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1、自动变速器教案教案 200 /201 学年学年 第第 学期学期 课程名称：汽车构造（二） 授课教师：班级：第 04 讲题目： 第四章 自动变速器第 04 讲 自动变速器的概述与液力传动装置第 周 星期 本讲主要内容：自动变速器的概述 液力偶合器结构原理及其特性 液力变矩器结构原理及其特性本讲教学目标：知识点知识点 自动变速器的概述 液力偶合器的构造、工作原理机器及其特点 掌握液力变矩器构造及工作原理 了解各种典型液力变矩器的结构特点及其工 作过程。 能力点能力点 解液力机械传动的工作特点 掌握液力偶合器的构造工作特性 通过分析液力变矩器的构造理解掌握其工作 原理。本讲教学要求及适合专业：汽车检
2、测与维修专业（2 课时） 简介液力偶合器结构原理及其特性 重点讲解液力变矩器结构原理教学重点：液力变矩器结构原理教学难点：液力变矩器结构原理教学方法及手段：导入、重点介绍、简介、对比介绍、导入、重点介绍、简介、对比介绍、归纳小结、归纳小结、多媒体多媒体作业或课外阅读资料：1液力机械式变速器有何优缺点?广泛应用于何种车辆?2液力偶合器的工作特点是什么?3液力变矩器由哪几个工作轮组成?其工作特点是什么?4液力偶合器和液力变矩器各有何优点?5液力变矩器为什么能起变矩作用?试叙述变矩原理?不同专业本章内容比较：汽车检测与维修专 业（2 课时）简介液力偶合器结构原理及其特性。在自动变速器课中重点讲解 重
3、点讲解液力变矩器结构原理汽车维修与营销专 业（1 课时）简介液力偶合器结构原理及其特性。 简介液力变矩器结构原理汽车制造与维修专 业（1 课时）简介液力偶合器结构原理及其特性。 简介液力变矩器结构原理。在液压技术课中重点讲解汽车电子技术专业 （1 课时）简介液力偶合器结构原理及其特性。 简介液力变矩器结构原理。本讲教学内容：由普通机械变速器的 使用与构造导入本讲 内容：重点介绍： 要求掌握自动变速 器的类型及其基本组 成 所有专业要求一致一、自动变速器概述 自动变速器能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车 获得良好的动力性和燃料经济性，并减少发动机排放污染。自动变速器操 纵容易，
4、在车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶的安全性及可靠性。 1、自动变速器的分类： （1）按传动比变化形式可分为有级式、无级式和综合式三种。 （2）在无级式（和综合式）中，按变速的种类可分为： 1）液力变矩式无级变速器 2）机械式无级变速器 3）电力式无级变速 （3） 按齿轮变速系统的控制方式分为： 1） 液控液动自动变速器：在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的 节气门阀和反映车速的调速器阀把节气门开度和车速转变为液压信号。 在换档点，这些液压信号直接控制换挡阀进行换档。 2）电控液动自动变速器：在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的 节气门位置传感器和反映车速的车速传感器把节气门开度和车速转变
5、为 电信号。这些电信号输入电控单元（ECU），由电控单元控制液压阀和 液压执行机构进行换档。 2、自动变速器的组成及原理 主要由液力变矩器、机械变速器、液压控制系统、电子控制系统、油冷 却系统等几个部分组成1)液力变矩器简单介绍： 要求学生了解液力 机械自动变速器基本 工作原理 要求学生在汽车 电器课程中重点掌 握 所有专业要求一致液力变矩器位于自动变速器的最前端，它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。它利用液力传递的原理，将 发动机的动力传给自动变速器的输入轴。此外，它还能实现无级变速，并 具有一定的减速增扭的功能。2)机械变速器 机械变速器是自动变速器主要组
6、成部分，它包括齿轮变速机构（行星排） 和换档执行机构。换档执行机构可以使齿轮变速机构处于不同的档位，以 实现不同传动比。大部分自动变速器的齿轮变速机构有 34 个前进档和 1 个倒档。这些档位与液力变矩器相配合，就可获得由起步至最高车速的 整个范围内的无级变速。3)液压控制系统 油泵由变矩器驱动，为变速器液压系统提供压力油。液压控制系统由各 种阀体、滑阀、弹簧、钢球等组成。根据驾驶员的意图和行驶条件(节气门 开度以及车速信号等)的需要，利用速控液压阀等元件控制液压油的输出或 释放，通过操纵离合器和制动器的动作，控制行星齿轮机构，从而实现自 动升降档。4)电子控制系统 为了进一步改善自动变速器的
7、工作性能，除液压控制系统外，又增设了 电控系统包括各种传感器和电磁阀，如换档电磁阀、变矩器锁止电磁阀、 强制降档电磁阀、驻车锁止电磁阀、油压调节电磁阀等，以及驻车和空档 起动开关等辅助控制系统，由电脑根据行驶要求和负荷来控制换档，同时 还具有电子自诊断功能。5)油冷却系统 将从液力变矩器中出来的油液冷却后再流至油底壳，以保证变速器的正 常工作。油冷却器装于发动机前端水冷却器的附近。汽贸专业要求： 重点掌握： 要求学生理解掌握 自动变速器与普通变 速器比较具有以下特 点 汽检、汽车和汽电专 业要求： 简单介绍： 要求学生了解自动 变速器与普通变速器 比较具有以下特点3、自动变速器与普通变速器比较
8、具有以下特点 1）普通变速器所有档位都必须手动换档，驾驶员劳动强度加大。自动变 速器除倒档由手控制外，其他各前进档都可根据发动机工况和车速进行自 动换档 2）自动变速器由于安装了液力变矩器而取消了离合器踏板，提高了汽车 行驶安全性。同时由于液力变矩器是液体传力，可实现无级变速，使汽车 起步、加速更加平稳，还能避免因负荷过大而造成发动机熄火。 3）自动变速器结构复杂，零部件较多，而且零件比较精密，因此在维修 中要针对性地先确定故障的大致部位，避免因盲目拆装而造成人为故障。 普通变速器的维修比较简单，一般都是按标准拆卸、更换零部件，再进行 组装即可解决问题。 4）普通变速器造价便宜，而自动变速器造
9、价比较昂贵。 5）电控自动变速器有模式选择、自我诊断、失效保护等功能。简单介绍： 要求学生了解液力 偶合器结构原理及其 特性所有专业要求一致二、液力偶合器结构原理及其特性 1、液力偶合器构造 主要是工作轮，其包括有泵轮和涡轮1） 泵轮：偶合器的主要元件，与曲轴一起旋转。 2）涡轮：偶合器的从动元件，与从动轴相连。 3）其二者端面有间隙约为 3-4 （1）泵轮 1）泵轮与变矩器壳体连成一体 2）内部径向装有许多扭曲的叶片 3）叶片内缘则装有让变速器油液平滑流过的导环 （2）涡轮 1）涡轮叶片的扭曲 2）方向与泵轮叶片的扭曲的方向相反。 3）涡轮中心有花键孔与输入轴相连 4）泵轮叶片与涡轮叶片相对
10、安置，中间有 3-mm 间隙 2、液力偶合器工作原理 由于泵轮涡轮的半径相等的，故当泵轮的转速大于涡的转速时，泵轮叶 片外缘的液压大于涡轮叶片外缘的液压，形成压力差，致使工作液在泵轮 和涡轮之间有循环流动，泵轮接受发动机传来的机械能，传给工作液，使 其动能提高，然后再由于工作液将动能传给涡轮。 3、液力偶合器特点 （1）优点： 1）保证汽车平稳起步和加速 2）能衰减传动系中的扭转振动并防止传动系过载，从而延长传动和发动 机寿命 3）显著减少 3 需要换档次数，甚至在暂时停车时不脱开传动系边能维持 发动机怠速工作 （2）缺点： 1）只传递转短作用，而不起改变转矩大小作用，故必有变速机配合 2）不
11、能使发动机传动系彻底分离，所以必须加一离合器 3）传动系重量增大，纵向尺寸增加传动效率低与液力偶合器对比 介绍 汽检专业要求： 重点掌握： 要求学生理解掌握 液力变矩器结构原理 及其特性 汽贸、汽车和汽电专 业要求： 简单介绍： 要求学生了解液力 变矩器结构原理及其 特性三、 液力变矩器结构原理及其特性 1、液力变矩器结构 （1）工作轮： 1）泵轮：主动元件：与发动机曲轴相连 2）涡轮：从动元件，与从动轴相连 3）导轮：固定不动，给涡轮一个反作用力矩（2）特点：不反能传递转矩，且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮 的转速不同而改变涡轮输出的转矩数值。 三个工作轮都装于密闭的变矩器壳体内，泵轮与
12、涡轮相对安装，导轮装 于泵轮与涡轮之间。 三者装合后，其轴向断面构成环状空腔，称为循环圆，变矩器工作时工 作油液即在此循环圆内作环流运动。 三个工作轮之间都保持一定的间隙，相互之间没有机械联系。 变矩器外壳由前外壳和后外壳两半组成，其中后外壳与泵轮连成一体， 将三个工作轮装入壳体后，再把两半壳体焊成一体(或用螺栓联接成一体)， 形成密闭空间，其中充满工作油液。 导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与油泵连接在一起的 导轮轴上。 导轮也是由许多扭曲叶片组成。 （3）单向离合器： 当外座圈按图示方向顺时针转动时，外座圈推动楔快转动，由于 L1L 楔快不能锁止外座圈，外座圈可以自由转动。 当
13、外座圈按图示方向逆时针转动时，外座圈推动楔快转动，由于 L2L 楔快起到楔子作用，锁住外座圈，使其无法转动。汽检专业要求： 重点掌握： 要求学生掌握液力 变矩器工作原理 汽贸、汽车和汽电专 业要求： 简要介绍： 要求学生了解液力 变矩器工作原理2、液力变矩器工作原理 （1）发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶 片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起 转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡 轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。由泵轮到涡轮在到导轮，然后回到 泵轮的液流称为涡流。 （2）起步工况（发动机转速，负荷不变时） 变矩
14、器输出转矩（即：涡轮对液流反作用力）等于泵轮对液流的反作用 力与导轮对液流反作用力之和，即变矩器增大转矩作用，当转矩产生的牵 引力足以克服阻力时，汽车起步并加速 从涡轮流出工作液的速度 Vc 可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出 的分速度 Va 与随涡轮一起转动分速度 Vb 的合成。当涡轮转速比较小时， 从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因导轮被单 向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前 推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。 （3）加速工况 由导轮的液流绝对速度是沿圆周方向的牵连速度与沿叶片方向的相对速 度合成，当涡轮速度到一定
15、数值时，Mw=Mb 时 Md=0,当涡轮转速继续增 大，输出转矩减少，当涡轮转速等于泵轮转速时，工作液停流，将不能传 递力 随着涡轮转速的增加，分速度 Vb 也变大，当 Va 与 Vb 的合速度 Vc 开 始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时， 工作液将冲击导轮叶片的背面。因单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋 转，所以在工作液带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地 回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变 矩器不产生增扭作用（即为液力偶合工况） 。所有专业要求一致： 简要介绍： 要求学生了解液力 变矩器特性3、液力变矩器特性 （1）
16、概念： 变矩比：是涡轮输出转矩与泵轮输入转矩之比 转速比：是涡轮转速与泵轮转速之比 传动效率：是涡轮输出功率与泵轮输入功率之比 （2）特性：K=1时，涡轮转矩等于泵轮转矩，此时称为偶合点。 变矩比随着涡轮转速的减小而增大 传动效率低速时随涡轮转速增大而增大，而偶合点后传动效率急剧下降所有专业要求一致： 重点介绍： 要求学生掌握三元 件和带锁上离合器的 液力变矩器 简要介绍： 要求学生了解四元 件综合式液力变矩器归纳小结： 概括基本内容，归 纳重点内容，布置下 一讲的主要教学内容4、几种典型的液力变矩器 （1）三元件液力变矩器 1）组成三元件：泵轮、涡轮、导轮 2）特点：最大变矩系数是涡轮转速为0时的变矩系数为1.92.5 3）原理：当涡轮转速较低与泵轮转速差较大时，从涡轮流出的液流冲击 导轮叶片，力图使导轮顺时针方向旋转由于柱楔紧在道端
