汽车构造(下)第六章--自动变速器..ppt

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1、自动变速器第一节 概述一一 自动变速系统的功用：自动变速系统的功用：v1 改变驱动车轮的转矩与转速改变驱动车轮的转矩与转速 v2 汽车倒退行驶汽车倒退行驶v3 发动机运动条件下，使汽车停止行驶发动机运动条件下，使汽车停止行驶 二自动变速器的发展历程：二自动变速器的发展历程：三 自动变速器的分类与组成 v1 按汽车驱动形式不同分类v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。v2 按前进挡挡位的多少分类v按自动变速器前进挡位数分为按自动变速器前进挡位数分为2挡、挡、3挡、挡、4挡、挡、5挡、挡、6挡自动变速器挡自动变速器.v3 按齿轮变速部分的结构类型分类按

2、齿轮变速部分的结构类型分类v按自动变速器齿轮变速部分结构的不同可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分为普通齿轮式(即非行星齿轮式即非行星齿轮式)和行星和行星齿轮式两种。齿轮式两种。v4 按自动换挡的控制方式分类按自动换挡的控制方式分类 v(1)液控自动变速器。v(2)电控自动变速器。四四 自动变速器的组成自动变速器的组成v主要由液力传动系统（液力变矩器）、机械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式齿轮变速系统、液压操纵系统和液压电子控制系统组成。控制系统组成。五 自动变速器的特点v1操作简化且提高了行车安全性操作简化且提高了行车安全性v2

3、提高了发动机和传动系统的使用寿命提高了发动机和传动系统的使用寿命v3 提高了汽车的动力性提高了汽车的动力性 v4提高了汽车的通过性能提高了汽车的通过性能v5 减少了排气污染减少了排气污染v6 可降低燃料消耗可降低燃料消耗第二节 液力耦合器与液力变矩器 一一 液力耦合器液力耦合器 v1 液力耦合器的结构与工作原理液力耦合器的结构与工作原理v功能：功能：v防止发动机过载，防止发动机过载，v调节工作机构的转速。调节工作机构的转速。v其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成。成。v液力耦合器的工作原理：液力耦合器的工作原理：v当发动机运转时，曲轴带动液力耦合器的壳

4、体和泵当发动机运转时，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

5、回到泵轮而形成循环的液轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。流。v2 在汽汽车传动系统中采用液力耦合器的优缺点在汽汽车传动系统中采用液力耦合器的优缺点 v优点：优点：v1可以保证汽车平稳起步和加速；可以保证汽车平稳起步和加速；v2 能够衰减传动系统中的扭转振动并防止传动系统过载，从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。而延长传动系统和发动机各机件的寿命。v3能够显著减少需要换挡的次数，甚至在暂时停车时不脱开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。传动系统也能维持发动机怠速运转。v缺点：缺点：v1

6、只起传递转矩的作用，不能改变转矩的大小，必须有变速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；机构与其配合使用；v2 在液力耦合器与变速器之间必须装一个离合器，结构复杂。在液力耦合器与变速器之间必须装一个离合器，结构复杂。v3 存在液流损失，传动效率比离合器为低。存在液流损失，传动效率比离合器为低。二二 液力变矩器液力变矩器 v作用：作用：v 驱动油泵。驱动油泵。v 低速区域内增矩。低速区域内增矩。v 变矩器和挠性板一起充当发动机的飞轮。变矩器和挠性板一起充当发动机的飞轮。v 柔和地传递转矩。柔和地传递转矩。一般型式液力变矩器的结构与工作原理一般型式液力变矩器的结构与工

7、作原理v液力变矩器的结构与液力耦合器相似，它有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、涡轮和异轮。泵轮和轮的个工作轮即泵轮、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轴向间隙，通过导轮固定套固定于变速器壳体上。体上。v(1)泵轮。泵轮。v泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装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

8、矩器壳体与曲轴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。后端的驱动盘相连接。v(2)蜗轮蜗轮 v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，中间有入轴上，泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有34mm的间隙。的间隙。v(3)导轮。导轮是液力变矩器中的反作用元导轮。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。安装在蜗轮件，用来改变液体流

9、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与泵轮之间。导轮与导轮轴之间装有单向离合器。合器。工作原理：工作原理：v发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一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

10、，只要将泵轮、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。以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。v2 液力变矩器特性液力变矩器特性v液力传动的特性是指当发动机的转速液力传动的特性是指当发动机的转速(ne)和转矩和转矩(Me)一定，泵轮的转速一定，泵轮的转速(n)和转矩和转矩(M)也一定也一定时，蜗轮与泵轮之间的变扭比时，蜗轮与泵轮之间的变扭比(K)、转速比、转速比(i)和和传动效率传动效率()三者的变化规律。三者的变化规律。典型液力变矩器结构典型液力变矩器结构 v三元件

11、综合式液力变矩器三元件综合式液力变矩器v三元件：三元件：泵轮、导轮、涡轮各泵轮、导轮、涡轮各1个。个。v泵轮通过壳体、起动齿圈托盘、螺钉固定在泵轮通过壳体、起动齿圈托盘、螺钉固定在曲轴凸缘上。曲轴凸缘上。v涡轮导轮通过单向离合器及其花键连接在固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定不动的套管上。通过涡轮轮毂上的花键与输出轴连接。输出轴连接。单向离合器的结构与作用单向离合器的结构与作用 v单向离合器的作用在液力变矩器的涡轮速度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

12、大涡轮在高速时的输出力耦合器工作，以增大涡轮在高速时的输出的转矩，提高动力性。的转矩，提高动力性。v单向离合器分为滚柱斜槽式或楔块式两种，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处在固定的内圈和转动的外圈之间 v滚柱斜槽式滚柱斜槽式v楔块式v由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。v 工作原理v当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔当内座圈固定时，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。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保持架的作用

13、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。的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。v单向离合器不仅应用在变矩器中，在行星齿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：轮机构中也普遍采用，其工作特点是：v 固定内圈，外圈转动时，顺时针转动自由，固定内圈，外圈转动时，顺时针转动自由，逆时针转动锁止；逆时针转动锁止；v 固定外圈，内圈转动时，顺时针转动锁止，固定外圈，内圈转动时，顺时针转动锁止，逆时针转动自由。逆时针转动自由。三元件综合式液力变矩器的特性三元件综合式液力变矩器的特性 v特点：特点：v结构简单，工作可靠，性能稳定，效率高，结构简单，工作可

14、靠，性能稳定，效率高，在变矩器状态下的最高效率为在变矩器状态下的最高效率为92%，在耦合，在耦合器状态下的高传动比区的效率可达器状态下的高传动比区的效率可达96%。四元件综合式液力变矩器四元件综合式液力变矩器v结构：将导轮分割成两个，分别装在各自的结构：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单向离合器上，形成四元件综合式液力变矩器；让导轮器；让导轮1与导轮与导轮2 先后与涡轮同向旋转，先后与涡轮同向旋转，而提高效率。而提高效率。v特性：两个变矩特性与一个耦合特性的组合。特性：两个变矩特性与一个耦合特性的组合。具有三个工作状态，因此称之为单级三相四具有三个工作状态

15、，因此称之为单级三相四元件综合式液力变矩器。元件综合式液力变矩器。锁止离合器锁止离合器 v锁止离合器的作用：锁止离合器的作用：在良好的路面上，让液力变矩器被锁止，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成一体），提高传动效率，此时的变矩器效率为1。v锁止离合器的组成：锁止离合器的组成：v减振盘：它与涡轮连接在一起，减振盘上装有减振弹簧，在减振盘：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。离合器接合时，防止产生扭转振动。v

16、锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴向移动。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，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。以增加离合器接合时的摩擦力。v工作原理：工作原理：v1当车辆低速行驶时，自动变速器油由锁止离合器从动盘当车辆低速行驶时，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，变矩器起变速相等，使锁止离合器不起作用，分离。此时

17、，变矩器起变速变扭作用。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：前盖线为：前盖-锁止离合器锁止离合器-变速器输入轴。变速器输入轴。第三节第三节 液力机械液力机械变速器变速器 v液力变矩器一般与齿轮变速器（有级式）共

18、同组成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。液力机械变速器。v液力变矩器的变矩系数较小，不能满足汽车的需液力变矩器的变矩系数较小，不能满足汽车的需要；要；v过大的变矩系数影响液力变矩器的效率；过大的变矩系数影响液力变矩器的效率；v齿轮变速器：齿轮变速器：v行星齿轮式变速器（又称为旋转轴线式齿轮变速行星齿轮式变速器（又称为旋转轴线式齿轮变速器）器）v行星齿轮机构；换挡执行机构行星齿轮机构；换挡执行机构v平行轴式齿轮变速器（主要用于手动变速器上）平行轴式齿轮变速器（主要用于手动变速器上）v与液力变矩器配合使用的一般是行星齿轮变速器与液力变矩器配合使用的一般是行星齿轮变速器（轴

19、线旋转式）但也有采用轴线固定式的。（轴线旋转式）但也有采用轴线固定式的。v单排行星齿轮机构的工作原理单排行星齿轮机构的工作原理v行星齿轮机构的组成：它由太阳轮或称为中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，通常简称为心轮、行星齿轮、行星齿轮架，通常简称为行星架、齿圈等组成。行星架、齿圈等组成。v单排行星齿轮机构的工作原理单排行星齿轮机构的工作原理 v由运动规律方程可知，将太阳轮、内齿圈和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输入主动件，第二元件与被动轴相连

20、作为输出从动件，再将第三元件强制固定使其转速出从动件，再将第三元件强制固定使其转速为零或压束为某一定值，则整个轮系就能以为零或压束为某一定值，则整个轮系就能以一定的传动比传递动力，实现不同档次速度一定的传动比传递动力，实现不同档次速度的变化。的变化。v 齿圈固定齿圈固定(n20)。v太阳轮太阳轮(n1)为主动，行星架为主动，行星架(n3)为从动，其传动为从动，其传动比为比为:v结论：前进行驶最大速比减速挡。结论：前进行驶最大速比减速挡。v行星架行星架(n3)为主动，太阳轮为主动，太阳轮(n1)为从动，其传为从动，其传动比为动比为v结论：前进行驶快超速挡。结论：前进行驶快超速挡。(少用少用)v

21、太阳轮固定太阳轮固定(n10)va.行星架(n3)为主动，齿圈(n2)为从动，其传动比为 v结论：前进行驶超速挡结论：前进行驶超速挡 vb.齿圈(n2)为主动，行星架(n3)为从动，其传动比为：v结论：前进行驶最小速比减速挡。结论：前进行驶最小速比减速挡。v 行星架固定行星架固定(n30)va.太阳轮太阳轮(n1)为主动，齿圈为主动，齿圈(n2)为从动，其传动为从动，其传动比为比为 v结论：结论：n1与与n2的符号相反，即表示主动轴与从的符号相反，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动轴的旋转方向相反，且传动比的绝对值大于1，是倒挡。，是倒挡。vb.齿圈(n2)为主动，太阳

22、轮(n1)为从动，其传动比为 v结论：结论：n1与与n2的符号相反，即表示主动轴与从动的符号相反，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轴的旋转方向相反，且传动比的绝对值小于1，是，是快倒挡快倒挡(汽车不用汽车不用)。v 太阳轮(n1)和齿圈(n2)均为主动，行星架(n3)为从动，则有v其传动比为：其传动比为：i13i231 v结论：当任意两个元件转速相等时，可以通过运动规律结论：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，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所以整个行星齿轮机构将成

23、一整体而旋转,档位为直接前档位为直接前进挡。进挡。n1n2 v 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。v结论：空挡复合式行星齿轮机构的工作原理复合式行星齿轮机构的工作原理v定义：具有两排以上行星的行星齿轮机构。定义：具有两排以上行星的行星齿轮机构。v原因：单排行星齿轮机构所提供的传动比数原因：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，可以采目是有限的，为了获得较多的档数，可以采用两排或三排行星齿轮机构。用两排或三排行星齿轮机构。v主要有：辛普森（主要有：辛普森（simpson）式）式v 拉威

24、挪（拉威挪（ravigneaux）式）式 辛普森（辛普森（simpson）式行星齿轮机构）式行星齿轮机构 v结构特点：结构特点：v两排行星齿轮共用一个太阳轮。两排行星齿轮共用一个太阳轮。v有四个控制元件：离合器有四个控制元件：离合器C1、C2，制动器，制动器B1、B2。每接一个档位需要操纵两个执行机。每接一个档位需要操纵两个执行机构。构。v辛普森行星齿轮机构的运动方程为：辛普森行星齿轮机构的运动方程为：vnB1+an2(1+a)nB2=0 vnB1+ans(1+a)n2=0 vnc1 =n1 ns vnc2 =n1 nB1 v1档结合：离合器档结合：离合器C1结合，单向离合器结合，单向离合器F

25、W卡卡住（相当于住（相当于B2制动。）制动。）一档传动比为：一档传动比为：i1=n1/n2=(1+2a)/a v2档结合：离合器档结合：离合器C1结合，结合，B1制动。此时齿制动。此时齿圈为主动件，行星架为从动件。圈为主动件，行星架为从动件。二档传动比为：二档传动比为：i2=n1/n2=(1+a)/av3档结合：离合器档结合：离合器C1，C2结合。结合。三档传动比为：三档传动比为：i3=n1/n2=1 v倒档结合：离合器倒档结合：离合器C2结合、结合、B2制动。制动。倒档传动比为：倒档传动比为：iR=n1/n2=-a 拉威挪（拉威挪（ravigneaux）式行星齿轮机）式行星齿轮机构构 v结构

26、特点：两排行星齿轮机构共用一个齿圈结构特点：两排行星齿轮机构共用一个齿圈3和一个行星架和一个行星架4，行星架上的长行星齿轮，行星架上的长行星齿轮2与与前排行星齿轮机构的大太阳轮前排行星齿轮机构的大太阳轮8啮合，同时还啮合，同时还与后排行星齿轮机构的短行星轮与后排行星齿轮机构的短行星轮5啮合，短行啮合，短行星齿轮还与小太阳轮星齿轮还与小太阳轮7啮合。可以组成三个前啮合。可以组成三个前进挡和一个倒档的行星齿轮机构。进挡和一个倒档的行星齿轮机构。液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力变矩器与行星齿轮变速器组成的液力机械变速器液力机械变速器 液力变矩器与固定轴线变速器组成的液力变矩器与固定轴线变速器组成的液力机械变速器液力机械变速器