汽车自动变速器

第14章：汽车自动变速器第一节：概述第二节：液力变矩器第三节：液力机械变速器第四节：自动变速器的操纵和控制系统重点：液力变矩器的工作原理；自动变速器的组成及工作原理。难点：自动变速器的控制系统及操纵系统。教学目的：掌握自动变速器的组成及工作原理；自动变速器的操纵机构；液力变矩器的工作原理。思考题第一节概述一、自动变速器的分类：二、自动变速器的组成：液力机械变速器的总体结构1.液力变矩器；2.行星齿轮变速器；3.自动换档控制系统4.电控装置5.冷油、滤油装置分类1.按驱动方式分：后驱动；前驱动。2.按齿轮变速器的类型分：普通齿轮式；行星齿轮式。3.按控制方式分：液力控制；电子控制。按变矩器的类型分类普通液力变矩器式—指由泵轮、涡轮和导轮3个元件组成的液力变矩器。综合液力变矩器式—指在导轮与固定导轮的套管之间装有单向离合器的液力变矩器，它可以自动进行变矩器工况与液力耦合器工况的转换。按自动变速器前进档位数分类早期的自动变速器通常为2个前进档或3个前进档。这两种自动变速器都没有超速档，其最高档为直接档。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进档，即设有超速档。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速档，大大改善了汽车的燃油经济性。按齿轮传动机构的类型分类普通齿轮式自动变速器—体积大，最大传动比小，只有少数几种车型使用。行星齿轮式自动变速器—结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。液力控制自动变速器通过机械的手段，将汽车行驶的车速及节气门开度这两个参数转变为液压控制信号；阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换档规律，通过控制换档执行机构的动作，实现自动换档。第二节：液力传动装置一、液力耦合器：由泵轮、涡轮组成。工作原理。二、液力变矩器：工作原理工作条件：Rb=Rw。nbnw，有转速差。nb=nw，停止工作运动流线：循环圆环流与圆周运动的合成。一条首尾相接的螺旋线：方向是斜对着涡轮冲击涡轮的叶片，然后顺着涡轮叶片再流回泵轮。工作特性。效率特性。液力变矩器一、功用：增大由发动机产生的转矩；起到自动离合器的作用，传递(或不传递)发动机转矩至变速器；缓冲发动机和传动系统的扭振；起到飞轮作用，式发动机运转平稳；驱动液压控制系统的机油泵。二、组成：泵轮(B)；涡轮(W)；导轮(D)。如图所示。三、工作原理：四、类型举例：涡流、环流1.涡流的产生2.环流的产生变矩原理。工作原理假想：将循环圆的中间流线展成一直线，于是循环圆中首尾相接的泵轮（B）、涡轮（W）导轮（D）展成依次排列的平面，从而使各工作轮叶片断面清晰可见。1.低速时:2.高速时：变矩器效率特性。低速时设发动机负荷、转速不变，即变矩器泵轮的转速nb、转矩Mb为常数。泵轮、涡轮、导轮对液流转矩分别为Mb、Mw、Md。A起步工况，nw=0据液流受力平衡：Mw=Mb+Md，Md0亦：Mwˊ=Mb+Md结论：涡轮输出转矩大于涡轮的转矩，起到增扭的作用。高速时起步后nw↑涡轮输出液流沿导轮背面切线流出，Md=0Mw=Mb随着nw↑↑，涡轮输出液流沿冲击导轮背面流出，Md0；Mw=Mb－Md，MwMbnw=nb时，变矩器停止工作。vu动画演示液力传动特性指当发动机转速(ne)和转矩(Me)一定时，泵轮的转速(nb)和转矩(Mb)也一定时，涡轮与泵轮之间的变矩比(K)、转速比(i)和传动效率(η)的变化规律。变矩比：K=Mw/Mb速比：i=nw/nb不同于机械变速器效率：η=Nw/Nb=Mw*nw/Mb*nb=K*i常用变矩器类型一、综合式液力变矩器（三元件）：二、四元件液力变矩器：三、锁止式液力变矩器：综合式液力变矩器(三元件)1.定义：变矩器＋耦合器2.单向离合器作用:使导轮在低速区时锁止，在高速区能顺时针转动，减小导轮背面通过液流对泵轮的反作用力，提高传动效率。结构如图所示。3.传动特性：四元件综合液力变矩器具有两个导轮，各自都有离合器控制。传动特性。锁止式液力变矩器“三相综合式变矩器”，即变矩、耦合、锁止三个作用。传动特性。第三节液力机械变速器液力变矩器与齿轮式变速器组成的液力机械式变速器。一、单排行星齿轮机构：二、辛普森式行星齿轮机构：三、拉威娜式行星齿轮机构：四、本田非行星齿轮机构：五、换档执行机构：一、单排行星齿轮机构单排行星齿轮机构由一排行星齿轮组成，包括：太阳轮（中心轮）、齿圈、行星轮和架三个元件。工作原理。传动方案。工作原理由机械原理可知，单排行星齿轮机构的运动特性方程式是：n1+αn2－(1＋α)n3=0式中：n1－中心轮的转速；n2－齿圈的转速；n3－行星架的转速；α－行星齿轮机构参数(齿圈齿数Z2与中心轮齿数Z1之比)。辛普森式行星齿轮机构辛普森式采用双排行星齿轮机构：前后的太阳轮连为一体，称为太阳轮组件；前行星架与后齿圈连为一体，成为前行星架和后齿圈组件；该机构由4个独立运动元件。辛普森式齿轮机构分为辛普森3档和4档两种类型。丰田车上装备的是A340E型4档自动变速器。该变速器具有4个前进档,一个倒档，带锁止离合器的液力变矩器，三行星排辛普森式齿轮变速器，三个行星排和十个换档执行元件(三个单向离合器﹑三个离合器﹑四个制动器)，四根传动轴,电液式控制系统。传动路线：D位：(1档、2档、3档、超速档)；R位(倒档)；“2”位(1档、2档、3档)；L位(1档、2档)。三、拉威娜式行星齿轮机构1.结构特点：两排行星齿轮机构具有公共的行星架和齿圈。四个独立运动元件(前、后太阳轮、行星架、齿圈)2.执行元件：四个离合器、两个制动器、两个单向离合器，具有超速档的四个前进档、一个倒退档。3.传动路线：单向离合器目前最常见的单向离合器有滚柱斜槽式和楔块式两种。第四节：自动变速器的操纵和控制系统指汽车前进行驶过程中，根据发动机负荷和车速的变化，变速器自动地换入不同档位。一、自动变速器操纵手柄及控制开关：二、液压控制系统主要部件的结构与工作原理：三、电控系统主要零部件的结构与工作原理：四、操纵系统换档分析(自学)：自动变速器档位设置P位：驻车档，当换档操纵手柄置于该位置时，停车锁止机构将变速器输出轴锁止。R位：倒档，操纵杆置于此位，液压系统倒档油路被接通，驱动轮反转实现倒车行驶。N位：空档，此时行星齿轮系统空转，不能输出动力。D位：前进档，自动升降档，实现自动变速功能。前进档中有3个或4个档位，相应称为三速或四速自动变速器。S位(也称“2”位)：高速发动机制动档，1档、2档之间工作，从而使汽车获得发动机制动效果。“L”位(也称“1”位)：低速发动机制动档，此时汽车被锁定在前进档的1档，发动机制动效果更强。发动机只有在换档操纵手柄位于N时，汽车才能起动，此功能靠空档起动开关来实现。操纵手柄位置。液压控制系统主要部件由油泵、离合器、制动器、主油道油压调节阀、手控制阀、节气门阀、速控阀、换档阀、强制降档阀、变矩器阀、缓冲阀、限流阀、单向阀、电磁阀、冷油器、滤油器、储能器等组成。电控系统主要零部件的结构与工作原理电控自动变速器电子控制系统由传感器、执行器、各种控制开关和电控单元（ECU）组成。原理图。思考题1．液力机械变速器的优点。2．液力变矩器的作用、构造和工作原理。3．液力机械变速器的组成和工作原理（传动比计算和各档动力传动路线。4．液力机械变速器自动操纵机构的组成。5．速控阀和节气门油压调节阀作用和安装位置