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1、自动变速器的发展,液力自动变速器,结构：液力耦合器 + 行星齿轮,由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统，按照设定的换挡规律，控制换挡执行机构的动作，实现自动换挡。,结构：液力变矩器 + 行星齿轮,动变速器液压液力系统,手动挡变速器(Manual Transmission ,MT),液力自动变速器(Automatic Transmission ,AT),机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),无级变速器(Continuously Variable Transmission ,CVT),双离合变速器(Dual Clutch Tran
2、smission ,DCT),(Direct Shift Gearbox ,DSG),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,手动挡变速器(Manual Transmission ,MT),结构简单，技术成熟,传动效率高,图6-2 手动变速器,操纵过程繁琐,缺点：,换挡冲击、动力中断,体现驾驶乐趣,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,液力自动变速器(Automatic Transmission ,AT),图6-3 液力自动变速器,效率低,免除了手动变速器繁杂的操作,结构复杂，成本高,自动切换过程柔和、平顺,缺点：,电控系统根据检测到的车速和发动机转速，来控制离合
3、器和换挡拨叉。这种变速器能够实现自动变速，手动变速的功能。,变速器的种类,机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,图6-4 机械式自动变速器,AMT = 手动变速器 + 自动变速操纵机构,MT,+ ASCS,（Automatic Shift Control System）,变速器的种类,机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,换挡会有明显顿挫感,传动的效率高,免除手动变速器繁杂的操作,成本低、结构简单
4、,缺点：,图6-5 机械式自动变速器,电控系统根据检测到的车速和发动机转速，来控制离合器和换挡拨叉。这种变速器能够实现自动变速，手动变速的功能。,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,无级变速器(Continuously Variable Transmission ,CVT),采用传动带来传递动力，通过工作直径可变的主、从动轮相互配合来实现传动比的改变。,良好的驾驶舒适性,优越的燃油经济性,图6-6 无级变速器,无级调速传动比连续可变。,缺点：,不能传递大扭矩,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,双离合变速器(Dual Clutch Transmission
5、,DCT),图6-7 双离合变速器,效率高,换挡时无动力中断,(Direct Shift Gearbox ,DSG),成本高,缺点：,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,双离合变速器(Dual Clutch Transmission ,DCT),(Direct Shift Gearbox ,DSG),图6-8 双离合变速器结构原理示意图,自动变速器液压液力系统,液力自动变速器结构与工作原理,液力自动变速器的组成,图6-9 液力自动变速器实物图,自动变速器液压液力系统,液力自动变速器结构与工作原理,液力自动变速器的组成,自动变速器在结构上主要是由液力变矩器、行星齿轮机构、换挡执
6、行机构和控制系统组成 。,图6-10 自动变速器结构剖视图,离合器 制动器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器, 奥兹莫比尔, 劳斯莱斯, 吉姆,图6-13 液力耦合器结构,液力耦合器只能传递转矩，而不能改变转矩大小。,应用车型,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,图6-14 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,5,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,工作原理,离心力使液体沿泵轮叶片向外缘甩动,外缘油压高于内缘油压,压力差取决于泵轮半径与转速,首尾相连的环形螺旋线,5,自动
7、变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,两种油流的合成，形成一条首尾相接的螺旋流。,图6-15 液力耦合器油液流动方式,工作原理,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,工作原理,泵轮接收发动机传来的机械能，在带动液体流动的过程中将动能传给涡轮。,必要条件：油液在泵轮与涡轮间有循环流动。,泵轮转速总是大于涡轮转速,nB nW,MW = MB,力矩关系,传给泵轮的力矩与涡轮输出的力矩相等,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,耦合器的传动效率为,传动比,效率与转速比,图6-16 液力耦合器的效率与传动比,nB nW,MW = MB,第6章
8、 自动变速器液压液力系统,6.3 液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,可以衰减传动系统的旋转振动,以液体作为传动介质，使汽车可以顺利起步和加速,防止传动系过载,停车时维持发动机的怠速运转,作用,缺点,不能改变所传递力矩的大小,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,图6-17 液力变矩器结构示意图,工作原理,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-18 液力变矩器工作轮展开环形平面图,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-18 液力变矩器工作轮展开环形平面图,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变
9、矩器,液力变矩器,工作原理,泵轮给液流一个力矩MB,液流冲进涡轮，对涡轮有一个作用力矩MW1 ，涡轮对液流有一个反作用力矩MW,液流流经导轮时，导轮给液流一个反作用力矩MD,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-19 液力变矩器液流动力学关系图,随着涡轮转速nW的增加，冲向导轮的液流的速度方向将逐渐向左倾斜,导轮上的力矩值MD逐渐减小,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,随着涡轮转速nW的增加，冲向导轮的液流的速度方向将逐渐向左倾斜,导轮上的力矩值MD逐渐减小,图6-20 液力变矩器特性曲线,特性曲线,自动变速器液压液力系
10、统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,泵轮 导轮 涡轮,单向离合器,三元件综合式液力变矩器,图6-21 三元件综合式液力变矩器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,泵轮 导轮 涡轮,三元件综合式液力变矩器,图6-22 凸块式的单向离合器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,三元件综合式液力变矩器,滚柱式单向离合器,图6-23 滚柱式的单向离合器,导轮锁定 变矩状态 导轮未锁 耦合状态,单向离合器的作用,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,四元件综合式液力变矩器,图6-24
11、四元件综合式液力变矩器结构示意图,将导轮分割为两个，分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮。,泵轮 导轮1 导轮2 涡轮,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,可以实现液力变矩器传动和机械直接传动两种功能，把两者的优点结合于一体。,锁止离合器,主动盘 连接变矩器壳体,从动盘 连接涡轮输出轴,右边通压力油；,左边接锁止控制阀；,图6-25 锁止离合器分离状态,弹性减振盘,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,图6-26 锁止离合器分离状态,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变
12、矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,图6-27 锁止离合器接合状态,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,油泵,位于变速器的盖中，因此它以与发动机近乎相同的转速旋转，从变速器底部的贮槽中抽取变速器油并供应到液压系统。,图6-28 变速器齿轮泵,向液压控制系统：压力油,向液力变矩器：补偿油,向行星齿轮机构：润滑油,油泵的用途,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,蓄能器可以把液压泵输出的多余压力油部分地存储起来，并在需要的时候释放出来。,图6-29 储能器安装位置, 安装在泵的出口，吸收脉动压力, 垂直安装，油口向下,作用,吸收换挡液压冲击,短时维持系统压力,自动
13、变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,弹簧式蓄能器, 利用弹簧的伸缩来存储、释放能量, 结构简单、反应灵敏,图6-30 弹簧式储能器, 容量小,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,气体隔离式蓄能器, 利用气体的压缩与膨胀的伸缩来存储、释放能量,气瓶式,图6-31 气瓶式储能器,活塞式,1-气体； 2-液压油,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,气体隔离式蓄能器, 利用气体的压缩与膨胀的伸缩来存储、释放能量,气瓶式,图6-32 气瓶式储能器,活塞式,1-气体；2-活塞； 3-液压油,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,行星
14、齿轮机构,行星轮的组成,图6-33 行星轮结构组成示意图,包括4个组成部分：太阳轮，行星轮，行星轮架，齿圈。,Vedio,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,转速基本耦合关系,设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n4，齿数分别为zl、z2和z4，齿圈与太阳轮的齿数比为k,图6-34 行星轮结构简图,力矩比例关系,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,表6-1 行星轮传动方式,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,范围约 2.55,适用于低速档,太阳轮为输入元件，行星架为输出
15、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慢的速度与太阳轮同向旋转。,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,齿圈为输入元件，行星架为输出元件，太阳轮为固定元件时为减速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,范围约 1.251.67,适用于中高速档,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,当行星架为输入元件，齿圈为输出元件，太阳轮为固定元件时，为增速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,范围约 0.60.8,适用于超速档,传动比,
16、第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,太阳轮作为输入，齿圈作为输出，行星架为固定元件时，齿圈的旋转方向与太阳轮相反，为反向减速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,范围约 1.54,适用于倒档,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-36 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-37 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,离合器片,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-38 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构
