汽车底盘构造与维修课程ppt课件.ppt
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1、教学目标教学目标了解自动变速器的分类、基本组成了解自动变速器的分类、基本组成掌握行星齿轮变速器结构及工作原理掌握行星齿轮变速器结构及工作原理了解平行轴自动变速器的工作原理了解平行轴自动变速器的工作原理无极变速器无极变速器所谓自动变速器是指汽车驾驶中离合器和变速器所谓自动变速器是指汽车驾驶中离合器和变速器的操纵和换挡全部或者部分实现了自动化的操纵和换挡全部或者部分实现了自动化,简称AT(Automatic Transmission)。自动变速器的自动换挡等过程,都是由自动变速器的电子控制单元(ECU,又称电脑)控制的一、自动变速器的分类一、自动变速器的分类1.按结构和控制方式按结构和控制方式1)
2、机械式自动变速器,机械式自动变速器,简称简称AMT(Automated Mechanical Transmission)2)无级自动变速器,无级自动变速器,简称简称CVT(Continuously Variable Transmission)3)液力式自动变速器液力式自动变速器 简称简称AT2.按内部换挡机构的不同按内部换挡机构的不同1)行星齿轮变速器)行星齿轮变速器2)平行轴式变速器)平行轴式变速器3)无极变速器)无极变速器行星齿轮变速器行星齿轮变速器平行轴式变平行轴式变速器速器无极变速器无极变速器自动变速器与普通变速器比较具有以下特点1)普通变速器所有档位都必须手动换档,驾驶员劳动强度加大
3、。自动变速器除倒档由手控制外,其他各前进档都可根据发动机工况和车速进行自动换档2)自动变速器由于安装了液力变矩器而取消了离合器踏板,提高了汽车行驶安全性。同时由于液力变矩器是液体传力,可实现无级变速,使汽车起步、加速更加平稳,还能避免因负荷过大而造成发动机熄火。3)自动变速器结构复杂,零部件较多,而且零件比较精密,因此在维修中要针对性地先确定故障的大致部位,避免因盲目拆装而造成人为故障。普通变速器的维修比较简单,一般都是按标准拆卸、更换零部件,再进行组装即可解决问题。4)普通变速器造价便宜,而自动变速器造价比较昂贵。5)电控自动变速器有模式选择、自我诊断、失效保护等功能。2.按内部换挡机构的不
4、同按内部换挡机构的不同1)行星齿轮变速器)行星齿轮变速器2)平行轴式变速器)平行轴式变速器3)无极变速器)无极变速器二、行星齿轮自动变速器液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩,但变矩比不大,变速范围不宽,远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩,扩大其变速范围,提高汽车的适应能力,在液力变矩器后面又装一个辅助变速器有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成行星排的多少与档数的多少有关,其基本结构和工作原理,可用最简单的单排行星齿轮机构说明。一、一、单排行星齿轮 1 行星齿轮
5、变速器概述行星齿轮变速器概述二、单排行星齿轮机构二、单排行星齿轮机构先观看录像。先观看录像。1、单排行星齿轮机构的结构组成(1 1)单排行星齿轮机构的三个基本元件是:太阳齿轮、)单排行星齿轮机构的三个基本元件是:太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。(2 2)太阳齿轮位于中心位置;几个行星齿轮借助于滚针)太阳齿轮位于中心位置;几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上,这些行星齿轮与轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上,这些行星齿轮与太阳齿轮相啮合,并一般均匀布置在太阳齿轮周围;外面太阳齿轮相啮合,并一般均匀布置在太阳齿轮周围;外面是同行星齿轮相啮合的齿
6、圈。是同行星齿轮相啮合的齿圈。(3 3)单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁)单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁关系,可得出不同的传动状态。关系,可得出不同的传动状态。三、典型行星齿轮机构简介三、典型行星齿轮机构简介先观看录像。先观看录像。9.1 行星齿轮变速器概述行星齿轮变速器概述(2)行星齿轮机构各种运动情况分析由上式可看出,由于单排行星齿轮机构具有两个由上式可看出,由于单排行星齿轮机构具有两个自由度,在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构自由度,在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中,任选两个分别作为主动件和从动件,而使件中,任选两个分别作为主动件和从动件,而使另一元件固定
7、不动另一元件固定不动(即使该元件转速为即使该元件转速为0)0),或使其,或使其运动受一定的约束运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值即该元件的转速为某定值),则机构只有一个自由度,整个轮系以一定的传动则机构只有一个自由度,整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。比传递动力。下面分别讨论各种情况。1321 行星齿轮变速器概述行星齿轮变速器概述二、单排行星齿轮机构二、单排行星齿轮机构先观看录像。先观看录像。一、三档一、三档Simpson行星齿轮变速器行星齿轮变速器1.结构、组成结构、组成2 辛普森行星齿轮变速器辛普森行星齿轮变速器9.2 辛普森行星齿轮变速器辛普森行星齿轮变速器2)
8、换档执行元件的作用换档执行元件的作用C1前进档离合器:输入轴与前排齿圈相连前进档离合器:输入轴与前排齿圈相连C2直接档(倒档)离合器:输入轴与前、后太阳直接档(倒档)离合器:输入轴与前、后太阳轮相连轮相连B1二档制动器:锁定前后太阳轮,使之不能逆时二档制动器:锁定前后太阳轮,使之不能逆时针转动针转动B2二档滑行(制动)制动器:锁定前后太阳轮,二档滑行(制动)制动器:锁定前后太阳轮,使之不动使之不动B3一、倒档制动器:锁定后行星架,使之不动一、倒档制动器:锁定后行星架,使之不动F1单向离合器:单向离合器:B1作用时,锁定前后太阳轮,使作用时,锁定前后太阳轮,使之不能逆时针转动之不能逆时针转动F2
9、单向离合器:锁定后行星架,使之不能逆时针单向离合器:锁定后行星架,使之不能逆时针转动转动9.2 辛普森行星齿轮变速器辛普森行星齿轮变速器2.档位情况档位情况选档杆选档杆位置位置档位档位换档执行元件换档执行元件发动机发动机制动制动C1C2B1B2B3F1F2D123212L1R倒档倒档P驻车档驻车档N空档空档(1)D1挡(位一挡)。n如图所示,D位一挡时,C0、C1、F0、F2工作。C0和F0工作将超速行星排的太阳轮和行星架相连,此时超速行星排成为一个刚性整体,输入轴的动力顺时针传到中间轴。(2)D2挡(位二挡)。如图所示,D位二挡时,C0、C1、B2、F0、F1工作。C0和F0工作如前所述直接
10、将动力传给中间轴。C1工作,动力顺时针传到前行星排齿圈,驱动前行星排行星轮顺时针转动,并使前后太阳轮有逆时针转动的趋势,由于B2的作用,F1将防止前后太阳轮逆时针转动,即前后太阳轮不动。此时前行星排行星轮将带动行星架也顺时针转动,从输出轴输出动力。后行星排不参与动力的传动。(3)D3挡(位三挡)。n如图所示,D位三挡时,C0、C1、C2、B2、F0工作。C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。C1、C2工作将中间轴与前行星排的齿圈和太阳轮同时连接起来,前行星排成为刚性整体,动力直接传给前行星排行星架,从输出轴输出动力。此挡为直接挡。(4)D4挡(位四挡)。n如图所示,D位四挡时,C1、C2
11、、B0、B2工作。B0工作,将超速行星排太阳轮固定。动力由输入轴输入,带动超速行星排行星架顺时针转动,并驱动行星轮及齿圈都顺时针转动,此时的传动比小于1。C1、C2工作使得前后行星排的工作同D3挡,即处于直接挡。所以整个机构以超速挡传递动力。B2的作用同前所述。(5)21挡(二位一挡)。n二位一挡的工作与D位一挡相同。(6)22挡(二位二挡)。n如图所示,二位二挡时,C0、C1、B1、B2、F0、F1工作。动力传动路线与D位二挡时相同。区别只是由于B1的工作,使得二位二挡有发动机制动,而D位二挡没有。此挡为发动机制动挡。(7)23挡(二位三挡)。二位三挡的工作与D位三挡相同。(8)L1挡(L位
12、一挡)。n如图所示,L位一挡时,C0、C1、B3、F0、F2工作。动力传动路线与D位一挡时相同。区别只是由于B3的工作,使后行星排行星架固定,有发动机制动,原因同前所述。此挡为低速发动机制动挡。(9)L2挡(L位二挡)。nL位二挡的工作与二位二挡相同。(10)R位(倒挡)。n如图所示,倒挡时,C0、C2、B3、F0工作。C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。C2工作将动力传给前后行星排太阳轮。由于B3工作,将后行星排行星架固定,使得行星轮仅相当于一个惰轮。前后行星排太阳轮顺时针转动驱动后行星排行星架逆时针转动,进而驱动后行星排齿圈也逆时针转动,从输出轴逆时针输出动力。(11)P位(驻车挡
13、)。n选挡杆置于P位时,一般自动变速器都是通过驻车锁止机构将变速器输出轴锁止实现驻车。如图所示,驻车锁止机构由输出轴外齿圈、锁止棘爪、锁止凸轮等组成。锁止棘爪与固定在变速器壳体上的枢轴相连。当选挡杆处于P位时,与选挡杆相连的手动阀通过锁止凸轮将锁止棘爪推向输出轴外齿圈,并嵌入齿中,使变速器输出轴与壳体相连而无法转动,如图b)所示。当选挡杆处于其他位置时,锁止凸轮退回,锁止棘爪在复位弹簧的作用下离开输出轴外齿圈,锁止撤消,如图a)所示。n驻车锁止机构一、拉威诺行星齿轮机构一、拉威诺行星齿轮机构 由一排单行星齿轮机构和一排双行星齿轮机构组成,由一排单行星齿轮机构和一排双行星齿轮机构组成,共用一个行
14、星架。共用一个行星架。3 拉威诺行星齿轮变速器拉威诺行星齿轮变速器拉文奈尔赫式二、四档拉威诺行星齿轮变速器二、四档拉威诺行星齿轮变速器1.结构、组成结构、组成9.3 拉威诺行星齿轮变速器拉威诺行星齿轮变速器2.换档元件工作情况换档元件工作情况9.3 拉威诺行星齿轮变速器拉威诺行星齿轮变速器选档杆选档杆位置位置档位档位换档执行元件换档执行元件发动机发动机制动制动C1C2C3C4B1B2F1F2D12342、L123R倒档倒档n各挡动力传动路线如下:(1)一挡。n一挡时,离合器K1接合,单向离合器F工作。如图所示,动力传动路线为:泵轮涡轮涡轮轴离合器K1小太阳齿轮短行星齿轮长行星齿轮驱动齿圈。n一
15、挡动力传动路线(2)二挡。n二挡时,离合器K1接合,制动器B2制动大太阳轮。如图所示,动力传动路线为:泵轮涡轮涡轮轴离合器K1小太阳齿轮短行星齿轮长行星齿轮围绕大太阳轮转动并驱动齿圈。n二挡动力传动路线(3)三挡。n三挡时,离合器K1和K3接合,驱动小太阳轮和行星架,因而使行星齿轮机构锁止并一同转动。如图所示,动力传动路线为:泵轮涡轮涡轮轴离合器K1和K3整个行星齿轮转动。n三挡动力传动路线(4)四挡。n四挡时,离合器K3接合,制动器B2工作,使行星架工作,并制动大太阳轮,如图所示。动力传动路线为:泵轮涡轮涡轮轴离合器K3行星架长行星齿轮围绕大太阳轮转动并驱动齿圈。n四挡动力传动路线(5)R挡
16、。n换挡杆在“R”位置时,离合器K2接合,驱动大太阳轮;制动器B1工作,使行星架制动。如图所示。动力传动路线为:泵轮涡轮涡轮轴离合器K2大太阳轮长行星齿轮反向驱动齿圈。n倒挡动力传动路线4 换档执行机构换档执行机构行星齿轮变速器的换挡执行元件包括:离合器、制动器和单向离合器。离合器和制动器以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转,单向离合器是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。单向离合器的结构、原理与导轮单向离合器相同。一、离合器一、离合器先观看录像。先观看录像。换挡离合器为湿式多片离合器,当液压使活塞把主动片换挡离合器为湿式多片离合器,当液压使活塞把主动片和从动片压紧时,离合器接合;当工作液
17、从活塞缸排和从动片压紧时,离合器接合;当工作液从活塞缸排出时,回位弹簧使活塞后退,使离合器分离。出时,回位弹簧使活塞后退,使离合器分离。4 换档执行机构换档执行机构1离合器的作用连接作用 将行星齿轮机构中某一元件与输入部分相连,使该元件成为主动元件。连锁作用 将行星齿轮机构中任意二元件连锁为一体,使三个元件具有相同的转速。这时行星齿轮机构作为一个刚性整体,实现直接传动。2离合器的结构摩擦片 形状为圆盘形,内圆带齿。摩擦片数目越多,摩擦力越大,一般自动变速器的离合器摩擦片的个数为35个,其中低速档和倒档离合器摩擦片的个数较多。压板 形状为圆盘形,外圆带齿。压板与摩擦片配合成对,但也有部分车型在相
18、邻摩擦片之间放多个压板,这是为了调整间隙。绝对不能在相邻压板之间放多个摩擦片。活塞 形状为环状圆柱形,端面有单向阀和弹簧座。离合器鼓和缸体 一般由铸铁做成,内有液压缸体及相关油道,摩擦片与压板均装于离合器鼓内并用卡簧将压板限位。密封圈 在活塞的内外圆各一个。密封圈常用的有O型及开口型密封圈,O型密封圈安装无方向性,但开口型密封圈安装时,开口必须对着缸体。碟形弹簧 有些自动变速器的离合器中装有碟形弹簧,目的是为了减轻活塞工作时的冲击,同时活塞回位时又可充当回位弹簧。安装时,碟形弹簧小端对着活塞。档圈 离合器压板最外面一块由于承受较大的冲击力,因此厚度比其他压板大很多(约23倍),其平整面安装时对
19、着摩擦片。典型结构典型结构9.4 换档执行机构换档执行机构9.4 换档执行机构换档执行机构1.基本结构与工作原理基本结构与工作原理3离合器接合当控制油液流至活塞缸时,推动单向阀钢球,使其关闭单向阀。活塞克服回位弹簧力的作用将摩擦片与钢片压紧,产生摩擦力。动力从输入轴传递到输出轴。4离合器分离当控制油压减小时,使单向阀 在离心力的作用下离开阀座,活塞缸缘的油液经单向阀流出。这样由于回位弹簧的作用,活塞返回到原来的位置,离合器分离。5)离合器的组合应用离合器C1起作用时,动力从输入轴传到齿圈。离合器C2起作用时,动力从输入轴传到太阳轮。离合器C1及C2同时接合,动力从输 入轴同时传至齿圈及太阳轮,
20、这是直接挡。二、制动器1)制动器的作用将行星齿轮机构中某一元件与变速器壳体相连,将行星齿轮机构中某一元件与变速器壳体相连,使该元件受约束而固定,制动器有使该元件受约束而固定,制动器有盘式制动器盘式制动器和和带式制动器带式制动器,盘式制动器结构和工作原理与离合,盘式制动器结构和工作原理与离合器完全相同,只不过在作用上有所不同。器完全相同,只不过在作用上有所不同。盘式制盘式制动器连接运动元件与变速器壳体,而离合器连接动器连接运动元件与变速器壳体,而离合器连接的是两个运动元件。的是两个运动元件。n制动器的功用是制动器的功用是固定行星齿轮机构中的元件,固定行星齿轮机构中的元件,防止其转动。制动器有防止
21、其转动。制动器有片式片式和和带式带式两种形式。两种形式。(1)片式制动器。n片式制动器与离合器的结构和原理相同,不同之处片式制动器与离合器的结构和原理相同,不同之处是离合器是起连接作用而传递动力,而片式制动器是离合器是起连接作用而传递动力,而片式制动器是通过连接而起制动作用。片式制动器的结构如图是通过连接而起制动作用。片式制动器的结构如图所示。所示。n片式制动器的结构n当活塞受到控制油压的作用时,活塞在活塞缸内运动,使摩擦片与钢片相互接触。其结果是,在每个摩擦片与钢片之间产生很大的摩擦力,使行星齿轮机构某一元件或单向离合器锁定在变速器壳体上。当控制油压降低时,由于复位弹簧的作用,活塞回至原位,
22、使制动解除。(2)带式制动器。n带式制动器由制动带和控制油缸等组成,如图所示为带式制动器的零件分解图。制动带是内表面带有镀层的开口式环形钢带。制动带的一端支承在与变速器壳体固连的支座上,另一端与控制油缸的活塞杆相连。n带式制动器的零件分解图n制动器的工作原理如图所示。制动时,压力油进入活塞右腔,克服左腔油压和复位弹簧的作用力推动活塞左移,制动带以固定支座为支点收紧。在制动力矩的作用下,制动鼓停止旋转,行星齿轮机构某元件被锁止。随着油压撤除,活塞逐渐复位,制动解除。若仅依靠弹簧张力,则活塞复位速度较慢,目前大多数制动器设置了左腔进油道。在右腔撤除油压的同时,左腔进油,活塞在油压和复位弹簧的共同作
23、用下复位,可迅速解除制动。n制动器的工作原理3、单向离合器单向离合器俗称单向轴承,也是仅能单一方向(顺时针方向或逆时针方向)传动的机械传动基础件。1)单向离合器的组成:由外座圈,内座圈、保持架、楔块等组成。2)工作原理:当内座圈固定时,外座圈逆时针方向转动楔块不锁止,外座圈可自由转动;当外座圈顺时针转动时,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。3.4.3 平行轴式自动变速器一、结构、组成二、各挡动力传动路线一、结构、组成n广州本田雅阁车型用MAXA自动变速器的内部结构如图所示,另一图所示为MAXA自动变速器的齿轮机构。定轴式齿轮变
24、速传动机构主要由平行轴、各挡齿轮和湿式多片离合器等组成。平行轴有3根,即主轴(输入轴)、中间轴和副轴(输出轴)。n广州本田雅阁车型自动变速器的内部结构nMAXA自动变速器的齿轮机构n1-主轴倒挡齿轮;主轴倒挡齿轮;2-倒倒挡齿轮;挡齿轮;3-主轴惰轮;主轴惰轮;4-主轴;主轴;5-副轴二挡齿副轴二挡齿轮;轮;6-副轴惰轮;副轴惰轮;7-停停车齿轮;车齿轮;8-副轴;副轴;9-驻驻车锁销;车锁销;10-中间轴;中间轴;11-辅助轴惰轮;辅助轴惰轮;12-中中间轴二挡齿轮;间轴二挡齿轮;13-副副轴倒挡齿轮;轴倒挡齿轮;14-倒挡倒挡滑套;滑套;15-副轴四挡齿副轴四挡齿轮;轮;16-伺服油缸;伺
25、服油缸;17-二挡离合器;二挡离合器;18-一挡一挡离合器;离合器;19-中间轴一中间轴一挡齿轮;挡齿轮;20-单向离合单向离合器;器;21-一挡固定离合一挡固定离合器;器;22-最终驱动齿轮;最终驱动齿轮;23-油泵;油泵;24-液力变矩液力变矩器;器;25-副轴一挡齿轮;副轴一挡齿轮;26-副轴三挡齿轮;副轴三挡齿轮;27-主轴三挡齿轮;主轴三挡齿轮;28-三三挡离合器;挡离合器;29-四挡离四挡离合器;合器;30-主轴四挡齿主轴四挡齿轮轮二、各挡动力传动路线nMAXA型自动变速器各挡位参与工作的相关部件见表2-6所列。n各挡动力传动路线如下:(1)P位:液压油不作用到任何离合器,所有离合
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