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1、学习任务14 自动变速器,主讲人：XXX,更新日期：XXXX-XX-XX,自动变速器,任务目标,任务描述,1.了解：自动变速器操纵机构的类型。2.熟悉：液力变矩器的性能。3.掌握：自动变速器换挡执行元件的结构特点。4.学会：行星齿轮变速器的工作原理。,自动变速器在轿车上的应用越来越广泛，能自动适应行驶阻力的变化，在一定范围内实现自动换挡，提高了汽车的动力性和燃油经济性。本任务主要讨论液力变矩器、液力耦合器、齿轮变速传动装置和自动变速器操纵系统。,学习任务 14,2,学习任务14 自动变速器,3,3,Syllabus,Do one thing at a time, and do it well,
2、本章内容,合作,交流,创新,项目14.1 概述项目 14.2 液力元件项目 14.3 行星齿轮变速传动装置项目 14.4 自动变速器液压自动操纵系统项目 14.5 其他类型自动变速器,学习任务14 自动变速器,项目14.1 概述,58%,4,学习任务14 自动变速器,随着现代汽车工业的快速发展，自动变速器在汽车上的应用越来越广泛。自动变速器与传统手动变速器一样属于汽车传动系统的一部分，位于发动机和传动轴之间。自动变速器与手动有级式齿轮变速器的主要差别在于以下几个方面：(1)自动变速器通过变矩器壳的前端由挠性盘用螺栓与发动机曲轴后端凸缘相连，发动机曲轴末端不再设置厚重的飞轮。(2)在发动机与自动
3、变速器之间取消了离合器，因而在这类汽车上就没有离合器踏板。(3)在前进挡位下，换挡过程基本上是自动进行的，因而大大减少了手动换挡的频率。,项目14.1 概述,58%,5,学习任务14 自动变速器,1自动变速器的功用(1)根据汽车行驶条件自动地改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，同时使发动机在有利的工况下工作。目前大多数自动变速器可以提供4个以上前进挡、一个空挡和一个倒挡。(2)在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶。(3)利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动和怠速运转。(4)利用液力变矩器，在一定范围内实现无级变速。并在很大程度上减缓传动系的冲击，延长传动系和发动机的使用
4、寿命。,14.1.1 自动变速器功用及类型,项目14.1 概述,58%,6,学习任务14 自动变速器,2自动变速器的类型(1)按齿轮变速器的类型：普通齿轮式、行星齿轮式 普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用（如本田ACCORD轿车）。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。(2)按变矩的方式：机械式自动变速器（MT)、液力机械式自动 变速器（AT）、金属带式自动变速器（CVT） (3)按换挡的控制方式：液力控制自动变速器、电子控制自动变速器,项目14.1 概述,58%,7,学习任务14 自动变速器,(4)按汽车驱动方式：前驱动自动变速
5、器、后驱动自动变速器 前驱动自动变速器除了具有与后驱动变速器相同的组成外，在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器，也称为自动变速驱动桥。,图14.1 后驱动自动变速器1-发动机；2-自动变速器；3-传动轴；4-主减速器和差速器,图14.2 前驱自动变速器1-驱动轴；2-驱动桥；3-发动机,项目14.1 概述,58%,8,学习任务14 自动变速器,1液力控制自动变速器液力控制自动变速器主要由液力元件、行星齿轮变速器、液压操纵系统等几部分组成。,14.1.2 自动变速器组成,图14.3 液力控制自动变速器组成示意图,项目14.1 概述,58%,9,学习任务14 自动变速器,液力元件：变矩器 功
6、能：在一定范围内自动、连续地改变转矩比，以满足不同行驶阻力的要求,行星齿轮机构：包括太阳轮、齿圈、行星架(行星架上有若干个行星轮) 功能：提供数个前进挡和一个倒挡,液压操纵系统：包括动力源、执行机构和液压控制系统 功能：用来实现控制行星齿轮机构自动换挡。动力源包括液压泵等，产生系统所需的油压,项目14.1 概述,58%,10,学习任务14 自动变速器,执行元件的动作用来控制行星齿轮机构的元件(太阳轮、齿圈、行星架)，使某个元件接受动力成为输入元件，使某个元件固定或使某个元件自由转动，自动地形成特定的挡位。执行机构包括由液压活塞驱动的离合器、制动器和纯机械的单向离合器，离合器、制动器和单向离合器
7、可以称为执行元件。液压控制系统的各种控制阀大多集中在阀体总成上，调速器阀一般在自动变速器输出轴上。根据汽车行驶中换挡参数的变化，引导压力油流进或流出特定执行元件的活塞缸，使执行元件产生需要的动作，进而实现自动换挡。,液控自动变速器换挡的直接参数：节气门油压和调速阀油压 节气门阀产生的节气门油压反映节气门开度的大小，调速阀产生的油压反映车速的高低。,项目14.1 概述,58%,11,学习任务14 自动变速器,2电子控制自动变速器与液力控制自动变速器相比：增加了电子控制系统，其操纵系统是电子控制液压式,图14.4 电子控制自动变速器组成示意图,电子控制系统：由信号输入装置(传感器)、控制单元(EC
8、U)和执行元件(电磁阀)组成,控制单元根据各种传感器的信号，发出控制指令，使电磁阀产生动作，进一步通过液压操纵系统实现自动换挡,换挡控制的主要参数：车速信号和节气门开度信号,项目14.1 概述,58%,12,学习任务14 自动变速器,14.1.3 自动变速器特点,(1)消除了离合器操作和频繁换挡，使驾驶员操作简单、省力，提高了行车的安全性；(2)能自动适应汽车行驶阻力的变化；在一定范围内实现无级变速，提高了汽车的动力性和平均车速；(3)汽车起步、加速更加平稳，能吸收和衰减换挡过程中的振动与冲击，提高了乘座舒适性；(4)因采用了液力传动，发动机和传动系是柔性连接，能缓冲接合冲击，减轻传动系零件的
9、负荷，有利于延长有关零件的使用寿命；(5)可避免因外界负荷突增而造成发动机熄火的现象，减少发动机起动次数，提高燃油经济性，降低排放污染。,优点：,项目14.1 概述,58%,13,学习任务14 自动变速器,14.1.3 自动变速器特点,自动变速器较广泛地应用于中高级轿车、起重型自卸车、高通过性军用越野车、一级城市用大型客车上。,缺点：结构复杂，价格较高，对维修人员的技术要求高，液力传动的效率低,自动变速器功用及类型。液力控制自动变速器和电子控制自动变速器组成。自动变速器特点。,项目14.2 液力元件,14,学习任务14 自动变速器,传递或改变发动机的转矩；具有离合器的作用；兼有飞轮的作用。,作
10、用：,自动变速器的液力元件通过油液的动能来传递发动机动力。因此，把这种发动机与自动变速器的连接方式，称为“柔性连接”或“软连接”。这使得在发动机转速低、自动变速器处于前进挡位时，汽车可保持停止状态。,汽车上常用的液力元件有液力偶合器和液力变矩器。,项目14.2 液力元件,15,学习任务14 自动变速器,1液力耦合器的结构和工作原理,14.2.1 液力耦合器,图14.5 液力耦合器结构示意图1-发动机曲轴；2-耦合器外壳；3-泵轮；4-涡轮；5-从动轴,在发动机曲轴1的凸缘上固定着耦合器外壳2、叶轮3与外壳2刚性连接并随曲轴一起旋转，是耦合器的主动元件，称为泵轮；叶轮4与从动轴5相连，为耦合器的
11、从动元件，称为涡轮。泵轮与涡轮统称为工作轮。泵轮和涡轮具有相同内、外径，都安装有径向排列的叶片；泵轮和涡轮相对安装，两者端面间留有约3-4mm间隙，没有机械联系。泵轮与涡轮装合后成为一个整体，其轴线断面一般为圆形，称为循环圆，内腔充满工作液。,项目14.2 液力元件,16,学习任务14 自动变速器,图14.5 液力耦合器结构示意图1-发动机曲轴；2-耦合器外壳；3-泵轮；4-涡轮；5-从动轴,在当发动机带动泵轮旋转时，动力经发动机曲轴1传给泵轮3。由于泵轮叶片的作用，使耦合器内部的工作液也随叶片一起绕轴线旋转，在离心力的作用下，迫使工作液沿叶片间通道从半径较小的内缘处向半径较大的外缘处流动，此
12、时，叶片外缘处工作液的动能和压力都大于叶片内缘处工作液的动能和压力，其动能的差值取决于泵轮的内外缘半径差和泵轮的转速。工作液在到达叶片外缘时，已成为具有一定压力和速度的高速液流，并将发动机的机械能转换为工作液的动能。在一般情况下，涡轮的转速总是低于泵轮的转速，因此，泵轮外缘处工作液的能量大于涡轮外缘处工作液的能量。在此能量差的作用下，离开泵轮后的高速液流紧接着流入涡轮，并作用于涡轮叶片，当能克服涡轮转动所产生的阻力和负载时，便推动涡轮转动，经从动轴5输出，将液体的动能转换为涡轮输出轴上的机械能。,项目14.2 液力元件,17,学习任务14 自动变速器,2液力耦合器的特性,图14.6 液力耦合器
13、传动效率特性,液力耦合器的传动效率为：,由于Mw=Mb，则：,式中：Mw-涡轮输出转矩；Mb-泵轮输入转矩；,当涡轮转速等于泵轮转速时，i=1 =100%,泵轮叶片出口与涡轮叶片入口处液体压差为零，不存在循环流动，液力耦合器失去传递动力的作用，传动效率为零，这说明液力耦合器的传动效率永远达不到100。,nw-涡轮输出转速；nb-泵轮输入转速；i-液力耦合器传动比。,项目14.2 液力元件,18,学习任务14 自动变速器,功用：,14.2.2 液力变矩器,(1)增大由发动机产生的转矩；(2)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；(3)缓冲发动机和传动系统的扭振；(4)起到飞轮
14、作用，使发动机转动平稳；(5)驱动液压控制系统的机油泵。,项目14.2 液力元件,19,学习任务14 自动变速器,1液力变矩器的结构和工作原理,14.2.2 液力变矩器,图14.8 液力变矩器结构示意图（图注同图14.7),图14.7 液力变矩器主要零件1-发动机曲轴；2-变矩器壳；3-涡轮；4-泵轮；5-导轮；6-导轮固定套管；7-从动轴；8-起动齿圈,液力变矩器主要由可旋转的泵轮4和涡轮3以及固定不动的导轮5三个零件组成。,项目14.2 液力元件,20,学习任务14 自动变速器,图14.8 液力变矩器结构示意图1-发动机曲轴；2-变矩器壳；3-涡轮；4-泵轮；5-导轮；6-导轮固定套管；7
15、-从动轴；8-起动齿圈,泵轮4与变矩器壳2连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴1后端的凸缘上。变矩器壳2做成两半，装配后焊成一体(有的用螺栓连接)，变矩器壳体外面装有起动齿圈8。涡轮3通过从动轴7与传动系统的其他部件相连。导轮5固定在不动的导轮固定套管6上。所有工作轮装配后，形成断面为循环圆的环状体。,项目14.2 液力元件,21,学习任务14 自动变速器,图14.9 环流和涡流1-环流；2-涡流；,涡流：泵轮泵出的液流通过涡轮和导轮，然 后再回到泵轮的液流,液力变矩器正常工作时，储于环形内腔中的工作液的实际流动是由涡流和环流叠加而成的。,车辆起动时，泵轮和涡轮的转速差越大，涡流就越大。,环流：变
16、矩器内与变矩器转动方向相同的液流,当泵轮与涡轮转速差较小时，环流就大，此时车辆以恒速行驶。,变矩器不仅能传递转矩，并能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮的转速（反映汽车行驶速度）不同而改变涡轮输出的转矩。,与耦合器不同：,项目14.2 液力元件,22,学习任务14 自动变速器,图14.10 液力变矩器工作轮展开示意图B-泵轮；W-涡轮；D-导轮,用变矩器叶轮的展开图来说明变矩器的工作原理。将循环圆上的中间流线（此流线将液流通道断面分割成面积相等的内外两部分）展开成一直线，各循环圆中间流线均在同一平面上展开。,泵轮B、涡轮W和导轮D便成为三个环形平面,展开图上：,为了便于说明，现假设在液力变矩器工作中，发动机的转速和负荷不变，即液力变矩器的泵轮转速nb和转矩Mb为常数。,
