花冠自动变速器实验台毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 究的目的及意义 随着车辆自动变速器理论与设计制造技术的不断完善，其应用范围越来越广泛，汽车传动系中自动变速技术一直是人们追求的目标，变速的自动化是车辆发展的高级阶段，它的发展经历了漫长的历程。 与此同时，作为教育教学演示仪器，自动变速器实验台的出现能够非常直观、简便的演示自动变速器的基本工作状况，也可以按照要求进行故障模拟设置，又由于自动变速器实验台的运行平稳、安全便捷，因此也成为了现代汽车教 育领域一种常见的教学演示方式，深受广大汽车教育部门师生的好评。 1991年汽车制造业就“汽车液力变速器台架性能试验方法 (29033一 91)”制定了行业标准，并于 1999年进行了修订，在此标准中就制造厂生产的自动变速器试验项目、测量参数、试验条件、试验设备和测量仪器、试验方法、数据处理及试验报告等项目进行了规范，而汽车维修业没有出台有关标准，自动变速器维修后台架性能试验照搬制造业的标准显然有许多不妥之处，例如己经设计好的液力变矩器其滑差在使用中一般不会发生变化，维修后就不必做此项台架试验，因此 有必要研究自动变速器维修后的性能试验方法，既能检测出自动变速器的性能，又能满自动变速器的使用要求。汽车维修企业使用的检测设备不同于汽车制造业使用的检测设备，它首先要求在满足使用性能的基础上价格低廉，价格昂贵的设备很难在汽车维修行业推广，而对检测设备的精度要求比较低，这也为降低检测设备的成本提供了有利的条件。另外，规模稍大的汽车维修企业维修的车型比较复杂，这就要求检测设备能够通用，一种检测设备能够检测多种车型。 近几年我国大量进口和合资生产的中高档轿车中，绝大部分装有自动变速器， 而作为汽车上的一个复杂 总成，自动变速器成为了中高档轿车普遍装备的变速系统。但是由于自动变速器的复杂化，汽车故障越来越难以直观判断，因此对汽车人才的要求越来越高，为了加强对汽车人才的培养，就要设计一种具有教学功能及演示功能的实验台，通过学生的动手操作，达到理论与实践相结合的目的，这样才能达到较好的学习效果。为了满足汽车方面专业教育教学用途，我国也开始大量运用各种实验台进行汽车工作状况的模拟，其中自动变速器实验台由于它的演示直观，平稳安全，模拟故障简便，一直以来深受广大汽车教育者的青睐。 内外研究现状 30年代初， 英国、美国等国将液力传动应用于公共汽车，到第二次世界大战期间，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 许多军用车辆和专用汽车也开始采用液力传动装置，在 40年代初，美国成功地研制出两挡液力一机械自动变速器， 1947年，美国通用公司率先将此类自动变速器应用于批量生产的小轿车上。在 70年代，西欧及美国的商用汽车中使用液力自动变速器的己占全部商用汽车的 80%以上。 80年代，美国将液力自动变速器作为轿车的标准装备， 1983年美国通用汽车公司液力自动变速器装车率已达到 94%。日本生产的小型客车和轿车中液力自动变速器的装车率也不断增长， 1986年已达到 41%。 随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它可以实现与发动机的最佳匹配，获得最佳的经济性、动力性、安全性并达到降低发动机排汽污染的目的。 解放初期，我国还没有一个专业的汽车检测与维修设备制造企业，汽车维修靠手工或简单的机具进行作业。自 60年代后，由于政府有关部门的重视，才逐步建立了一些汽车维修设备生产企业，开始制造一些结构简单的设备，如举升机、液压拆装设备和维修工具等。到了 70年代，特别是 80年代以来，随着我国汽车保有 量的迅速增长，促进了汽车检测维修设备企业的发展，并开始开发研制具有一定水平的检测维修设备，但是由于装备自动变速器的汽车是近几年才大量进入我国，自动变速器检修设备一直处于较低水平，目前国内市场上仅有山西省汽车保修机具供应站生产一种称作“中国首台自动变速器维修专用试验台”的 型自动变速器试验台，该试验台在实验时不装液力变矩器，即不能试验液力变矩器的性能，由于不试验液力变矩器所以该设备结构简单，成本低，售价相对较低 ;该设备采用液压马达进行动力输入，输入额定转矩为 200N m，输入转矩较小，不能满足大排量汽 车自动变速器对自动变速器的检修试验的要求，由于在实验时不装液力变矩器，所以靠试验台提供自动变速器系统油压，这样不能完全模拟实际使用工况，但是可以拆除油底壳进行试验，当阀体漏油时可以一目了然的看到；设计的 2种以上车辆的自动变速器进行换挡控制，可以用于试验台检测时使用，也可单独就车路试，此设备值得借鉴。 随着汽车产业的飞速发展，我国汽车保有量日益增长，目前已经成为汽车消费大国，这就对汽车的检测、保养、维修以及培养汽车专业人才提出了新的挑战，基于此，设计演示变速器工作性能的实验台迫 在眉睫 。因此以设计汽车自动变速器实验台为基础，尝试进行专一的一款自动变速器实验台的设计，那就是丰田花冠轿车自动变速器实验台设计。设计自动变速器试验台主要用于检测发动机前置前驱汽车的自动变速器(如丰田 240自动变速器 )的工作状况和工作模拟，该试验台能给自动变速器提供动力，模拟自动变速器在汽车上输入工况，能检测自动变速器的系统油压、流量、温度等参数，为诊断自动变速器故障提供参考数据，同时能够在教学中简明的把工作原理展现买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 出来。 计的主要内容 1、 了解并掌握花冠自动变速器 的 内部 结构 以及 工作原理； 2、 进行 花冠自动变速器实验台台架总体结构设计及布局 ； 3、 设计该实验台的动力源以及传动方式 ； 4、绘制 花冠 自动变速器实验台 电路图和零件图； 5、绘制花冠自动变速器实验台总装配图。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 2 章 花冠 动变速器的结构和工作原理 自动变速器看似复杂，事实上只要我们了解了其中一些简单参数的奥秘，那么 就能够了解内部的工作过程，从而掌握其工作原理。基本结构如下图所示： 1、变矩器 2、液压泵 3、输入轴 4、齿轮变速器 5、阀板 总成 6、输出轴 7、油底壳 图 动变速器的组成 该实验台的被试件为花冠 号自动变速器，那么就要 了解被试件的结构、工作原理、特性及与其他部件的匹配关系， 这样 才能更好地 确定实 验台和 自动变速器的连接 方式，并能对实 验台机械系统进行合理的设计 和 改进。在此根据试验台设计及测试过程的要求对 花冠 动变速器的结构和工作原理进行了阐述，进而制定自动变速器台架的试验方法 ，其中包括通过 试验所需采集 的 数据、试验流程等。 冠 轿车上，该 自动 变速器 体积较小， 有四个前进档， 液力变矩器带锁止离合器，行星齿轮变速器为辛普森式，采用电液式控制系统 ，其驱动形式为前置前驱。 冠 动变速器的结构及工作原理 自动变速器 的结构与手动 变速器 相比，在结构和使用上有很大的不同。手动档 变速器 主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而 自动变速器 是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统 等 组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。 花冠 动变速器是电控液力式自动变速器，由液力变矩器、 齿轮 变买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 速器、液压控制系统 和 电子控制系统四大部分组成 。 力传动机构 动力从发动机中输出，首先与自动变速器的液力变矩器相传递，其中 液力变扭器是 自动变速器 最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，它直接 接收 发动机 的 动力，并传递扭矩，同时 还起到了离合的作用 。泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大， 因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。 理论研究和试验表明，即使是在自动变速器的液力变矩器处于偶合状态时，也仍有大约为 3% 6%的少量转速差存在于涡轮与泵轮之间，如果采取措施消除该转速差，则汽车在公路上中、高速行驶时的燃料经济性可提高 5%，而且由于两轮窄隙处油液剪切而产生的自动变速器油温升也可降低。因此，出现了在液力变矩器内安装锁止离合器，以便在一定工况下将涡轮与泵轮锁定在一起，实现发动机和变速器直接机械联接的锁止型液力变矩器。 结 构如图 泵 轮涡 轮导 轮锁止离合器泵 轮涡 轮导 轮锁止离合器图 锁止离合器的液力变矩器结构 目 前使用的锁止型液力变矩器，有三种类型，一种是液压锁止型液力变矩器，一种是离心锁止型液力变矩器；除此之外，还有一种粘性锁止型液力变矩器。 锁止离合器由主动部分、从动部分和控制部分组成。主动部分为液力变矩器外壳，从动部分为一个可作轴向移动的压盘。压盘右侧的工作油液与液力变矩器水、泵轮、涡轮等中的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 工作油液相通，压盘左侧的工作油液通过变矩器输出轴中间的控制油道与阀体总成上的锁止控制阀相通。锁止控制阀有油道与压盘的左右油腔相接，通过改变压盘两侧 的油压使锁止离合器处于分离或接合状态。 星齿轮机构 手动变速器一般用外啮合普通齿轮变速机构，而自动变速器一般用内啮合的行星齿轮机构。和普通手动变速器相比，在传递同样功率的条件下，内啮合行星齿轮机构可以大大减小变速机构的尺寸和重量；并可以实现同向、同轴减速传动。此外，由于采用内啮合传动，变速过程中动力不间断，加速性好，工作可靠。行星齿轮机构按照齿轮排数不同。可以分为单排和多排行星齿轮机构。多排行星齿轮机构一般由几个单排行星齿轮机构组成。在自动变速器中一般应用 2单排行星齿轮机构组成一个多排行 星齿轮机构。但单排行星齿轮机构是分析多排行星齿轮机构的基础。 图 如图 示为一个单排行星齿轮机构的基本结构简图。从图中可以看出，一个单排行星齿轮机构由太阳轮 1、行星齿轮和行星齿轮架 2 及环齿圈 3 组成。由于行星齿轮和行星架是一个整体（以下简称行星架），所以，在一个行星排中只有三个基本组件：太阳轮、行星架和环齿圈。 图 星齿轮机构简图 由于单排行星轮机构有两个自由度，因此它没有固定的传动比，不能直接用于变速传动，也就不 能传递功率。所以，行星排在传递功率时，三组件中的一个必须被锁止，使其它二个组件中的一个为主动件，另一个为从动件。通过这两个组件才可能传 递功率，也才有固定的传动比。一个行星排可以得到八种不同的组合方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 表 星齿轮机构的工作情况 方式 挡位 固定元件 输入部件 输出部件 旋转方向 1 降速挡 齿圈 太阳轮 行星架 相同方向 2 超速挡 齿圈 行星架 太阳轮 相同方向 3 降速挡 太阳轮 齿圈 行星架 相同方向 4 超速档 太阳轮 行星架 齿圈 相同方向 5 倒挡位 （降速） 行星架 太阳 轮 齿圈 相反方向 6 倒挡位 （超速） 行星架 齿圈 太阳轮 相反方向 7 直接挡 没有 任意两个 第三元件 同向同速 8 空挡位 没有 不定 不定 不转动 花冠 动变速器的行星齿轮机构为辛普森式。其中有 3 根相互平行的轴线：变扭器、油泵、输入轴和行星齿轮变速器的前半部分以及第一中间轴位于第一个轴线上；行星齿轮变速器的后半部分、输出齿轮以及第二中间轴位于第二轴线上；主减速器从动齿轮和差速器位于第三个轴线上。 3 个轴线之间的动力靠常啮合圆柱齿轮传动。 该自动变速器的 4 档行星齿轮变速器由一个超 速行星排和一个双行星排的辛普森式 3 档行星齿轮变速器组合而成，共有 10 个换档执行元件。超速行星排位于 3 档行星齿轮变速器的后面，在 1 档、 2 档、 3 档时均处于减速传动状态，该行星齿轮变速器的3 档不是直接档，其传动比大于 于 2个中间轴之间的常啮合齿轮有一定的增速作用，因而使行星齿轮变速器获得超速档。 行星排在运转时 ，由于行星轮存在自转和公转两种运动状态，因此其传动比的计算方法和定轴式齿轮传动机构的计算方法稍有不同。一种是根据定轴式齿轮传动计算传动比 的模式来计算，当行星架作为主动件或从动件时，赋予行星架一个当量齿数，就可以直接计算传动比；另一种计算方法是根据单排行星轮的运动特性方程来进行计算。计算公式： 表 冠 动变速器各档传动比 从动件转速主动件转速主动件齿数从动件齿数传动比)( 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 各档传动比 档位 1 档 2 档 3 档 O/D 档 倒档 传动比 的结 构及传动规律 如图 示为一个辛普森式双排行星齿轮机构的简图。它是由两个内啮合单排行星齿轮机构组合而成。从图中可以看出，两个行星排共享一个太 阳轮。称前后太阳轮组件 1；前行星架和后环齿圈固连为一体，称前行星架和后环齿圈组件 3；这个组件和输出轴 5 连接在一起。经过这样的组合，本来两个行星排的六个基本组件就变成一个只有四个独立组件的行星齿轮机构。 12345图 排行星齿轮机构简图 的结构及传动规律 图 示为辛普森行星排的一种应用形式（例如 动变速器）。它也是一种辛普森双排行星齿轮机构，并且两个行星排也是共享一个太阳轮。由于安装形式 翻转了 180 度，它不是如图 2示的由前行星架和后环齿圈组成一个组件，而是由前环齿圈和后行星架组成一个组件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 1 2 34 5图 普森行星排 2 的结构及传动规律 压控制系统 花冠 动变速器的液压控制系统 主要 由油泵、阀体、电磁阀、离合器及连结上述各部件的油道组成。油泵用于给变矩器提供一定压力的工作液，使行星齿轮得到润滑，为变速器液压控制系统提供控制油压。控制阀总成将油泵输出的油压按照需要分配到各用油部 位，它是液压控制油路的核心组成部分，其主要由控制阀壳体及压力调节阀、手动控制阀、换档阀、节流阀等多个阀门组成，所有阀门都装配在控制阀壳体内，控制阀总成通过螺栓固定在辅助变速器壳体的下方。 液压控制系统在自动变速器中主要起到了以下三个作用： （ 1） 控制换档元件在合适时刻接合或分离； （ 2） 根据车速和发动机负荷变化，决定换档时刻； （ 3） 向液力变矩器提供一定压力的工作液，防止变矩器内工作液出现气蚀现象 。 汽车自动变速器的电液控制系统虽然随着汽车型号的变化、汽车厂家的变化或电液结合部分的改进而呈现不同的控制模式，但作为一 个电液自动控制系统，它和其它电液自动控制系统一样，都可以把它们归结为具有共性的四个部分： 液压系统是一个应用油泵把机械能转化为液压油的压力能的传动与控制的系统。液压系统的动力源通过能量传递介质 压力油（ 整个液压系统提供能量。液压油既是能量传递的介质，也是自动变速器机械部件润滑的主要介质。自动变速器中的油泵一般应用齿轮泵、转子泵或叶片泵。 信号源向电液控制系统提供各种换档控制需要的控制信号。在全液压式自动变速器中，这种信号源主要是节气门阀和速控阀。在 电控式的自动变速器中，信号源是各买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 种类型的传感器。它们把各种控制用信号，诸如油门、油温、发动机转速、车速等信号转换为电信号后输入电脑，供电脑决策控制。 无论是全液压式自动变速器或是电控式自动变速器，都有液压控制机构部分。液压控制机构主要由换档机构和缓冲安全机构组成。无论在全液压式自动变速器或电控式自动变速器中均占液压控制机构有相当重要的地位。液压控制机构主要由手动阀、换档阀、调压阀、电磁阀及一些辅助控制阀组成。 在普通液压控制系统中，进行直线往复运动的执行机 构一般是双作用活塞油缸。而在自动变速器的液压控制系统中，其执行机构却一般是柱塞式单作用油缸。它的回程一般必须用弹簧来保证。液压控制系统中的执行机构主要用来推动各种离合器和制动器。所以，在实际制作中，把油缸和离合器或制动器作为一个部件。 在液压 控制系统中的油压信号是测试过程中的重要参数，这些油压信号反映了执行换档元件的工作状态。 （ 1） 油路压力 油路压力对自动变速器的工作性能工作状况尤为重要，它控制着自动变速器中所有离合器。如果初级调压阀工作不正常，油路压力会出现过高或过低。若油路压力过高会导致换档冲击加大 以及由于油泵负荷加重而带来的发动机功率损失；油路压力过低会导致离合器的打滑，严重时会使车辆无法行驶。如果出现此种现象则应测试油路压力是否标准。 （ 2） 节气门油压 节气门油压始终与发动机节气门开度保持一致。该节气门油压作用于初级调压阀，因此，油路压力也就会随节气门阀开度变化。在全液压控制的自动变速器中，节气门油压是作用于调节油路压力以及作为变速器升档、降档的信号压力。然后，对于 气门油压仅作用于控制调节油路压力。因此，变速器油门拉线调整不当就会导致油路压力过高或过低，从而又产生换档抖动及离合器、制动器 打滑的故障。 子控制系统 电控自动变速器（ 组成与全液压机械传动变速器基本一致，主要区别在于它有电控系统这一部分。电控系统由传感器、电脑（ 执行元件三部分组成。传感器用于感知车速、节气门开度和其他工作，并将这些信息转变成电信号输入 据传感器输送的信号确定换档和锁止的时机，并相应的控制液压控制装置的电磁阀。 有自我诊断 速传感器和电磁阀的功能。常见的电控自动变速器 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 与发动机结合一体，简称“发动机和 其中，执行元件主要指电磁阀，它们控 制作用于液压阀门上的液压，从而控制换档和锁止时机。 花冠 自动变速器就是电子控制的自动变速器，其 发动机 合为一体，如图 花冠 号自动变速器的电控线路图。 图 冠 号自动变速器的电控线路图 其中各传感元件的功能： （ 1）节气门位置传感器：用于检测发动机节气门的开度 （ 2）车速传感器：检测车辆行驶速度，在正常的情况下， 用第二车速传感器的信号来控制，将第一车速传感器作为备用信号。 （ 3）方式开关：用于选择档和锁止方式。 （ 4）超速主开关： 当超速主开关被按起时，变速器不能换入超速档。 （ 5）巡行控制 际车速低于巡行车速时，变速器不能换入超速档或锁止。 （ 6）降档开关：检测加速踏板已经离开节气门全开的位置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 （ 7）空档启动开关：用于检测换档杆的位置。 （ 8）刹车灯开关：用于检测制动踏板被踩下。 （ 9）水温传感器：用于检测发动机的水温。 功能： 受各种检测汽车行驶状况和发动机工作状况的传感器信号，精确指示 止正时、行星齿轮系统执行机构的液压以及换档时的发动机扭矩；它还具有自我诊断功能，能检测和识别电子控制 元件的故障，并通过 O/D 示灯以及故障代码的形式将这些信息输出；另外， 车辆出现某些故障时能执行失效防护功能，以保证车辆能继续行驶。 动变速器各档动力传递路线 花冠 自动变速器属于辛普森式变速器，其传动路线如图 示。 图 冠 动变速器传动路线 （ 1） 驻车档（ P 档） 与行星齿轮机构相关的各执行元件都不工作，机构处于空档状态，同时机械锁止机构将输出轴上的外齿锁住，因而自动变速器的输出轴和汽车的驱动轮都无法转动，处于驻车制动工况，故称驻车档。 （ 2） 空档（ N 档） 各档执行机构的动作和驻车档相同，各执行元件都不工作，其前、后行星排都处于空转状态，发动机动力虽经入自动变速器，输出轴无动力输出。 （ 3） 前进档（ D 档） 1） 1 档 参加工作的执行元件有 2。 其动力传动路径如图 示 。 2 2 3 档（“ D”、“ 2”范围） 发动机制动（“ L”范围） 二档（“ D”范围） 发动机制动（“ 2”范围） 三档 倒档 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 传动路线 2） 2 档 若在 D 位时发动机节气门开度增大或汽车行驶阻力减小，车速将有所升高，达到一定程度后，自动变速器自动转入 2 档行驶。这时， 件参加工作，其传动路径如图 示。 图 传动路线 （ 3） 3 档（直接档） 3 档是直接档。当汽车行驶速度更高时，自动变速器换入此档，这时参加工作的执行元件有 2 2 3 档（“ D”、“ 2”范围） 发动机制动（“ L”范围） 二档（“ D”范围） 发动机制动（“ 2”范围） 三档 倒档 2 2 3 档（“ D”、“ 2”范围） 发动机制动（“ L”范围） 二档（“ D”范围） 发动机制动（“ 2”范围） 三档 倒档 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 由于 工 作，使动力分别经前齿圈和共用太阳轮，将二者与输入轴连为一个整体，虽然 作，但由于 缘故，无法阻止共用太阳轮与前齿圈一道顺时针转动。在前行星排中，已有两个元件同速同方向转动，所以前行星架必与它们一道旋转，以不变的转速经输出轴将动力输出。与前进档的 2 档相同的是，这时后行星排也处于空转状态。 （ 4）超速档（ 4 档） 若汽车的行驶速度更高，那么，在按下超速档开关后，汽车将自动地以超速档，即 4 档行驶。在该档位下，参与工作的执行机构元件有 0、 动力传动路径如图 示。 图 传动路线 （ 5） 倒档（ R 位） 倒档时参与工作的执行机构元件 有 3，其动力传动路径如图 示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 图 R 档传动路线 章小结 自动变速器之所以被广泛的用于现代汽车上，主要是 由于 自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档，因此操作 方便。特别在交通比较拥挤的城区马路行驶，自动变速器体现出很好的便利性。自动变速器比手动变速器复杂得多，有很多方面不相同，但最大的区别在于控制方面。手动变速器由驾驶员操纵档位，加档或减档由人工操作，而自动变速器是由机器自动控制档位，变换档位是由液压控制装置进行的。 本章主要介绍了花冠 号的自动变速器的结构以及工作原理，从而为该实验台的工作原理打下坚实的基础。 2 2 3 档（“ D”、“ 2”范围） 发动机制动（“ L”范围） 二档（“ D”范围） 发动机制动（“ 2”范围） 三档 倒档 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 第 3 章 自动变速器性能检测诊断技术 动变