汽車構(gòu)造第十六章-汽車自動變速器課件

1、汽車構(gòu)造第十六章_汽車自動變速器汽車構(gòu)造第十六章_汽車自動變速器第一節(jié)概述自動變速器的類型按傳動比變化方式可分為有級式、無級式和綜合式；按齒輪變速系統(tǒng)的控制方式可分為液控液壓和電控液壓式兩種。 第一節(jié)概述自動變速器的類型自動變速器的類型按齒輪變速機構(gòu)分為平行軸式自動變速器：普通齒輪嚙合傳動，體積較大，使用少行星齒輪式自動變速器：行星齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，使用多。自動變速器的類型按齒輪變速機構(gòu)分為按控制方式分類液控液力自動變速器電控液力自動變速器按控制方式分類液控液力自動變速器概述自動變速器的組成 由液力變矩器、齒輪變速器、液力控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等幾部分組成。電控液力自動變速器的基本工

2、作原理在手控制閥選定位置后，把各傳感器的參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎腚娮涌刂茊卧‥CU）。在換擋點，ECU向各執(zhí)行元件發(fā)出電信號，控制執(zhí)行機構(gòu)換擋概述自動變速器的組成第一節(jié)概述液力機械式自動變速器由液力傳動系統(tǒng)、機械式齒輪變速系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)、液壓或電子控制系統(tǒng)組成。 第一節(jié)概述液力機械式自動變速器由液力傳動系統(tǒng)、機械式齒輪變第二節(jié)液力耦合器與液力變矩器液力耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理第二節(jié)液力耦合器與液力變矩器液力耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理一、液力耦合器采用液力耦合器的優(yōu)缺點液力耦合器的優(yōu)點保證汽車平穩(wěn)起步；衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動；防止傳動系過載；顯著減少換檔次數(shù)。液力耦合器的缺點只能傳遞轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩

3、大?。徊荒苋〈x合器，使傳動系統(tǒng)縱向尺寸增加；傳動效率較低。一、液力耦合器采用液力耦合器的優(yōu)缺點二、液力變矩器二、液力變矩器汽車構(gòu)造第十六章_汽車自動變速器液力變矩器的工作原理液力變矩器的工作原理液力變矩器特性液力變矩器有兩個重要的特性參數(shù)：液力變矩器傳動比i和液力變矩器變矩系數(shù)K，其定義如下。 液力變矩器傳動比液力變矩器變矩系數(shù) 液力變矩器特性液力變矩器有兩個重要的特性參數(shù)：液力變矩器傳動經(jīng)過上述分析：液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)速變化：具體為：渦輪速度低：轉(zhuǎn)矩大于泵輪轉(zhuǎn)矩；渦輪速度等于設(shè)定值：轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩渦輪速度高：轉(zhuǎn)矩小于泵輪轉(zhuǎn)矩；渦輪速度等于泵輪速度：不傳遞轉(zhuǎn)矩。液力變矩器

4、能夠改變扭矩的原因是在泵輪和渦輪之間加入了導(dǎo)輪。經(jīng)過上述分析：液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)速變化：具結(jié)論：液力變矩器傳動比=1，連續(xù)可變；液力變矩器轉(zhuǎn)矩隨著行駛工況自動的改變。渦輪的速度低：較大的轉(zhuǎn)矩，0時的轉(zhuǎn)矩最大；渦輪的速度高：較小的轉(zhuǎn)矩；nw=nb，0；渦輪速度高于nw1：輸出轉(zhuǎn)矩小于輸入轉(zhuǎn)矩，效率低液力變矩器同時具有液力耦合器保證汽車平穩(wěn)起步，衰減傳動系扭轉(zhuǎn)振動，防止系統(tǒng)過載的特點結(jié)論：液力變矩器傳動比=1，連續(xù)可變；液力變矩器構(gòu)造液力變矩器構(gòu)造三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器單向離合器滾柱式單向離合器的構(gòu)造和工作原理導(dǎo)輪逆時針旋轉(zhuǎn)時，滾柱向外座圈和內(nèi)座圈形成的楔形

5、槽的寬槽處滾動，滾柱與外座圈（包括導(dǎo)輪）一起繞內(nèi)座圈滾動。導(dǎo)輪順時針旋轉(zhuǎn)時，滾柱向楔形槽窄槽處滾動，從而阻止外座圈（包括導(dǎo)輪）的滾動。 作用是只允許導(dǎo)輪單向旋轉(zhuǎn)，不允許其逆轉(zhuǎn)。單向離合器滾柱式單向離合器的構(gòu)造和工作原理作用是只允許導(dǎo)輪單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)外座圈順時針旋轉(zhuǎn)時，楔塊順時針旋轉(zhuǎn)，L1L，楔塊阻止外座圈旋轉(zhuǎn)。 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構(gòu)造和工作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三元件綜合式液力變矩器的特性耦合器效率變矩器效率工況轉(zhuǎn)換點變矩器的效率：輸

6、出功率與輸入功率之比。iik=1范圍內(nèi)：耦合器效率高在變矩器狀態(tài)下最高效率為92%，在耦合器狀態(tài)下的高傳動比區(qū)的效率可達96%。三元件綜合式液力變矩器的特性耦合器效率變矩器效率工況轉(zhuǎn)換點變四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個變矩器特性和一個耦合器特性的綜合。 四元件綜合式液力變矩器比三元件液力變矩器多了一個導(dǎo)輪，兩個導(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四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個變矩帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器液力變矩器的特點是，汽車在變工況下行駛時（如起步、經(jīng)常加減速），鎖止離合器分離，相當(dāng)于普通液力變矩器；當(dāng)汽車在穩(wěn)定工況下行駛時，鎖止離

7、合器接合，動力不經(jīng)液力傳動，直接通過機械傳動傳遞，變矩器效率為1。 帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器液力變矩器的特點是，第三節(jié)液力機械變速器 液力變矩器一般與齒輪變速器（有級式）共同組成，液力機械變速器。原因： 1.液力變矩器的變矩系數(shù)較小，不能滿足汽車的需要； 2.過大的變矩系數(shù)影響液力變矩器的效率；注意： 與液力變矩器配合使用的一般是行星齒輪變速器（軸線旋轉(zhuǎn)式）但也有采用軸線固定式的。原因： 行星齒輪變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，可以用較小齒輪實現(xiàn)較大傳動比，傳動效率高，機構(gòu)運動平衡，抗振能力強。第三節(jié)液力機械變速器 液力變矩器一般與齒輪變速器液力機械變速器原因？：液力變矩器的變矩系數(shù)較

8、小，不能滿足需要；過大的變矩系數(shù)影響液力變矩器的效率；液力變矩器一般與齒輪變速器（有級式）共同組成，液力機械變速器。注意： 與液力變矩器配合使用的一般是行星齒輪變速器（軸線旋轉(zhuǎn)式），也有采用軸線固定式的。 行星齒輪變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，可以用較小齒輪實現(xiàn)較大傳動比，傳動效率高液力機械變速器原因？：汽車構(gòu)造第十六章_汽車自動變速器行星齒輪機構(gòu)行星齒輪中心齒輪行星架齒圈組裝圖行星齒輪機構(gòu)行星齒輪中心齒輪行星架齒圈組裝圖周轉(zhuǎn)輪系部件定義中心輪（太陽輪）：1.3系桿（轉(zhuǎn)臂或行星架）：2分類按自由度數(shù)差動輪系(F=2)行星輪系(F=1)按構(gòu)件數(shù)2KH型3KH型周轉(zhuǎn)輪系部件定義周轉(zhuǎn)輪系（按自由度分類

9、）行星輪系差動輪系周轉(zhuǎn)輪系（按自由度分類）行星輪系差動輪系周轉(zhuǎn)輪系分類（按構(gòu)件數(shù)）2KH型3KH型周轉(zhuǎn)輪系分類（按構(gòu)件數(shù)）2KH型3KH型周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算行星齒輪變速箱計算中心輪：1太陽輪：t系桿：H行星架：j中心輪：3齒圈：q行星齒輪變速箱計算中心輪：1太陽輪：t系桿：H行星架：j中心行星齒輪變速箱運動計算標(biāo)注說明：t太陽輪q齒圈j行星架K行星排特性系數(shù) 行星齒輪變速箱運動計算標(biāo)注說明：單行星排運動分析標(biāo)注說明：t太陽輪q齒圈j行星架K行星排特性系數(shù) 單行星排運動分析標(biāo)注說明：太陽輪制動 齒圈輸入、行星架輸出 輸入輸出太陽輪制動 齒圈輸入、行星架輸出 輸入輸出太陽輪制動

10、行星架輸入、齒圈輸出 輸入輸出太陽輪制動 行星架輸入、齒圈輸出 輸入輸出齒圈制動太陽輪輸入、行星架輸出 輸入輸出齒圈制動太陽輪輸入、行星架輸出 輸入輸出齒圈制動行星架輸入、太陽輪輸出 輸入輸出齒圈制動行星架輸入、太陽輪輸出 輸入輸出行星架制動 太陽輪輸入、齒圈輸出 輸入輸出行星架制動 太陽輪輸入、齒圈輸出 輸入輸出行星架制動 齒圈輸入、太陽輪輸出 輸入輸出行星架制動 齒圈輸入、太陽輪輸出 輸入輸出采用閉鎖離合器將任意兩構(gòu)件相連 輸入輸出采用閉鎖離合器將任意兩構(gòu)件相連 輸入輸出雙行星排傳動 對于復(fù)雜行星傳動機構(gòu)，其自由度F可按下式計算 式中m參加作用的行星排數(shù)；l參加作用的行星排構(gòu)件之間的連接數(shù)

11、。 雙行星排傳動 對于復(fù)雜行星傳動機構(gòu)，其自由度F可按下式計算 雙行星排傳動知道復(fù)雜行星傳動的自由度后，即可確定為實現(xiàn)確定的傳動所需接合的摩擦元件數(shù)。 對于雙行星排，可取l2，取F1時，摩擦元件數(shù)為1。設(shè)行星排的特性系數(shù)分別為，則可實現(xiàn)的傳動方案數(shù)為N180。以下舉例。 雙行星排傳動知道復(fù)雜行星傳動的自由度后，即可確定為實現(xiàn)確定的雙行星排傳動(舉例)如右圖所示，輸入為第一行星排太陽輪，輸出為第二行星排太陽輪，第一行星排行星架、齒圈分別和第二行星排太陽輪、行星架相連?？闪械仁綖椋?輸入輸出雙行星排傳動(舉例)如右圖所示，輸入為第一行星排太陽輪，輸出雙行星排傳動(舉例)可列等式為：t太陽輪q齒圈j

12、行星架式中又有：可得最終傳動比輸入輸出雙行星排傳動(舉例)可列等式為：t太陽輪q齒圈j行雙行星排傳動(舉例)輸入輸出最終傳動比雙行星排傳動(舉例)輸入輸出最終傳動比復(fù)合式行星齒輪機構(gòu)的工作原理辛普森式復(fù)合式行星齒輪機構(gòu)的工作原理辛普森式復(fù)合式行星齒輪機構(gòu)的工作原理拉威挪（Ravigneaux）式結(jié)構(gòu)緊湊，所用構(gòu)件少，相互嚙合的齒較多，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，傳動效率略低。復(fù)合式行星齒輪機構(gòu)的工作原理拉威挪（Ravigneaux）式液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械自動變速器01M型自動變速器由帶鎖止離合器的單級雙向三元件液力變矩器、可自動換檔的拉威挪式行星齒輪機構(gòu)兩部分組成，是液力

13、機械式變速器。該變速器共有7個檔位，4個前進檔、1個倒檔（R）、1個空檔（N）、1個駐車檔（P）。液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械自動變速器01M型自液力機械變速器的總傳動比總傳動比為：液力變矩器的變矩系數(shù)K與齒輪變速器的傳動比i的乘積。I=K*i傳動比越大，液力機械變速器的所傳遞的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低，這點與機械變速箱是一致的。因為液力變矩器的變矩系數(shù)在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)變化，配合上機械變速機構(gòu)后，液力機械變速器的傳動比在幾個區(qū)間內(nèi)是連續(xù)變化的，稱之為部分無級變速器。液力機械變速器的總傳動比總傳動比為：液力變矩器的變矩系數(shù)K與液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械自動變速器廣

14、州本田轎車采用的MAXA型自動變速器，由帶鎖止離合器的液力變矩器、固定軸線式的常嚙合斜齒輪機械變速器、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)4部分組成。 液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械自動變速器廣州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械變速器國外重型貨車和工程車輛上開始采用由WSK系統(tǒng)與全同步多檔變速器（46檔）組成的液力機械變速器。所謂WSK系統(tǒng)是由鎖止離合器、變矩器、滑行單向離合器和換檔離合器組成的“變矩器換檔離合器系統(tǒng)”的德文縮寫。 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第四節(jié)自動變速器的操縱機構(gòu)液控式（全液壓）操縱機構(gòu)動力源（供油系統(tǒng)

15、）自動變速器油 自動變速器油（簡稱ATF）是含有多種特殊添加劑的混合油液。液壓泵 液壓泵可以采用內(nèi)嚙合的齒輪泵或轉(zhuǎn)子泵，其結(jié)構(gòu)和工作原理與發(fā)動機潤滑系統(tǒng)中的機油泵相同。液壓泵除了向控制裝置、執(zhí)行裝置供應(yīng)壓力油以實現(xiàn)換檔外，還向液力變矩器供應(yīng)工作油液，向行星齒輪變速器供應(yīng)潤滑油。第四節(jié)自動變速器的操縱機構(gòu)液控式（全液壓）操縱機構(gòu)執(zhí)行裝置換檔離合器寶來、捷達王轎車均采用濕式多片換檔離合器作為換檔執(zhí)行裝置。這種換檔離合器因位于變速器內(nèi)部，徑向尺寸受到嚴(yán)格限制，而傳遞的轉(zhuǎn)矩又很大，故做成多片式。執(zhí)行裝置換檔離合器換檔制動器換檔制動器最常見的結(jié)構(gòu)形式有片式和帶式兩種。片式換檔制動器的工作原理與多片濕式換

16、檔離合器基本相同。由于片式制動器較帶式制動器工作平順，故目前在轎車自動變速器中應(yīng)用較多。 換檔制動器換檔制動器最常見的結(jié)構(gòu)形式有片式和帶式兩種。片式換帶式換檔制動器 將內(nèi)側(cè)粘有摩擦材料的鋼帶卷繞在制動鼓外表面上，故又稱外束帶式制動器。它由制動鼓、制動帶、推桿、活塞等元件組成。制動帶的一端固定在自動變速器殼體上，另一端與控制油缸的推桿相連接。不制動時制動帶與制動鼓之間有一定間隙，此間隙可用調(diào)整螺釘調(diào)整。 帶式換檔制動器 將內(nèi)側(cè)粘有摩擦材料的鋼帶卷繞在制動鼓外表面上換檔信號系統(tǒng)換檔信號系統(tǒng)換檔閥系統(tǒng)換檔閥系統(tǒng)強制換檔閥在某些自動變速器中還裝有強制降檔閥，其作用是在節(jié)氣門全開或接近全開時，將自動變速

17、器強制降低一個檔位，以保證高速行駛的汽車超車時獲得良好的加速性能。 強制換檔閥在某些自動變速器中還裝有強制降檔閥，其作用是在節(jié)氣換檔品質(zhì)控制裝置換檔品質(zhì)控制裝置的作用是保證換檔過程平順柔和、無沖擊。它包括油路中的緩沖閥、限流閥、斷流解鎖閥、單向節(jié)流閥和節(jié)流孔等。換檔品質(zhì)控制裝置換檔品質(zhì)控制裝置的作用是保證換檔過程平順柔和濾清冷卻系統(tǒng)濾清冷卻系統(tǒng)包括冷卻器和濾清器。變矩器工作時，相當(dāng)大一部分能量轉(zhuǎn)化成熱量，致使工作液溫度升高。而變矩器的油路與液壓操縱系統(tǒng)和機械變速器的潤滑油路是相通的。為保證變矩器的效率和變速器的操縱系統(tǒng)及潤滑系統(tǒng)正常工作，應(yīng)控制工作液溫度在一定范圍內(nèi)。因此，在發(fā)動機散熱器下儲水

18、箱內(nèi)設(shè)有冷卻器。變矩器內(nèi)的部分工作液從導(dǎo)輪與渦輪之間的間隙流出，經(jīng)導(dǎo)輪固定套管與變速器第一軸之間的環(huán)形油道流過冷卻器，得到冷卻或加溫后，再經(jīng)過濾清器流入機械變速器的潤滑油道。 濾清冷卻系統(tǒng)濾清冷卻系統(tǒng)包括冷卻器和濾清器。第四節(jié)自動變速器的操縱機構(gòu)電子控制單元（ECU）根據(jù)傳感器傳來的電信號，即車速和發(fā)動機負(fù)荷等參數(shù)轉(zhuǎn)變的電信號，按照設(shè)定的換檔程序?qū)@些信號進行比較計算，作出是否需要換檔的判斷。當(dāng)需要換檔時，通過電磁閥操縱液壓的換檔閥去控制執(zhí)行裝置的油路，實現(xiàn)換檔。 第四節(jié)自動變速器的操縱機構(gòu)電子控制單元（ECU）根據(jù)傳感器傳感器節(jié)氣門位置傳感器是將測得的節(jié)氣門開啟角度轉(zhuǎn)換成電信號輸入給ECU，

19、以作為控制自動變速器換檔的依據(jù)。 傳感器節(jié)氣門位置傳感器是將測得的節(jié)氣門開啟角度轉(zhuǎn)換成電信號輸傳感器車速傳感器安裝在自動變速器輸出軸附近，用以測量輸出軸轉(zhuǎn)速，是電磁感應(yīng)式的轉(zhuǎn)速傳感器。傳感器車速傳感器安裝在自動變速器輸出軸附近，用以測量輸出軸轉(zhuǎn)執(zhí)行器開關(guān)式電磁閥通常用來控制換檔閥和變矩器鎖止離合器油路的開啟或關(guān)閉。 執(zhí)行器開關(guān)式電磁閥通常用來控制換檔閥和變矩器鎖止離合器油路的執(zhí)行器執(zhí)行器電控式操縱系統(tǒng)的優(yōu)點 因電控單元（ECU）能存儲與處理多種換檔規(guī)律，所以可按車輛行駛需要選擇合適的換檔規(guī)律，故可實現(xiàn)更合理、更復(fù)雜的控制，以獲得更理想的燃油經(jīng)濟性；由于簡化了液壓系統(tǒng)，從而使結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；控

20、制精度高、反應(yīng)快且動作準(zhǔn)確；如需要變更換檔規(guī)律或參數(shù)時，只要改變控制程序和某些電子元件的型號規(guī)格就可滿足要求，而無須更換系統(tǒng)中的零件，故適應(yīng)性強，開發(fā)周期短；便于整車的控制系統(tǒng)(如發(fā)動機控制、巡航控制、牽引控制、制動系統(tǒng)控制等)集成，控制系統(tǒng)兼容性好。電控式操縱系統(tǒng)的優(yōu)點 因電控單元（ECU）能存儲與處理多種換第五節(jié)金屬帶式無級自動變速器金屬帶式無級變速器是由金屬帶、主動工作輪、從動工作輪、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部分組成，二者之間形成V形槽，金屬帶在槽內(nèi)與工作輪相嚙合。當(dāng)工作輪的可動部分作軸向移動時，即可改變金屬帶與主、從動工作輪的工作半徑，從而改變金屬帶傳動的傳動比。主、從動工作輪可動部分的軸向移動是根據(jù)汽車的行駛工況，通過液壓控制系統(tǒng)進行連續(xù)地調(diào)節(jié)而實現(xiàn)無級變速傳動的。第五節(jié)金屬帶式無級自動變速器金屬帶式無級變速器