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自动变速器的组成与原理XXX职业技术学院专科生毕业设计（论文）题 目：简析自动变速器系 别：汽车应用技术系专 业：汽车应用电子专业班 级：08汽电2班学生姓名： 指导教师： 评 阅 人： 完成日期：2011-06-10巢湖职业技术学院专科生毕业设计（论文）题目：简析变速器总计 毕业设计（论文）15 页目 录摘要2关键词2一、概述 3二、控制系统 7三、机械传动装置13四、总结21参考文献 21摘 要随着汽车的不断发展,汽车变速器也跟随发展。从原先的没有变速器到有简单的变速器,从用人工不断调整控制的手动变速器到可以自行控制并调整的自动变速器。 然而自动变速器的技术含量较高,结构复杂,难以让人正确掌握和对故障排除。正确的对故障进行排除也需要一定的技巧。因此对自动变速器常见故障的认识是我们正确排排除故障的重要资料。了解汽车自动变速器的类型及特点,各车系的自动变速器的特点及工作原理,各档位的使用方法,规律及技巧,指导读者如何正确的排除故障。 自动变速器有无级变速和有级变速两种类型,但它们的常见故障大致相同。常见的故障有: 变速器油易变质,汽车不能行使,变速器打滑,换挡时冲击较大,升档迟缓,不能升档,跳档频繁,不能强制降档和自动变速器异响等。 关键词：自动变速器 原理 方法 维修简析自动变速器的组成与原理一 概述（一） 发展历史世界上第一台用于大规模生产的的全自动变速器是通用公司在1940年代生产的Hydra-Matic，这台变速器使用液力耦合器（而不是液力变矩器）和三排行星齿轮提供四个前进档和一个倒档。Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔，而后凯迪拉克和庞蒂克也采用了这种变速器。 自动变速器最重要的改进是在二战期间，别克公司为坦克开发了液力变矩器，到1948年，这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器。 1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。 20世纪70年代，美国每年生产的600万800万辆轿车中，自动变速器的装备率已超过90%。 （二）分类1、按变速形式分 可分为有级变速器与无级变速器两种 有级变速器是具有有限几个定值传动比（一般有35个前进挡和一个倒挡）的变速器。无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上应用已逐步增多。 2、按无级变矩的种类分 （1）液力变矩器自动变速器 就是在液力变矩器后面装一个齿轮变速系统 。 （2）机械式自动变速器 它是由离合器和依据车速、油门开度改变,V型带轮的作用半径而实现无级变速的 （3）“电动轮”无级变速 它取消了机械传动中的传统机构，而代之以电流输至电动机，以驱动和电动机装成一体的车轮。 3、按自动变速器前进挡的挡位数不同分 自动变速器按前进挡的档位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种。早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。 4、 按齿轮变速器的类型分 自动变速器按齿轮变速器的类型不同，可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，使用较少。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。 5、 按齿轮变速系统的控制方式分 （1）液控自动变速器 液控自动变速器是通过机械的手段，将汽车行驶时的车速及节气门开度两个参数转变为液压控制信号；阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行机构动作，实现自动换挡，现在使用较少。 （2）电控液动自动变速器 电控液动自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号，并输入电脑；电脑根据这些电信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将电脑的电控信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动。 （三） 基本组成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自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、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。 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，其作用与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、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。 2、变速齿轮机构 自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型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档执行机构两部分。 行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由于太阳轮（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作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。 换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住，使之不动。单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。 3、供油系统 自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。 4、自动换挡控制系统 自动换挡控制系统能根据发动机的负荷（节气门开度）和汽车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动化，从而实现自动换挡。 自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压（电子）控制两种。 液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的，阀门和油路设置在一个板块内，称为阀体总成。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同，有的装置于上部，有的装置于侧面，纵置的自动变速器一般装置于下部。 在液压控制系统中，增设控制某些液压油路的电磁阀，就成了电器控制的换挡控制系统，若这些电磁阀是由电子计算机控制的，则成为电子控制的换挡系统。 5、换挡操纵机构 自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置，控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡。 二 控制系统 控制机构大体包括主油系统、换档信号系统，换档阀系统和缓冲安全系统。根据其换档信号系统和换档阀系统采用的是全液压元件还是电子控制元件可将控制机构分为液控式和电控式两种。 1、油泵 自动变速器中油泵是重要总成之一，它技术状况的好坏，对自变器的性能及使用寿命有很大影响。油泵通常装在变距器的后端，有的是在变速器的后端，但是不管何位都 是变距器的泵通过轴套或轴来驱动，转速与发动机相同。 常见泵的型式有内啮合轮泵，摆线转子泵，和叶片泵等定量泵，也有少数车型采用变量泵（叶片）。 1） 内啮合齿轮 内啮合齿轮在自动变速器应最为普遍，它具有尺寸小、重量轻、流量脉动小、噪声低特点。内啮合齿轮主要由起主动作用的小齿轮，从动的内齿轮、月牙隔板、泵壳、泵盖等组成 2）摆线转子泵摆线转子泵具有结构简单、尺寸紧凑、噪声小，运转平稳高速性能良好等优点；其缺点是流量脉冲大，加工精度要求高。它是由一对内啮合的转子及泵壳、泵盖等组成。 2、主油路系统 自动变速器油从油泵泵出，既进入主油路系统。由于油泵是发动机直接驱动的，因此它的输出流量和压力都受到发动机运转状况的影响。发动机运行过程中，转速从1000r/min变化，从而使得油泵的输出流量和压力变化很大。当主油路压力过高时，会引起换档冲击和增加功率消耗，当主油路压力太低时，又会引起离合器制动器的打滑，二者都会影响液压系统的工作，因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀。 主油路调压阀：作用是将油泵输出压力精确调节到所需的油压后再输入主油路，多余的油返回油底壳。是系统压力稳定在一定范围内。 主油调压阀还应能满足主油路系统在不同工况，不同档位时，具有不同油压的功能要求： 1）节气门开度小时，自变器所传距较小，离合器制动器不易打滑，主油路压力可以降低一些与之相反，应使油压升高。 2）自变器处于抵挡行驶，所需转距较大，主油压要高而在高档时，自变器所传距小，可降低主油压。 3）倒档使用时间较少，为减少自变器尺寸，倒档执行机构做得较小，为避免打滑应提高油压。 3、换档信号系统 给自变器提供换档操纵的有两个信号，就是所谓的两发控制参数：发动机的负荷和离心速控阀提供信号。 1）节气门阀 节气门阀反应节气门开度大小变化时的油压。根据输入方式的不同可分为机械式节气门哈真空式节气门阀两种。 （1）机械式节气门阀 一种常见的机械式节气门阀，它由上部是节气门阀体、回位弹簧、下部的强制低档柱塞和调压弹簧等组成。节气门阀和强制低档柱塞并不直接接触，而是通过调压弹簧联系在一起，强制低档柱塞下装有滚轮，与节气门阀凸轮接触。节气门阀凸轮经钢丝绳与加速踏板相连。 来自油泵的压力油由节气门阀的进油口进入，需经阀口后方能从出油口接至换档阀。另外节气门上还有两个控制油口，分别与来自断流阀的油压及出油口油压相通，使阀体在A、B处受到向下的油压作用力。当发动机怠速运行时，阀上进油口处的节流口开度很小，输出的油压很低。 当踩下加速踏板时，节气门缆绳被拉动，将强制低档柱塞上推，压阀压弹簧，调压弹簧则推动节气门阀体向上，使节流口开大，从节气门输出的油压增高。加速踏板往下踩，就是节气门开度越大，节气门阀凸轮转动角度也越大，强制低档柱塞上移越多，节气门阀体向上移动也就越多，节流口也就越大，使得节气门的开度大小与自变器节气门阀输出的油压有了对应关系。 (2) 真空式节气门阀 真空式节气门由真空气室、推杆和润滑等组成。 膜片作用在推杆的力即与膜片的弹簧力大小有关，也与真空度有关。 当节气门开度较小时进气管真空度较大，真空气室膜片对阀芯的推力减小，节气门阀输出油压较低；当节气门开度较大时，进气管真空度小，真空气室膜片对阀芯推力变大，节气门阀输出油压较高。也就是说，真空节气门阀所产生的控制信号油压随负荷大小而变化。 2）离心式速控阀 也叫离心调速阀或离心调速器 其作用：为自变器换档阀提供一个随车速变化的控制油压。原理是利用轴旋转时，重块所产生的离心力来控制润滑阀芯的位置故称离心式速控阀和中间传动复合式双级速控阀。 (1) 普通复合式双级速控阀 来自油泵的主油路压力油由速控阀盖左端面上的小孔A，经盖上的轴向油道,速控阀外壳左端面上油道，从阀入口P进入速控阀内，再由阀出口O经外壳左端面油道，盖上轴向油道及轴颈外槽中的经向小孔B输出。 离心速控阀输出油压的大小由主油路压力油入口P的开度即滑阀的轴向位置决定。变速器输出轴旋转时，滑阀自身的离心力及油压使滑阀向外移动(甩开)；而另一侧重块组件的离心力却通过速控阀轴力使滑阀向内(内收)移动。当变速器输出轴转速很低时，离心力很小，不足以平衡油压作用力，于是滑阀外移,并通过速控阀轴把另一侧的重块组件往内拉，入口P开度减小，输出油压相应减小。当输出转速逐渐生高时,重块组件的离心力迅速增大，拉动滑阀内移，使主油压入口P开度增大,阀输出油压随车速的提高而内急剧增大。 (2)中间传动复合式双级速控阀 前驱变速器，普通复合式双级速控阀难以布置，而中间传动复合式双级速空阀因其体积小，可放开在变速器的轴管内，由装在变速器输出轴上的齿轮间接驱动。因此在自动驱动桥中较多采用中间传动复合式双级速控阀。 当来自主油路的压力油由进油口A进入后，经阀芯左端，将阀芯向右推，使A口关小，泄压口C增大，速控阀输出压力减消。当从动齿轮带动阀芯，阀体及保持架旋转时，重块组件在离心力的作用下可绕销孔向外摆动。 在输出轴转速低时，重块所受离心力小，阀芯在油压的作用下处于较右的位置A D开度减小，速控输出油压速随之降低，输出轴转速越高，重块组件所受离心力越低阀芯被向左推移得越，速控阀输出油压就越高。从而使速控输出油压能随着输出轴转速的增大而增高。 4、换档阀系统 换档阀组根据换档信号系统提供的信号，控制自动变速器中液压操纵油路的方向，由此决定所处不同档位。换档阀组主要由手动阀、换档阀组成。 1)手动阀 手动阀是安装于控制系统阀板总成中的多路换向阀，由驾驶室内的自动变速器操纵受柄控制。操纵手柄的作用与普通手动变速器的换档手柄不同。 手动变速器换档手柄的工作位置就是变速器的档位。变速器有几个档位，手柄就有几个工作位置。而自动变速器操纵手柄的位置是自动变速器的工作方式，与档位数并不对应。如手柄置于前进档（D）位置时，对三档自动变速器而言，变速器可根据换档信号在1至3档之间自动变换；对四档自动变速器而言，变速器则可根据换档信号在1至4档之间自动换档。当手柄置于前进低档2位（或S位）时自动变速器只能在1至2档间自动变换。当手柄置于前进低档1位（或L位）时，自动变速器被限制在1档工作。手动阀还提供倒档（R）、空挡（N）、停车档（P）等功能。 2）换档阀 换档阀是弹簧液压作用式的方向控制阀，它有两个工作位置，可以实现升档或降档的自动变换。 3)强制低档阀 通常，只有车速降低一定数值时，自动变速器才能正常的回低档。但在绝大多数自动变速器中都装有强制低档阀，其作用是：当汽车已在较高车速下行驶，而此时把发动机油门踩到底仍觉加速不够强烈，则将自动变速器瞬时强制性的降低一档，即“强制低档”。由于此时的车速较高，液压变矩器已在偶合器工况或者闭锁工况工作，变矩比为1，无增矩作用，而发动机油门几乎已踩到底，功率输出接近最大。若将自动变速器降低一档，则由于传动比增加，输出转矩增大，在短暂的时间内，能起到极其强烈的加速作用，这是在非常情况下的迅速加速时所必需的。结合低一档后，车速的下降可通过发动机转速的增加得到弥补，因此可用于短时的超车。当加速的要求得到满足后，应立即松开油门踏板，否则在加速到接近发动机最大转速时再松油门升档，会对高档摩擦元件工作不利。 强制低档阀的工作原理是，从阀输出来自主油路的压力油，作用于各换档阀的与节气门阀油压作用相同的一端，其共同作用结果是将换档阀阀芯向降档方向移动，从而使自动变速器降档。 5、缓冲安全系统 为防止自动变速器在换档时出现冲击，装有许多起缓冲和安全作用的液压阀和减振器。这类装置统称为缓冲安全系统。 1）缓冲阀 下面先从一个两档的自动变速器看缓冲阀的工作原理。该变速器在高档时需结合离合器，松开制动器；而低档时则制动器工作，离合器分离。 2)蓄压减振器 自动变速器中也常用蓄压减振器来缓冲换档冲击，蓄压减振器也称蓄能减振器或减振器，一般由减振活塞和弹簧组成。 3)倒档离合器顺序阀 在一些自动变速器中装有倒档离合器顺序阀，它用于自动变速器换倒档时减小换档冲击。 4)调整阀 换档阀动作时，如主油路压力被立即加至执行元件，将会产生较大的冲击。为进行缓冲，油路中设置了一些调整阀，如中间调整阀、滑行调整阀等。其工作原理大体上相同。 6、液力变距器控制装置 自动变速器在液力工况下工作时，其内部的工作油液要传递发动机的大部分功率，而由于液力变矩器效率不够高，损失的功率转化成热的形式，使得油液的温度升高，过高的油温会加速油液的老化变质，破坏密封，甚至产生沸腾，影响正常工作。另外，变矩器工作轮中有些区域，工作液体的流速高，压力低，往往出现气蚀，使得传递的转矩减小。因此，液力变矩器控制装置的作用就是把变矩器中的高温油引出加以冷却，然后加压送回到变矩器进行补偿，如果是闭锁式液力变矩器，控制装置则还要控制变矩器中的闭锁离合器。 液力变矩器控制装置有压力调节阀、锁止信号阀、锁止继动阀（也称锁止中继阀）等阀及响应的油路组成。 1）。压力调节阀 变矩器压力调节阀的作用是将主油路的压力减压后送人变矩器，因为油泵输出的油压较高，而变矩器的补偿油压只需要0。2Mpa0。5Mpa。不少自动变速器的压力调节阀与主油路调压阀做为一体，直接调节由主油路输出的压力油，然后送往变矩器。液力变矩器内的热油从导轮与泵轮之间或导轮与涡轮之间的通道引出，经冷却器冷却后用于行星齿轮变速器齿轮和轴承的润滑，然后流回油底壳。 2）锁止信号阀及锁止继动阀 液力变矩器中闭锁离合器的工作是由锁止信号阀和锁止继动阀共同控制。 7离合器和制动带在本变速器中，啮合超速挡后，连接到液力变矩器外壳的轴（通过螺栓固定到发动机的飞轮）会通过离合器连接到行星架。较小的太阳轮空转，较大的太阳轮被超速挡制动带固定。没有任何部件连接到涡轮，仅有的输入来自变矩器外壳。 为了将变速器转到超速挡，必须通过离合器和制动带连接和断开许多部件。行星架通过离合器连接到液力变矩器外壳。较小的太阳轮通过离合器从涡轮断开，使其能够空转。较大的太阳轮通过制动带固定到外壳，使其无法旋转。每次换挡都触发一系列类似的操作，只不过啮合与脱离的离合器和制动带不同。在本变速器中，有两副制动带。变速器中的制动带实际上是钢带，缠绕在齿轮系的截面上，连接到外壳，它们通过变速器壳内的液压缸驱动。 在变速器的外壳中看到其中一条制动带。齿轮系已移除，金属杆连接到活塞，而活塞驱动制动带。 驱动钢带的两个活塞通过一组气门传送到气缸的液压使活塞推动钢带，将这个齿轮传动系的部件固定在外壳中。 变速器中的离合器有一点复杂。在本变速器中有四个离合器，每个离合器都是由增压过的液压油驱动，这些液压油进入到离合器内的活塞中。当弹簧确保当压力下降时，离合器松开。 下图显示的是离合器摩擦材料和钢片的交互层。摩擦材料在内部用花键连接，从这里锁定到其中一个齿轮；钢片在外部用花键连接，从这里锁定到离合器壳。在大修变速器时，也要更换这些离合器片。 通过轴上的通道为离合器提供压力，可以在任何时刻用液压系统来激发那些离合器和制动带。 三 机械传动装置如果没有变速器，汽车将会只有一种传动比，而我们也只能选择让汽车以所需的最大速度行驶的那种传动比。 如果您想要的最大速度是130公里/小时，那么传动比应类似于大多数手动变速器中的三挡。 您可能从来没尝试过仅用三挡来驾驶配备手动变速器的汽车。 如果体验一下，您很快会发现在起动时几乎没有加速感。高速行驶时，发动机会发出尖叫，转速表会接近红线。这样的汽车很快就会磨损，以至于几乎无法驾驶。 因此，变速器使用齿轮，以便更有效地利用发动机的扭矩，从而保持发动机在合适的转速下运行。 手动变速器和自动变速器之间的关键不同在于：前者将不同组的齿轮分别锁定到输出轴，以得到各种传动比；而在自动变速器中，同一组齿轮就可得到所有不同的传动比，自动变速器则是通过行星齿轮组来实现这一功能的。 当我们分解自动变速器以了解其内部结构时，会发现其在相当小的空间内容纳了各种各样的部件。除了其他部件外，您还会看到： 一套精致的行星齿轮组 一组钢带，用于固定齿轮组的部件 一组三个湿盘离合器，用于固定齿轮组的其他部件 一套神奇的液压系统，用于控制离合器和钢带 一个大型齿轮泵，用于运送变速器液力传动油 我们关注的重点是行星齿轮组。 这个部件的大小与甜瓜相仿，它产生变速器所能生成的所有不同传动比。变速器内的其他所有部件都是为了帮助行星齿轮组完成此工作。自动变速器包含两套完整的行星齿轮组，它们组合成一个部件。所有行星齿轮组都有三个主要部件： 太阳轮 、行星齿轮和行星齿轮的齿轮架 、齿圈 每种部件可以作为输入、输出，也可以保持不动。当各种部件担任不同角色时，可相应得到齿轮组的某一传动比。下面让我们观察单个行星齿轮组。 变速器中的一个行星齿轮组包括一个72齿的齿圈和一个30齿的太阳轮。通过该齿轮组，可以得到很多不同的传动比。 输入输出不动计算传动比A太阳轮（S）行星架（C）齿圈（R）1+R/S3。4:1B行星架（C）齿圈 （R）太阳轮（S）1 /（1+S/R）0。71:1C太阳轮（S）齿圈 （R）行星架（C）-R/S-2。4:1另外，将其中任何两个部件锁定在一起，都会将整个装置锁定在1:1齿轮减速比。 请注意，上面列出的第一个传动比是减速挡输出速度比输入速度慢。第二个是超速挡输出速度比输入速度快。最后一个又是减速挡，但输出方向