汽车自动变速器课件.ppt

自动变速器 自动变速器 科龙职校杜勇 一 概述 随着人们生活水平的提高 小车开始陆续进入家庭生活 同时由于操控简单 舒适 适用人群广 自动挡车越来越受到欢迎 尤其是家庭用车的需求 但很多朋友对于市面上各种各样的变速箱形式均无概念 就此 本文就当前市面上可见的各自动变速箱类型作一介绍 希望能对各位准备入门的汽车消费者有所帮助 自动变速器 科龙职校杜勇 AT的英文全称是automatictransmission 由液力变扭器 行星齿轮和液压操纵系统组成 通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩 其中液力变扭器是AT最重要的部件 它由泵轮 涡轮和导轮等构件组成 兼有传递扭矩和离合的作用 因此AT也称为液力自动变速器 优点 液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作 使开车变得简单 省力 而且经过多年发展 AT的生产成本已经相当低 当前AT的挡位越来越多 从以前的4AT发展到现在的8AT 随之改变的是换挡速度和舒适性的提升以及油耗的改善 自动变速器 科龙职校杜勇 缺点 AT有自身的不足 如对速度变化反应较慢 换挡顿挫感明显 相对耗油等 虽然档位增加 齿轮增加 可以减轻AT的天生缺陷 不过 档位的增多也意味着体积和重量的增大 因此AT在未来档位增加上还是有一定局限性 发展前景 目前绝大部分自动档车型都是采用AT 国内主流AT车型都是5速AT 4AT的车型越来越少 有部分中级车和中高档车搭载6速甚至7速AT 而像雷克萨斯 宝马 奥迪和奔驰的一些高档进口车型 已经用上8速AT 可以预见 随着生产成本降低 更多挡位的AT将被装配到更多车型上 而且由于技术成熟和成本优势 AT在未来很长时间里都将是自动挡车型的主流技术 代表车型 80 的自动挡车型 自动变速器 科龙职校杜勇 CVT特性 CVT的英文全称是ContinuousVariableTransmission 直接翻译就是连续可变传动 顾名思义就是没有明确具体的挡位 操作上类似自动变速箱 但是速比的变化却不同于自动变速箱的跳挡过程 而是连续的 CVT采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递 即当棘轮变化槽宽时 相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速 传动带一般用皮带 金属带和金属链等 自动变速器 科龙职校杜勇 优点 CVT由于没有了一般自动挡变速箱的传动齿轮 也就没有了自动挡变速箱的换挡过程 由此带来的换挡顿挫感也随之消失 因此CVT变速箱的动力输出是线性的 在实际驾驶中非常平顺 CVT的传动系统理论上挡位可以无限多 挡位设定更为自由 传统传动系统中的齿轮比 速比以及性能 耗油 废气排放的平衡 都更容易达到 CVT还有重量轻 体积小 零件少的优点 自动变速器 科龙职校杜勇 缺点 相比传统自动挡变速箱而言 CVT变速箱制造成本要略高 并且如果操作不当的话 出问题的概率较高 目前无论国内还是海外 CVT变速箱很多情况下还无法维修只能整体更换 CVT的传动的钢制皮带能够承受的力量有限 一般而言3 0L排量或者300牛米以上的扭矩是它的上限 不过随着技术的不断发展 已经打破了这个上限 但是由于构造原理和机械磨损的不可逆行 钢制皮带的使用寿命始终无法完美的解决 尤其是在用户喜欢激情驾驶的情况下 可靠性得不到充分的保证 自动变速器 科龙职校杜勇 发展前景 CVT技术的发展 已经有了一百多年的历史 德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖 但日产和本田却是CVT的最佳拥趸 博世是最新CVT变速器的发明和生产者 目前博世已与北汽签订CVT项目战略合作协议 加大对中国本土企业的技术转让力度 帮助中国自主品牌开发自己的CVT变速箱 以此来提高CVT关键技术对博世的采购量 从而推动国内CVT变速器市场的快速发展 据悉 通过采取一系列成本控制手段 博世性能更为优异的第二代CVT变速器生产成本有望不升反降 博世将利用CVT在国外小排量汽车和混合动力车型上的应用经验 结合当前中国市场实际需求 推进上述两个方面的技术在中国地区的应用 代表车型 在中国市场上应用CVT最多的整车企业主要是东风日产和本田 在轩逸 逍客 新天籁以及思域混合动力等车型上都有CVT 名爵的MG3SW1 8L 奇瑞旗云 奥迪A6L A4L的Multitronic都是采用CVT技术 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 优点 DCT在效率和成本上都显示出许多优势 与传统的自动变速器相比 该系统换挡的舒适性更高 而且能满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求 同时 双离合器的使用 可以使变速器同时有两个挡位啮合 换挡速度不到0 2秒 比专业车手的手动变速还快 从技术角度上DCT对所有档次的车都非常适合 比其他变速器具有更高的燃油经济性 自动变速器 科龙职校杜勇 缺点 目前DCT变速箱面临的主要问题是制造加工的精度要求很高 导致成本也相当较高 另外 DCT依靠离合器来传递动力 在城市路况下 司机通常要在较慢的速度下驾驶车辆 此时DCT的离合器经常处于半离合状态 在较拥堵的城市路况下 长时间处于半离合状态的离合器容易过热 因此温度传感器会感知温度过高 从而使变速器停机 目前已知的DSG变速器停机案例多半发生在市区行驶过程中 自动变速器 科龙职校杜勇 发展前景 DSG双离合器变速箱是以大众集团为首的欧洲车系主推的一款新型自动变速箱 由于大众和一汽 上汽的合作 在我国拥有广泛的市场基础 由此DCT变速箱拥有广阔的推广平台 除了大众系车型大力普及DCT外 目前国内政策支持明显偏向DCT 2008年底 在国家发改委推动下 由12家 一汽 上汽 东风 长安 奇瑞 华晨 江淮 长丰 吉利 广汽 中顺 长城 中国车企联合成立的中发联实业有限公司 联合全球顶级自动变速器企业博格华纳成立合资公司 生产和开发双离合器自动变速器中的核心产品 双离合器模块 扭振减震器模块和控制模块 博格华纳相关人士预计 到2020年 中发联的12家股东厂商生产的自动挡车型中 将有80 采用DCT变速器 代表车型 除了大众的车型外 国产车型方面 主要是沃尔沃S402 0LPowershift 福特的新一代福克斯和嘉年华也有望搭载DCT变速器 进口车方面 保时捷Panamera 宝马M3 法拉利 三菱EVO 日产GT R 奔驰部分AMG车型都采用DCT技术 自动变速器 科龙职校杜勇 AMT特性 AMT的英文全称是automatedmechanicaltransmission 中文意思是机械式自动变速箱 AMT可以看成是自动的手动变速箱 AMT变速箱是在通常的手动变速箱和离合器上配备一套电子控制的液压操纵系统 以达到自动切换挡位目的 AMT核心技术是微机系统 电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量 自动变速器 科龙职校杜勇 优点 AMT在性价比 节能环保等方面堪与AT CVT产品媲美 而且解决了手动挡车的驾驶乐趣和自动挡车的安全省事的矛盾 AMT变速器四类自动变速器中 技术难度相对较低 由于实质上还是手动变速箱 AMT在省油方面也继续了手动挡的优势 缺点 在行车过程中 AMT因挡位变动引起的顿挫感较强 舒适性较差 换挡过程中有可能出现动力中断 自动变速器 科龙职校杜勇 发展前景 在国内乘用车当中 AMT目前只应用于一些A0级别的车型 AMT在商用车上的普及速度比乘用车快 虽然AMT能在现生产的手动波基础上进行改造 生产继承性好 投入的费用也较低 容易被生产厂接受 但目前大部分厂家都有自己的AT供应商 加上AMT的舒适性和传动效率一般 AMT局限应用在经济型轿车之上 推广难度较大 自动变速器 科龙职校杜勇 1 自动变速器的分类 按控制原理分为液控液压式 电控液压式和电控机械式 按传动方式分为普通齿轮型 行星齿轮型和链条型自动变速器 按驱动方式分为FR车和FF车自动变速器 自动变速器 科龙职校杜勇 1 自动变速器的分类 FF车用自动变速器 FR车用自动变速器 自动变速器 科龙职校杜勇 双离合器自动变速器 DSG 平行轴式自动变速器 自动变速器 科龙职校杜勇 无级变速器 CVT 自动变速器 科龙职校杜勇 二 自动变速器的组成 不同车型的自动变速器在结构上往往有很大的差异 但总体来说 主要包 液力变矩器 齿轮变速器 油泵 控制系统 手控连杆机构 冷却系统 壳体等几个部分 自动变速器 科龙职校杜勇 1 液力变矩器 自动变速器 科龙职校杜勇 作用 液力变矩器是自动变速器不可缺少的重要组成部分 自动变速器的传动效率主要取决于液力变矩器的结构和性能 相当于手动变速器的离合器系统 它安装在发动机后部曲轴连接板上 其作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮传动机构 同时驱动油泵工作 因其重量较大 所以又起到了飞轮的作用 在一定范围有无极变速的作用 因为液力变矩器靠液体传递动力 所以能缓冲发动机和传动系统的扭转振动 同时在低速时起到增扭的作用 汽车修理人员应详细了解变矩器的结构和工作原理 在进行故障诊断 失速试验等工作时都需用到这方面的知识 自动变速器 科龙职校杜勇 液力变矩器构造 组成 泵轮 导轮 涡轮 锁止离合器 单向离合器及外壳 材料 用铝合金精密铸造 或用钢板冲压而成 结构 泵轮与涡轮相对安装 导轮装于两者之间 三者之间都保持一定间隙 相互之间没有机械联系 并且装合后 轴向断面构成环状空腔 称为循环圆 泵轮随壳体固定在曲轴后端凸缘上 为主动部分 涡轮通过输出轴与传动系相连 为从动部分 导轮安装在固定套筒上 在导轮与固定套筒之间装有单向离合器 固定套筒与壳体刚性连为一体 自动变速器 科龙职校杜勇 最初的液力变矩器由泵轮 导轮和涡轮组成 称作三元件液力变矩器 图2 l 自动变速器 科龙职校杜勇 液力变矩器构造 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 液力变矩器工作原理 图2 4为拆去涡轮和导轮后泵轮的示意图 左侧薄盘是与飞轮相连的驱动盘 驱动盘外圈装有起动齿圈 驱动盘用螺栓通过变矩器外壳与泵轮固定在一起 液力变矩器左侧凸起部与曲轴尾部凹孔相配合 发动机转动时 液力变矩器泵轮随曲轴转动 其内部油液由于离心力的作用由叶片向外侧射出 形成驱动力 若将液力变矩器比作离合器 则泵轮相当于主动盘 自动变速器 科龙职校杜勇 涡轮涡轮 图2一5 是有很多叶片的圆盘 可以在液力变矩器内自由转动 涡轮轮毂部分的花键与输人轴的花键相啮合 输人轴的前端与液力变矩器内部轴套相配合 可以自由转动 涡轮相当于离合器中的从动盘 自动变速器 科龙职校杜勇 导轮导轮结构导轮是装在导轮与涡轮之间带有叶片的小圆轮 图2 6 导轮内装有单向离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 单向离合器单向离合器分为楔块式和滚柱式两种 图2 7a所示为楔块式单向离合器 图2 7b为滚柱式单向离合器 楔块或滚柱处在固定的内圈和转动的外圈之间 当从涡轮回流的油冲击导轮的凹面 导轮向泵轮旋转方向相反的方向转动时 滚柱或楔块锁止 导轮不动使液流改变方向直接冲击泵轮叶片的背面 从而产生反作用力矩而增扭 自动变速器 科龙职校杜勇 锁止离合器在涡轮的背面加装一个液压控制的摩擦式离合器 图2一8 采用升压或降压控制的办法使其接合或分离 当汽车在正常路面上高速行驶时 锁止离合器接合 泵轮通过锁止离合器与涡轮连成一体 提高上传动效率 使得 1 此时就是所说的 三相综合式变矩器 变短 耦合 锁止 汽车起步或在坏路上行驶时 锁止离合器分离 泵轮与涡轮分开 一般车速在60km h以下时起自动变矩作用 自动变速器 科龙职校杜勇 工作过程 没有导轮的液力离合器仅仅是个耦合器 没有变矩作用 我们先了解耦合器工作原理 由易至难的理解液力变矩器工作原理 视频1 自动变速器 科龙职校杜勇 1 液力耦合器 液力耦合器工作原理为了容易理解液力变矩器的工作原理和性能 先省去导轮 只分析泵轮 涡轮及自动变速器油之间的工作关系 即液力耦合器 液力耦合器简单的液力耦合器由三个基本元件组成 泵轮 涡轮和变短器壳 图2 9 泵轮和涡轮的形状就像一个圆环的两半 泵轮和涡轮有从其中心向外辐射状的叶片 变矩器壳密封并充满了工作油液 自动变速器油 泵轮直接连接在外壳上 以其转动方向带动油液 运动的油液冲出涡轮叶片 使涡轮转动 将功力传递至变速器 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 基本工作原理液力耦合器的基本工作原理就像两台电风扇对置时 一台电风扇a接通电源 另一台电风扇b不接电源 图2一10 风扇a转动产生的气流可以吹动风扇b的扇叶使其转动 液力耦合器的泵轮相当于电风扇a 涡轮相当于电风扇b 自动变速器油相当于空气 图2 10 自动变速器 科龙职校杜勇 液力耦合器中的液体流动发动机带动泵轮 泵轮转动把发动机的机械能转换成自动变速器油的液体动能 当自动变速器油高速进人涡轮 推动涡轮转动 又把自动变速器油的液体动能转换成机械能 由输入轴输出 图2一11 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 液力耦合器的效率当耦合器开始转动时 从泵轮中射出的自动变速器油流入静止涡轮所形成的环流 由于涡轮并不转动 从涡轮返回时 其方向与泵轮转动方向相反而阻碍泵轮的转动 如果允许此自动变速器油不断地以这种方向流动 会使泵轮受到一相反的外力 从而降低了传动效率 图2 14 泵轮转速增高时 环流作用使涡轮的扭矩增大 涡轮开始缓慢地转动 并逐渐加快 缩小了与泵轮的转速差 提高了传动效率 自动变速器 科龙职校杜勇 当涡轮的转速接近泵轮的转速时 工作油液循环速度减慢 涡轮的转速也随之下降 然而 涡轮的转速始终不会和泵轮的转速相等 其循环运动始终不会完全停止 这是因为工作油液使泵轮和涡轮产生耦合 并非借助机械方式 从泵轮流经涡轮的部分油液因摩擦和冲击损失而转换为热量 阻止涡轮的转速与泵轮的转速接近 自动变速器 科龙职校杜勇 涡轮的输出扭矩与输入扭矩的最高速比为1 l 因此输出扭矩始终不会超出输人扭矩 即耦合器只能传递动力而不能增加扭矩 有上述可见液力耦合器传动效率较低 为了提高效率和增大转矩 在液力耦合器中加入导轮和锁止离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 2 液力变矩器液力变矩器的结构与液力耦合器基本相似 不同的是液力变矩器在泵轮和涡轮之间加入了导轮 变矩器用变速器油液作为介质 不仅传输动力而且成倍增加来自发动机的扭矩 前面解释了液力耦合器能传输扭矩 但是不能成倍放大扭矩 如果仍用两个相对的电扇来说明液力变短器的增扭作用 那就是在两个电扇后面安装一个空气管道 图2 15 这样 通电的电扇不仅吹动未通电的电扇 同时还可以从后面吸动未通电的电扇 也就是未通电的电扇不仅受到吹来的气流 还将受到吸力 使得吹来的风力加大 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 若在泵轮和涡轮之间安装导轮 自动变速器油的流动情况如图2 16所示 导轮接受被涡轮反射出的油 并改变其流动方向 使其与泵轮的转向相同 这样不仅避免了扭矩损失 而且加大了泵轮扭矩 从而起到增加扭矩的作用 泵轮与涡轮的转速相差越大 扭矩增大的效果越明显 最大可达2 5倍 自动变速器 科龙职校杜勇 液力变矩器工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 导轮何时起作用 何时不起作用 随涡轮转速的不断增大 涡轮出口处的液流的牵连速度相应的增大 液流冲击导轮叶片的作用逐渐减小 当达到某一数值时 液流不再对导轮叶片产生冲击作用 此时Mw 涡轮转矩 Mb 泵轮转矩 若涡轮转速的进一步增大 液流对导轮叶片背部产生冲击作用 导轮开始自由转动 3 单向离合器 滚柱型单向离合器楔块型单向离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 滚柱型单向离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 楔块型单向离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 单向离合器的工作过程1 单向离合器被锁止从涡轮进入导轮的油液流动方向取决于泵轮与涡轮的转速差 当这一转速差很大时 从涡轮流出的工作油液冲击导轮叶片的前部 此时 导轮被单向离合器锁止而不能逆向转动 图2 17 图2 19a 油液被导轮叶片改变流动方向后冲击泵轮叶片背面 推动泵轮转动 实现了变矩作用 自动变速器 科龙职校杜勇 单向离合器自由转动 当涡轮转速与泵轮转速接近时 从泵轮流出的工作油液冲击导轮叶片的背面 使导轮在单向离合器上转动 这样工作液便直接有涡轮回流冲击泵轮的背面 此时单向离合器已不起作用 即变矩器相当于耦合器 图2一18 图2 19b 自动变速器 科龙职校杜勇 综上所述 当涡轮转速达到泵轮转速的某一特定比例时 导轮就开始空转 导轮空转开始点称为耦合点 开始空转后 液力变矩器丧失了液力变矩器的增扭功能而只有液力耦合器离合动力的功能 耦合点实际上是液力变矩器功能改变的转折点 所以将导轮空转的范围称为耦合范围 导轮未空转的范围称为变矩范围 当涡轮转速高于耦合点转速时 油流冲击导轮的背面 力图使导顺泵轮的旋转方向转动 如果导轮是固定的 即出现Md 导轮转矩 0为负值 衰减 则K 转矩比 1 此时 单向离合器中的滚柱或楔块解脱 导轮自由转动 则Md 0 K 1 这样变矩器即转入耦合器工况 效率 达0 95 从而扩大了高效率区的范围 改善了变矩器的性能 即转为综合式变矩器 变矩和耦合共存 自动变速器 科龙职校杜勇 综上所述 如果单向离合器打滑不能锁止 涡轮的油液将直接反向冲击泵轮叶片前部 加大泵轮的阻力 使发动机负载加大 转速降低 可能引起起步无力等症状 在进行失速试验时 发动机转速低于正常值 低速时单向离合器不能锁死 起步无力 高速时单向离合器卡死 高速无力 由于液力传动 涡轮转速永远低于泵轮转速 特别是在高速时为了提高传动效率锁止离合器应运而生 锁止离合器的工作过程 液力变矩器在低速时有增矩的作用 而高速达到耦合之后就没有增矩的作用了 理论上变矩比是1 但由于油内部的摩擦会造成一定的损失 而且泵轮和涡轮之间也有4 5 的扭矩损失 这样就导致实际变矩比小于1 自动变速器 科龙职校杜勇 相关知识 失速试验 失速试验的目的是通过测量变速器在D档和R档时发动机的最高转速 来分析判断发动机和自动变速器的性能及工作状况 测试方法 1 将自动变速器油温升至50度 80度 2 用三角木固定前后车轮 用驻车制动器将车辆制动 3 保持发动机怠速运转 分别将选档手柄置于D档R档测试 4 测试时左脚踩紧制动踏板 右脚将加速踏板踩到底 迅速读出稳定时发动机的转速值 该转速称之为失速转速 性能分析 1 将所测得的失速转速与维修手册数据对比 看是否符合规定 2 如果D档和R档的失速转速相同 且都低于规定值 说明发动机功率不足 如果失速转速比规定值低于600r min时 说明变矩器导轮的单向离合器打滑 3 如果D档和R档的转速都超过规定值 可能是油量不足 油泵油压过低 油质过差 主油压力低等原因 造成离合器打滑 如果转速过高 高于规定值500r min时 可能是变距器叶片损坏 4 如果D档的转速高于规定值 而在R档的转速正常 说明前离合器或制动器打滑 可能是离合器摩擦片磨损或控制油压过低 油泵或调压阀故障所致 5 如果在R档的转速高于规定值 而D档的转速正常 说明后离合器或制动器打滑 原因也是摩擦片磨损或油压过低 做上述试验时 由于变距器的涡轮已制动 发动机的全部机械能都转变为变距器内自动变速器油的动能 冲击和摩擦很大 故时间不要超过5s 试验次数不多于三次 以防油温急剧升高损坏变距器 自动变速器 科龙职校杜勇 为了提高液力变矩器的传递效率 改善变矩器在高速工况下的效率 降低燃油消耗 一般在液力变矩器中都加装锁止离合器 图2 19 自动变速器 科龙职校杜勇 4 锁止离合器 由于进入偶合工况后 由于没有增扭作用 涡轮得到的扭矩应是曲轴的输出扭矩 但实际过程中 并没有100 传递动力 使燃油经济性下降 于是在液力变矩器中设置锁止离合器使其在高速工况下 用机械方式连接泵轮和涡轮 自动变速器 科龙职校杜勇 锁止离合器结构 自动变速器 科龙职校杜勇 锁止离合器工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 变矩器在换挡杆位于D 前进 档 抵挡 或R 倒 档时 各工作过程情况如下所述 1 车辆停住 发动机怠速运转 发动机怠速运行时 发动机自身产生的扭矩最小 由于车辆停住 涡轮的转速为零而变矩器输出扭矩最大 所以涡轮总是随时准备以大于发动机所产生的扭矩转动 2 车辆起动时当制动器松开时 涡轮与变速器输入轴一起转动 加速踏板踩下时 涡轮转速就以大于发动机所产生的扭矩转动 车辆开始前进 涡轮转速从零开始逐渐增大 液力变矩器的输出扭矩逐渐减少 液力变矩器的工作过程 自动变速器 科龙职校杜勇 3 车辆低速行驶时随着车速增加 涡轮转速快速接近泵轮转速 扭矩比也快速接近1 1 4 车辆以中 高速行驶时当涡轮于泵轮转速接近耦合点 导轮开始空转 扭矩下降 此时液力变矩器逐渐变为液力耦合器 涡轮转速与泵轮相等时 此时变矩器仅仅起到液力耦合器的作用 自动变速器 科龙职校杜勇 液力变矩器的性能1变矩比 K 转速比 I 和传动效率 当发动机的转速 Ne 和扭矩 Me 一定时 泵轮的转速 Nb 和扭矩 Mb 也一定时 此时 涡轮与泵轮之间的变矩比 K 转速比 I 和传动效率 三者的变化关系如下 自动变速器 科龙职校杜勇 2 变矩比和传动效率的关系图2 20是液力传动的特性曲线 从特性曲线上可以看出 自动变矩和传动效率之间存在着矛盾 其规律有以几点 自动变速器 科龙职校杜勇 1 变矩比 K 随行驶阻力矩 Mg 的增大二增大变矩比 K 随涡轮转速 Nw 的增大而减小 又随涡轮转速 Nw 的减小而增大 即随行驶阻力 Mq 的增大而增大 这一特性 对行驶阻力较大的汽车最合适 即自动适应性能好 在一定的范围内能自动无级变矩 例如 1 怠速时 油流速度慢 Mw小 涡轮不动 汽车不能行驶 2 起步时 Nw 0 Nb Nw K 1 Mw最大 能产生高能量来克服静止惯性 此时的变矩比 K 多在1 7 2 5之间 又叫 起步变矩比 该点叫 失速点 我们利用 失速试验 检验发动机和变矩器及行星齿轮系统的性能好坏 3 逐渐加速时 Nw增大 Mw减小 达到耦合点时 K 1 Mw Mb 再加速时Nw Nb 而汽车经常使用的转速比 I 多为0 8 1这个范围 要想提高耦合区的性能 还要有改进措施 如增设单向离合器或锁止离合器等 自动变速器 科龙职校杜勇 2 传动效率 随涡轮转速 Nw 的增大而增大变短器的传动效率 随Nw的增大而增大 在转速比 I 为0 8时最高 转折点在耦合点附近 I 0 85时 由于导轮的存在 为一条曲线 在I 0 95时才迅速下降 3 变矩器的液力损失和功率损失变矩器在低速区自动变矩 而在高速区传动效率降低 即出现液力损失和功率损失 两轮的转速差可达4 5 为了提高和进一步扩大变矩器的高效率范围 改善变矩器的使用性能 提高传动效率 降低燃料消耗 更有必要加装单向离合器或锁止离合器 自动变速器 科龙职校杜勇 三 齿轮变速系统 自动变速器 科龙职校杜勇 目录 概述行星齿轮变速系统平行轴式齿轮变速系统换档执行器的结构与原理 自动变速器 科龙职校杜勇 概述 分类 平行轴式和行星齿轮式 功能 速比可变 转向可逆 不传递动力 工作情况 由若干齿轮组 一般为常啮合齿轮 形成前进档和倒档 配之相应档位离合器及其执行机构等组成 液压操纵系统根据车速 负荷及驾驶员的意愿 利用各种液压控制阀及其执行机构来实现档位的变换 自动变速器与无极变速器的区别 自动变速器 科龙职校杜勇 1 齿轮变速器 它是自动变速器的主要组成部分 包括齿轮变速机构和换挡执行机构 常用的齿轮变速器主要有行星齿轮式和普通齿轮式两种 其作用是进一步扩大液力变矩器传递过来的转速 扭矩的变化范围 并使自动变速器具有空挡和倒挡 用以中断动力传递和实现倒车 自动变速器 科龙职校杜勇 2 控制系统 自动变速器的控制系统有液力式和电液式两种 液力式控制系统包括由许多控制阀组成的阀板总成以及液压管路 电液式控制系统除了阀板总成及液压管路之外 还包括电子控制单元 传感器 执行器及控制电路等 阀板总成通常安装在齿轮变速器下方的油底壳内 自动变速器 科龙职校杜勇 驾驶员通过操纵手柄改变手动阀的位置 控制系统根据手动阀位置 节气门开度 车速等因素 利用液压自动控制和电子自动控制原理 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 它影响自动变速器的功能和性能 自动变速器 科龙职校杜勇 3 手控连杆机构 操纵手柄它通过一根缆绳和一连杆机构与自动变速器连接 驾驶员通过操纵手柄可以选择行驶方式 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 位 停车挡 当操纵手柄位于该位置时 自动变速器将机械地锁止输出轴 使驱动轮不能转动 防止汽车移动 如图 所示 同时换挡执行机构使自动变速器处于空挡状态 该位置可以起动发动机 当操纵手柄移开该位置时 停车锁止机构即被释放 自动变速器 科龙职校杜勇 位 空挡位 当操纵手柄位于该位置时 换挡执行机构的动作和停车挡几乎相同 也是使自动变速器处于空挡状态 此位置可以起动发动机 此时发动机的动力虽经输入自动变速器 但只能使之空转 输出轴无动力输出 自动变速器 科龙职校杜勇 位 倒车挡 当操纵手柄位于该位置时 自动变速器中输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反 可以用于实现停车 自动变速器 科龙职校杜勇 位 前进挡 轿车自动变速器的操纵手柄位于该位置时 可以实现 个不同传动比的挡位 即 挡 挡 挡和超速挡 超速挡的传动比小于 操纵手柄位于该位置时 自动变速器的液力式或电液式控制系统能根据车速 节气门开度等因素的变化 按照设定的换挡规律 自动变换挡位 该挡位可用于在一般道路上行驶或小坡道行驶时采用 自动变速器 科龙职校杜勇 位 前进低挡 操纵手柄位于该位置时 自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围 自动变速器只能在 挡 挡之间自动换挡 有的自动变速器 位置锁定在 挡 自动变速器 科龙职校杜勇 位 前进低挡 当操纵手柄位于该位置时 自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围 自动变速器只能在 挡 挡之间自动换挡或只能保持在 挡 该位适用于陡坡或路况较差的道路上行驶时采用 自动变速器 科龙职校杜勇 4 加速踏板 加速踏板通过加速缆绳和节气门连接 加速踏板踩下的角度即节气门的开度被准确地传递到自动变速器 自动变速器根据节气门的开度来进行换挡控制和主油路压力控制 自动变速器 科龙职校杜勇 5 冷却系统 液力变矩器在传递动力的过程中 因传动效率低 从而使部分能量转换为液压油的热能 会使液压油的温度急剧升高 油温是影响自动变速器使用寿命的主要因素 油温过高 使油液变质 缩短使用寿命保持正常的油温 从液力变矩器出来的液压油需经冷却后回油底壳或去润滑行星齿轮机构 油冷却器位于发动机前端水冷却器的附近 自动变速器 科龙职校杜勇 6 壳体 壳体是自动变速器的安装基础件 自动变动器的行星齿轮机构 执行机构 阀板总成 油泵等都是安装在壳体上 同时壳体上还加工有油道以及测压孔 另外壳体设有通风塞 以防止壳体内压力过高 自动变速器 科龙职校杜勇 四 平行轴式自动变速器 平行轴式自动变速器由日本本田公司发明 属于本田公司的专利技术 本田自动变速器三种形式 两轴 两轴 辅助轴和三轴 我国常见的三平行轴式自动变速器 广州本田生产的车型全部采用这种自动变速器 主要有MAXA B7XA MPOA平行轴式自动变速器等几种类型 自动变速器 科龙职校杜勇 平行轴式齿轮变速系统 自动变速器 科龙职校杜勇 平行轴式自动变速器基本工作原理 本田车采用平行轴式自动变速器 其变速机构的工作原理与手动变速器基本相同 不同点只在于它由液压离合器来控制不同挡位齿轮的啮合 在本田自动变速器中 只有离合器没有制动器 自动变速器 科龙职校杜勇 本田轿车MPOA自动变速器示意图 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器动力传递路线示意图 自动变速器 科龙职校杜勇 平行轴式齿轮变速系统 自动变速器 科龙职校杜勇 空档位N 讲述各齿轮 离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 1档位 讲述1挡位各齿轮传动及离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 MPOA自动变速器用于97款及以前的本田ACCORD轿车 在我国也有一定的保有量 其动力传递路线如图所示 与MAXA自动变速器相比 其1挡动力传递路线增加了两个部件 即1挡固定离合器和单向离合器 其他档位动力传递路线与MAXA完全相同 在D位1挡 单向离合器锁止 因动力传递过程中使用了单向离合器 故没有发动机制动 在1位1挡 为获得发动机制动 1挡固定离合器结合 它与单向离合器并联 1挡单向锁止不再是动力传递的唯一条件 固有发动机制动 自动变速器 科龙职校杜勇 2档位 讲述2挡位各齿轮传动及离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 3档位 讲述3档位各齿轮传动及离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 4档位 讲述4档位各齿轮传动及离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 R档位 讲述R档位各齿轮传动及离合器工作情况 自动变速器 科龙职校杜勇 五 行星齿轮变速系统 复合式行星齿轮变速系统典型自动变速器齿轮变速系统 自动变速器 科龙职校杜勇 行星齿轮变速原理 组成 太阳轮 行星轮 行星轮架和齿圈 自动变速器 科龙职校杜勇 太阳轮为主动件 行星架为从动件 齿圈固定 如图所示 特性方程中n2 0 因此有 n1 1 n3 0 传动比 i n1 n3 1 传动比i大于 且为正值 因此同向降速 自动变速器 科龙职校杜勇 齿圈为主动件 行星架为从动件 太阳轮固定 如图所示 特性方程中n 0 因此有 n 1 n 0传动比 i n n 1 传动比大于1且为正值 因此同向降速 自动变速器 科龙职校杜勇 行星架为主动件 齿圈为从动件 太阳轮固定 如图所示 特性方程中n 0 因此有 n 1 n 0传动比 i n n 1 1传动比小于1且为正值 因此同向增速 自动变速器 科龙职校杜勇 太阳轮为主动件 齿圈为从动件 行星架固定 如图所示 特性方程中n 0 因此有 n n 0传动比 i n n 因传动比为负值 所以反向传力 倒挡 自动变速器 科龙职校杜勇 任意两元件互相连接 任意两元件互相连接 也就是说n n 或n n 则由运动特性方程可知 第三个基本元件的转速必与前两个基本元件的转速相同 即行星排按直接挡传动 传动比i 1 自动变速器 科龙职校杜勇 任一个为主动件 任一个为主动件 无夹持部件 该机构有两个自由度 因此不论以哪两个基本元件为主动件 从动件 都不能传递动力 处于空挡状态 自动变速器 科龙职校杜勇 换挡执行机构的结构和工作原理 行星齿轮变速器中所有的齿轮都是处于常啮合状态 其挡位变换必须通过以不同的方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束 即固定或连接某些基本元件 来实现 能对这些基本元件实施约束的机构 就是行星齿轮变速器的换挡执行机构 行星齿轮变速器的换挡执行机构由离合器 制动器 单向离合器三种执行元件组成 起连接 固定和锁止作用 自动变速器 科龙职校杜勇 连接是指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某个基本元件连接 以传递动力 或将前一个行星排的某一个基本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接 以约束这两个基本元件的运动 固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体连接 使之被固定住而不能旋转 锁止是指把某个行星排的三个基本元件中的两个连接在一起 从而将该行星排锁止 换挡执行元件按一定的规律对行星齿轮机构的某些基本元件进行连接 固定或锁止 让行星齿轮机构获得不同的传动比 从而实现挡位的变换 科龙职校杜勇 离合器 结构由若干交错排列的离合器片和离合器盘组成 离合器片均为双面粘有摩擦片的钢片制成摩擦片由基体材料为经硬化处理的合成 纤维素或合成材料 物制成 为改善其摩擦系数 在浸渍处理后加入酚醛树脂作为添加剂 具有较高的摩擦系数 受压力和1 片式离合器温度变化影响很小 自动变速器 科龙职校杜勇 作用 连接轴和行星排的某个基本元件 或将行星排的某两个基本元件连接成一体 使之成为一个整体转动 离合器结构和工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 特点摩擦区宽 额定扭矩大 采用增加或减少离合器片数量的方法能方便地改变扭矩 改变ATF油压改变扭矩 均为湿式摩擦状态 摩擦磨损小 无须经常间隙调整 自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器 它通常由离合器鼓 离合器活塞 回位弹簧 弹簧座 一组钢片 一组摩擦片 调整垫片 离合器毂及几个密封圈组成 自动变速器 科龙职校杜勇 钢片和摩擦片交错排列 两者统称为离合器片 钢片的外花键齿安装在离合器鼓的内花键齿圈上 可沿齿圈键槽作轴向移动 摩擦片由其内花键齿与离合器毂的外花键齿连接 也可沿键槽作轴向移动 摩擦片的两面均为摩擦片系数较大的铜基粉末冶金层或合成纤维层 自动变速器 科龙职校杜勇 离合器鼓或离合器毂分别以一定的方式和变速器输入轴或行星排的某个基本元件相连接 一般离合器鼓为主动件 离合器毂为从动件 自动变速器 科龙职校杜勇 科龙职校杜勇 当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后 活塞被回位弹簧压回液压缸的底部 并将液压缸内的压力油从进油孔排出 此时 钢片与摩擦片相互分开 两者间无压紧力 离合器处于分离状态 离合器活塞和离合器片或离合器片和卡环之间有一定的轴向间隙 以保证钢片和摩擦片之间无任何轴向压力 这一间隙称为离合器自由间隙 其大小可以用挡圈的厚度来调整 一般离合器自由间隙为0 5 2 0mm 自动变速器 科龙职校杜勇 离合器处于分离状态时 其液压缸内仍残留有少量液压油 由于离合器鼓是随变速器输入轴或行星排某一基本元件一同旋转的 残留的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘 并在该处产生一定的油压 若离合器鼓的转速较高 这一压力有可能会推动离合大活塞压向离合器片 离合器处于半接合状态 导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损 影响离合器的使用寿命 自动变速器 科龙职校杜勇 为了防止这种情况出现 在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由自由钢球组成的单向阀 当液压油进入液压缸时 钢球在油压的作用下压紧在阀座上 单向阀关闭 保证了液压缸的密封 当油压解除后 单向阀的钢球在离心力的作用下离开阀座 使单向阀处于开启状态 残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀流出 保证离合器彻底分离 如图2 17所示 自动变速器 科龙职校杜勇 离合器所能传递的动力的大小或者说转矩的大小与摩擦片的面积 片数及离合器片间的压紧力有关 片间压紧力的大小由作用在离合器活塞上的油压及作用面积决定 但增大油压会引起离合器接合时产生冲击 故当压紧力一定时 离合器所能传递的动力大小就取决于摩擦片的面积和片数 一般离合器中摩擦片片数为2 6片 钢片片数等于或多于摩擦片的片数 自动变速器 科龙职校杜勇 制动器的作用是将行星排中的某一元件加以固定 使之不能转动 目前常见的是带式制动器和片式制动器 制动器的结构和工作原理 科龙职校杜勇 片式制动器 片式制动器由制动器鼓 制动器活塞 回位弹簧 钢片 摩擦片及制动器毂等组成 如图2 18所示 自动变速器 科龙职校杜勇 带式制动器 带式制动器又称制动带 它由制动鼓 制动带 液压缸及活塞等组成 如图所示 制动鼓与行星排的某一基本元件连接 并随之一起转动 制动带的一端支承在变速器壳体上的支架或制动带调整螺钉上 另一端与液压缸活塞上的推杆连接 液压缸被活塞分隔为施压腔和释放腔两个部分 分别通过各自的控制油道与控制阀相通 制动带的工作受作用在活塞上的液压油压力控制 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 自动变速器 科龙职校杜勇 单向离合器 原理同变矩器单向离合器 这里不在说明 自动变速器 科龙职校杜勇 六 复合式行星齿轮变速系统 辛普森式齿轮机构拉维纳式齿轮机构 自动变速器 科龙职校杜勇 1 辛普森式齿轮机构 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统结构 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统结构 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 2 位 二档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 2 位 二档 D 位 三档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 2 位 二档 D 位 三档 D 位 四档 OD超速档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 2 位 二档 D 位 三档 D 位 四档 OD超速档 R 位 倒档 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 自动变速器 科龙职校杜勇 丰田A340E齿轮变速系统工作原理 D 或 2 位 一档 1 位 一档 D 位 二档 2 位 二档 D 位 三档 D 位 四档 OD超速档 R 位 倒档 N 位和 P 位 空挡和停车档 自动变速器