汽车自动变速器原理及诊断与维修 课件 AT-004齿轮变速机构

汽车自动变速器原理及诊断维修应用本科汽车类专业系列教材2345任务描述任务实施学习小结6知识拓展1任务目标相关知识学习任务任务4自动变速器齿轮变速机构的原理与检修

1.了解电控自动变速器齿轮变速结构原理及检修

2.了解自动变速器换挡执行元件结构原理及检修【任务描述】【任务目标】根据实际需要，制定自动变速器齿轮变速机构，换挡执行元件学习、检修工作计划并实施。1.图书、资料2.网络资源【参考资料】

【相关知识】

中国有古谚云：皮之不存，毛将焉附？——自动变速器若要实现自动变速，前提是必须有能够提供不同传动比的装置。液力变矩器虽然能在一定的范围内自动地、无级地改变变矩比，但由于液力变矩器存在着变矩能力与效率之间的矛盾，所以单纯的液力变矩器难以满足汽车的使用要求，故在汽车上广泛采用的是液力变矩器与机械变速器串联组成的液力机械变速器。发动机的动力经液力变矩器传至机械变速器，经机械式变速器后输出至传动轴。自动变速器中采用的齿轮变速器有平行轴式和行星齿轮式两种。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用平行轴式普通齿轮式（即直接从手动变速器的基础上演变而来，如本田公司的自动变速器作品——平行轴式齿轮自动变速器）。一、平行轴齿轮机构平行轴式齿轮变速机构是利用两平行轴间不同齿数的齿轮啮合，进行两轴间动力传递的。这一点与传统的手动变速器无异。二、行星齿轮机构1.行星齿轮机构的基本结构行星齿轮机构有很多类型，其中最简单的机构是由1个太阳轮、1个齿圈、1个行星架和支承在行星架上的几个行星齿轮组成的，称为1个行星排。1-齿圈2-行星齿轮3-行星架4-太阳轮2.行星齿轮机构分类1）按太阳轮和齿圈之间的行星齿轮组数的不同，行星齿轮结构可以分为单行星齿轮式和双行星齿轮式。2）按行星齿轮的排数不同，行星齿轮机构可以分为单排和多排两种。多排行星齿轮机构是由几个单排单级行星齿轮机构组成的。在汽车自动变速器中通常采用由二个或三个单排单级行星齿轮机构组成的多排行星齿轮机构。3.单排行星齿轮机构的运动方程

4.单排行星齿轮机构的变速原理序号固定件主动件从动件传动比输出转速转矩一般应用档位1齿圈太阳轮行星架1+a>1下降增大1档2行星架太阳轮l/(l+a)<l上升减小不采用3太阳轮齿圈行星架(l+a)/a>l下降增大2档4行星架齿圈a/(l+a)<l上升减小超速档5行星架太阳轮齿圈一a<0下降增大倒档6齿圈太阳轮一1/a上升减小不采用7任意两个元件互相连接成一体1相等相等直接档8所有元件不固定也不连接无法传递动力空档5.单排双级行星齿轮变速机构1）单排双级行星齿轮变速机构运动方程对于单排双级行星齿轮机构，如图2-5-7所示，在太阳轮和齿圈之间有两组互相啮合的行星齿轮，其中外面的一组行星齿轮4和齿圈啮合，里面的一组行星齿轮5和太阳轮啮合。其运动特性方程为：2）单排双级行星齿轮变速机构传动比组合方式

从前文我们知道，行星齿轮变速器的换档执行机构和传统的手动齿轮变速器不同，行星齿轮变速器中的所有齿轮都是处于常啮合状态，它的档位变换不是通过移动齿轮使之进入啮合或脱离啮合进行的，而是通过变换行星齿轮机构中动力输入件、输出件、固定件来实现的，即通过适当的选择主动件、被动件和被约束件，就可以使该机构具有不同的传动比，从而组成不同的档位。所谓执行机构就是指完成这些约束的操纵元件。在液力自动变速器中，执行机构包括离合器、制动器和单向离合器。其中，单向离合器的工作情况是由运动条件所决定的，而离合器的接合和分离及制动器的制动和释放是由液压控制系统自动控制的。三、行星齿轮变速器换挡执行元件由上图可看出，离合器与制动器工作原理基本是相同的——都是依靠由钢片与摩擦片夹紧力产生的摩擦力实现两部分物体的连接；离合器与制动器的区别在于——离合器连接的两部分都是可动部分，而制动器连接的两部分则分别为可动部分与不可动部分（通常为壳体）。1.离合器1）功用（1）连接作用——即将行星齿轮机构中某一元件与主动部分（从动部分）相连，使该元件成为主动件（从动件）；（2）连锁作用——即将行星排中的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体，实现同速直接传动；离合器实物见图。2）结构自动变速器目前普遍采用的离合器是圆盘式多片湿式离合器，其优点：（1）其表面积较大，故传递的转矩也大，且通过增减片数和改变施加压力的大小，即可按要求容量调节工作转矩，便于系列化和通用化。（2）离合器片表面单位面积压力分布均匀，摩擦材料磨损均匀。主、被动片间的运动间隙，不需要因磨损或相配衬面的啮合不良而进行调整。但分离时，空转摩擦功率较大是其缺点。离合器活塞的回位弹簧有四种形式，即圆周均布螺旋弹簧式、中央螺旋弹簧式、波形弹簧式、膜片弹簧式；圆周均布螺旋弹簧式具有压力分布均匀、轴向尺寸小、成本低等优点，为绝大多数自动变速器的离合器所采用，其缺点是占据较大的径向空间。中央螺旋弹簧式的轴向尺寸较大，而且压力分布不够均匀，因此较少采用。膜片弹簧式可以允许活塞有较小尺寸。此外还具有理想的非线性弹性特性，液压油在推动活塞移动时要克服的回位弹簧弹力较小，而且随着活塞的移动，回位弹簧的弹力基本保持不变，使工作液压力得以充分利用。3）工作原理离合器接合：当压力油经油道进入活塞左面的液压缸时，液压力克服弹簧力使活塞右移，将所有离合器片压紧。离合器分离：当控制阀将作用在离合器液压缸的油压力撤除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下回复原位，并将缸内的变速器油从进油孔排出。4）单向阀的作用压力油进入液压缸时，钢球在油压作用下压紧在阀座上，安全阀处于关闭状态，保证液压缸的密封。压力油排出时，缸体内的压力下降，安全阀在离心力作用下离开阀座处于开启状态，残留在缸内的液压油因离心力作用排出，使离合器分离彻底。5）离合器自由间隙多片湿式离合器装配后，在卡簧和压板之间要预留一定的间隙，称为自由间隙。一般平均每片之间间隙为0.3mm～0.5mm，总间隙因片数不同而不同，一般为2～5mm。多片湿式离合器在使用中必须十分注意离合器的自由间隙。间隙过小，离合器分离不彻底；间隙过大，当复位弹簧已被压紧至极限状态，而离合器仍未完全接合时，离合器将严重打滑，不能传递动力。装好后，用力压住压板，在压板与卡簧之间用厚薄规测量。2.制动器1）功用和种类在液力自动变速器中，制动器主要有两种型式：一种是圆盘式多片湿式制动器；另一种是带式制动器。由于带式制动器占有空间尺寸小，容易布置，过去常采用。但片式制动器的接合平稳性比带式易于控制，基于性能上的要求，并且通过增减片数，可以适应于不同排量的发动机，因而近年来应用日趋广泛。2）制动器的结构（1）圆盘式多片湿式制动器与多片式离合器具有相同的结构，其主要的区别在于离合器的壳体是一个主动件，而制动器的的壳体和油缸是固定不转动的。（2）工作原理当液压油进入活塞缸时，活塞在缸体内移动，促使制动器的摩擦片与钢片接触，在两片之间产生高摩擦力，与行星排的某一基本元件连接的制动器毂就被固定，即不能旋转；当液压油从活塞缸排出时，回位弹簧将活塞复位至原始位置，导致制动器脱开，制动器毂便可以自由旋转。（3）带式制动器带式制动器是将内侧粘有摩擦材料的制动带卷绕在制动鼓上，又称制动带。它主要由制动器鼓、制动带、液压缸及活塞组成。制动带绕在制动鼓的圆周上，制动鼓与行星机构一同旋转。制动带的一端用销钉固定在变速器壳体上，而另一端与制动缸活塞接触。活塞通过内外弹簧安装在连杆上，一般备有两种长度的连杆，以便能够调整制动带和鼓之间的间隙。（4）带式制动器间隙调整3.单向离合器单向离合器广泛用于行星齿轮变速器及综合式液力变矩器中，其作用和离合器、制动器相同，也是用于固定或连接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档位。不同之处在于，它是依靠其单向锁止原理来发挥固定或连接作用的，无需控制机构，其连接和固定也只能是单方向的。1）棘轮式单向超越离合器棘轮式单向超越离合器主要由外轮、棘轮、棘爪和叶片弹簧等组成，如图所示为棘轮式单向超越离合器的一种型式。2）滚柱斜槽式单向超越离合器该单向超越离合器由外环、内环、滚柱、滚柱回位弹簧等组成，如图所示。3）楔块式单向超越离合器楔块式单向超越离合器的结构和滚柱斜槽式单向超越离合器的结构基本相似，也有外环、内环、滚子（楔块）等（如图所示）。不同之处在于，它的外环或内环上都没有楔形槽，其滚子不是圆柱形的，而是特殊形状的楔块。【任务准备】1．安全、整洁的汽车维修车间或模拟汽车维修车间。2．齐全的消防用具及个人防护用具。3．自动变速器实验台架、实训用自动变速器。4．常用工具、量具，专用工具、检测仪器。1.采取小组互动的方式对教师安排任务进行模拟练习2.设备、设施计划决策；3.工具使用计划决策；4.防护用品计划决策。5.完成相关任务工单

【任务实施】

一、离合器、制动器的检修1.离合器、制动器总成部件的检查1）检查离合器或制动器的摩擦片，如有烧焦、表面粉末冶金层脱落或翘曲变形，应更换。许多自动变速器的摩擦片表面上印有符号，若这些符号已被磨去，说明摩擦片已磨损至极限，应更换。也可以测量摩擦片的厚度，若小于极限厚度，则应更换；2）检查制动带内表面，如有烧焦、表面粉末冶金层脱落或表面符号已被磨去，应更换；3)检查钢片，如有磨损或翘曲变形，应更换；见图。4)检查挡圈的摩擦面，如有磨损，应更换；5)检查离合器和制动器的活塞，其表面应无损伤或拉毛，否则应更换新件；6)检查离合器活塞上的单向阀，其球阀应能在阀座内活动自如，用压缩空气或煤油检查单向阀的密封性，从液压缸一侧向单向阀内吹气，密封应良好，见图，如有异常，应更换活塞；7）检查离合器和制动器鼓，其液压缸内表面应无损伤或拉毛，与钢片配合的花键槽应无磨损。如有异常，应更换新件；8）测量活塞回位弹簧的自由长度，见图，并与标准值（车型维修手册规定）比较。若弹簧自由长度过小或有变形，应更换新弹簧；见图。9）更换所有离合器和制动器液压缸活塞上的O形密封圈及轴颈上的密封环。新的密封圈或密封环应涂上少许液压油后装入。10）检查离合器和制动器鼓，其液压缸内表面应无损伤或拉毛，与钢片配合的花键槽应无磨损。如有异常，应更换新件。2.离合器间隙的检查离合器片是易损件，极易磨损。造成的故障是汽车在行驶中出现离合器打滑，使油温提高，若油冷却器和水箱在一起，可能会引起水温的升高，甚至沸腾开锅。因此自由间隙必须予以调整，

举例：A340E自动变速器前进挡离合器C1间隙的检查1）将O/D支架总成放在支撑木块等物上，防止前进挡离合器轴与工作台发生干涉；2）将前进挡离合器C1安装在O/D支架总成上；3）向控制油道充入和放泄压缩空气检查间隙值；4）读取百分表指针摆动量。如图所示。3.制动器间隙的检查举例1.A340E自动变速器2档制动器B2间隙的检查1）用测隙规检测弹性挡圈与法兰之间的间隙；2）与标准值进行对比。见图所示。举例2.强制2档制动器B1(带式)间隙的检查1）在制动器活塞推杆上作记号，如图所示；2）向控制油道充入压缩空气检查行程（测量两刻度间的距离，与标准值对比）。二、行星齿轮的检查1.外观检查检查太阳轮、行星齿轮、齿圈的外观及工作齿面，如有磨损、疲劳剥落以及损坏，应更换整个行星排。2．行星排组件的检查：检查行星齿轮与行星架之间的间隙，如图所示。标准间隙：0.2mm～0.6mm；如果间隙超过最大值，应更换止推垫片或行星排总成。三、换挡执行元件之单向离合器的检修1.检查单向离合器外观，如滚柱破损、滚柱保持架断裂或内外圈滚道磨损起槽，应更换新件。2.如果在锁止方向上出现打滑或在自由转动方向上存在有卡滞现象，也