自动变速器原理与维修

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1、自动变速器原理与维修*第二章行星齿轮装置主要内容重 点实践应用第一节 行星齿轮装置概述作业习题第二节、行星齿轮机构结构与工作原理第三节 丰田A140变速器齿轮传动机构自动变速器原理与维修*第二章行星齿轮装置主要内容重 点实践应用作业习题自动变速器原理与维修*第二章行星齿轮装置主要内容重 点实践应用作业习题自动变速器原理与维修*第二章行星齿轮装置主要内容重 点实践应用作业习题自动变速器原理与维修*第一节 行星齿轮装置概述自动变速器原理与维修*液力变矩器虽能在一定范围内自动地、无级改变扭矩和转速 比。缺点：存在传动效率低的缺点，且变矩范围最多只能达到 倍，难以满足汽车实际使用要求。因此，它在自动变

2、速器中的主要作用是使汽车起步平稳，并在 换挡时减缓传动系的冲击载荷。汽车上采用液力变矩器与齿轮变速器串联组成的液力机械传动 。齿轮变速器的作用是使扭矩、转速再扩倍的变化范围，同 时实现倒挡和空挡。 自动变速器原理与维修*自动变速器中采用的齿轮变速器有普通齿轮式和 行星齿轮式两种。目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器 为行星齿轮式，只有少数车型采用普通齿轮式。自动变速器原理与维修*第二节、行星齿轮机 构结构与工作原理自动变速器原理与维修*最简单的行星齿轮机构由一 个太阳轮、一个内齿圈、一个行 星架及若干个行星齿轮组成，一 般称为单排行星齿轮机构。太阳 轮、齿圈和行星架是行星排的三个基本构件

3、，并且它们具有公共的固定轴线。 1行星齿轮机构的组成自动变速器原理与维修*行星齿轮机构安装于行 星架的行星齿轮轴上，与齿 圈和太阳轮两者啮合。行星 齿轮既可绕行星齿轮轴自传 ，又可在齿圈内行走，绕太 阳轮公转，如图2-12所示。 这种运动方式，有两个自由 度。图2-12 行星齿轮机构1-齿圈; 2-行星齿轮; 3-行星架; 4-太 阳轮自动变速器原理与维修*图2-12 行星齿轮机构1-齿圈; 2-行星齿轮; 3-行星架; 4-太阳轮自动变速器原理与维修*按齿轮排数的不同，行星 齿轮机构分为单排行星齿轮机 构和多排行星齿轮机构。图2- 13a为单排行星齿轮机构，图2- 13b为多排行星齿轮机构，

4、它 由几个单排行星齿轮机构组成 。自动变速器中的行星齿轮变 速器采用的就是多排行星齿轮 机构。图2-13 行星齿轮机构简图1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星齿轮自动变速器原理与维修*按照太阳轮和 齿圈之间行星齿轮 的组数不同，又分 为单星行星排和双 星行星排。双星行 星排在太阳轮和齿 圈之间有两组互相 啮合的行星齿轮， 其中外面一组行星 轮与齿圈啮合，里 面一组行星轮与太 阳轮啮合，如图2- 14所示。图2-14 双星行星排1-太阳轮；2-齿轮；3-行星架；4-外行星齿轮；5-内行星齿轮自动变速器原理与维修* 自动变速器原理与维修*2单排行星齿轮机构变速原理设太阳轮、齿圈和 行星架的转

5、速分别为n1、 n2和n3，齿圈与太阳轮的 齿数比为。则根据能量 守恒定律，由作用在该机 构各元件上的力矩和结构 参数可导出表示单排行星 齿轮机构一般运动规律的 特性方程式：n1 n2(1+ ) n3 0自动变速器原理与维修*由上式可知，由于 单排行星齿轮机构具有两 个自由度，在三个基本件 中，任选两个分别作为主 动件和从动件，而使另一 元件固定不动（该元件转 速为）或使其运动受到 一定的约束（该元件的转 速为定值），则机构只有 一个自由度，整个轮系将 以一定的传动比传递动力 。自动变速器原理与维修* 太阳轮为主动件，行星架为从动件 ，齿圈固定。如图所示，特性方 程中n20，因此有：n1(1+

6、 ) n3 0，传动比：= n1 / n3= 1 + 传动比大于且为正值 ，因此同向降速。自动变速器原理与维修* 齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮 固定如图所示，特性方 程中n0，因此有： n(1+ ) n0 传动比： = n / n = (1 + ) 传动比大于1且为正值，因 此同向降速。自动变速器原理与维修* 行星架为主动件，齿圈为从动件，太阳 轮固定如图所示，特性方 程中n 0，因此有： n (1+ )n 0传动比： = n / n 1+1传动比小于1且为正值， 因此同向增速。自动变速器原理与维修* 太阳轮为主动件，齿圈为从动件，行星架固定 如图所示，特性方 程中n 0， 因此有：n

7、 + n 0 传动比： = n / n 因传动比为负值，所以 反向传力。自动变速器原理与维修* 任意两元件互相连接 任意两元件互相连 接， 也就是说n=n或n=n ，则由运动特性方程可知，第三个基本元件 的转速必与前两个基本元 件的转速相同，即行星排 按直接挡传动，传动比 =1。自动变速器原理与维修* 任一个为主动件任一个为主动 件，无夹持部件， 该机构有两个自由 度，因此不论以哪 两个基本元件为主 动件、从动件，都 不能传递动力，处 于空挡状态。自动变速器原理与维修*3双星行星排行星齿轮机 构的变速原理设太阳轮、齿圈和行星架 的转速分别为n、n和n ，齿 圈和太阳轮的齿数比为，则 该行星齿轮

8、的一般运动规律的 特性方程式为：n n(1) n 0它与单排行星轮机构有所不同， 但当其中一元件受约束，另外 两个基本元件一个主动，一个 从动时，依然可按照前述方法 计算传动比和判别旋转方向。自动变速器原理与维修*二、换挡执行机构 的结构和工作原理自动变速器原理与维修*行星齿轮变速器中所有的齿轮都是处于常啮合状态，其 挡位变换必须通过以不同的方式对行星齿轮机构的基本元件 进行约束（即固定或连接某些基本元件）来实现。能对这些 基本元件实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行 机构。行星齿轮变速器的换挡执行机构由离合器、制动器单向离合器三种执行元件组成，起连接、固定和锁止作用。 自动变速器原理

9、与维修*连接是指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某 个基本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基 本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个 基本元件的运动；固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳 体连接，使之被固定住而不能旋转；锁止是指把某个行星排的三个基本元件中的两个连接 在一起，从而将该行星排锁止。换挡执行元件按一定的规律对行星齿轮机构的某些基本元 件进行连接、固定或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比 ，从而实现挡位的变换。自动变速器原理与维修*作用：连 接轴和行星排的某 个基本元件，或将 行星排的某两个基 本元件连接成一体 ，使之成为一个整 体转动。

10、1离合器结构和工作原理自动变速器原理与维修*自动变速器中 所用的离合器为湿 式多片离合器。它 通常由离合器鼓、 离合器活塞、回位 弹簧、弹簧座、一 组钢片、一组摩擦 片、调整垫片、离 合器毂及几个密封 圈组成。自动变速器原理与维修*自动变速器原理与维修*自动变速器原理与维修* 钢片和摩擦片交 错排列，两者统称为 离合器片。 钢片的外花键 齿安装在离合器鼓的 内花键齿圈上，可沿 齿圈键槽作轴向移动 ； 自动变速器原理与维修*摩擦片由其内花 键齿与离合器毂的 外花键齿连接，也 可沿键槽作轴向移 动。摩擦片的两面 均为摩擦片系数较 大的铜基粉末冶金 层或合成纤维层。自动变速器原理与维修* 离合器 鼓

11、或离合器毂 分别以一定的 方式和变速器 输入轴或行星 排的某个基本 元件相连接， 一般离合器鼓 为主动件，离 合器毂为从动 件。自动变速器原理与维修*当来自控制阀的 液压油进入离合器液 压缸时，油压推动活 塞克服弹簧的作用力 将钢片和摩擦片相互 压紧在一起，利用两 者间的摩擦力使离合 器鼓和离合器连接为 一个整体，使输入轴 和行星排的某基本元 件连接在一起，此时 离合器处于接合状态 。 自动变速器原理与维修*当液压控制系统将作用在 离合器液压缸内的液压油的压 力解除后，活塞被回位弹簧压 回液压缸的底部，并将液压缸 内的压力油从进油孔排出。此 时，钢片与摩擦片相互分开， 两者间无压紧力，离合器处

12、于 分离状态。离合器活塞和离合 器片或离合器片和卡环之间有 一定的轴向间隙，以保证钢片 和摩擦片之间无任何轴向压力 ，这一间隙称为离合器自由间 隙。其大小可以用挡圈的厚度 来调整。一般离合器自由间隙 为0.52.0mm。自动变速器原理与维修*离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压 油。由于离合器鼓是随变速器输入轴或行星排某一基本元件一 同旋转的，残留的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外 缘，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一 压力有可能会推动离合大活塞压向离合器片，离合器处于半接 合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨 损，影响离合器的使用寿命。自

13、动变速器原理与维修*为了防止这种情况出现，在离合器活塞或离合器鼓的 液压缸壁面上设有一个由自由钢球组成的单向阀。当液压油 进入液压缸时，钢球在油压的作用下压紧在阀座上，单向阀 关闭，保证了液压缸的密封；当油压解除后，单向阀的钢球 在离心力的作用下离开阀座。使单向阀处于开启状态，残留 在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀流出，保证 离合彻底分离，如图2-17所示。 自动变速器原理与维修*离合器所能传递的动力的大小或者说转矩的大小与摩 擦片的面积、片数及离合器片间的压紧力有关。片间压紧力 的大小由作用在离合器活塞上的油压及作用面积决定，但增 大油压会引起离合器接合时产生冲击。故当压紧力一定时

14、， 离合器所能传递的动力大小就取决于摩擦片的面积和片数。 一般离合器中摩擦片片数为26片，钢片片数等于或多于摩 擦片的片数。自动变速器原理与维修*制动器的作用是将行星排中的某一元件加以固 定，使之不能转动。目前常见的是带式制动器和片 式制动器。2制动器的结构和工作原理自动变速器原理与维修* （1）片式制动器 片式制动器由制动器鼓、制动器活塞、回位弹簧、钢片 、摩擦片及制动器毂等组成，如图2-18所示。 自动变速器原理与维修*它的工作原理和湿式多片离合器基本相同，但片式 制动鼓（相当于离合器鼓）是固在自动变速器壳体上的 ，当制动器工作时，与制动器毂相连的行星排某一元件 被固定住而不能转动。自动变

15、速器原理与维修*自动变速器原理与维修*带式制动器又称制动带，它由制动鼓、制动带、液压缸及 活塞等组成，如图2-19所示。制动鼓与行星排的某一基本元件 连接，并随之一起转动。（2）带式制动器自动变速器原理与维修* 制动带的一端支承在变速器壳体上的支架或制动带 调整螺钉上，另一端与液压缸活塞上的推杆连接。液压缸被 活塞分隔为施压腔和释放腔两个部分,分别通过各自的控制 油道与控制阀相通。制动带的工作受作用在活塞上的液压油 压力控制。 自动变速器原理与维修*自动变速器原理与维修*当液压缸的施压腔和释放腔内均无液压油时，带式制动 器不工作,制动带与制动鼓之间有一定的间隙，制动鼓可随与它 相连的行星排基本元件一同旋转。当液压油进入施压腔时，作 用在活塞上的液压油压力推动活塞，使之克服回位弹簧的作用 力移动。自动变速器原理与维修*活塞上的推杆随之向外伸出，将制动带压紧在制动鼓 上，于是制动鼓被固定住而不能旋转。此时,制动器处于制动 状态。在制动器处于制动状态，若有液压油进入液压缸的释 放腔时，因释放腔一侧的活塞面积大于施压腔一侧的活塞面 积，自动变速器原理与维修* 故作用在活塞上两侧的力不相等，释放腔一侧大于 施压腔一侧。活塞在两侧的压力差及回位弹簧作用力的共同 作用下向后移，推杆回缩，制动带被放松，制动鼓可以转动 ，从