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1、任务四 自动变速器,自动变速器的组成,变矩器(或偶合器） 行星齿轮机构 液压控制系统 电子控制系统,0、液力传动装置,1、液力偶合器 包括主动的泵轮、从动的涡轮和工作介质ATF油,是一种液力 传动装置，输入和输出转矩相等。,2、三元件液力变矩器 三元件为：泵轮、导轮、涡轮 由于有了导轮，使得变矩功能得以实现。在涡轮低于泵 轮转速90%时，就产生增加转矩的作用。,一、自动变速器的分类,按内部换挡机构的不同可以分为三类： 1、行星齿轮自动变速器 2、平行轴式自动变速器 3、无极变速器,二、行星齿轮自动变速器,不同的自动变速器在结构上有差异，主要表现在：前进挡的挡数不同，离合器、制动器、单向离合器的
2、数目和布置方式不同，采用的行星齿轮机构的类型不同。 前进挡的数目越多，离合器、制动器、单向离合器的数目就越多。而它们的布置方式主要取决于行星齿轮变速器的前进挡挡位数和行星齿轮机构的类型。 目前，轿车上广泛采用的行星齿轮机构的类型主要有辛普森式和拉威挪式两种。,行星齿轮结构图,1、辛普森式行星齿轮,双排行星齿轮机构,目前大部分轿车都采用这种行星齿轮机构。辛普森式行星齿轮机构采用双行星排，其结构特点是：前、后两个行星排的太阳轮连成一个整体，称为太阳轮组件；前排的行星架和后排的齿圈连成一体，称为前行星架和后齿圈组件。通常输出轴与该组件相连。,该行星机构只有四个独立元件：前排齿圈，前、后太阳轮组件，后
3、排行星架和前行星架后齿圈组件。根据前进挡的挡数不同，可将辛普森式行星齿轮变速器分为三挡和四挡两种。,拉威挪式行星齿轮机构是一种复合式行星齿轮机构，它有一些胜过辛普森式齿轮机构的优点。主要是结构紧凑，相互啮合的齿数较多，传递的扭矩较大。但是结构较复杂，工作原理更难理解。,2、拉威挪式行星齿轮,它是由一个单行星排与一个双行星排组合而成的复合式行星机构，共用一行星架、长行星轮和齿圈。后太阳轮和长行星轮、行星架、齿圈共同组成一个单行星排；前太阳轮、短行星排、长行星轮、行星架和齿圈共同组成一个双行星排。,它只有4个独立元件，前太阳轮、后太阳轮、行星架和齿圈。,行星齿轮变速器中所有的齿轮都是处于常啮合状态
4、，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。,3、换挡执行机构,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
5、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。,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。,1离合器结构和工作原理,自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。它通常由活塞、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。,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；,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
6、摩擦片系数较大的铜基粉末冶金层或合成纤维层。,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。目前常见的是湿式多片式制动器和带式制动器,2制动器的结构和工作原理,（1）湿式多片制动器 湿式多片制动器由制动器鼓、制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，如下图所示。,它的工作原理和湿式多片离合器基本相同，但制动鼓（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。,带式制动器又称制动带，它由制动毂、制动带、液压缸及活塞等组成，如下图所示。制动毂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,制动带的一端
7、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。当控制油压加在活塞上时，推动活塞向左运动，推杆推动制动带一端使制动带直径变小，紧箍在制动鼓上。当活塞缸中没有控制油压时，活塞和推杆在回位弹簧的作用下被推回，制动带松开。,带式制动器的制动夹紧驱动装置有三种常见的类型： 直秆式、杠杆式和钳形杆式,单向离合器在行星齿轮变速器中的作用和离合器、制动器的作用相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。它是依靠单向锁止原理来发挥固定或连接作用的，其固定和连接也只能单方向。当与之相连接的元件受力方向与锁止方向相同时
8、，该元件即被固定或连接；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放或脱离连接。,3单向离合器结构与工作原理,单向离合器的常见形式有两种：滚柱式和楔块式。滚柱式单向离合器如右图所示。,楔块式单向离合 器由内环、外环、 滚子（楔块）等 组成。滚子是特 殊形状的楔块， 如右图所示。,知识链接 行星齿轮的传动方式,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，并且它们具有公共的固定轴线。,1行星齿轮机构的组成,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
9、，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,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，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,2单排行星齿轮机构变速原理,单排行星齿轮机构的运动规律： n1n2（1）n30 其中：n1太阳轮转速； n2齿圈转速； n3行星架转速；
10、 齿圈与太阳轮的齿数比。,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。,1、齿圈固定,方程中n20，因此有： n1(1+ ) n30， 传动比： = n1 / n3= 1 + 传动比大于且为正值，因此同向降速，为低速档。,太阳轮为主动件，行星架为从动件。,方程中n20，因此有： n1(1+ ) n30， 传动比： = n3 / n1= 1/1 + 传动比小于且为正值，因此为超速挡，但运动方向相反。,行星架
11、为主动件，太阳轮为从动件。,2、太阳轮固定,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。,齿圈为主动件，行星架为从动件。,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。,行星架为主动件，齿圈为从动件。,太阳轮为主动件，齿圈为从动件,方程中n 0， 因此有： n + n 0 传动比： = n / n 因传动比为负值，所以 反向传力，为倒档。,3、行星架固定,齿圈为主动件，太阳轮为从动件,方程中n 0， 因此有： n + n 0 传动比： = n
12、2 / n1 1/ 因传动比为负值，所以 反向传力，为倒档。,4、 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。,5、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。,三、平行轴自动变速器,平行轴式自动变速器与行星齿轮式自动变速器一样，也是有机械传动部分和电控液压部分组成。平行轴式自动变速器有两根或三根平行的轴，轴上分别安装着即对长啮合的齿轮。,1、平行轴自动变速器结构,2、各
13、挡动力传递路径,L挡：输入轴输入轴长啮合齿轮输出轴常啮合齿轮I挡离合器中间轴I挡常啮合齿轮输出轴I挡常啮合齿轮I挡固定离合器输出轴,四、无极变速器,机械式无级自动变速器（CVT）是根据车速和节气门开度 改变机械式V形传动带轮的作用半径，实现无级变速。目 前机械式无级自动变速器以金属带式为主。,CVT系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。,CVT基本工作原理,1、CVT动力传递基本路线 发动机电磁离合器主动带轮金属传动带从动带轮主减速器差速器半轴驱动轮,2、CVT变速原理 1）金属传动带 金属传动带由两束金属环和几百个金属片构成，金属片在两侧工作轮的挤压作用下传递动力，金属环
14、在动力传递过程中主要用来将金属片约束在一起，并正确地引导金属片运动。,2）变速原理 主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。,工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。,汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。,3、CVT控制原理 1）电磁离合器控制系统 电磁离合器控制原理是当汽车起步、换挡或停车时，有电脑控制离合器的分离与结合。发动机转速、车速操纵杆位置、加速踏板位置等信息输入电脑，经电脑运算处理，确定当前的运行工况。再根据原先设定好的程序调用相关的控制参数控制离合器。,2）变速控制系统 变速控制系统式采用液压系统控制金属传动带传动机构，通过控制主动带轮和从动带轮V形槽狂度的变化，控制带轮可动锥面盘的轴向位置。,
