第十六章 汽車自動(dòng)變速器

1、1第十六章第十六章 汽車自動(dòng)變速器汽車自動(dòng)變速器本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：各類自動(dòng)變速器組成各類自動(dòng)變速器組成、構(gòu)造和工作原理構(gòu)造和工作原理本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：自動(dòng)變速器工作原理自動(dòng)變速器工作原理本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)：液力變矩器的工作原理液力變矩器的工作原理第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)一、自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn) 1.良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性(理論上理論上) 2.有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染 3.顯著提高車輛行駛的安全性、乘坐顯著提高車輛行駛的安全性、乘坐 舒適性和操縱輕便性舒適性和操縱輕便性 第十六章第十六章 汽車自動(dòng)變速器汽車自動(dòng)變速器n有級(jí)式有級(jí)式

2、(電控機(jī)械式自動(dòng)變速器電控機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT) n無級(jí)式無級(jí)式(電力式電力式、動(dòng)液式、金屬帶式、動(dòng)液式、金屬帶式) n綜合式綜合式(液力機(jī)械式液力機(jī)械式)1. 按傳動(dòng)比變化方式分按傳動(dòng)比變化方式分二、自動(dòng)變速器的類型二、自動(dòng)變速器的類型2.按齒輪變速系統(tǒng)的控制方式按齒輪變速系統(tǒng)的控制方式分分 液控液壓式和電控液壓式液控液壓式和電控液壓式4第二節(jié)第二節(jié) 液力耦合器與液力變矩器液力耦合器與液力變矩器一、液力耦合器一、液力耦合器1液力耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理液力耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：主動(dòng)元件：泵輪主動(dòng)元件：泵輪從動(dòng)元件：渦輪從動(dòng)元件：渦輪工作輪工作輪5可以用水泵帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或者一個(gè)風(fēng)

3、扇通過氣流帶動(dòng)另一可以用水泵帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或者一個(gè)風(fēng)扇通過氣流帶動(dòng)另一個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的原理加以理解個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的原理加以理解工作原理：工作原理：6特點(diǎn)：泵輪轉(zhuǎn)速總大于渦輪轉(zhuǎn)速，若相等，則不起傳動(dòng)作用特點(diǎn)：泵輪轉(zhuǎn)速總大于渦輪轉(zhuǎn)速，若相等，則不起傳動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的必要條件實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的必要條件：工作液在泵輪與渦輪間有循環(huán)流動(dòng)：工作液在泵輪與渦輪間有循環(huán)流動(dòng)782液力耦合器的優(yōu)缺點(diǎn)液力耦合器的優(yōu)缺點(diǎn)1）液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)）液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)（1）保證汽車平穩(wěn)起步；）保證汽車平穩(wěn)起步；（2）衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；）衰減傳動(dòng)系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；（3）防止傳動(dòng)系過載；）防止傳動(dòng)系過載；（4）顯著減少換檔次數(shù)。）顯著減少換檔次

4、數(shù)。2）液力耦合器的缺點(diǎn)）液力耦合器的缺點(diǎn)（1）只能傳遞轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩大小；）只能傳遞轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩大?。唬?）不能取代離合器，使傳動(dòng)系統(tǒng)縱向尺寸增加；）不能取代離合器，使傳動(dòng)系統(tǒng)縱向尺寸增加；（3）傳動(dòng)效率較低。）傳動(dòng)效率較低。9二、液力變矩器二、液力變矩器 1液力變矩器的組成、工作原理和特性液力變矩器的組成、工作原理和特性 1）液力變矩器組成）液力變矩器組成 液力變矩器主要由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和變矩器外殼等部件組成。液力變矩器主要由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和變矩器外殼等部件組成。102）液力變矩器的工作原理）液力變矩器的工作原理依據(jù)液流方向?qū)⒐ぷ鬏啺幢幂喴罁?jù)液流方向?qū)⒐ぷ鬏啺幢幂啘u輪渦輪導(dǎo)輪

5、展開，得到下圖：導(dǎo)輪展開，得到下圖： 在循環(huán)流動(dòng)過程中，在循環(huán)流動(dòng)過程中，導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪作用力矩，使渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩不同于輸出的轉(zhuǎn)矩不同于泵輪輸入的轉(zhuǎn)矩。泵輪輸入的轉(zhuǎn)矩。11液力變矩器的工作原理如下液力變矩器的工作原理如下：1、當(dāng)、當(dāng)nw=0時(shí)，時(shí)，Mw=Mb+Md，渦輪受力大于泵輪；，渦輪受力大于泵輪；2、隨著、隨著nw的增加，的增加，u增加，使增加，使v的方向改變，的方向改變， 由渦輪流出的液流正好沿導(dǎo)輪出口方向沖向?qū)л啎r(shí)，由渦輪流出的液流正好沿導(dǎo)輪出口方向沖向?qū)л啎r(shí)，Md=0，Mw=Mb；3、隨著、隨著nw的繼續(xù)增加，的繼續(xù)增加，u增加為增加為u，v的方向

6、改變?yōu)榈姆较蚋淖優(yōu)関，Mw=Mb-Md；4、當(dāng)當(dāng)nw=nb時(shí)，工作液的循環(huán)流動(dòng)停止，將不能傳遞動(dòng)力。時(shí)，工作液的循環(huán)流動(dòng)停止，將不能傳遞動(dòng)力。牽連速度牽連速度相對速度相對速度速度速度123）液力變矩器特性（）液力變矩器特性（？）兩個(gè)重要的特性參數(shù)：液力變矩器傳動(dòng)比兩個(gè)重要的特性參數(shù)：液力變矩器傳動(dòng)比i和液力變矩器變矩系數(shù)和液力變矩器變矩系數(shù)K （1）液力變矩器傳動(dòng)比）液力變矩器傳動(dòng)比 （2）液力變矩器變矩系數(shù)）液力變矩器變矩系數(shù) 或或=1變矩系數(shù)連續(xù)變化，能變矩系數(shù)連續(xù)變化，能隨汽車行駛阻力的不同隨汽車行駛阻力的不同自動(dòng)改變變矩系數(shù)，且自動(dòng)改變變矩系數(shù)，且具備液力耦合器的功能具備液力耦合器的功

7、能2幾種典型液力變矩器幾種典型液力變矩器1）三元件綜合式液力變矩器）三元件綜合式液力變矩器即由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個(gè)主要元件組成即由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個(gè)主要元件組成 （1）構(gòu)造）構(gòu)造作用：是只允許導(dǎo)輪單向旋轉(zhuǎn)，不允許其逆轉(zhuǎn)。作用：是只允許導(dǎo)輪單向旋轉(zhuǎn)，不允許其逆轉(zhuǎn)。 （2）單向離合器（自由輪機(jī)構(gòu)）單向離合器（自由輪機(jī)構(gòu)） 滾柱式單向離合器的構(gòu)造和工作原理滾柱式單向離合器的構(gòu)造和工作原理導(dǎo)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，阻止外座圈（包括導(dǎo)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)，起增大轉(zhuǎn)矩作用；導(dǎo)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，阻止外座圈（包括導(dǎo)輪）轉(zhuǎn)動(dòng)，起增大轉(zhuǎn)矩作用；導(dǎo)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱與外座圈（包括導(dǎo)輪）一起繞內(nèi)座圈轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱與外座圈

8、（包括導(dǎo)輪）一起繞內(nèi)座圈轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)入耦合器的工作狀況（因此稱為綜合式液力變矩器）轉(zhuǎn)入耦合器的工作狀況（因此稱為綜合式液力變矩器）16楔塊式單向離合器楔塊式單向離合器17楔塊式單向離合器的構(gòu)造和工作原理 楔塊式單向離合器的工作原理是，內(nèi)座圈固定，當(dāng)外座圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，L1L，楔塊阻止外座圈旋轉(zhuǎn)。（3）三元件綜合式液力變矩器的特性）三元件綜合式液力變矩器的特性 2）四元件綜合式液力變矩器）四元件綜合式液力變矩器 多了一個(gè)導(dǎo)輪，兩個(gè)導(dǎo)輪分別裝在各自的單向離合器上。多了一個(gè)導(dǎo)輪，兩個(gè)導(dǎo)輪分別裝在各自的單向離合器上。 四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個(gè)變矩器特性和一個(gè)耦合器特性的綜合。四元

9、件綜合式液力變矩器的特性是兩個(gè)變矩器特性和一個(gè)耦合器特性的綜合。 203）帶鎖止離合器的液力變矩器）帶鎖止離合器的液力變矩器其特點(diǎn)：汽車在變工況下其特點(diǎn)：汽車在變工況下行駛時(shí)（如起步、經(jīng)常加行駛時(shí)（如起步、經(jīng)常加減速），鎖止離合器分離，減速），鎖止離合器分離，相當(dāng)于普通液力變矩器；相當(dāng)于普通液力變矩器；當(dāng)汽車在穩(wěn)定工況下行駛當(dāng)汽車在穩(wěn)定工況下行駛時(shí)，鎖止離合器接合，動(dòng)時(shí)，鎖止離合器接合，動(dòng)力不經(jīng)液力傳動(dòng)，直接通力不經(jīng)液力傳動(dòng)，直接通過機(jī)械傳動(dòng)，變矩器效率過機(jī)械傳動(dòng)，變矩器效率為為1，從而提高汽車行駛速，從而提高汽車行駛速度和燃油經(jīng)濟(jì)性度和燃油經(jīng)濟(jì)性 第三節(jié)第三節(jié) 液力機(jī)械變速器液力機(jī)械變速器

10、一、行星齒輪變速器的組成和工作原理一、行星齒輪變速器的組成和工作原理1單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的特性方程式單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的特性方程式 行星機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性方程式如下：行星機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特性方程式如下：M11+M22+M33=0 n1+n2-(1+)n3=0 =Z2/Z1=r2/r12單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理 （1）太陽輪）太陽輪1為主動(dòng)件，行星架為主動(dòng)件，行星架3為從動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，齒圈2固定固定 i13=n1/n3=1+=1+z2/z1 （2）齒圈）齒圈2為主動(dòng)件，行星架為主動(dòng)件，行星架3為從動(dòng)件，太陽輪為從動(dòng)件，太陽輪1固定固定i23=n2/n3=(

11、1+)/=1+z1/z2（3）太陽輪）太陽輪1為主動(dòng)件，齒圈為主動(dòng)件，齒圈2為從動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，行星架3固定固定i12=n1/n2=-=-z2/z1 （4）如果太陽輪和齒圈連為一體，）如果太陽輪和齒圈連為一體，n1=n2n1=n2=n3由上可見，單排行星齒輪機(jī)構(gòu)可以獲得由上可見，單排行星齒輪機(jī)構(gòu)可以獲得4種不同的傳動(dòng)比，若所有元件種不同的傳動(dòng)比，若所有元件均不受約束，則失去傳動(dòng)作用均不受約束，則失去傳動(dòng)作用 直接檔傳動(dòng)直接檔傳動(dòng)倒接檔傳動(dòng)倒接檔傳動(dòng) n1+n2-(1+)n3=0 242526三、三、液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的 液力機(jī)械變速

12、器液力機(jī)械變速器 四、四、帶鎖止離合器的液力變矩器、換檔離合器和帶鎖止離合器的液力變矩器、換檔離合器和 全同步變速器組成的液力機(jī)械變速器全同步變速器組成的液力機(jī)械變速器27第四節(jié)自動(dòng)變速器的操縱機(jī)構(gòu)第四節(jié)自動(dòng)變速器的操縱機(jī)構(gòu) 一、自動(dòng)變速器操縱機(jī)構(gòu)的類型一、自動(dòng)變速器操縱機(jī)構(gòu)的類型液控式（全液壓）操縱系統(tǒng)和電控式操縱系統(tǒng)液控式（全液壓）操縱系統(tǒng)和電控式操縱系統(tǒng) 三、電控式操縱系統(tǒng)三、電控式操縱系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)包括電子控制單元（電子控制系統(tǒng)包括電子控制單元（ECU）、傳感器、控制開關(guān)、執(zhí)行器等）、傳感器、控制開關(guān)、執(zhí)行器等 動(dòng)力源（供油系統(tǒng)）、執(zhí)行裝置、控制裝置、換檔品質(zhì)控制裝置和濾清動(dòng)力源（供

13、油系統(tǒng)）、執(zhí)行裝置、控制裝置、換檔品質(zhì)控制裝置和濾清冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)。二、液控式（全液壓）操縱系統(tǒng)二、液控式（全液壓）操縱系統(tǒng)液壓操縱系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)液壓操縱系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)第五節(jié)金屬帶式無級(jí)自動(dòng)變速器第五節(jié)金屬帶式無級(jí)自動(dòng)變速器 VDT-CVT是由金屬帶、主動(dòng)工作輪、從動(dòng)工作輪、是由金屬帶、主動(dòng)工作輪、從動(dòng)工作輪、液壓泵、起步離合器和控制系統(tǒng)等組成。工作輪由液壓泵、起步離合器和控制系統(tǒng)等組成。工作輪由固定部分和可動(dòng)部分組成，二者之間形成固定部分和可動(dòng)部分組成，二者之間形成V形槽，形槽，金屬帶在槽內(nèi)與工作輪相嚙合。當(dāng)工作輪的可動(dòng)金屬帶在槽內(nèi)與工作輪相嚙合。當(dāng)工作輪的可動(dòng)部分作軸向移動(dòng)時(shí)，即可改變金屬帶與主、從動(dòng)部分作軸向移動(dòng)時(shí)，即可改變金屬帶與主