毕业设计自动变速器(课件)

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1、第七章 自动变速器 自动变速器AT （Automatic Transmission） 电子控制变速系统ECT(Electronic Controlled Transmission Systam),第一节 自动变速器概述,由于活塞式发动机的转矩变化范围较小，不能适应汽车在各种条件下阻力变化的要求，而且在复杂的使用条件下则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，因此在汽车传动系中，采用了可以改变转速比和传动转矩比的装置，即变速器。在变速器发展方面，为提高驾驶操作的轻便性，减轻驾驶员的疲劳程度，提高汽车的动力性和经济性，人们在改进变速器的结构和换挡方法上作了很大的努力。,手动变速器 靠驾驶员操

2、纵离合器和变速器的变速杆，一个一个地变换挡位的变速器。 优点：结构简单、制造方便、工作可靠、 造价低、重量轻。 缺点：换挡操作复杂，换挡过程动力中断； 换挡过程有冲击，影响传动系寿命； 有限挡位，不利于发动机动力发挥； 离合器分离接合频繁，离合器磨损快 。,自动变速器 仅仅由驾驶员操纵油门控制装置（如踏板）,汽车根据行驶阻力（车速高低、地面坡度大小等）和油门大小自动变换挡位改变车速的变速器。 主要优点（安装液力变矩器的）： 1.操作简单、省力，减少驾驶员换档技术的影响； 2.减轻驾驶员的劳动强度，提高了行车的安全性； 3.提供了良好的换挡性能，提高了汽车的平顺性和乘坐舒适性；,4.液力机械延长

3、了汽车零部件的使用寿命； 5.改善了车辆的动力性和通过性； 6.减少汽车排气污染，一定条件下可改善经济性。 主要缺点： 1.结构复杂，制造精度要求高,成本较高； 2.传动效率稍低； 3.维修技术比较复杂，维修成本较高。,一、自动变速器的基本组成,主要由： 液力变矩器； 变速齿轮机构； 供油系统； 换挡操纵机构（包括人工和自动控制）等4大部分组成。,1变矩器 变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和转矩

4、比，具有一定的减速增矩功能。,2变速齿轮机构 自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。 普通齿轮式的变速器，尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。 目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。 变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换挡执行机构两部分。,行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。用行星齿轮机构作变速器，改变速比的方法是以其中的一个元件作主动件同时限制另一个元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。,3供油

5、系统 自动变速器的供油系统主要由油泵、调压阀、油箱、过滤器及管道等组成。 油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。只要发动机运转，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡操纵机构等部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。,4换挡操纵机构 自动变速器的换挡操纵机构的主体是阀体总成，包括人工控制的操纵机构和自动控制的操纵机构两部分。 操纵机构由手控换挡阀、节气门阀、挡位控制阀、控制阀板总成、电磁阀、控制开关、控制电路等组成，电子控制的自动变速器还设有各种传感器、执行器、ECU等。 人工控制的操纵机构包括驾驶

6、员手操作的换挡杆（手动阀）和节气门踏板操作的节气门阀等。驾驶员通过操纵自动变速器的换挡杆改变控制阀板内的手动阀位置。,换挡执行机构，主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。,自动控制的操纵机构根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关等状态因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构（离合器和制动器）的工作，以改变齿轮变速器的传动比，从而实现自动换挡。 自动控制的操纵机构有液压控制和电-液控制两种。,二、自动变矩器的工作过程 1、液力自动变速器的工作过程 根据

7、汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换挡位。换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号两个参数转换成控制油压（控制信号），按照设定的换挡规律，将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件（离合器和制动器）的油路。这样，工作液压油层进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，制动器制动或松开，控制行星齿轮变速器的升挡或降挡，从而实现自动换挡。,2、电控自动变速器的工作过程 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，并将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器液压油温度等参数转换成电信号输入到ECU。ECU根据这些信号，按照设定的换

8、挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出控制信号；电磁阀控制液压换挡阀，使其打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位的变换，以实现自动变速。,自动变速器基本过程,三、自动变速器的类型 1按组成机构分： 1)带液力变矩器的自动变速器，称“AT”(Automatic Transmissin ) 一般“AT”自动变速器由以下几部分组成： 液力传动装置（液力变矩器）； 多挡变速机构（有行星变速机构或定 轴变速机构）； 液压控制系统； 电控系统（部分车型）。,液力变矩器的自动变速器,液力变矩器,2)带金属带无级变速的自动变速器，称“CVT”,一般“CVT”自动变速器由以下几部分组成：

9、 1. 液力变矩器； 2. 金属带无级变速机构； 3. 定轴变速机构； 4. 液压控制系统。,3)机械式自动变速器,传统变速器、离合器加计算机控制，称“AMT” 机械式自动变速器是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。,控制单元(ECU)的输入有：驾驶员的意图-加速踏板、档位选择；汽车的工作状态-发动机转速、节气门开度、车速等。控制单元(ECU)根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制，有效配合。,离合器控制,选挡与换挡控制,油门传感器,电控单元（ECU）,相关部件,

10、离合器控制 上图是一个电液换档控制系统，离合器由三个电磁阀控制，通过油缸的活塞杆完成离合器的分离或接合。控制单元（ECU）根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺，有效。,换档控制 一般在变速器上交叉的安装两个控制油缸。上图中显示的是5个前进档、一个倒档的双轴式变速器的换档执行机构。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。,节气门开度控制 在正常行驶时，由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到ECU，再根据行程大小，通过步进电机控制发动机节气门开度。在换档过程，踏板行程与节气门开度就不一致，按换档规律要求先收加速踏板，进入空挡，在挂上新的档位后，接

11、合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门按自适应调节规律加到新的开度。,2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(也称为自动驱动桥)两种。,3按自动变速器前进挡的挡位数不同分类 自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种。 新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡（通常称为OD挡）。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大提高了汽车的燃油经济性。,4按齿轮变速器的类型分类 自动变速器按齿轮变速器的类型不同，可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。 5按变矩器的类型分

12、类 轿车自动变速器基本上都是采用结构简单的单级三元件综合式变矩器。这种变矩器又分为有锁止离合器和无锁止离合器两种。,6按控制方式分类 自动变速器按控制方式不同，可分为液力控制自动变速器（液力自动变速器）和电子控制自动变速器（电控自动变速器）两种。,使用液力自动变速器汽车的优点P166,1）大大提高发动机和传动系的使用寿命。因为工作介质是柔性的，所以具有一定的吸收、衰减、缓冲的作用。大大减少冲击和动载荷。 2）提高汽车通过性。 3）具有良好的自适应性。 4）操纵轻便。 液力自动变速器的缺点：结构复杂、制造成本高、传动效率较低特等。如，变矩器无锁止离合器，最高效率为82-90左右，而机械传动效率可

13、达95-97 。,第二节 液力变矩器,液力耦合器（以下简称耦合器）和变矩器两者均属于液力传动机构，即通过液体的循环流动，利用液体动能的变化来传递动力。两者最大的区别是有无导轮，后者有导轮，而前者则无。,一、耦合器 液力耦合器的结构:曲轴、外壳 、泵轮、 涡轮 、输出轴 。,液力耦合器的原理,液力偶合的原理可以用两个风扇来说明。通电转动的风扇带动空气流动,气流冲击（不通电）静止的风扇叶片。空气的动能推动了风扇叶片，因此能量从一个风扇传递到另一个风扇上。尽管这种偶合的效率很低，但事实告诉人们，两个相互间没有刚性连接的叶轮，同样可以进行能量的传递。,为了提高两叶轮间传递效率，人们就把两叶轮安装在一个

14、密闭的容器中，让两叶轮对置的间隙尽可能减少，并在其中充满液压油，其中一个叶轮由发动机曲轴直接驱动，称之为泵轮，而另一个被动的叶轮则作为输出，称之为涡轮。,1、结构特点： 泵轮：主动元件，与输入轴相连，内面有许多径向叶片。 涡轮：从动件 ，与输出轴相连，内面也有许多径向叶片。 2、工作原理： 泵轮和涡轮装在同一壳体内，里面充满液体。工作液不仅随泵轮作圆周运动，而且在离心力作用下沿循环圆流动。离开泵轮的液体质点冲击涡轮，使涡轮转动，从而传递转矩。液体也形成一个首尾相连的环形螺旋线。,1.泵轮的作用：将发动机的转矩（机械能）转变为流体的动能； 2.涡轮的作用：将流体的动能转变为机械转矩（机械能）；

15、3.导环的作用：占居环流中心位置，起导流和汇聚动能的作用，提高偶合效能。,3、偶合器传动特点： （1）转矩：泵轮的输入转矩（ Mb ）等于涡轮的输出转矩（ Mw ） 即： Mb = Mw （2）传动比：不确定，随外界载荷变化。 i = nw / nb nw输出轴转速 nb输入轴转速 （此处传动比定义与机械原理定义的相反，汽车传动比定义为： i =输出转速/输入转速）,（3）传动效率： 效率曲线， P168，图7-6（a)，曲线3。传动比i越大，越高，即传动效率随传动比增大而提高，高传动比工况下效率高。但由于液力偶合器存在液流损失，传动效率不足80。因此，纯粹的偶合器是没有应用价值的。,二、变矩

16、器 变矩器的结构：-由曲轴；驱动端盖；泵轮；涡轮；导轮；单向离合器；输入轴（变速器）；壳体。,1、结构： 泵轮：与变矩器壳连成一体并用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上，主动件； 涡轮：通过输出轴与传动系相连，动力输出件； 导轮：由若干曲面叶片组成，并通过单向离合器固定在不动的套管上，套管固定在变速器壳体上，使导轮只能沿一个方向旋转，相反方向不能旋转。 泵轮、涡轮和导轮三者装配后，断面为循环圆环状。,变矩器实物,变矩器实物解剖,泵轮、涡轮和导轮,变矩器壳体及锁止离合器,涡轮和导轮,导轮-把流体从涡轮导向泵轮，改善液力变矩器的效率。,泵轮 涡轮,导轮的作用,导轮的作用,2、工作原理：如P169，图7-9a所示，若无导轮（耦合器），当泵轮与涡轮的转速差很大时，油液从涡轮回流到泵轮时，会冲击泵轮叶片的前部，阻碍泵轮的旋转。 设置导轮后，改变了回流油液的流向，使油液冲击泵轮叶片的背面，促使泵轮旋转（图7-9b）。 导轮的作用-流体在循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩。使涡轮输出