《自动变速器发展历史与分类》

1广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器第1章2广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器自动变速器的发展概况1.1.1自动变速器的分类和优缺点1.1.2自动变速器型号含义1.2.1自动变速器型号的主要识别方法1.2.2自动变速器的基本组成1.3.1自动变速器的工作过程1.3.23广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1.自动变速器概述1.1发展历史（一）国外的发展历史；（二）中国的发展历史；（三）性能优点；1.2安装位置及分类特点（一）分类特点与安装位置；（二）发展方向；4广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器2.变矩器原理2.1发展历史（一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器2.2现代液力变矩器（TorqueConverters）（一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；5广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器了解自动变速器的发展史及发展方向。掌握自动变速器的分类方法和主要类型。掌握电控机械式无级变速器（CVT）的基本结构与工作原理。自动变速器概述的学习要求6广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1.1自动变速器发展史1)1940年美国通用公司在奥兹莫比尔（Oldsmobile）汽车上安装第一台全自动变速器HydraMastic。2）1948年美国通用公司又在别克（Buick）汽车上装DyneFlow全自动变速器。3）50年代末，日本从西方引进并研制自动变速器，发展迅猛。7广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器当前自动变速器的主要生产商主要有：1）美国的Allison、通用；2）英国的Borg-Wamer；3）德国的ZF；4）意大利的FIAT；5）日本的TOYOTA，Asian。8广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1）美国三大汽车公司自动变速器的装车率1983年：通用公司达到94%；福特公司达到74%；克莱斯勒公司达到86%；1988年：三大公司都达到了94%以上；1998年：城市内行驶的汽车几乎100%的装用了自动变速器。（一）国外的发展情况〈1〉9广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器3）日本来以结构紧凑、价格及油耗低著称于世的轿车1982年大、中、小客车平均占26%；1986年增至41%；1992年增至60%；1998年基本全部普及。2）德国奔驰和宝马生产的轿车：1978年装自动变速器的汽车，发动机排量4.5L以上的占100%，3.5L以下的占80%。（一）国外的发展情况〈2〉10广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（二）中国的发展情况我国应用液力传动始于20世纪50年代，自行研制出了内燃机和红旗CA770三排座高级轿车的液力传动系统。随后液力传动也在我国获得了一定发展，但发展速度要落后于发达国家。11广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（三）性能优点1、可以不踩离合器、实现自动换档而且发动机不会熄火，所以能有效的提高驾驶方便性，减轻驾驶员的劳动强度。2、在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配,控制更加精确、有效性能价格比大大提高。12广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1.2安装位置及分类特点（一）分类特点与安装位置1)按汽车驱动方式分类一、前轮驱自动变速器二、后轮驱自动变速器三、四轮驱自动变速器13广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•奥迪A3前轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置14广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•前驱自动变速器外形特点15广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•宝马750i后轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置16广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•后驱自动变速器外形特点（1）17广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•后驱自动变速器外形特点（2）18广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•沃尔沃S80四轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置19广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器•四驱自动变速器外形特点20广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1）液力-机械式自动变速器，目前技术成熟，应用最广。在发达国家轿车上的装车率已达80-90%。2）电控机械式自动变速器，它与手动齿轮变速器的另部件有一定通用性，保留了传动效率高的优点，目前在重型货车上选用的较多。3）电控机械式无级变速器，它与发动机之间还要有自动离合器，目前在2.5升以下的轿车上得到采用。2）按机械结构与控制原理形式分类21广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（二）发展方向一、CVT与AMT、AT比较最主要的优点：1）速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比。2）动力性、经济性和排放与AT比较，大约可以改善5%左右。3）CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿轮有级变速器比较，结构相对简单，据估计到2010年装车达到400万辆。22广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器二、CVT存在的不足：1）生产成本高在批量相当时成本可能低些。2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损问题。3）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有一个自动离合器。4）技术不成熟，适用车型有限。（二）发展方向23广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器电控机械式无级变速器结构24广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器电控机械式无级变速器工作与控制原理25广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器金属传动带V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。26广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器2.变矩器原理2.1发展历史（一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器2.2现代液力变矩器（TorqueConverters）（一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；27广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1.1.1自动变速器的发展概况汽车自动变速器早在1940年就已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上，车上采用了全自动变速器HydraMatic，它是由液力耦合器、4个挡位的行星变速器和自动换挡系统组成的；这是一台串联式行星齿轮结构的液压控制变速器。28广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1948年，别克（Buick）汽车上采用了Dynaflow的全自动变速器，它使用了变矩器，行星齿轮变速箱采用低挡、直接挡和倒挡。29广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器与此同时，英国、德国等国家生产的汽车也相继装备了自动变速器。30广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器自20世纪50年代开始，美国福特（Fold）、克莱斯勒（Chrysler）及通用（GM）等公司均将多种型号的自动变速器投入批量生产。31广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器近半个世纪来，英国、法国、意大利、德国、瑞典、日本等国都已成立了一批自动变速器的专业化生产公司。32广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器如美国的阿利森（Allison）、英国的伯格—伐努（Borg—warner）、德国的ZF、意大利的菲亚特（Fiat）和日本的丰田、三菱等。33广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它包括电控液力机械传动的自动变速器和电控齿轮式机械传动的自动变速器。34广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器电控自动变速器实现了与发动机的最佳匹配，并获得了最佳的经济性、动力性，降低了发动机的排气污染。35广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器36广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器1.1.2自动变速器的分类和优缺点1．按变速器换挡操作的形式分类按变速器换挡操作是否全自动化分，有半自动变速器和全自动变速器两大类。37广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（1）半自动变速器半自动变速器的换挡操作仍需手动完成，它有两种类型：一种是自动离合器+手动换挡变速器的组合形式，也被称为自动离合器式变速器。38广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器另一种是具有自动变速功能的液力变矩器+换挡离合器+手动变速器的组合形式，被称为选择式自动变速器。半自动变速器实际上是自动变速器发展过程中的一个过渡形式，目前汽车上已很少采用。39广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（2）全自动变速器全自动变速器简称自动变速器，是无需离合器操作和换挡（加减挡）操作的液力传动变速器。全自动变速器是现代自动变速器普遍采用的结构形式。40广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器2．按自动换挡的控制方式分类按自动换挡的控制方式分，有液力控制式自动变速器和电子控制式自动变速器。41广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（1）液力控制式自动变速器液力控制式自动变速器换挡控制方式是通过机械手段将节气门开度和车速参数转化为压力控制信号，使阀板中各控制阀按照设定的换挡规律控制换挡执行机构动作，实现自动换挡的。42广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器（2）电子控制式自动变速器电子控制式自动变速器通过各种传感器将发动机转速、节气门开度、车速、发动机温度、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号，输入自动变速器计算机，计算机根据这些电信号确定变速器换挡控制信号。43广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器计算机输出的换挡信号控制相应的换挡电磁阀，通过换挡阀打开相应的液压控制回路，使相关的换挡执行机构动作，实现自动换挡。44广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器3．按变速方式分类汽车自动变速器按变速方式的不同，可分为有级变速器和无级变速器两种。有级变速器是具有几个有限的定值传动比（一般有3～5个前进挡和1个倒挡）的变速器。45广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上的应用较少。46广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器无级变速器即连续传动比变速器（CVT），CVT没有配对齿轮，它是连续的改变传动比。CVT采用钢带和皮带轮，通过改变皮带轮的直径改变传动比，直径变化时，传动带的位置也在变化，同时改变了传动比。47广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器随着发动机转速和负载的变化，电子控制和液压控制机构控制皮带直径的变化。当传动带靠近输入皮带轮的转动中心，并靠近输出皮带的外沿时，传动比变小；当传动带靠近输入皮带轮的外沿，并靠近输出皮带的转动中心时，传动比则变大。48广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器如图1-1所示，这种设计有利于保证发动机始终处于最佳动力输出范围之内，即转速处于发动机的最大扭矩范围之内。此时的燃油经济性和驱动性能最好。49广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器图1-1CVT变速关系1—主动皮带轮2—从动皮带轮3—传动钢带50广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器4．按汽车驱动方式分类自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器两种。这两种自动变速器在结构和布置上有很大的不同。51广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、自动变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。52广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器这种发动机前置，后轮驱动的布置形式，其发动机和自动变速器都是纵置的，因此轴向尺寸较大，在小型客车上布置比较困难。后驱动自动变速器的阀板总成一般布置在齿轮变速器下方的油底壳内。53广东工商职业学院机电系汽车专业汽车自动变速器前驱动自动变速器除了具有与后驱动自动变速器相同的组成部分外，在自动变速器的壳体内还装有差速器。前驱动汽车的发动机有纵置和横置两种。54广东工商职业学院机电系汽车专业