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1、学习情境一 汽车电控自动变速器结构与检修,任务一 电控自动变速器概述,一、任务分析, 随着电子技术和计算机技术的迅速发展，由微型计算机控制的自动变速器已经在各种车辆上得到了广泛的应用和普及。, 使用自动变速器的车辆，驾驶员不需经常地变化挡位，自动变速器会根据汽车道路行驶条件和载荷情况，以最低油耗及最佳换挡时间进行自动换挡，使自动变速器的综合性能指标均达到最佳优化水平。, 读者首先要了解自动变速器分类、组成等相关的基础知识，为进一步掌握自动变速器的结构打下基础。,二、相关知识,（一）自动变速器的分类 自动变速器可以按车辆驱动方式、控制方式、变速机构、挡位数的不同来分类。,1按驱动方式分类, 自动
2、变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为前驱动自动变速器和后驱动自动变速器两种。,2按控制方式分类, 自动变速器按照控制方式的不同，可分为液压控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。 目前各大汽车制造厂商生产的自动变速器都采用了电子控制自动变速器。,图1-1 前驱和后驱自动变速器,3按照变速机构分类, 按照变速机构的不同，液力自动变速器又可分为行星齿轮自动变速器和非行星齿轮自动变速器（又称平行轴式变速器）。,4按自动变速器前进挡的挡位数分类, 按照自动变速器换挡杆置于前进挡时的挡位数，可以分为四挡、五挡、六挡等自动变速器，目前比较常见的是五挡和六挡自动变速器。,（二）自动变速器的基本组成, 液力自
3、动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统、电子控制系统、冷却滤油装置等组成。,1液力变矩器, 液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。 它是一个通过自动变速器油（ATF）传递动力的装置，可以实现动力的柔和传递。, 液力变矩器的主要作用是利用油液循环流动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，在一定范围内自动改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。, 液力变矩器还具有自动离合器的功用，在发动机不熄火、自动变速器位于动力挡（D或R位）的情况下，汽车可以处于停车状态。,2齿轮变速机构, 齿轮式变速机构是实现变速或变向传递动力的
4、机构。 自动变速器中的齿轮变速机构所采用的型式有行星齿轮式和非行星齿轮式（普通齿轮式）两种。,3换挡执行机构, 换挡执行机构主要是用来改变齿轮变速机构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、单向超越离合器等组成。,4液压操控系统, 自动变速器的液压操控系统主要包括供油部分和液压控制部分。 供油部分由油泵、调压阀、油箱、过滤器、管道等组成。 液压控制部分由各种控制阀和相应的油路所组成。 各种控制阀和油路设置在一个板块内，称为阀体总成。, 液压控制系统是由油泵、各种控制阀及与之相连通的液压换挡执行元件（如离合器、制动器）组成的液压控制回路。 汽车行驶
5、中根据驾驶员的要求和行驶条件的需要，控制离合器和制动器工作状况的改变来实现变速器的自动换挡。,5电子控制系统, 电子控制系统将自动变速器的各种控制信号输入ECU，经ECU处理后发出控制指令，控制各种电磁阀的接通或断开，通过控制液压系统控制换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器接合或分开、制动器制动或释放，实现自动换挡，并改善换挡性能。,6冷却滤油装置, 自动变速器油（ATF）在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量，并且还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，油温会升高。 油温升高将导致自动变速器油黏度下降，传动效率降低，因此必须对ATF进行冷却，保持油温在8090。, ATF是通过油冷却器与
6、冷却水或空气进行热量交换来实现冷却的。 自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质，由滤油器从油中过滤分离出去，以减小机械的磨损、液压油路的堵塞和控制阀的卡滞。,（三）自动变速器工作原理,1液控自动变速器的工作原理 液控自动变速器工作原理如图1-2所示。,图1-2 液控自动变速器工作原理图,2电控自动变速器的工作原理, 电控自动变速器的工作原理如图1-3所示。,图1-3 电控自动变速器工作原理图,（四）自动变速器挡位, 自动变速器的换挡操纵方式有按钮式和换挡手柄式两种，驾驶员通过操纵按钮或换挡手柄进行挡位选择，使车辆前进、停止或倒退。 按钮一般布置在仪表板上，换挡手柄可布置在转向柱或驾驶室地板上
7、，如图1-4所示。,（a）布置在转向柱上 （b）布置在驾驶室地板上 图1-4 换挡操纵手柄在车上的布置,图1-5 自动变速器换挡杆位置示意图, 换挡手柄在不同位置的功能如表1-1所示。,（五）自动变速器的优点和缺点,1自动变速器的优点 自动变速器有以下优点。 操纵简单省力，减轻驾驶员的劳动强度，提高行车安全性，行驶平稳舒适性好。 有效地衰减传动系扭转振动，并防止传动系过载。, 延长发动机及传动部件寿命，改善和提高汽车的动力性。 减少燃油消耗，降低排放污染。,2自动变速器的缺点, 自动变速器有以下缺点。 与手动变速器相比结构较为复杂，制造难度大，生产成本高。 维修困难，维修费用高。 传动效率低。
8、,任务二 液力变矩器结构及检修,一、任务分析, 液力变矩器安装在发动机的飞轮上，是构成自动变速器不可缺少的重要组成部分。 液力变矩器的结构和性能直接决定自动变速器的传动效率。, 因此，读者需要了解液力变矩器的功用，掌握其结构、工作过程、检修方法等相关知识。,二、相关知识,（一）液力变矩器的功用与组成 1液力变矩器的功用 液力变矩器位于发动机和齿轮变速器之间，以ATF为工作介质，主要完成以下功用。,（1）传递动力 （2）无级变速 （3）自动离合 （4）降速增矩、缓冲振动 （5）驱动油泵,2液力变矩器的组成, 液力变矩器一般由泵轮、涡轮、导轮、单向离合器和锁止机构组成，如图1-6所示。,图1-6
9、液力变矩器的组成,（1）泵轮, 泵轮是液力变矩器的输入元件，将发动机的机械能转变为ATF的液 力能以驱动涡轮旋转，同时，泵轮还是自动变速器油泵的驱动装置。,（2）涡轮, 涡轮位于泵轮前方，涡轮通过花键孔与自动变速器的输入轴相连，是液力变矩器的输出元件。,（3）导轮, 导轮是液力变矩器的反应元件，位于泵轮和涡轮之间，其上也装有许多弯曲的叶片，通过单向离合器单方向固定在导轮轴或导轮套管上。,（4）单向离合器, 单向离合器又称为自由轮机构或超越离合器，其功用是实现导轮的单向锁止。,图1-7 楔块式单向离合器的结构与原理图,（5）锁止离合器机构, 如图1-8所示，当车辆起步、低速或在坏路面上行驶时，此
10、时ATF油按图1-8（a）所示的方向流动，锁止离合器分离，此时液力变矩器具有变矩作用；当车速增高时，自动变速器油按图1-8（b）所示的方向流动，锁止离合器接合（锁止），将涡轮与泵轮连接成一体，此时液力变矩器无变矩作用。,图1-8 锁止离合器的结构及工作原理,（二）液力变矩器的工作原理及特性,1液力变矩器的工作原理 液力变矩器的工作原理如图1-9所示。,图1-9 ATF在液力变矩器中的循环流动 1泵轮 2导轮 3涡轮 4油流,2液力变矩器的工作特性,（1）扭矩放大特性 在泵轮与涡轮的转速差较大的情况下，由涡轮甩出的ATF以逆时针方向冲击导轮叶片，如图1-10所示。,图1-10 液力变矩器扭矩放大
11、原理 1泵轮 2涡轮 3导轮 4泵轮,（2）耦合工作特性, 液力变矩器工作时，当涡轮转速达到泵轮转速的85%90%时，单向离合器解锁，液力变矩器进入耦合工作区，即导轮空转，变矩器不能改变输出扭矩，只有液力耦合器的功能。,（3）失速特性, 液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动，但泵轮仍保持旋转的现象，此时液力变矩器只有动力输入而没有输出，全部输入能量都转化成热能，因此变矩器中的油液温度急剧上升，会对变矩器造成严重危害。,三、任务实施液力变矩器检修,（一）检修要求及注意事项 拆装及检修前将车辆可靠驻停。 正确选用拆装与检修工具。 检修前对变矩器进行清洗。 拆卸液力变矩器时，最好打上装配位
12、置标记，以便装复时按原位装回，避免影响动平衡。, 将变速器总成与液力变矩器组合时，要注意油泵驱动轴与油泵主动轮之间的配合键槽应确实对齐、插牢，否则会造成液力变矩器或油泵的损坏。,（二）检修方法及步骤,1检查液力变矩器的外部 目视检查液力变矩器的外部有无损坏和裂纹，油泵驱动毂外径有无磨损、缺口有无损伤。 如有异常应更换液力变矩器。,2单向离合器检修, 单向离合器的检查如图1-11所示。,图1-11 检查单向离合器,3液力变矩器内部干涉的检查, 液力变矩器内部干涉主要指导轮和涡轮、导轮和泵轮之间的干涉。 如果有干涉，液力变矩器运转时会有噪声。 导轮和涡轮之间的干涉检查如图1-12所示。,图1-12
13、 导轮和涡轮之间的干涉检查, 导轮和泵轮之间的干涉检查如图1-13所示。,图1-13 导轮和泵轮之间的干涉检查,4液力变矩器轴套径向跳动检查, 将液力变矩器所在位置做个标记，暂时装到飞轮上，用百分表检查变矩器轴套的径向跳动误差，如图1-14所示。,图1-14 液力变矩器轴套径向跳动检查,5锁止离合器检修, 锁止离合器的常见故障有不锁止和常锁止。 不锁止的现象是车辆的油耗高、发动机高速运转而车速不高。 常锁止的现象是发动机怠速正常，但换挡杆置于动力挡（R、D、2、L）后发动机熄火。, 可将车速稳定在80km/h范围，在保持车速稳定的同时，轻踩制动踏板，此时应解除锁止，即发动机转速和进气管真空度都
14、有所增加，如果无任何变化，则锁止离合器没有正常工作，可能根本就没锁止，也可能根本就不解除锁止。, 若汽车保持稳定的80km/h车速，突然紧急制动，发动机熄火，说明锁止离合器不能解除锁止。,四、知识拓展四元件液力变矩器, 为了使液力变矩器工作效率在进入耦合区之前不会显著下降，可采用两个导轮，分别安装在各自的单向离合器上，形成双导轮，即四元件液力变矩器，如图1-15所示。,任务三 齿轮变速机构结构及检修,一、任务分析, 齿轮变速机构是自动变速器的重要组成部分，与液力变矩器串联组合，可以使扭矩、转速的变化范围再扩大24倍，以满足汽车行驶的要求，同时实现倒挡和空挡。, 通过本任务，可以让读者更好地掌握
15、行星齿轮变速机构的结构、工作过程、检修等相关知识，便于更好地理解自动变速器的换挡过程及各挡位的工作情况。,二、相关知识, 齿轮变速机构可分为行星齿轮变速机构和非行星齿轮变速机构，目前多数齿轮变速机构都采用行星齿轮变速机构。, 行星齿轮变挡机构由行星齿轮机构和换挡执行机构组成，执行机构根据自动变速器控制系统的命令来接合或分离、制动或放松行星齿轮机构的某个元件，以改变动力传递路线来实现传动比的变化。,（一）行星齿轮机构, 行星齿轮机构根据其组合形式的不同可分为单排行星齿轮机构和双排行星齿轮机构。,1单排行星齿轮变速机构, 如图1-16所示，单排行星齿轮机构主要由一个太阳轮（或称为中心轮）、一个带有
16、若干个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成。,图1-16 单排行星齿轮机构 1太阳轮 2齿圈 3行星架 4行星轮,设太阳轮、齿圈、行星架的转速分别为n1，n2，n3，齿数分别为z1，z2，z3，齿圈齿数与太阳轮齿数之比，即 = z2/z1。, 根据能量守恒定律，由作用在单排行星齿轮机构各元件上的力矩和结构参数，可得出表示单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式为 n1 + n2 (1 + )n3 = 0, 由上式可知，单排行星齿轮机构有两个自由度，通过对太阳轮、齿圈和行星架三者中的某个元件的运动进行约束和限制，则机构就可以得到一个自由度，整个行星齿轮机构就可以以一定的传动比传递动力，如图1-17所示。,图1-17 单排行星齿轮机构的动力传动方式 1太阳轮 2
