（机械工程专业论文）汽车自动变速器仿真教学实验装置的研制.pdf

摘要：掌握了汽车自动变速器的工作原理、内部结构及运行情况。模拟自动变速器的运彳亍过 程，将自动变速器的控制系统黑直观明了的显示方式表达，让自动变速器的工作过程实现 可视化，同时编写了配套的实验手册。本课题研究填补了国内自动变速器可视化模拟教学设 备的空白。 关键词：自动变速器、控制系统、可视化、模拟教学设备 a b s t r a c t ：t h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，i n s i d es t r u c t u r ea n dw o r k i n gc o n d i t i o n so f a u t o m o b i l ea u t o t r a n s 羰i s s 主o ns y s t e mw e r ek n o w nw e l l t h ew o r k i n gp r o c e s sw a s i m it a t e d t h ec o n t r o ls y s t e mo fa u t o t r a n s m i s s i o nw g sd e m o n s t r a t e dd i r e c t l ya n d c l e a r l y s oi t sw o r k i n gp r o c e s sw i l lb ev i s u a l i z e da n dt h ee x p e r i m e n tm a n u a lw a s w r i t t e n t h es e a r c hf i l l e dt h eb l a n ko fd o m e s t i cv i s u a le d u c a t i o nf a c i l i t i e so f a u t o t r a n s m is si o nc o n t r o ls y s t e m k e yw o r d s ：a u t o t r a n s m i s s i o n ，c o n t r o ls y s t e m ，v i s u a l i z e d ， i m i t a t e de d u c a t i o n f a c i l i t i e s 3 摘要：掌握了汽车自动变速器的工作原理、内部结构及运行情况。模拟自动变速器的运彳亍过 程，将自动变速器的控制系统黑直观明了的显示方式表达，让自动变速器的工作过程实现 可视化，同时编写了配套的实验手册。本课题研究填补了国内自动变速器可视化模拟教学设 备的空白。 关键词：自动变速器、控制系统、可视化、模拟教学设备 a b s t r a c t ：t h ew o r k i n gp r i n c i p l e ，i n s i d es t r u c t u r ea n dw o r k i n gc o n d i t i o n so f a u t o m o b i l ea u t o t r a n s 羰i s s 主o ns y s t e mw e r ek n o w nw e l l t h ew o r k i n gp r o c e s sw a s i m it a t e d t h ec o n t r o ls y s t e mo fa u t o t r a n s m i s s i o nw g sd e m o n s t r a t e dd i r e c t l ya n d c l e a r l y s oi t sw o r k i n gp r o c e s sw i l lb ev i s u a l i z e da n dt h ee x p e r i m e n tm a n u a lw a s w r i t t e n t h es e a r c hf i l l e dt h eb l a n ko fd o m e s t i cv i s u a le d u c a t i o nf a c i l i t i e so f a u t o t r a n s m is si o nc o n t r o ls y s t e m k e yw o r d s ：a u t o t r a n s m i s s i o n ，c o n t r o ls y s t e m ，v i s u a l i z e d ， i m i t a t e de d u c a t i o n f a c i l i t i e s 3 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果奄除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究在做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：去堕2 日 期至qq 臣生堇旦 关- - t - 学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州1 大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和 j 编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：芝建导师签名：超臼 期： 蚀 3 l 第一章绪论 1 一l 课题的提出 目前，汽车已成为一个集人类现代文明和先进 生产工艺于一身的高科技产品之。随着汽车技术的 发展，装有自动变速器( 即自动档) 的汽车也变得越来 越普遍。与手动变速器( 即手动挡) 相比，自动变速 器具有明显的优点。它具有操纵轻便、具自适应性皂 好、汽车通过性优越、发动机和传动系的使用寿命长 等优点。如今，自动变速器已经成为北美和日本新产 轿车和轻型商务车的首选变速器。据中国汽车工业协 会统计，2 0 0 6 年1 7 月，我国手动档乘用车共销售 图i - i 汽车自动变速器速器 1 9 7 万辆( 同比增长了2 47 ) ，自动档乘用车共销售了6 4 9 万辆( 同比增长了8 44 ) 。 其中，自动档乘用车销量占乘用车总销量的2 4l ，而2 0 0 5 年同期为1 8 。可见，在我国， 自动变速器车辆越来越受到欢迎，许多低端微型轿车也使用了自动档车型，如奥拓和奇瑞 q q 等。 由于自动变速器所占的市场份额太幅度提升，对自动变速器汽车的专业的维护、维修 的需求量也大大提高。目前轿车自动变速器多用电子控制系统，它结构复杂，基本上都是 由传感器、动力系统控制模块和电磁阀三太部分构成。在现代汽车的机械部件中，自动变 速器是最复杂的总成。因此，自动变速器也是汽车维修工作中的一个难点。 汽车维修的教学实践表明，要培养一个专业的自动变速器维修技术人员，首先必须掌 握自动变速器的整体结构和工作原理。而目前国内在自动变速器教学仪器的丌发中，大多 数厂家生产的自动变速器实验装置都着重于自动变速器的运行参数的模拟测试以及故障条 件的设置，造成实验装置的可视化程度低，不太适合基础教学工作。而对于初学者而吉，只 有对自动变速器的原理与结构的真正了解后，才能使后续的测试、检修工作顺利进行。 在教学工作中，教师的理论讲授和学生运用教学实验设备的进行实际训练，二者缺一 小可。但目前适用的自动变速器教学实验设备又在市场卜极少，如何将教学实验设备的设 汁结合教师的理论授课，使学生能够把理论知i = 转化为自动变速器维修的实际技能。奉课 题研究开发的汽车自动变速器仿真实验装簧，i f 是顺应这衅要求的教学实验装置。 卜2 课题经费来源 本课题为贵州省交通厅立项的“2 0 0 5 年贵州省交通厅科技项目”，支持课题经费1 3 万 元。 1 - 3 课题研究目标 1 、主要研究内容、目标、方案 主要研究内容自动变速器的原理、结构及其运行情况；模拟自动变速器的运行过程， 将自动变速器控制系统用直观明了的显示方式表达，让自动变速器的工作过程实现可视化； 教学仿真实验装置采用模拟运行方式，动力由改用电机输出，需可视化的部分采用透明材 料制作或将内部结构进行剖视处理。 2 、拟解决的关键问题 自动变速器结构的透明化处理； 自动变速器机械传动部件的可视化模拟运作； 自动变速器液压控制机构的可视化模拟运作； 自动变速器电控信号的模拟运作； 3 、研究目的 使汽车自动变速器控制系统的教学实验装置实现可视化，模拟自动变速器运行的全工 况，结合相应的教学课件和实验手册，使学生通过专业课程的教学和本装置的实验，清楚 地了解汽车自动变速器的内部结构和作用，使学生很快地掌握自动变速器的维修技能，本 课题研发的教学实验装置可作为大专院校，部队、交通、公安系统汽车驾驶培训、汽车维 修等专业的教学实验实习设备之用，并填补国内自动变速器可视化模拟教学设备的空白。 5 卜4 课题的研究途径 1 - 5 课题研究的措施 ( 一) 研究的准备工作 l 、自动变速器的选型 在自动变速器的传动布置中主要有前桥驱动和后桥驱动两种。前桥驱动的结构紧凑， 元件布置密集，透明化处理和剖视处理的展开效果都不好。后桥驱动的元件布置相对宽松， 且剖视展开视觉表达较为直观。所以选用后桥驱动的自动变速器，且型号选择丰田大霸王 的自动变速器a - 4 6 d e 。 2 、研究方案的设计 ( 1 ) 自动变速器的机械传动部分的改造。 液力变矩器的驱动及动力输入由可调速电动机执行。 行星齿轮机构及换档机构( 离合器、制动器) 的运行由气泵执行。 自动变速器档位各工况的运行由可调速电动机、气泵、变速器排档杆共同执行。 6 ( 2 ) 自动变速器阀体的处理方法 采取分离联结，阀体敞开式的结构。 用透明塑料管路对阀体油路进行联接。 用油泵建立油压，实现阀体各换档阀的动作。 ( 3 ) 基本设计图样 图1 2自动变速器仿真试验装 ( 二) 研究工作的开展 1 、分析自动变速器结构，确定线切割路线。 丰田a - 4 6 d e 自动变速器传动为后桥驱动，整体为长方形，可将自动变速器壳体作1 4 剖切，剖切后呈现液力变扭器、超速档行星齿轮系统、前行星齿轮系统、后行星齿轮系统、 制动器结合套等。 2 、分析自动变速器工作情况，由电机代替主传动的动力。 丰田a - 4 6 d e 自动变速器的主油路压力在d 档，失速工况时为1 0 6 1 2 2k g c m 2 ；在r 档怠速工况时为5 卜5 7 k g c m 厶，失速工况时为1 3 8 一1 6 3k g c m 2 。必须建立d 档、r 档怠 速工况和失速工况时的系统油压，用于驱动自动变速器传动元件。由于装置的可视表达方 法为透明材料或剖切处理，系统呈开放状态，无法建立其油压。因此，可以考虑采用电机 驱动方案，选配功率合适的电机装于液力变扭器前端而提供动力。 3 、分析自动变速器阀体油路，进行分离联结。 7 ( 1 ) 自动变速器阀体结构复杂，是目动变速器的重要部件。对阀体的处理可以采取分离 联结的方式：把阀体分丌，并加工螺纹用f 接管，油路以透明管件联结，管内油压依靠油 泵建立。 ( 2 ) 用油液在透明管路中流动，模拟其在阀体内的运作工况。 ( 3 ) 在教学实验装置中，自动变速器中的各组离合器片、制动器片的驱动用油压传动很 难实现。因此，可以采用压缩空气提供动力。应选配相当的空压机，用气管连接相应的档 位油道，实现各组离合器片、制动器片的驱动。 第二章辛普森行星齿轮机构的结构和工作原理 2 - 1 辛普森行星齿轮机构的构成 自动变速器所采用的辛普森行星齿轮机构，是由共用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个 齿圈和两个齿轮架组成的( 如图2 - 1 所示) 。它是应用最广泛的一种复合式行星齿轮机构， 它可以提供三个前进档和一个倒档。行星齿轮机构的一半或一部分称为前行星齿轮机构， 而另一部分称为后行星齿轮机构。前后行星齿轮机构的尺寸和齿轮的齿数不必一定相同， 其尺寸和齿轮的齿数决定了复合行星齿轮机构所实现的实际传动比。 囝哆警。眵 围2l 辛* 彝 r 星* 轮机构组成 艺啄萨 每国 若把前后任何一组行星齿轮机构的一个元件作为主动件，至少再固定一个元件，把另 一个元件作为从动件，就可以实现不同的传动比和改变传动方向。不同的汽车制造厂设计 的行星齿轮机构各不相同，可将不同元件作为主动、从动和固定元件。即使同一个生产厂 家，生产的变速器随型号不同，选用的主动、从动和固定元件也不同。因此，在各类型的 变速器中，所采用的传动装置存在较大的差别。 2 2 丰田a 4 6 d e 变速器中辛普森行星齿轮机构的构成 一套辛普森行星齿轮机构只能获得三个前进档和一个倒档，而丰田a 4 6 d e 自动变速器 有四个前进档和一个倒档，因此在丰田a 4 6 d e 中采用一套辛普森行星齿轮机构和一套单排 行星齿轮组合而成，同时还使用了三套离合器、四套制动器和三套单向离合器来完成各档 位的动力传输( 如图2 2 所示) 。三套离合器分别为c 0 、c 1 、c 2 ，四套制动器分别为b o 、 b l 、b 2 、b 3 ，三套单向离合器分别为f o 、f l 、f 2 。各元件的功能见表2 1 。 各档位的动力传输流程，可由各个档位元件工作表( 见表2 2 ) 来表示，其表明了各元 件分别参与工作的档位。 图2 - 2 传动执行元件位置图 9 表2 - 1 传动执行元件的功能 名称功能 超速直接档离合器( c o ) 联接超速档行星齿轮架与太阳轮 前进档离合器( c 1 ) 联接输入轴与前齿嘲 直接档离合器( c a ) 联接输入轴与前、后太阳轮 超速档制动器( a o )锁定超速档太阳轮，使之既不能顺时针，也不能逆时针方向转动 第2 档滑行制动器( b 1 ) 锁定前、后太阳轮，使之既不能顺时针，也不能逆时针方向转动 第2 档制动器( b 2 )锁定后行星齿轮架，使之在动作的同时，不能逆时针方向转动 第1 档及倒档制动器( b 3 )锁定后行星齿轮架，使之既不能顺时针，也不能逆时针方向转动 超速档单向离合器( f o )锁定超速档行星齿轮架，使之不能饶太阳轮逆时针方向转动 1 号单向离合器( f 1 )在b 2 动作时，锁定前、后太阳轮，使之不能逆时针方向转动 2 号单向离合器( f z )锁定后行星齿轮架，使之不能逆时针方向转动 表2 - 2档位元件工作表 变速杆位置档位 c of 0c lc 2b ob 。b 2f lb 3f z p 驻车档 r 倒档 n空档 d 、2第1 档 d 第2 档 d 第3 档 d 第4 档( 超速档) 2第2 档 l 第1 挡 2 3 各档位动力传输流程 变速杆置于d 位置或2 位置时的1 档元件的运作( 如图2 3 所示) ，从工作表可知，超 速档离合器c o 和前进档离合器c l 在变速器第一档运作。c o 工作时，与输入轴连为一体的 超速档行星架与超速档太阳轮机械连接。根据单排行星齿轮机构的工作状态可知，在单排 行星齿轮机构中，有两个元件同时作为主动件时，行星齿轮执行直接传动。因此输入轴的 转速直接传递到中间轴，即中间轴的转速等于输入轴的转速。由此可见，当c o 离合器工作 时，超速档行星齿轮机构执行直接传动。d 或2 档位置时1 档元件的动力传输路线如图2 - 4 所示。 1 0 图2 3d 或2 档位置时的1 档元件动力传动图 图2 4d 或2 档位置时1 档元件的动力传输图 1 1 此时，因变速器的选档杆上有d 位置、2 位置和l 位置，当变速器挂在d 位置，仪表 上的o do f f 指示灯熄灭时，变速器可以从1 4 档之间换档。当o do f f 指示灯亮时，变速 器可以从1 3 档之间换档。当选档杆挂在2 位置时，变速器可以在1 2 档之间换档，当选档 杆挂在l 位置时，。变速器保持在1 档行驶。变速器选档杆挂在2 位置而变速器在2 档行驶 时的执行元件工作和选档杆挂在d 位置而变速器在2 档行驶时的工作有区别，l 位置和d 位置的1 档也有区别。 ( 1 ) 1 档时，根据工作表可知，c o 和c l 离合器工作。c o 工作时，超速档行星齿轮执 行直接传动，因此中间轴的转速等于输入轴转速。c l 离合器工作，因此中间轴的转速通过 c l 离合器传送至后齿圈。后齿圈被驱动而按顺时针方向旋转，使前行星小齿轮在顺时针方 向转动的同时，绕前太阳轮顺时针方向转动，而前、后太阳轮又要使后行星小齿轮绕后太 阳轮逆时针方向转动。但是前行星齿轮架( 后行星小齿轮的轴) 被2 号单向离合器( f 2 ) 阻 止，不能逆时针方向转动。所以后行星小齿轮在顺时针方向转动，使前行星齿圈也顺时针 方向转动。 与此同时，由于前行星小齿轮在是顺时针方向转动，使后行星齿轮架( 前行星小齿轮 的轴) 也顺时针方向转动。 由于后齿圈和前行星架与输出轴机械联接，所以输出轴顺时针方向旋转。即获得1 档 的传动比。 ( 2 ) 变速杆置于“d 位置时( 如图2 5 所示) ，2 档的工作元件的运作如同变速器在 第1 档时一样，c o 工作则超速档行星齿轮组执行直接传动。前进档离合器c l 工作则输入轴 的转动输送至后齿圈。后齿圈被驱动顺时针方向旋转，使后行星小齿轮绕太阳轮既顺时针 方向转动又绕前太阳轮转动，这使前行星齿轮架也跟着顺时针方向转动。与此同时，前行 星小齿轮的转动会力图使前、后太阳轮逆时针方向转动。但是由于前、后太阳轮被第2 档 制动器( b 2 ) 及2 号单向离合器( f 2 ) 阻止，不能逆时针方向转动。于是，前行星小齿轮绕 太阳轮以更高的速度旋转。这_ 提高的速度，经后行星齿轮架传输至输出轴，即获得2 档 的传动比。d 档位置2 档动力传输路径由图2 6 所示。 1 2 图2 5d 档位置时2 档元件的动力传输图 3 图2 - 6d 档位置2 档动力传输路径 ( 3 ) 变速杆置于“d 位置时3 档的工作元件的运作如图2 7 所示：3 档时c o 离合器工作， 则超速档行星齿轮机构执行直接传动。c l 以及直接档离合器c 2 工作，因此输入轴转速被传 送到后齿圈和前、后太阳轮。因后齿圈和前后太阳轮同时作为主动件，因此辛普森行星齿 轮机构直接执行直接传动，即输入轴与输出轴转速相同，获得第3 档速比。d 档位置3 档元 1 3 件动力传输路径由图2 - 8 所示。 图2 7d 档位置时3 档元件的动力传输图 图2 - 8d 档位置3 档元件动力传输路径图 ( 4 ) 变速杆置于“d ”位置时4 档执行元件的运作如图2 - 9 所示：由元件工作表，4 档时 超速档制动器b o ，前进档离合器c - 和直接档离合器c 2 工作，输入轴驱动超速档行星架顺 时针方向旋转，由于超速档太阳轮被b o 制动器锁止，所以超速档行星齿轮组各元件的关系 为主动行星架，固定太阳轮，从动齿圈，因此齿圈以高于行星架的转速旋转，即获得4 档 1 4 的传动比。d 档位置4 档元件动力传输路径由图2 - 1 0 所示 图2 - 9d 档位置时4 档元件的动力传输图 图2 - l od 档位置时4 档元件的动力传输路径 3 令 ( 5 ) 变速杆置于“2 位置时2 档工作元件如图2 1 1 所示，此时第2 滑行制动器( b 1 ) 运作。同时运作的还有前进档离合器c l 、2 号单向离合器( f 2 ) 以及第2 档制动器( b 2 ) ， 车辆以2 档速比行驶，此时的2 档有发动机制动功能。 当变速器的换档在“2 ”时，驱动车轮的动力传输路径与选档杆在“d ”是相同的。但 是，当变速器被驱动( 发生发动机制动) 时，输出轴的输入被传输至后行星架，从而使前 1 5 行星小齿轮绕前、后太阳轮顺时针旋转。所以，小齿轮要逆时针方向转动，但由于太阳轮 被第2 滑行制动器( b 1 ) 阻止，不能转动，而后行星小齿轮顺时针方向转动，从而使前齿 圈也顺时针方向转动。这样，旋转力传送到输入轴，从而实现发动机制动。变速杆置于“2 ” 档，变速器驱动车辆行驶时，其传输路径与变速杆置于“d ”档时相同。但在变速器由车轮 驱动时( 发动机制动) ，动力来自输出轴传至后行星齿轮架，使后行星齿轮绕前、后太阳轮 顺时针方向转动。d 档位置2 档元件动力传输路径由图2 1 2 所示。 图2 1 12 档位置时2 档元件的动力传输图 图2 1 22 档位置时2 档元件的传输路径 1 6 在变速杆置于“d ”档，车辆在第2 档减速行驶时，由于2 号单向离合器( f 1 ) 并不阻 止前、后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮就怠速运转，于是不会有发动机制动。 当输出轴的转速大于输入轴的转速时，比如在汽车下坡，发动机怠速时，车辆的惯性 力通过输出轴回传到变速器的输入轴，从而带发动机的曲轴旋转，将车的惯性力消耗，导 致车速下降，这个过程称之为发动机制动功能。在自动变速器中，此状态不是任何档位均 存在，只有“l 位置时的1 档，或“2 位置时的2 档，才有发动机制动的功能。 ( 6 ) 变速杆置于“l 位置时的1 档工作元件运作如图2 1 3 所示，此时第1 档和倒 档制动器( b 3 ) 运作。同时运作的还有当变速杆位于“d ”或“2 ”位置( 即前进离合器c 1 ， 2 号单向离合器f 2 ) 车辆行驶运作的机构。这就实现了发动机制动。l 档位置1 档元件动力 传输路径由图2 1 4 所示 在变速杆置于“l 档，变速器驱动车轮时，其驱动功率传输路径与选档杆置于“d 或“2 档时相同，但在变速器受车轮驱动( 发动机在制动时) ，输出轴的传动传至前行星 齿圈，使前行星小齿轮( 后齿轮架) 要绕前、后中心齿轮顺时针方向转动。但由于前齿轮 架被第1 档及倒档制动器( b 3 ) 阻止，不能传动，后行星小齿轮就顺时针方向转动，而前 后太阳轮则逆时针方向转动。结果使前行星小齿轮一面绕前、后太阳轮顺时针方向转动， 一面绕各自轴线顺时针方向转动。这样，就将顺时针方向转动传送到后齿圈和输入轴。与 此同时，输出轴转动使后行星齿轮架顺时针旋转，也使前齿圈和输入轴顺时针方向转动， 而前行星小齿轮也顺时针方向转动。这样，当变速杆置于“l 档，车辆在第1 档减速行驶 时，发动机制动便发生了。 图2 1 3l 档位置时1 档元件的动力传输图 1 7 “d ”位置2 档和1 档时没有发动机制动的效果。 在选档杆置于“d 或“2 ”档，车辆在第1 档减速行驶时，3 号单向离合器( f 2 ) 并不 阻止前行星齿轮架顺时针方向转动。所以，这时前齿轮架怠速运转，发动机并不制动。 行星齿轮机构中使用单向离合器的原因 行星齿轮机构中的单向离合器的作用，是保证变速器的换档平滑。如前文中的机械传 动机构所述，当变速器切换至第3 档时，即使b 2 的运作并不需要，b 2 仍因为以下原因而 实际运作： 图2 - 1 4 l 档位置时1 档元件的传输路径 如b 2 在第3 档不运作，则施加在c 2 上的液压卸下的一瞬间，有必要换低档至第2 档， 以便将液压施加至b 2 上。但要使这两个步骤同时运作很困难，而且哪怕足少许正时误差， 都会产生换档振动。为避免这种情况，在第3 档将液压施加在b 2 上，当换抵档至第2 档时， 单向离合器运作，施加到c 2 的液压就被释放。相反，施加至c 2 的液压使单向离合器松开， 换高档至第3 档。如上所述，由于应用单向离合器，施加液压至一离合器或制动器，或者 从离合器或制动器上卸下液压进行换档，就成为可能了。 1 8 行星齿轮机构中使用单向离合器的作用可防止发动机制动。功率是否从输出传送至发动 机，取决于功率传送路径中有无单向离合器。如有单向离合器，从输出轴传出的功率就不 传送至发动机；如无单向离合器，则功率就传送至发动机。例如：当车辆在“d 档的第2 档减速行驶时，由于1 号单向离合器并不阻止前后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮 就空转，于是不会有发动机制动。而在“2 ”档的第2 档行驶时就会有发动机制动。 ( 7 ) 变速杆置于“r 位置时倒档工作元件运作( 如图2 1 5 所示) 。当需要车子倒驶时 直接档离合器( c 2 ) 运作，输入轴以顺时针方向转动，直接传送前、后太阳轮，所以前、 后太阳轮顺时针方向转动。这样，前行星小齿轮一面逆时针方向转动，一面要绕前、后太 阳轮顺时针方向转动。但由于前行星齿轮架( 也是后行星下齿轮的轴线) 被第一及倒档制 动器( b 3 ) 阻止，不能传动。所以，后行星小齿轮也不能绕前、后太阳轮转动，逆时针方 向转动。结果，前齿圈逆时针方向旋转，驱使输出轴逆转。 图2 1 5r 档位置时的元件动力传输图 3 ( 8 ) “p ”( 驻车) 和“n ( 空档) 档时的执行元件运作。当变速杆置于“n 或“p ” 档时，由于前进档离合器( c 1 ) 与直接档离合器( c 2 ) 不运作，所以来自输入轴的输入并 不传送至中问轴主动齿轮。此外，当变速杆置于“p ”档时，停车锁爪便和后齿圈啮合，而 后齿圈又与输出轴花键连接，从而阻止车辆移动。 2 - 4 自动换档规律 自动变速器的换档是根据车速和发动机载荷自动实现的。换档实现的点称为换档点。每 种车型的换档点以一固定车速表示。这一固定车速就足当车辆起动时，加速踏板开启度恒 定时的车速。 1 9 根据车速和发动机载荷，显示换档点的图表称为换档图，一般维修资料都提供变速器换 档图。当驾驶汽车时，可以根据换档点与自动换档图符合程度，判断自动变速器是否有故 障。然后，仔细观察，确定变速器与换档图中哪一条线不符合，可以在一定程度上，判断 自动变速器故障的原因。 2 ( 】 第三章自动变速器的改造与制作 3 - 1 机械传动部分的表达 根据需要，动力源选朋电动机代替发动机，功率人小为3 3 0w 速为1 7 2 0 i p m ，电压为 2 2 0 y 。液力变矩器和自动变器壳体部分采用1 4 剖视图，液力变矩器采用刚性联接，其它 部件按原来次序安装，如图3 - 1 所示。 h32f i 动娈述器目l 械部分 3 2 油路改气路的制作 由于白动变速器壳体采用了l ，4 剖后，壳体内部不能贮油备阀体不能用液压油来驱动， 故改用压缩气体来驱动各阀体，t 要有制动器和离台器。改制后的自动变速器电气液总图 见附图，仪表的表达功能实现和开关控制主要继电器来完成。 ( 1 )档位的表达 自动变速器的档位“1 ”档、“2 ”档、d 档、“r ”档、“p ”档、n 档的档位 通过换档手柄控制继电器显示在仪表盘卜。 ( 2 )执行元件的表达 执行元件c o 、c 、g 、吼、b 、f o 、f 、i j 根据档位的工作情况通过继电器 控制的指示灯显示在仪表盘上( 如图32 所示) 。 f = 一_ - _ _ _ - _ _ - _ - - _ l _ - - - _ _ l 一 。 h 阁32 档位元件仪表 ( 3 ) 油路的表达 对于自动变速器油路的表达，通过油泵泵起有色液压油流过仪表盘，以便直接看到执 行元件的t 作情况，在这里液压油只起到演示作用，实际没有参与助推执行几件工作( 如图 3 3 、3 4 所示) 。 图3 - 3 油泵及油管 图3 - 4 油路仪表 ( 3 ) 气路 由气泵把产生的气体输送到贮气罐里存贮起柬，然后再通过开关的控制，输送到各执 行元件，助推各执行元件工作( 如图35 所示) 。 图35 气泵及储气罐 ( 4 ) 自动变速器液脏控制系统中的换档阀、电磁阀的信号模拟 a 动变速器仿真教学实验装置用时问继电器和液胝屯磁阀模拟了自动变速器阔体油路 的控制过程。时间继电器控制了阀体七的空气管路的开关，也控制r 液压油路，模拟ra 动变速器的换档过程，备个档位的传动执行元件的结合运行时间为1 0 秒钟。根据真蛮的换 档过程每龋l o 秒自动变换相应的档位，同时液压电磁阀控制的矧i 路运行情况也可以通过 油路面板看到。总电路图见附图。 - nu_一 - h - - 白 i - h 机 第四章汽车自动变速箱教学系统( 丰田) 4 _ l 、基本组成结构 l 、实验台结构( 见图4 - 1 所示) 系统特点及注意事项和操作方法 圈4 _ 1 汽车自动变速嚣实验装置苴体图 2 、机械传动系统组件( 见图4 - 2 所示 超速直接档制直接档离合第二档制动第一档及倒档制 动器器器动器1 3 3 超速直接档离前进档离合第= 档滑行制 合器器动轱 图4 2 机械传动总成 4 - 2 自动变速器仿真教学实验装置控制面板说明 1 、电源开关 开关钥匙在o n 位置时，整台教具交直流电源接通，交流电压表和直流电压表显示当前 电压值。 开关钥匙在o f f 位置时，整台教具交直流电源切断，交流电压表和直流电压表无显示。 2 、倒顺开关 按下“顺”键时，电动机顺转，驱动变速器工作。 按下“停”键时，电动机停转。 按下“逆”键时，电动机逆转，一般情况不使用 3 、急停开关 遇紧急情况按下红色急停开关按钮时，可切断整台教具所有输出电源：反之教具所有输 出电源正常。 4 、工作元件控制开关 档位只有在p 档或n 档，控制开关才会接通电源使各个元件正常工作：当电动机旋转工 作时，只能单独按下某一开关。 按下“c 0 ”键时，变速器c 0 离合器接合。 按下“c l 键时，变速器c l 离合器接合。 按下“c 2 键时，变速器c 2 离合器接合。 按下“b o 键时，变速器b o 制动器接合。 按下“b 1 ”键时，变速器b l 制动器接合。 按下“b 2 键时，变速器b 2 制动器接合。 按下“b 3 键时，变速器b 3 制动器接合。 5 、l e d 灯显示面板 面板中各个l e d 灯显示各个工作元件工作状态，当元件工作时相应l e d 灯点亮，表示 该元件在工作。反之l e d 灯不亮。 6 、换档杆，用于选择变速器的档位，当选档杆置于d 位置时，变速器会自动控制从1 2 3 4 档，每一档位停留1 0 秒钟。当换档杆置于2 位置时，变速器能自动控制从1 - 2 档。当 档位挂不动时，请打开防尘盖，将拉索重新挂上就o k 。 7 、液压控制模拟 自动变速器仿真教学实验装置用时间继电器和液压电磁阀模拟了自动变速器阀 体油路的控制过程。时间继电器控制了阀体上的空气管路的开关，也控制了液压油路， 模拟了自动变速器的换档过程，各个档位的传动执行元件的结合运行时间为1 0 秒钟。 根据真实的换档过程，每隔1 0 秒自动变换相应的档位，同时液压电磁阀控制的油路 运行情况也可以通过油路面板看到。 8 、自动变速器的机械执行元件通过气动控制，面板上的液压观察口能同时观察到的执行元 件的油流。 4 3 、系统特点及注意事项： 1 、汽车自动变速箱教学系统，采用剖视的方法，能直接的看到制动器、离合器、太 阳轮、行星轮、内齿圈、变矩器等的工作情况。 2 、解剖的自动变速器( 电气控制式) ，换档操作时能呈现各种动作状态，变速器内部 动作清晰可见。 3 、清晰可见自动变速器在运行时内部部分机构的运动方式。 4 、通过换档杆控制自动变速箱换档过程，从p 档到n 档；n 档到d 挡；d 档的一档 变二档、二档变三档、三挡变四档。 5 、还可以通过传动示意图、元件工作表，手动控制按钮去完成换档元件的工作过程。 2 6 6 、本实验台设计有自动安全保护功能。 7 、因为该设备采用2 2 0 v 转为1 2 v ，故使用该设备前为了以防漏电、静电和损坏电器 元件，设备本身一定要接地。设备用完后请及时断电。 8 、按时更换气泵的油品。 4 4 、教学内容： 1 、根据传动示意图，来讲解变