自动变速器构造与维修.ppt
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1、自动变速器构造与维修,自动变速器的分类,1按驱动方式分类 后驱动自动变速器、前驱动自动变速器(自动驱动桥)。2按前进挡的挡位数分类 3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡、6速等。3按齿轮变速器的类型分类 行星齿轮式自动变速器、定轴式自动变速器两种。4按控制方式分类 全液压控制自动变速器和电子控制自动变速器。,按传动比的变化范围:有级式自动变速器:无级式自动变速器:综合式自动变速器:,6.按操纵方式分类:液控液压自动变速器 由各种控制阀将控制参数转变为液压控制信号,并由此控制信号直接操纵换档阀进行换档的自动变速器。电控液压自动变速器 由电子控制单元(ECU)根据各种传感器测得参数,并按照其内部设定
2、的策略控制液压阀和液压执行元件进行换档的自动变速器。,自动变速器一般由液力变矩器、齿轮变速器、液压控制系统和电子控制系统组成。,自动变速器的组成,外壳、泵轮、导轮、涡轮。,1.变矩器,2.变速齿轮机构,行星齿轮机构,定轴齿轮机构,3.液压控制系统,4.电子控制系统,电控自动变速器的控制原理,自动变速器是通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态,接受驾驶员的指令,将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温等参数转变为电信号,并输入电控单元(ECU)。ECU根据这些信号,按照设定的换挡规律,向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号;换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU发出的控
3、制信号转变为液压控制信号,阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号,控制换挡执行机构的动作,从而实现自动换挡。,基本原理.MPG,P位:停车位,R位:倒挡位,N位:空挡位,D(D4)位:前进位,3(D3)位:高速发动机制动挡,2(S)位:中速发动机制动挡,L位(也称1位):低速发动机制动挡,各档位功能如下:,六、电控液力自动变速器挡位介绍,换档1.MPG,换档2.MPG,液力变矩器,一、功用 1.平稳地将发动机转矩传递给变速器;2.一定范围内的无级变速、增矩;3.飞轮作用,使发动机运转平稳;4.驱动液压控制系统的油泵。,二、组成:泵轮、涡轮和导轮 三个元件的功用如下:泵轮:将发动机的机械能转变为
4、自动变速器油的动能;涡轮:将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能;导轮:改变自动变速器油的流动方向,从而达到增矩的作用。,1.变矩器壳;2.曲轴(变矩器输入轴);3.导轮轴;4.变速器输入轴;5.单向离合器;B.泵轮;W.涡轮;D.导轮液力变矩器的组成,液力变矩器的组成1-液力变矩器盖;2-锁止离合器;3-涡轮;4-导轮;5-泵轮,1-输入轴;2-锁止离合器;3-涡轮;4-泵轮;5-导轮;6-单向离合器;7-导轮固定套管;8-输出轴,a)结构简图,b)工作示意图,液力变矩器的安装位置,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
5、。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依靠离心力向外冲出。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。它安装于导轮轴上,通过单向离合器固定于导轮的固定套管上。导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反向转动。这样,导轮根据工作液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。,三、液力变矩器的工作原理,变矩器原理1
6、.MPG,变矩原理2.MPG,变矩器.mpg,发动机带动液力变矩器壳体和泵轮旋转,泵轮旋转产生离心力,使ATF沿叶片向外甩出,发动机的机械能转换成ATF的动能。当ATF高速进入涡轮时,推动涡轮叶片使涡轮转动,ATF的动能转换成涡轮的机械能,向齿轮变速器输入轴输出动力。,ATF在泵轮与涡轮间的流动示意图,为便于理解液力变矩器的工作原理和性能,省去导轮,只分析泵轮、涡轮和ATF之间的工作关系。图示是ATF在泵轮与涡轮间的流动示意图。,泵轮转动时,其叶片内ATF由于离心力的作用沿叶片外侧甩出,流向涡轮。当ATF流入静止的涡轮所形成的环流从涡轮返回时,其方向与泵轮转动方向相反而阻碍泵轮的转动,降低了传
7、动效率。当泵轮转速升高时,环流作用使涡轮的转矩增大,涡轮开始缓慢地转动,并逐渐加速,缩小了泵轮和涡轮转速的差别而提高了传动效率。这是变矩器没有导轮时的工作情况。由于ATF在循环流动过程中,没有受到任何其它外力,故涡轮上得到的转矩只等于发动机作用于泵轮上的转矩,即没有导轮时,涡轮只起传递转矩的作用(相当于液力耦合器)而不会增大转矩。,安装导轮后ATF的流动情况,在泵轮和涡轮之间安装导轮后,ATF的流动情况如图5.7所示。当涡轮转动时,从涡轮流出的ATF有残留的动能,此动能施加在泵轮上可以增大其转矩。泵轮与涡轮的转速相差越大,即泵轮转速越快而涡轮转速越慢时,由于单向离合器的作用,导轮锁止在导轮轴上
8、不转动,转矩随之增大。,当涡轮转速逐渐增大至与泵轮转速接近时,从泵轮叶片流过的ATF变成从导轮叶片后面流过,流动方向改变了。导轮由于单向离合器的作用在导轮轴上空转,ATF流回泵轮。导轮开始空转后,变矩器即丧失变矩的功能,而只具有液力耦合器接合和切断动力的功能。,液力变矩器的ATF流向(涡轮、导轮不转动),液力变矩器的ATF流向(涡轮转动、导轮不转动),液力变矩器的ATF流向(变矩器成为偶合器),液力变矩器的ATF流向(涡轮、导轮都转动),ATF的整个流动过程B-泵轮;W-涡轮;D-导轮;F-单向离合器,经过上述分析:液力变矩器的输出转矩可以根据涡轮的转速变化:具体为:涡轮速度低转矩大于泵轮转矩
9、;涡轮速度等于一设定值转矩等于泵轮转矩;涡轮速度高转矩小于泵轮转矩;涡轮速度等于泵轮速度不传递转矩。液力变矩器能够改变转矩的原因是在泵轮和涡轮之间加入了导轮。,液力变矩器的结构原理.swf,四、液力传动的特性,定义:当发动机的转速和转矩一定,泵轮的转速和转矩也一定时,涡轮与泵轮之间的转矩比、转速比、和传动效率三者的变化规律。转矩比=涡轮输出转矩/泵轮输出转矩 转速比=涡轮转速/泵轮转速 传动比=输入轴转速/输出轴转速,液力变矩器转矩变化规律,液力变矩器效率变化曲线,五、带锁止离合器的液力变矩器,1-泵轮 2-导轮 3-单向离合器 4-输入轴 5-导轮轴 6-活塞 7-外壳 8-锁止离合器轴 9
10、-锁止离合器片 10-离合器盘 11-涡轮,锁止离合器.MPG,1.锁止离合器分离状态,a)示意图 b)动力传递路线,2.锁止离合器接合状态,a)示意图 b)动力传递路线,锁止离合器的工作原理.swf,结论:液力变矩器的传动比为小于等于1的连续可变的数;液力变矩器的转矩随着汽车的行驶工况自动的改变。当涡轮的速度低时具有较大的转矩;涡轮速度为0时的转矩最大;当涡轮的速度高时具有较小的转矩;涡轮速度与泵轮的速度相等时的转矩最小为0;液力变矩器同时具有液力耦合器保证汽车平稳起步,衰减传动系的扭转振动,防止系统过载的特点。在涡轮速度高于nw1时,涡轮的输出转矩小于泵轮的输入转矩,效率低、降低了动力性。
11、,液力变矩器.DAT,齿轮变速器,一、简单行星齿轮机构 简单行星齿轮机构是由一个太阳轮、一个带有两个和多个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成的。简单行星齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架三元件组成。,变速原理.MPG,齿轮变速机构原理.DAT,简单行星齿轮机构1-太阳轮;2-齿圈;3-行星架;4-行星齿轮,设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3,齿数分别为zl、z2和z3,齿圈与太阳轮的齿数比为。根据能量守恒定律,可得单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式:,其中:,1)太阳轮为输入元件,行星架为输出元件齿圈为固定元件。太阳轮带动行星齿轮沿静止的齿圈旋转,从而带动行星架以较
12、慢的速度与太阳轮同向旋转,传动比为:,行星齿轮机构工作1.swf,2)齿圈为输入元件,行星架为输出元件,太阳轮为固定元件,传动比为,行星齿轮机构工作2.swf,3)行星架为输入元件,太阳轮为输出元件,齿圈为固定元件。传动比为,4)行星架为输入元件,齿圈为输出元件,太阳轮为固定元件。传动比为,5)太阳轮为输入元件,行星架为固定元件,行星齿轮只能自转,并带动齿圈旋转输出动力。齿圈的旋转方向与太阳轮相反,传动比为,6)齿圈为输入元件,行星架为固定元件,行星齿轮只能自转,并带动太阳轮旋转输出动力。太阳轮的旋转方向与齿圈相反,传动比为,7)若三元件中的任两元件被连接在一起,则第三元件必然与这两者以相同的
13、转速、相同的方向转动。8)若所有元件均不受约束,则行星齿轮机构失去传动作用。,行星齿轮机构的工作情况,二、复合式行星齿轮机构,定义:具有两排以上行星的行星齿轮机构。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,可以采用两排或三排行星齿轮机构。,主要有:辛普森(simpson)式 拉维挪(ravigneaux)式 CR-CR式,自动变速器-结构.swf,1.辛普森式齿轮机构 辛普森式行星齿轮机构由4个独立的元件组成:前齿圈、前后太阳轮组件、后行星架、前行星架和后齿圈组件 辛普森式行星齿轮机构是双排行星齿轮机构,它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成,能提供三个前进挡和一
14、个倒挡。,辛普森式行星齿轮机构啮合形式1-前齿圈;2-前行星轮;3-前行星架和后齿圈组件4-前后太阳轮组件;5-后行星轮;6-后行星架,辛普森式3挡行星齿轮变速器(a)结构组成;(b)换挡执行元件的布置形式,1)辛普森式3挡行星齿轮变速器,由5个换挡执行元件组成,它们是:C1一倒挡及高挡离合器C2一前进离合器B1一2挡制动器B2一低挡及倒挡制动器F1一低挡单向超越离合器,1档:离合器C2结合,单向离合器F1卡住(相当于B2制动),路线:输入轴-前排齿圈-太阳轮-后排齿圈-输出轴,2档:离合器C2结合,B1制动。,路线:输入轴-前排齿圈-行星架-输出轴,3档:离合器C1,C2结合。,路线:输入轴
15、-前排齿圈和太阳轮-行星架-输出轴,倒档:离合器C1结合、B2制动。,路线:输入轴-太阳轮-后行星轮-后排齿圈-输出轴,2)辛普森式4挡行星齿轮变速器,辛普森式4挡行星齿轮变速器是在原3挡自动变速器的基础上发展起来,它的最高挡4挡是传动比小于1的超速挡。优点:燃油经济性好,发动机可以经常处于较低转速范围运转,因而运转噪声小,可以延长发动机的使用寿命。应用:许多品牌高挡轿车。,类型:在原有的辛普森式3挡行星齿轮变速器双行星排机构的基础上再增加一个行星排机构,成为3行星排4挡行星齿轮变速器;改进双行星排机构,通过改变前后行星排基本元件的组合和增加换挡执行元件,使它成为带超速挡的4挡行星齿轮变速器。
16、,3行星排辛普森式4挡行星齿轮变速器1-输入轴;2-超速行星排;3-中间轴;4-前行星排;5-后行星排;6-输出轴;C0-直接离合器;C1-倒挡及高挡离合器;C2-前进离合器;B0-超速制动器;B1-2挡制动器;B2-低挡及倒挡制动器;B3-2挡强制制动器;F0-直接单向超越离合器F1-低挡单向超越离合器;F2-2挡单向超越离合器。,3行星排辛普森式4挡行星齿轮变速器换挡执行元件换挡结合表,1.后行星排行星架;2.后行星排行星齿轮;3.输出轴;4.前、后行星排公用太阳轮;5.前行星排齿圈;6.前行星排行星架;7.超速行星排齿圈;8.超速行星排行星架;9.超速行星排太阳轮;10.输入轴;11.超
17、速行星排行星齿轮;12.前行星排行星齿轮;13.后行星排齿圈;14.中间轴;C0.超速挡离合器;C1.前进离合器;C2.直接挡、倒挡离合器;B0.超速挡制动器;B1.二挡滑行制动器;B2.二挡制动器;B3.低、倒挡制动器;F0.超速挡单向离合器;F1.二挡单向离合器;F2低挡单向离合器,离合器C0、Cl及单向离合器F0、F2工作。C0和F0将超速行星排的太阳轮和行星架相连,超速行星排成为一个刚性整体,以直接挡传递动力至中间轴。C1将中间轴与前行星排齿圈相连,该齿圈驱动前行星排行星齿轮自转又公转,输出动力,这是一条动力传递路线。由于与输出轴相连的前行星排行星架在汽车起步时转速为0,故前行星排行星
18、齿轮自转还使前、后行星排公用太阳轮转动,驱动后行星排行星齿轮自转。F2工作使后行星排行星架不能转动,于是后行星排齿圈输出动力,这是第二条动力传递路线。动力最后传到输出轴输出。,D位一挡,C0、C1、B2、F0和F1工作。C0和F0工作如前所述,直接将动力传给中间轴。C1工作使动力传到前行星排齿圈,驱动前行星排行星齿轮转动。由于B2和F1的作用,公用太阳轮不动。于是前行星排行星齿轮带动行星架转动,从输出轴输出动力。后行星排不参与动力的传递。,D位二挡,C0、Cl、C2、B2和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连接,前行星排成为刚
19、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。,D位三挡,Cl、C2、B0和B2工作。B0工作将超速行星排太阳轮固定,动力由输入轴输入使超速行星排行星架转动,带动超速行星排行星齿轮及齿圈转动。C1、C2工作使前、后行星排的工作情况同D位三挡,即处于直接挡。因此,整个机构以超速挡传递动力。,D位四挡,C0和F0的工作情况如前所述,直接将动力传给中间轴。C2工作将动力传给公用太阳轮。B3工作将后行星排行星架固定,公用太阳轮驱动后行星排行星齿轮转动,使后行星排齿圈反向转动输出动力。,R位(倒挡),换挡杆置于P位时,驻车锁止机构将变速器输出轴锁止实现驻车。,如图(a)所示,当换挡
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