汽车构造下自动变速器PPT课件

1、第一节 概述第1页/共85页一 自动变速系统的功用： 1 改变驱动车轮的转矩与转速 2 汽车倒退行驶 3 发动机运动条件下，使汽车停止行驶 第2页/共85页二自动变速器的发展历程： 第3页/共85页三 自动变速器的分类与组成 1 按汽车驱动形式不同分类 自动变速器可分前轮驱动的自动变速器(又称变速驱动桥)和后轮驱动的自动变速器两大类。第4页/共85页第5页/共85页第6页/共85页第7页/共85页第8页/共85页 2 按前进挡挡位的多少分类 按自动变速器前进挡位数分为2挡、3挡、4挡、5挡、6挡自动变速器. 3 按齿轮变速部分的结构类型分类 按自动变速器齿轮变速部分结构的不同可分为普通齿轮式(

2、即非行星齿轮式)和行星齿轮式两种。 4 按自动换挡的控制方式分类 (1) 液控自动变速器。 (2) 电控自动变速器。 第9页/共85页四 自动变速器的组成 主要由液力传动系统（液力变矩器）、机械式齿轮变速系统、液压操纵系统和液压电子控制系统组成。 第10页/共85页第11页/共85页五 自动变速器的特点 1操作简化且提高了行车安全性 2提高了发动机和传动系统的使用寿命 3 提高了汽车的动力性 4提高了汽车的通过性能 5 减少了排气污染 6 可降低燃料消耗第12页/共85页第二节 液力耦合器与液力变矩器 第13页/共85页一 液力耦合器 1 液力耦合器的结构与工作原理 功能： 防止发动机过载，

3、调节工作机构的转速。 其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成。第14页/共85页第15页/共85页 液力耦合器的工作原理： 当发动机运转时，曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在液压冲击力的作用下旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘的液压油，又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。第16页/共85页第17页/共85页 2 在汽汽车传动系统中采用液力耦合器的优缺点 优点： 1可以保证汽车平稳起步和加

4、速； 2 能够衰减传动系统中的扭转振动并防止传动系统过载，从而延长传动系统和发动机各机件的寿命。 3能够显著减少需要换挡的次数，甚至在暂时停车时不脱开传动系统也能维持发动机怠速运转。 缺点： 1只起传递转矩的作用，不能改变转矩的大小，必须有变速机构与其配合使用； 2 在液力耦合器与变速器之间必须装一个离合器，结构复杂。 3 存在液流损失，传动效率比离合器为低。第18页/共85页二 液力变矩器 作用： 驱动油泵。 低速区域内增矩。 变矩器和挠性板一起充当发动机的飞轮。 柔和地传递转矩。 第19页/共85页一般型式液力变矩器的结构与工作原理 液力变矩器的结构与液力耦合器相似，它有3个工作轮即泵轮、

5、涡轮和异轮。泵轮和轮的构造与液力耦合器基本相同；导轮则位于泵轮和涡轮之间，并与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过导轮固定套固定于变速器壳体上。第20页/共85页第21页/共85页第22页/共85页第23页/共85页 (1) 泵轮。 泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装有许多扭曲的叶片，叶片内缘则装有让变速器油液平滑流过的导环。变矩器壳体与曲轴后端的驱动盘相连接。第24页/共85页 (2) 蜗轮 涡轮上也装有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶片的扭曲的方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相联。涡轮通过花键装在输入轴上，泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有34mm的间隙。第25页/共85页

6、 (3) 导轮。导轮是液力变矩器中的反作用元件，用来改变液体流动的方向。安装在蜗轮与泵轮之间。导轮与导轮轴之间装有单向离合器。 第26页/共85页工作原理： 发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一同旋转，泵轮内的液压油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成循环的液流。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度，就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。 第27页/共85页第28页/共85页第29页/共85页 2 液力变矩器特性 液力传动的特性是指

7、当发动机的转速(ne)和转矩(Me)一定，泵轮的转速(n)和转矩(M)也一定时，蜗轮与泵轮之间的变扭比(K)、转速比(i)和传动效率()三者的变化规律。 最佳泵轮转速蜗轮转速转速比泵轮输入转矩蜗轮输出转矩变矩比9 . 08 . 0 , 1)(,)(BWBWnniMMK1BWNN泵轮输入功率蜗轮输出功率传动效率第30页/共85页第31页/共85页典型液力变矩器结构 三元件综合式液力变矩器 三元件： 泵轮、导轮、涡轮各1个。 泵轮通过壳体、起动齿圈托盘、螺钉固定在曲轴凸缘上。 涡轮导轮通过单向离合器及其花键连接在固定不动的套管上。通过涡轮轮毂上的花键与输出轴连接。 第32页/共85页第33页/共8

8、5页单向离合器的结构与作用 单向离合器的作用在液力变矩器的涡轮速度达到一定的程度时，让液力变矩器转化为液力耦合器工作，以增大涡轮在高速时的输出的转矩，提高动力性。 单向离合器分为滚柱斜槽式或楔块式两种，处在固定的内圈和转动的外圈之间 第34页/共85页 滚柱斜槽式第35页/共85页 楔块式 由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。 第36页/共85页第37页/共85页工作原理 当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁止，外座圈可自由转动；当外座圈逆时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。第38页/共85页第39页/共8

9、5页 单向离合器不仅应用在变矩器中，在行星齿轮机构中也普遍采用，其工作特点是： 固定内圈，外圈转动时，顺时针转动自由，逆时针转动锁止； 固定外圈，内圈转动时，顺时针转动锁止，逆时针转动自由。 第40页/共85页三元件综合式液力变矩器的特性 第41页/共85页 特点： 结构简单，工作可靠，性能稳定，效率高，在变矩器状态下的最高效率为92%，在耦合器状态下的高传动比区的效率可达96%。第42页/共85页四元件综合式液力变矩器第43页/共85页 结构：将导轮分割成两个，分别装在各自的单向离合器上，形成四元件综合式液力变矩器；让导轮1与导轮2 先后与涡轮同向旋转，而提高效率。 特性：两个变矩特性与一个

10、耦合特性的组合。 具有三个工作状态，因此称之为单级三相四元件综合式液力变矩器。第44页/共85页第45页/共85页锁止离合器 锁止离合器的作用： 在良好的路面上，让液力变矩器被锁止，使液力变矩器的输入轴和输出轴刚性连接（涡轮与泵轮接合成一体），提高传动效率，此时的变矩器效率为1。 锁止离合器的组成： 减振盘：它与涡轮连接在一起，减振盘上装有减振弹簧，在离合器接合时，防止产生扭转振动。 锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴向移动。离合器壳：它与泵轮连接在一起，前盖上粘有一层摩擦材料，以增加离合器接合时的摩擦力。第46页/共85页第47页/共85页 工作原理： 1当车辆低速行驶时，

11、自动变速器油由锁止离合器从动盘的前端流入，所以锁止离合器从动盘前端及后端的压力基本相等，使锁止离合器不起作用，分离。此时，变矩器起变速变扭作用。2当车辆高速行驶时，信号阀中的滑阀向上移动，使继动阀中的滑阀也向上移动，改变油路，油液从锁止离合器的后端流入，锁止离合器与前盖之间的油液被排出，两面的压力不等，使其向前移动，锁止离合器接合。此时，动力传递路线为：前盖-锁止离合器-变速器输入轴。第48页/共85页第49页/共85页 第三节 液力机械变速器 第50页/共85页 液力变矩器一般与齿轮变速器（有级式）共同组成液力机械变速器。 液力变矩器的变矩系数较小，不能满足汽车的需要； 过大的变矩系数影响液

12、力变矩器的效率； 齿轮变速器： 行星齿轮式变速器（又称为旋转轴线式齿轮变速器） 行星齿轮机构；换挡执行机构 平行轴式齿轮变速器（主要用于手动变速器上） 与液力变矩器配合使用的一般是行星齿轮变速器（轴线旋转式）但也有采用轴线固定式的。第51页/共85页 单排行星齿轮机构的工作原理 行星齿轮机构的组成：它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行星齿轮架，通常简称为行星架、齿圈等组成。第52页/共85页 单排行星齿轮机构的工作原理 第53页/共85页 由运动规律方程可知，将太阳轮、内齿圈和行星架三者中的任意元件与主动轴相连作为输入主动件，第二元件与被动轴相连作为输出从动件，再将第三元件强制固定使其转速为零

13、或压束为某一定值，则整个轮系就能以一定的传动比传递动力，实现不同档次速度的变化。 第54页/共85页 齿圈固定(n20)。 太阳轮(n1)为主动，行星架(n3)为从动，其传动比为: 结论：前进行驶最大速比减速挡。111113nni第55页/共85页第56页/共85页 行星架(n3)为主动，太阳轮(n1)为从动，其传动比为 结论：前进行驶快超速挡。(少用) 1111331nni第57页/共85页第58页/共85页 太阳轮固定(n10) a. 行星架(n3)为主动，齿圈(n2)为从动，其传动比为 结论：前进行驶超速挡 112332nni第59页/共85页第60页/共85页 b. 齿圈(n2)为主动

14、，行星架(n3)为从动，其传动比为： 结论：前进行驶最小速比减速挡。 11113223nni第61页/共85页第62页/共85页 行星架固定(n30) a. 太阳轮(n1)为主动，齿圈(n2)为从动，其传动比为 结论：n1与n2的符号相反，即表示主动轴与从动轴的旋转方向相反，且传动比的绝对值大于1，是倒挡。1|2112nni第63页/共85页第64页/共85页 b. 齿圈(n2)为主动，太阳轮(n1)为从动，其传动比为 结论：n1与n2的符号相反，即表示主动轴与从动轴的旋转方向相反，且传动比的绝对值小于1，是快倒挡(汽车不用)。 111221nni第65页/共85页第66页/共85页 太阳轮(

15、n1)和齿圈(n2)均为主动，行星架(n3)为从动，则有 其传动比为： i13i231 结论：当任意两个元件转速相等时，可以通过运动规律方程得到太阳轮、内齿圈和行星架三个转速是相同的，所以整个行星齿轮机构将成一整体而旋转,档位为直接前进挡。211111311nnnnnnnn1n2 第67页/共85页 太阳轮(n1)为主动，行星架(n3)和齿圈(n2)不受约束，即没有一个元件是固定的。此时行星齿轮组虽有输入，但没有输出。 结论：空挡第68页/共85页复合式行星齿轮机构的工作原理 定义：具有两排以上行星的行星齿轮机构。 原因：单排行星齿轮机构所提供的传动比数目是有限的，为了获得较多的档数，可以采用

16、两排或三排行星齿轮机构。 主要有：辛普森（simpson）式 拉威挪（ravigneaux）式 第69页/共85页辛普森（simpson）式行星齿轮机构 第70页/共85页 结构特点： 两排行星齿轮共用一个太阳轮。 有四个控制元件：离合器C1、C2，制动器B1、B2。每接一个档位需要操纵两个执行机构。 辛普森行星齿轮机构的运动方程为： nB1+an2(1+a)nB2=0 nB1+ans(1+a)n2=0 nc1 = n1 ns nc2 = n1 nB1 第71页/共85页第72页/共85页第73页/共85页第74页/共85页第75页/共85页第76页/共85页 1档结合：离合器C1结合，单向离合器FW卡住（相当于B2制动。）一档传动比为：i1=n1/n2=(1+2a)/a 第77页/共85页 2档结合：离合器C1结合，B1制动。此时齿圈为主动件，行星架为从动件。 二档传动比为：i2=n1/n2=(1+a)/a第78页/共85页 3档结合：离合器C1，C2结合。三档传动比为：i3=n1/n2=1 第79页/共85页 倒档结合：离合器C2结合、B2制动。 倒档传动比