素，按预先设定的由模拟熟练驾驶员的驾驶规律（换档规律、离合器接合规律），借助于相应的执行机构（发动机油门控制执行机构、离合器执行机构、变速器换档执行机构），对发动机、离合器、变速器的协调动作进行自动操纵。
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AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它揉合了二者优点，是非常适合我国国情的机电一体化高新技术产品。它是在现生产的机械变速器上进行改造的，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档杆部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。它的缺点是非动力换档，这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。
在几种自动变速器中，AMT的性能价格比最高。在中低档轿车、城市客车、军用车辆、载货车等方面应用前景较广阔[4]。
机械式无级变速器种类很多，有实用价值的仅有V形金属带式。金属带式无级变速器属摩擦式无级变速器，其传动与变速的关键件是具有V型槽的主动锥轮、从动锥轮和金属带，金属带安装在主动锥轮和从动锥轮的V形槽内。每个锥轮由一个固定锥盘和一个能沿轴向移动的可动锥盘组成，来自液压系统的压力分别作用到主、从动锥轮的可动锥盘上，通过改变作用到主、从动锥轮可动锥盘上液压力的大小，便可使主、从动锥轮传递扭矩的节圆半径连续发生变化，从而达到无级改变传动比的目的。机械式无级自动变速器传动比连续，传递动力平稳，操纵方便，同时因加速时无需切断动力，因此汽车乘坐舒适，超车加速性能好。特别值得一提的是，由于可使发动机始终在其经济转速区域内运行，从而大大改善了燃油经济性。但与齿轮传动相比，效率并不高，且此种变速器起动性能差，需另加起动装置，制造困难，价格也较高[6]。
2.3直接换挡变速器
直接换挡变速器简称DSG。DSG变速器的特点如下：
（1） 新一代DSG变速器采用了2个离合器和6个前进挡的传统齿轮变速器作为动力的传送部件，这是目前世界上较先进的、具有革命性的自动变速器。
（2） DSG变速器没有变矩器，也没有离合器踏板。
（3） DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性。
（4） DSG变速器的反应非常灵敏，具有很好的驾驶乐趣。
（5） 车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑。百km加速时间比传统手动变速器还短。
（6） DSG变速器的动力传送部件是一台三轴式6前进挡的传统齿轮变速器，增加了传动比的分配。
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（7） DSG变速器的多片湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的。 （8） 双离合器的使用，可以使变速器同时有两个挡位啮合，使换挡操作更加快捷。
（9） DSG变速器也有手动和自动2种控制模式，除了排挡杆可以控制外，方向盘上还配备有手动控制的换挡按钮，在行驶中2种控制模式之间可以随时切换。
（10） 选用手动模式时，如果不做升挡操作，即使将油门踩到底，DSG变速器也不会升挡。
（11） 换挡逻辑控制可以根据司机的意愿进行换挡控制。 （12） 在手动控制模式下，可以跳跃降挡[7]。
3自动变速器的构造与分类
3.1自动变速器的构造
自动变速器的厂牌型号很多，外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由液力变矩器和齿轮式变速器组成。常见的组成部分由液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。
3.1.1 液力变矩器
液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，起作用采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无极地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。
3.1.2 变速齿轮机构
自动变速器的变速齿轮机构所采用的形式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。
变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换挡执行机构两部分。
行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件做主动件和限制不同元件的运动而实现。在速比改变的过程
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