项目4 自动变速器

项目4自动变速器COMPANYNAME1940年，美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上安装了第一台现代意义上的自动变速器。接着，从20世纪50年代开始，美国三大汽车公司都开始批量生产自动变速器。自动变速器技术的不断革新使汽车驾驶操作越来越简单，也让驾驶过程越来越轻松，自动变速器也自然而然地在乘用车上普及开来。项目导读知识目标1掌握自动变速器的特点。2掌握自动变速器的类型。3掌握自动变速器的基本构造。技能目标1能够拆装自动变速器总成。2能够诊断常见的自动变速器故障。思政目标1培养安全操作的意识。2提高科学地、辩证统一地认识和分析事物的能力。3培养团结协作的意识。4培养以诚待人、以理服人的道德品质。目录任务4.1认识自动变速器任务4.2自动变速器故障诊断与检修任务4.1

认识自动变速器小李是某品牌汽车4S店的销售经理。一天，小李接待了前来买车的王先生，王先生向小李表示打算购入一辆手动挡汽车用于平时通勤。他觉得手动挡汽车比自动挡汽车更省油、更安全，希望小李能根据其购买意向推荐几款手动挡汽车。王先生听后恍然大悟，最后在小李的推荐下试驾了某款自动挡汽车，驾驶体验果然不错。不久之后，王先生便与小李愉快地签了购车合同。本任务要求学生从自动变速器的特点、分类、构造等方面来认识自动变速器。任务引入4.1.1自动变速器的特点1．操作简便且安全性高2．提高发动机和传动系统的使用寿命3．提升汽车的起步、加速性能4．提升汽车的通过性能5．减少排气污染4.1.2自动变速器的分类根据汽车驱动方式的不同，自动变速器可分为后驱自动变速器和前驱自动变速器，其布置形式如图4-1所示。1．按汽车驱动方式不同分类（b）前驱（a）前驱图4-1

后驱与前驱自动变速器的布置形式采用液压控制系统，通过机械手段将车速等参数转化为液压控制信号，再使各控制阀控制换挡机构实现换挡。液控自动变速器采用电子控制系统，通过各种传感器和开关将车速等参数转化为电信号输入电控单元，电控单元根据这些电信号确定换挡时刻，控制相应的电磁阀工作，通过液压控制使换挡机构实现换挡。电控自动变速器2．按控制方式不同分类通过液力变矩器和齿轮传动机构来实现传动和变速。自动液力变速器（AT）3．按构造和工作原理不同分类通过传动带和带轮的变化实现无级变速。机械无级变速器（CVT）既可以手动换挡也可以自动换挡，因此也是手动/自动一体变速器。双离合器变速器（DCT）在手动变速器（普通齿轮变速器）的基础上，加装电子控制系统。机械式自动变速器（AMT）4.1.3自动变速器的构造液力变矩器通常由泵轮、导轮、单向离合器、涡轮、锁止离合器、壳体等部分组成，如图4-3所示。1．液力变矩器1）液力变矩器的构造图4-3液力变矩器（a）外观

（b）构造图4-4液力变矩器的工作原理液力变矩器的工作腔一般是密闭的，且能承受一定压力，它以自动变速器油（ATF）为工作介质，油液在工作腔内循环流动。

发动机转动时，液力变矩器随曲轴转动，其内部的油液受离心力的作用从泵轮甩出，依次冲击导轮、涡轮，再返回泵轮。如图4-4所示。2）液力变矩器的工作原理最简单的行星齿轮机构是单排单级行星齿轮机构，如图4-5所示。2．齿轮传动机构图4-5单排单级行星齿轮机构1）行星齿轮机构的构造在行星齿轮机构的三个基本元件中，选择让一个元件固定，另外两个元件分别作为主动件和从动件，主动件的转速和转动方向确定后，从动件的转速和转动方向也就得以确定。2）行星齿轮机构的工作原理以不同元件作为固定件、主动件和从动件而得到的组合方式，能使行星齿轮机构实现不同传动结果，具体如表4-1所示。表4-1行星齿轮机构不同元件的组合方式及传动结果固定件主动件从动件转动方向输出转速齿圈太阳轮行星架同向（前进挡）减速行星架太阳轮增速太阳轮齿圈行星架同向（前进挡）减速行星架齿圈增速行星架太阳轮齿圈反向（倒挡）减速齿圈太阳轮增速任意连接两个元件同向（前进挡）同速无固定件不传递动力（空挡）无作为换挡执行元件的离合器一般为多片湿式离合器，它是用于连接自动变速器的输入轴和行星齿轮机构的元件，通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、离合器钢片、离合器摩擦片、离合器毂等零件组成，其构造如图4-7所示。1）离合器3．换挡执行元件图4-7多片湿式离合器的构造内、外座圈之间夹有一个不规则的楔块。2）单向离合器图4-9楔块式单向离合器的构造楔块式单向离合器：内、外座圈之间夹有滚柱，安装滚柱的空间为楔形。滚柱式单向离合器：图4-10滚柱式单向离合器的构造其制动带缠于制动鼓外缘，一端用销钉固定在自动变速器壳体上，另一端与活塞连杆接触。如图4-11（b）所示3）制动器带式制动器：（a）构造（b）工作原理图4-11带式制动器由制动器活塞、回位弹簧、制动器鼓、制动器摩擦片、制动器钢片等组成。

其工作原理与多片湿式离合器基本相同，只是制动器钢片安装在自动变速器壳体上，制动器摩擦片则和制动器鼓连接。多片湿式制动器：（a）外观（b）构造图4-12多片湿式制动器液压控制系统是自动液力变速器的控制中心，主要由油泵、调压装置和辅助装置组成，具体如图4-13所示。1）液压控制系统4．控制系统图4-13液压控制系统1—加速踏板；2—直接挡离合器；3—低速挡制动器；4—调速阀；5—强制降挡阀；6—节气门阀；7—节气门；8—变速杆；9—止回阀；10—空挡启动开关；11—手控阀；12—油泵；13—进油滤网；14—主调压阀；15—倒挡制动器。每种自动变速器电子控制系统基本都由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成。电子控制系统的基本工作原理如图4-14所示。2）电子控制系统图4-14电子控制系统的基本工作原理5．辛普森行星齿轮机构汽车自动变速器多采用双排或多排行星齿轮机构连接在一起的形式，用于满足汽车行驶过程中需要的多种传动比。

其中比较典型的行星齿轮机构为辛普森行星齿轮机构。图3-5两轴式变速传动机构的构造

1）辛普森行星齿轮机构的构造及主要换挡执行元件双排辛普森行星齿轮机构的构造如图4-15

所示。表4-2双排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用双排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用如表4-2所示。元件代号元件名称元件功用C1倒挡离合器使动力由输入轴传给前太阳轮C2高速挡离合器使动力由输入轴传给前行星架C3前进挡离合器将前行星架与F1的外圈连接在一起C4前进挡强制离合器将前行星架与后齿圈连接在一起B12挡、4挡制动器固定前太阳轮B2低速挡、倒挡制动器固定前行星架F1前进挡单向离合器当C3起作用时，防止后齿圈逆时针转动F2低速挡单向离合器防止前行星架逆时针转动图4-16三排辛普森行星齿轮机构的构造三排辛普森行星齿轮机构的构造如图4-16所示。表4-3三排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用三排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用如表4-3所示。元件代号元件名称元件功用C0超速挡离合器可将动力从超速行星架传给超速太阳轮，在直接挡时不工作C1前进挡离合器可将动力由输入轴传给前齿圈，在所有前进挡都工作C2直接（高、倒）挡离合器可将动力由输入轴传给前、后太阳轮，在高速挡和倒挡时工作B0超速挡制动器制动超速太阳轮，仅在直接挡时工作B12挡滑行制动器制动前、后太阳轮，仅在2挡时工作B22挡制动器锁止F1的外圈，在D1挡升入D2挡时工作B3低速挡、倒挡制动器锁止后行星架，在倒挡、L挡时工作F0超速挡单向离合器防止超速行星架相对超速太阳轮逆时针转动F12挡单向离合器在B2起作用时，防止前、后太阳轮逆时针转动F21挡单向离合器防止后行星架逆时针转动2）辛普森行星齿轮机构的传动原理各换挡执行元件的工作情况如表4-4所示。表4-4三排辛普森行星齿轮机构各换挡执行元件的工作情况变速杆挡位内部挡位元件工作情况C0C1C2B0B1B2B3F0F1F2P无○

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三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线如表4-5所示。表4-5三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线变速杆挡位内部挡位传动路线P无不传递动力R无输入轴→前、后太阳轮→后行星轮→后齿圈→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮N无前、后行星齿轮机构都处于空转状态D1起步前：输入轴→前齿圈→前行星轮→前、后太阳轮→后行星架（F2作用，逆转被锁止）→后齿圈→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮起步后：（1）输入轴→前齿圈→前行星架→前、后太阳轮→后行星架（F2作用，逆转被锁止）→后齿圈→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮（2）输入轴→前齿圈→前行星架→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮2输入轴→前齿圈→前行星轮→前行星架→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮3输入轴→前齿圈和前、后太阳轮→前行星架→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮4输入轴→前齿圈和前、后太阳轮→前行星架→超速行星架→超速齿圈→中间轴从动齿轮三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线如表4-5所示。表4-5三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线变速杆挡位内部挡位传动路线21与D1挡相同2输入轴→前齿圈→前行星轮→前行星架→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮3与D3挡相同L1（1）输入轴→前齿圈→前行星轮→前、后太阳轮→后行星轮→后齿圈→超速行星齿轮机构（2）输入轴→前齿圈→前行星轮→前行星架→超速行星齿轮机构2与22挡相同（续表）6．拉维奈尔赫行星齿轮机构拉维奈尔赫行星齿轮机构有两个太阳轮，在一个行星架上安装有互相啮合的两套行星轮。

拉维奈尔赫行星齿轮机构的大、小太阳轮都为动力输入元件。

其构造如图4-17所示。图4-17拉维奈尔赫行星齿轮机构的构造各编号代表的结构图详见教材机械无级变速器主要由液力变矩器、传动系统和控制系统等组成。其中，传动系统主要由输入带轮（主动带轮）、输出带轮（从动带轮）、传动带、输入轴、输出轴、行星齿轮机构和换挡执行元件等组成，如图4-18所示。4.1.4机械无级变速器1—行星齿轮机构；2—输入轴；3—换挡执行元件；4—传动带；5—输入带轮；6—输出轴；7—输出带轮。1．机械无级变速器的构造图4-18机械无级变速器的传动系统低速挡。2输入带轮的V形凹槽宽度变宽，输出带轮的V形凹槽宽度变窄，输入带轮处传动带到轴心的半径减小，输出带轮处传动带到轴心的半径增大，传动比减小，车速下降，如图4-19（a）所示。2．机械无级变速器的变速原理高速挡。3输入带轮的V形凹槽宽度变窄，输出带轮的V形凹槽宽度变宽，输入带轮处传动带到轴心的半径增大，输出带轮传动带到轴心的半径减小，传动比增大，车速上升，如图4-19（b）所示。（a）低速挡（b）高速挡图4-19机械无级变速器的变速原理1—输入轴；2—输入带轮；3—传动带；4—输出带轮；5—输出轴。动力输出是连续的，因此驾驶过程非常平顺。1）机械无级变速器的优点3．机械无级变速器的优、缺点1挡位设定更为自由，更容易取得传动比、行驶性能、油耗、废气排放的平衡。2机械效率、燃油经济性大大优于一般的自动变速器，因此非常适合小排量轿车。3成本较高。2）机械无级变速器的缺点1传动带无法承受较大的载荷，因此不能用于高输出发动机。2传动带容易损坏，因此故障率较高。3双离合器变速器主要由双离合器、齿轮传动机构、电子控制系统等部分组成，如图4-20所示。4.1.5双离合器变速器1．双离合器变速器的构造图4-20双离合器变速器湿式离合器1由于自动变速器油具有润滑和吸收热量的双重作用，所以湿式离合器在应对低速工况和频繁起步时可以表现得更稳定，是双离合器变速器中普遍采用的一种。干式离合器2即用空气冷却的离合器，其离合片直接置于空气中，通过齿轮啮合直接进行传动。其优点是传动效率高，缺点是容易发热，使用寿命较短。换挡速度快。1）双离合器变速器的优点2．双离合器变速器的优、缺点1燃油经济性好。2舒适性好。3成本高。2）双离合器变速器的缺点1不能传递过大的转矩。2案例分析——拆解与组装自动变速器实践操作以2009款北京现代伊兰特轿车为例，拆装手动变速器。12准备工作拆解与组装自动变速器拆解与组装自动变速器详细操作步骤请扫描二维码查看任务4.2

自动变速器故障诊断与检修某汽修厂收到一辆无法起步行驶的别克GL8轿车，该车装配了带有辛普森式行星齿轮机构的自动变速器。

因此，小张根据维修手册上的要求，开始按照检修流程一步一步地对该车进行检查。本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、找出故障原因、排除故障等方面完成自动变速器的故障诊断与检修。任务引入诊断前，应通过与驾驶人交流，对故障现象有全面的了解；诊断时，不能随意拆检，要先用直观法进行检查，主要为“望、听、摸、闻”。望相关知识看清自动变速器的型号以及静止状态时自动变速器的情况。听利用经验以及一些工具、设备来判定异响产生的部位等。摸通过触摸感觉自动变速器温度的变化以及电子元件的温度。闻判断自动变速器有无异常气味。4.2.1汽车不能行驶变速杆置于倒挡或前进挡时，汽车都不能行驶；汽车启动后只能行驶一段路程，热车后无法行驶。1．故障现象2．故障原因自动变速器漏油，油量变少，液力变矩器无法传递动力或换挡执行元件无法正常工作。1油泵损坏或油泵的进油滤网严重堵塞，导致主油路不能正常建立油压。2主油路或主油路油压调节器堵塞，从而导致液力变矩器无法传递动力，或换挡执行元件无法正常工作。3变速杆与手控阀之间的拉索松脱，使变速杆置于倒挡或前进挡时，手控阀仍保持在空挡或驻车挡位置。4齿轮传动机构损坏而不能传递动力。5液力变矩器损坏。61）检查液面高度3．故障诊断方法检查自动变速器油的液面高度，若过低，应检查自动变速器油底壳、冷却管及油管接头处有无破损漏油，若有漏油应找出漏油部位并进行修补和油液补充。2）检查拉索是否松脱若液面高度正常或补充油液后故障未消除，应检查自动变速器变速杆与手控阀摇臂之间的拉索是否松脱，若松脱，则故障由此引起。3．故障诊断方法（1）油压过低。若油压过低，应打开自动变速器油底壳，检查油泵进油滤网是否堵塞。（2）有一定油压。若冷车启动时有一定的油压，但在温度上升后油压明显下降，则故障由油泵损坏引起，应更换油泵。（3）油压过高。若油压过高，应拆检自动变速器齿轮传动机构。3）检测主油路的油压4.2.2自动变速器打滑1．故障现象在起步时踩下加速踏板，发动机转速上升很快，但车速上升缓慢。1行驶过程中加速时，发动机转速很高，但车速不能迅速上升。23上坡时，汽车行驶无力，但发动机转速很高。2．故障原因自动变速器漏油，使油量变少。1离合器或制动器摩擦片（或制动带）磨损严重，甚至烧焦。2油泵磨损严重或主油路漏油，造成主油路的油压过低。3特定挡位换挡执行元件打滑。41）检查自动变速器油3．故障诊断方法检查自动变速器油的液面高度和油的油质。2）检查换挡执行元件打滑情况此部分内容转下页。3）检测主油路的油压检测主油路的油压，若油压过低，则故障由油泵磨损严重或主油路漏油引起，应检查油泵、主油路和主油路油压调节阀等。表4-5三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线换挡执行元件打滑情况分析如表4-9所示。打滑情况打滑部位所有前进挡都打滑，但倒挡不打滑前进挡离合器打滑D1挡打滑，但L1挡不打滑1挡单向离合器打滑D1挡及L1挡均打滑低速挡、倒挡制动器打滑D2挡打滑，22挡不打滑2挡单向离合器打滑D2挡和22挡都打滑2挡制动器打滑只有3挡打滑高速挡、倒挡离合器打滑只有超速挡打滑超速挡制动器打滑高速挡和倒挡均打滑高速挡、倒挡离合器打滑倒挡、D1挡、L1挡打滑低速挡、倒挡制动器打滑4.2.3换挡冲击大1．故障现象及原因当汽车起步，由驻车挡或空挡挂入前进挡或倒挡时，汽车出现明显振动；当汽车行驶时，在自动变速器换挡的瞬间出现明显冲击。1）故障现象发动机怠速过高引起换挡时的明显冲击。1换挡执行元件出现故障，如工作间隙太小、打滑等。2节气门拉索或位置传感器工作状况不符合技术要求，使油压过高，导致换挡冲击大。34升挡过迟。2．故障原因主油路油压调节器出现故障，使主油路的油压过高。5主油路油压电磁阀不能正常工作，使主油路的油压异常。6前进挡离合器或高速挡、倒挡离合器的进油止回阀损坏或漏装。78电子控制系统出现故障。9蓄压器出现故障，如活塞卡住等，使换挡瞬间油压过高，导致换挡冲击。3．故障诊断方法1）检查发动机怠速2）检查节气门拉索或节气门位置传感器3）路试4）检测发动机怠速运行时主油路的油压5）检测换挡时主油路的油压4.2.4无超速挡1．故障现象及原因自动变速器油温传感器出现故障。1节气门位置传感器出现故障。2挡位开关出现故障。34超速挡开关或超速挡电磁阀出现故障。超速挡制动器打滑。5液压控制系统或电子控制系统出现故障。6超速行星排中的离合器或单向离合器卡滞。783挡、4挡换挡阀卡滞。2．故障诊断方法1）检查自动变速器油温传感器2）检查挡位开关信号3）检查节气门位置传感器的输出信号4）检查超速挡开关5）检查超速挡电磁阀工作情况6）检查空载下能否升挡7）检查液压控制系统及电子控制系统4.2.5自动变速器异响1．故障现象及原因自动变速器油的液面高度过低或过高。1液力变矩器的锁止离合器、单向离合器等损坏。2油泵磨损严重。34齿轮传动机构损坏。换挡执行元件损坏。51）检查自动变速器油的液面高度2．故障诊断方法2）检查异响情况

检查自动变速器油的液面高度，若液面高度过高或过低，应先调整油量，再检查自动变速器是否有异响。若仍有异响，应继续检查。用举升机将汽车举起，启动发动机，分别在空挡、前进挡、倒挡时检查自动变速器的异响情况。4.2.6自动变速器油易变质更换后的自动变速器油在较短时间内就会变质，出现油色变成深黑、油底壳沉积过多油泥、加油口冒油烟等现象。1．故障现象2．故障原因自动变速器至冷却器的油路堵塞，或冷却器的限压阀卡滞。1主油路的油压过低，使换挡执行元件工作时打滑。2换挡执行元件的自由间隙过小，在不工作时容易打滑，造成油温过高。34自动变速器油本身品质不佳，达不到使用要求，或受到污染。自动变速器使用不当造成油温过高。5让汽车以中、低速行驶5～10min，当自动变速器达到正常工作温度时，在发动机运行情况下，检查冷却器温度，其正常温度应在60℃左右。3．故障诊断方法1）检查冷却器温度若上述检查均正常，则故障可能是由自动变速器油本身的质量不佳引起，应将自动变速器油全部放出，加入规定牌号的自动变速器油。若自动变速器油的质量没有问题，则故障多由自动变速器使用不当引起。2）检查自动变速器油4.2.7不能升挡1．故障现象及原因节气门拉索或节气门位置传感器出现故障。1挡位开关出现故障。2车速传感器出现故障。34换挡阀卡滞。换挡执行元件打滑。5电控单元出现故障。62挡制动器、高速挡离合器出现故障。72．故障诊断方法检查节气门拉索或节气门位置传感器的工作情况。1检查挡位开关是否良好，若出现故障，应予以调整或更换。2检查车速传感器及其线路，若工作不良，应予以更换。34检查换挡阀是否卡滞，若卡滞，应更换换挡阀。若上述检查均未发现故障，需要拆检自动变速器，检查换挡执行元件。56若上述检查均正常，应检查电控单元是否出现故障。1．检查及更换自动变速器油1）检查液面高度检查液面高度时，可采用油尺检查法或溢流孔检查法。可用油尺检查法的自动变速器壳体上都配有油尺，可通过其上的刻度标记进行检查。图4-22油尺刻度范围4.2.8自动变速器的检修2）检查油质正常的自动变速器油应是半透明的红色或黄色，有类似新机油的气味。图4-24正常的自动变速器油3）更换自动变速器油（1）举升汽车，拆下发动机下护板。（2）将合适的接油容器放在自动变速器下方。（3）拆下放油螺栓，将油液放出。（4）拆下油底壳，如图所示，并将其清洗干净。（5）装好油底壳，使用新衬垫安装放油螺栓。自动变速器油主要存在于油底壳、液力变矩器、油泵及油路中。更换自动变速器油时通常只更换油底壳中的油液，更换步骤如下。（6）移走接油容器后将汽车放下，取出自动变速器油标尺并擦拭干净。（7）将自动变速器加注漏斗固定在自动变速器油标尺管上，加注规定容量、规定牌号的自动变速器油。（8）启动发动机，检查液面高度。由于新加注的油液温度较低，液面高度应在下限位附近。（9）运行发动机