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（首页）班级：日期：年月日编号教学目的与要求了解自动变速器的基本组成和工作原理。掌握液力变矩器的结构和工作原理。掌握行星齿轮机构的结构和工作原理。掌握复式行星齿轮机构的结构和工作原理掌握自动变速器控制的各部件结构和工作原理。掌握自动变速器换档过程和换档规律本课重点与难点行星齿轮机构的结构和工作原理自动变速器控制的各部件结构和工作原理。课堂进程次序内容1.第一节概述（2课时）2.第二节液力变矩器（2课时）3.第三节行星齿轮机构（4课时）4.第四节自动变速器控制系统（4课时）5.第五节电子控制系统（4课时）6.第六节自动变速器故障诊断与检修（2课时）7.复习和布置思考题8.9.10.11.12.汽车底盘结构与检修教案教学内容备注2第五章自动变速器第一节概述自动变速器优点以往的汽车速度的控制均采用机械式变速器,就是变速变矩时,驾驶员通过操纵变速使变速器中的齿轮进行不同的组合，以增大或减小总发动机产生的扭矩，从而适应各种行驶条件。在汽车换档时，驾驶员除了操纵变速杆外，还要交替踩离合器踏板和加速踏板。这样一来，一旦路况复杂，驾驶员就易疲劳或发动机熄火。自动变速器由于能实现自动变速、连续变转矩、换档时不中断动力传递等特点，并具有操作轻便、换档平稳、过载保护等优点。此外，还可以减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶的机动性、安全性和越野性。因此，现在越来越多的轿车甚至化车都装有自动变速器。自动变速器按控制原理分为液控液动式、电控液动式和电控机械式自动变速器。按传动方式可分为普通齿轮型、行星齿轮型和链条型自动变速器。汽车上普遍使用的是电控液动式行星齿轮型自动变速器。按汽车的驱动方式又可分为FR车（发动机前置后轮驱动）自动变速器和FF车（发动机前置前轮驱动）自动变速器，由于在FF车中，发动机一般横向布置，因受到车辆宽度的限制，FF车的自动变速器其外形与FR车截然不同，特点是短而粗，如图5-1所示P92。自动变速器组成一般由变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统、电子控制系统等组成。各部分基本构造和作用一、变矩器变矩器主要由外壳、泵轮、导轮、涡轮组成。变矩器的外壳固定在发动机的飞轮上，把发动机的动力传给变矩器。泵轮由变矩器外壳驱动，涡轮以花键与自动变速器的输入轴相连，泵轮把油液抛射到涡轮里，涡轮带动变速器。导轮引导从泵轮抛向涡轮的油液，这样可使导轮在最大扭矩输出时保持固定。二、行星齿轮机构行星齿轮行构在自动变速器中其作用是提供不同使用课件“05第五章自动变速器”进行教学如图5-4所示汽车底盘结构与检修教案教学内容备注3的传动比。通常一个单排的行星齿轮机构是由太阳轮、行星齿轮架、两个以上的行星齿轮和齿圈组成。三、液压控制系统液压控制系统是由各种滑阀组成。它是自动变速器的重要组成部分，它可根据驾驶员和汽车行驶工况的要求，利用油液的压力使离合器和制动器在一定的条件下控制行星齿轮变速器的任一部件，从而达到行星齿轮机构自动地换档。四、电子控制系统早期，全自动变速器是由液压系统控制的；现在许多自动变速器是由计算机控制的，即电子控制的自动变速器。它是由电子控制单元、各种电磁阀、各种传感器及指示装置等组成。电子控制自动变速器示意图如图5-4所示P94第二节液力变矩器一、变矩器的组成变矩器是利用液体平稳地将发动机扭矩传递给变速器。变矩器内部是一个环形装置，其中充满自动变速器油，位于发动机和变速器之间。常用的汽车液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成。1、泵轮泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片径向安装在内。在叶片的内缘上安装有导环，提供一通道使ATF流动畅通。变矩器通过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，将带动泵轮一同旋转，泵轮内的ATF依靠离心力向外喷出。发动机转速升高时泵轮产生的离心力亦随着升高，由泵轮向外喷射的ATF的速度也随着升高。2、涡轮涡轮同样也是有许多曲面叶片的圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮的叶片。涡轮通过花键与变速器的输入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶片相对而设，相互间保持非常小的间隙。3、导轮导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮和涡轮之间。它P94汽车底盘结构与检修教案教学内容备注4安装于导轮轴上，通过单向离合器固定于变速器壳体上。导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反反向转动。这样，导轮根据工作液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。二、变矩器的工作原理1、变矩器的基本工作原理2、自动变速器油（ATF）的流动在变矩器旋转时，ATF先从泵轮流向涡轮，再由涡轮排出流入导轮，最后通过导轮回流至泵轮。具体过程如下：1）泵轮旋转时，离心力将ATF向外喷射而流入泵轮。2）ATF进入泵轮后，在离心力的作用下推动涡轮叶片，使涡轮一同旋转。3）涡轮旋转后，ATF由叶片导入涡轮中心部位。因为涡轮叶片是呈曲线状，ATF流入涡轮和离开涡轮的方向将好相反。4）ATF又从涡轮排出流入导轮。5）导轮的叶片能使ATF油流动的方向再次相反，使ATF回流至泵轮的中心部位。6）ATF回流至泵轮后再次推动泵轮叶片，促使泵轮旋转，从而放大转矩。在液力变矩器中的ATF就是如同上述那样周而复始地反复循环。3、变矩器的工作原理当涡轮转动时，从涡轮流出的ATF有残留的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大转矩。泵轮与涡轮的转速相差越大，转矩增大也越快，当涡轮与涡轮的转速相差越大，转矩增大也越快。当涡轮转速加快到与泵轮转速接近时，从泵轮叶片后表面流过的ATF变成从叶片前面流过，液动方向改变了。当ATF从叶片后表面流动时，导轮由于单向离合器的作用在导轮轴上空转；而通过叶片前表面时，同样由于单向离合器的作用，导轮被单向离合器锁住在导轮轴上而转动。导轮空转开始点称为耦合点。开始空转后，变矩器就失去了变转矩的功能而只有液力耦合器合动力的功能，耦合点实际是变矩器功能的转使用课件动画使用课件动画汽车底盘结构与检修教案教学内容备注5折点，所以导分界线空转的范围称为耦合范围，导轮不空转的范围称为变矩器范围。三、变矩器的性能当发动机的转速（NE）和转矩（ME）一定，泵轮的转速（NB）和转矩（NB）也一定时，涡轮与泵轮之间的转矩比（K）、转速比（I）和传动效率（Л）三者的变化关系如下：转矩比（K）=I涡轮输出转矩/泵轮输出转矩=MW/MB转速比（I）=I涡轮转速/泵轮转速=NW/NB1转速比I只能小于1（0.8-0.9最好）它不等常用齿轮式变速器传动比的倒数。第三节行星齿轮机构自动变速器是建立在齿轮原理基础上，而多数自动变速器是采用行星齿轮机构提供不同的传动比。一、简单行星齿轮机构1、行星齿轮的组成简单行星齿轮机构如图5-9所示。位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，在太阳轮周围的是行星齿轮，这些行星齿轮由行星架定位支承，而且每个行星齿轮在各自独立的轴上转动。行星齿轮与太阳轮和齿圈是常啮合的，齿圈位于行星齿轮机构的外层，行星齿轮与太阳轮是外齿轮啮合，行星齿轮与齿圈是外齿轮与内齿轮啮合。行星齿轮的个数取决于变速器的设计负荷，负荷大时，可以用多个行星齿轮来承担。2、行星齿轮系统传动承担。小齿轮驱动大齿轮时，输出的转矩增大，转速降低。大齿轮驱动小齿轮时，输出的转矩减小，转速升高。两个外齿轮啮合时，转动方向相反。一个外齿轮与一个内齿轮啮合时，转动方向相同。太阳轮、齿圈和行星架三者齿数的多少关系是：行星架齿圈太阳轮。行星齿轮机构可以提供降速档、超速档、直接档、倒档和空档。1）降速档使用课件动画和模型如图5-9汽车底盘结构与检修教案教学内容备注6实现降速档可通过固定行星齿轮机构中的两种元件来实现，一种是固定太阳轮，另一种是固定齿圈。固定太阳轮时，齿圈为主动件，行星架为从动件。齿圈固定时，太阳轮为主动件，行星架为从动件。2）超速档实现超速档，只要将上述的两种情况中的主动件与从动件互换即可。一种就是固定太阳轮时，行星架为主动件，齿圈为从动件。另一种是固定齿圈时，行星架为主动件，太阳轮为从动件。3）直接档主动件与从动件被锁在一起从而形成直接档传动，输入转速等于输出转速。4）倒档将行星回固定，无论太阳轮为主动件或从动件，齿圈作为从动件或主动件，太阳轮的转动与齿圈的转动方向始终相反。同样以齿圈为主动件，太阳轮为从动件可以实现超速转动的倒档。5）空档当行星齿轮机机构的所有元件都不受约束，可以自由转动时，则无论从那一个元件输入动力都不会有动力输出。此时行星齿轮机构处于空档位置。行星齿轮工作情况可用表5-1归纳如下：状态档位固定部件主动部件从动部件旋转方向1降速档太阳轮齿圈行星架相同方向2降速档齿圈太阳轮行星架相同方向3降速档太阳轮行星架齿圈相同方向4降速档齿圈行星架太阳轮相同方向5倒档位行星架太阳轮齿圈相反方向使用课件动画和模型注意：总结汽车底盘结构与检修教案教学内容备注7状态档位固定部件主动部件从动部件旋转方向6倒档位行星架齿圈太阳轮相反方向7直接档没有任意两个第三元件同向同速8空档位没有不定不定不转动二、复合式行星齿轮机构目前，复合式行星齿轮机构有辛普森式齿轮机构、拉威那式行星齿轮机构和在辛普森式齿轮机构的基础上再加上一套单排行星齿轮机构。1、复合式行星齿轮机构类型1）辛普森式齿轮机构辛普森式（SIMPSON）齿轮机构是由公用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成。如图5-14P100所示。它是目前应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。2）拉威那式齿轮机构拉威那式齿轮机构是由一小一大两个太阳轮、三个长行星齿轮和三个短行星齿轮组成的两组行星齿轮，一个共用行星架和一个共用齿圈组成。如图所示P100拉威那式齿轮机构有一些胜过辛普森式齿轮机构的优点，主要是结构紧凑和由于相互啮合的齿数较多，因此传递的转矩较大；缺点是结构较复杂，工作原理难理解。2、辛普森式齿轮机构1）空档如图P101所示2）第一降速档变速器换入第一降速档时，发动机的转矩通过变矩输入变速器的输入轴，输入轴与前齿圈连接在一起转动。此时，前齿圈驱动前行星齿轮，前行星齿轮又驱动太阳轮，因为行星架被固定，所以太阳轮驱动后行星齿轮，后行星齿轮最后驱动与输出轴连接在一起的后齿圈使用课件动画和模型使用课件动画和模型汽车底盘结构与检修教案教学内容备注8转动，如图所示P101。这一传动路线是一个降速前进档，传动比一般为2.5:1-3.0:1。3）第二降速档变速器换入第二降速档时，发动机的转矩通过变矩器输入变速器的输入轴，输入轴与前进圈连接在一起转动，前齿圈驱动前行星齿轮，因为太阳轮被固定，则前行星齿轮又围绕着太阳轮公转。如图所示P1014）直接档当变速器处于直接档时，发动机的转矩通过变矩器转入变速器的输入轴，输入轴与前齿圈连接在一起转动，由于太阳轮与前齿圈锁住，所以同时也驱动太阳轮。因为太阳轮和前齿圈同向同速转动，所以前行星架被锁在前两者之间被迫一起转动。如图P102所示。5）倒档位由于前齿圈与太阳轮锁在一起，发动机的转矩通过变速器输入轴传递给太阳轮使其转动，太阳轮又驱动后行星齿轮转动。由于后行星架被固定，后行星齿轮只有自转，因此后行星齿轮驱动后齿圈后，转动方向将好相反，如图所示P102。一般倒档的传动比为2.5:1-2.0:1。1）自动变速器结构2）D-1档传动路线当汽车以D-1档位行驶时，其动力传动路线如下：动力→液力变矩器→超速传动输入轴→超速行星架→由于O/D直接离合器（CO）结合和O/D档单向离合器（F0）锁定，使超速太阳轮与行星架锁在一起故转速相同，超速齿圈也以同一转速转动。3）D-2档传动路线传动路线如下：动力→液力变矩器→超速传动输入轴→超速行星架→由于O/D直接离合器（CO）结合和O/D档单向离合器（F0）锁定，使超速太阳轮与行星架锁在一起故转速相同，超速齿圈也以同一转速转动。即前部的传动比为1:1→中间轴→此时前进档离合器（C1）结合，使前行星齿圈顺时针转动→2档制动器（B2）作用和1号单向离合器（F1）锁住前后太阳轮→前齿圈驱动前进星齿轮→前行星架顺时针转动→输出轴。如图所示P104。使用课件动画和模型汽车底盘结构与检修教案教学内容备注94）D-3档传动路线传动路线如下：动力→液力变矩器→超速传动输入轴→超速行星架→由于O/D直接离合器（CO）结合和O/D档单向离合器（F0）