汽车自动变速器B

第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的优点： （ 1） 有更好的驾驶性能： 自动变速解决最 佳燃油经济性和动力性的问题，推进非职 业驾驶的进程 （ 2）良好的行驶性能： 通过液压和电子操 作，减轻冲击和动载荷。换档平稳和快速， 改善了汽车的舒适性 （ 3）提高行车安全性：自动换档消除人为操 作的技术因素和人的疲劳带来的安全问题 （ 4）降低废气的排放： 发动机常处于经济 转速区运转，减低了废气的排放 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的种类： （ 1）有级式机械自动变速（ AMT)：传统 有级变速器加自动换档变速 （ 2）液力机械传动自动变速 (AT)：液力变 矩器、有级行星齿轮传动、液压或电子 控制自动换档操纵机构 （ 3）机械式无级自动变速 (CVT)：变节圆 传动（带式和链式传动）、摩擦传动 （ 4）全液压自动无级传动 （ 5）电气传动变速 第二讲 汽车自动变速 （ 1）有级式机械自动变速 (AMT)： 传统有级变速器、自动离合 器、选档和换档液压操纵机构、 电子控制装置。 既有自动变速的优点，又有 普通齿轮传动变速器的价格低和 效率高的优点。目前不普遍，但 有发展潜力 传统的变速器 手动换档操纵机构 液压变挡执行机构 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的种类： （ 2）液力机械传动自动变速 (AT)： 液力变矩器、有级行星齿轮传动、液压 或电子控制自动换档操纵机构。 行星齿轮借助摩擦离合器和制动器等 换档变速，液力变矩器在一定范围内实现 无级变速和消除换档变速冲击。变速器总 传动比为液力变矩器的变矩系数和机械变 速器传动比的乘积，部分无级变速 。 传动效率低、结构复杂和成本高 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的种类： （ 3）机械式无级自动变速 (CVT)： 从变速范围、比功率、使用 寿命和可靠性以及制造成本等方 面看，变节圆传动（带式和链式 传动）是现代轿车的最佳。最具 代表性： v形金属传动带。 Ford和 FiaT装备于 1.11.6L 轿车； Honda Civic 1.6L和 Audi A6（金属链）也装备这类装置。 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的种类： （ 4）全液压自动无级传动： 采用液压容积调速的原理， 利用液压泵和液压马达构成的无 级调速。 变速范围大，变速平稳、减 少冲击和振动，适用于工程机械， 传动效率低，一般汽车上应用少。 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的种类： （ 5）电气传动变速： 没有机械传动机构，可实现 无级变速。 有多种方案：直流发电机 直流驱动；交流发电机 直流变 频（整流、逆变） 交流驱动 第二讲 汽车自动变速 汽车自动变速的不足： （ 1) 普遍存在结构复杂，制造难度 和成本高，维修难度大。 （ 2）效率不够高 第四章 液力机械传动自动变速 (AT) 液力机械传动自动变速 (AT)： 液力变矩器、有级行星齿轮传动、液压 或电子控制自动换档操纵机构。 行星齿轮借助摩擦离合器和制动器等 换档变速，液力变矩器在一定范围内实现 无级变速和消除换档变速冲击。变速器总 传动比为液力变矩器的变矩系数和机械变 速器传动比的乘积，部分无级变速 。 传动效率低、结构复杂和成本高 第四章 液力机械传动自动变速 (AT) 4.1 液力偶合器 1、结构原理 4.1 液力偶合器 2 、特性曲线 涡轮与泵 轮的转速比等 于偶合器的传 动效率。 涡轮转速 总是小于泵轮 转速。 4.1 液力偶合器 3、应用特点 偶合器 只传递转矩， 不改变转矩 的大小。相 当一个联轴 器。没有变 速功能。 4.1 液力偶合器 4、优点 起步和加速平稳，衰减传动系统振动， 防止系统过载。 5、 缺点及改进 停车时需要完全制动，否则会爬行。 换档还需要换档离合器； 没有变速功能 传递载荷大时，有较大的滑动损失。 增加锁止机构提高传动效率。 4.2 液力变矩器 1、结构及工作原理 可动涡轮和泵轮、固定不动的导轮等三个基本 元件 4.2 液力变矩器 涡轮转矩等于泵轮转矩加导轮转矩之和 4.2 液力变矩器 2、特性曲线 涡轮转矩 随涡轮转速 变化自动改 变，转速低 输出转矩增 加（比泵轮 输入转矩 大）；最高 效率为 90% 4.2 液力变矩器 3、三元件综合式液力 变矩器（导轮带单向 超越离合器） 涡轮转速足够高 后，三元液力变矩器 退化为两元液力耦合 器。 4.2 液力变矩器 3、三元件综合式 液力变矩器 图中 K为液 力变矩器的输出 转矩与输入转矩 之比，也叫变矩 系 数。 K=1点以 后综合式变矩器 进入偶合器工况。 4.2 液力变矩器 4、闭锁式液力变 矩器 为提高效率， 结合液力和机械 各自的优点。如 在平坦的高速公 路上液力变矩器 的效率低，可锁 止液力变矩器， 直接机械传动。 4.2 液力变矩器 闭锁式液力变矩器的操作 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的 转速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的转 速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 （ 1）减速挡： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 1 2 3 1 312 2 1 3 2 231 110 1 1 10 z z n n : in z z n n : in 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的转 速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 （ 2）超速挡： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 21 1 1 3 312 1 2 2 3 321 z1 1 0 110 z z n n : in z z n n : in 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的转 速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 （ 3）倒档： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 2 1 1 2 21 1 2 2 1 213 1 0 z z n n i z z n n : in 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的转 速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 （ 4）直接挡：任意锁定 行星机构中两个元件即 构成直接档（ i=1) 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齿轮变速机构 1、行星齿轮机构原理 n1,z1和 R1为太阳轮的转 速、齿数和半径； n2,z2和 R2为齿圈的转速、 齿数和半径； N3为行星轮的转速。 （ 5）空挡：全部放松行 星机构中各元件即构成 空档（ i=0) 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齿轮变速机构 2、换档执行机构 4.3 行星齿轮变速机构 2、换档执行机构 4.3 行星齿轮变速机构 2、换档执行机构 4.3 行星齿轮变速机构 3、行星齿轮变速器变速原理 4.3 行星齿轮变速机构 3、行星齿轮变速器变 速原理 从 50年代到 70年代：行 星变速从两档增至三 档； 从 80年代：行星变速从 三档增至四档；液力 变矩器闭锁 从 90年代：实现从液压 控制到电子液压控制 转变 4.3 行星齿轮变速机构 4、典型行星齿轮变速器变速原理 辛普森式的特点：两太阳轮连为 一体，前排行星架和后排的齿圈连 成一体。 4、典型行星 齿轮变速器 变速原理 （三档辛普 森） 4、典型行星齿轮变速器变速原理（四档辛普森） 4、典型行星齿轮变速器变速原 理（拉维奈尔赫） 拉维奈尔赫式特点： 前后齿圈共用 前后行星架共用 4、典型行星齿 轮变速器变速 原理（拉维奈 尔赫三档） 4、典型行星齿 轮变速器变速 原理（拉维奈 尔赫四档） 4.4发动机的输出特性及换档规律 4.4发动机的输出特性及换档规律 4.5机液控制 AT变速器结构原理 机械液压控制自动变速器控制原理： （ 1）变速器输出轴转速作为控制输出量，通过离心 调速阀把变速器输出轴转速转变为压力信号反馈 至换档阀的一端 （ 2）节气门开度的大小（负荷大小）做为控制输入 信号通过节气门阀转变为压力信号至换档阀的另 一端，两压力信号比较使换档阀动作。 （ 3）换档控制规律完全由换档阀的结构尺寸、各换 档阀的弹簧刚度、节气门阀和车速调速阀等决定。 4.5机液控制 AT变速器结构原理 液压控制的自动变速器的液压系统组成： （ 1）动力源：即被变矩器驱动的液压泵。 汽车液压泵常用内啮合齿轮泵和叶片泵。 向换档控制和执行机构供油，同时还有液 力变矩器闭锁、冷却补油，行星齿轮润滑 油。 （ 2）执行机构：即行星齿轮变档执行机构 （ 3）控制机构：主油路、换档信号系统 （节气门阀和离心调速阀）、换档阀系统 和缓冲安全系统，以及液力变矩器的控制 装置 4.5机液控制 AT变速器结构原理 1、自动变速器实例 4.5机液控制 AT变速器结构原理 2、自动变速器换 档系统结构 4.5机液控制 AT变速器结构原理 3、主油路系统 主油路的构成 ： 油泵、压力调节装置（一次 压力调节、二次压力调节、节流阀和安全阀） 压力调节装置： 避免车速对系统压力的影响， 根据不同的工况调节不同的控制压力。 （ 1） 油门开度小，变速器传递的转矩小， 油压低，反之则高； （ 2）低速档行驶，传递的转矩大，油压要 高，反之则低 （ 3）倒档机构尺寸小需要高的操纵压力 4.5机液控制 AT变速器结构原理 4、换档信号系统 a 节气门阀： 节气门阀受发动机加速踏板 的控制，随节气门开度大小（即发动机负 荷大小）的变化而改变其输出油压压力的 液压阀。输出油压压力的高低作为换档信 号的一种。 有两种节气门液压阀：机械式节气门 阀和真空式节气门阀 4.5机液控制 AT变速器结构原理 4、换档信号系统 a 节气门阀： 节气门阀受发动机加速踏板 的控制，随节气门开度大小（即发动机负 荷大小）的变化而改变其输出油压压力的 液压阀。输出油压压力的高低作为换档信 号的一种。 有两种节气门液压阀：机械式节气门 阀和真空式节气门阀 4.5机液控制 AT变速器结构原理 b 离心调速阀 ：安装在变速器输出轴上， 为换档阀提供一个随发动机转速变化的油 压压力。 有两种离心调速阀： 普通复合式双级调速阀 中间传动复合式双级调速阀 4.5机液控制 AT变速器结构原理 b 离心调速阀 ：安装在变速器输出轴上， 为换档阀提供一个随发动机转速变化的油 压压力。 有两种离心调速阀： 普通复合式双级调速阀 中间传动复合式双级调速阀 4.5机液控制 AT变速器结构原理 5、换档阀组 换档阀组根据换档信号系统 发出的信号产生相应的动作， 来控制自动变速器中液压操纵 油路的流动方向，而完成换档 动作。 换档阀组主要包括有：手动 阀和换档阀 4.5机液控制 AT变速器结构原理 自动变速器 手动阀换档 手柄所处的位置不 对应档位。一般有 P、 R、 N、 D、 2（ S）、 L （ 1）等位置。以四档变速器为例： P（停车档）、 R（倒车挡）、 N（空 档）、 D（前进高档）、 2（ S）（前进低 2 档）、 L（ 1）（前进低 1档） 4.5机液控制 AT结构原理 换档阀： 4.5机液控制 AT变速器结构原理 5、自动变速器 的换档过程 （ 1档） 4.5 机液控制 AT变速器结构原理 5、自动变速器 的换档过程 （ 4档） 4.6 电液控制 AT变速器结构原理 1、电液控制自动变速器实例 4.6电液控制 AT变速器结构原理 2、电液 控制自 动变速 器结构 框图 4.6电液控制 AT变速器结构原理 3、电液控制自动 变速器结构 4.6电液控制 AT变速器结构原理 4、电子控制装置 传感器： 节气门位置传感器、发动机转速传感器、 车速传感器、 控制开关： 超速档开关、模式开关和多功能开关 电磁阀： 开关电磁阀和脉冲电磁阀 微电脑及其控制电路： 4.6电液控制 AT变速器结构原理 4、电子控制装置 控制开关： 超速档开关 4.6电液控制 AT变速器结构原理 4、电子控制装置 控制开关：模式开关 经济模式 动力模式 普通模式 手动模式 4.6电液控制 AT变速器结构原理 4、电子控制装置 控制开关： 多功能开关 4.6电液控制 AT变速器结构原理 4、电子控制装置 电磁阀：开关电磁阀和脉冲电磁阀 4.6电液控制 AT变速器结构原理 5、控制功能 换档控制 油压控制 自动模式选择控制 闭锁离合器控制 改善换档感觉控制 电子车速控制（巡航控制） 4.6电液控制 AT变速器结构原理 5、控制工作原理 换档控制 4.6电液控制 AT变速器结构原理 5、控制工作原理 换档控制 油压控制 自动模式选择控制 闭锁离合器控制 改善换档感觉控制 电子车速控制（巡航控制） 4.6电液控制 AT变速器结构原理 6、电液控制系统的液压阀 除换档阀和变矩器控制阀由电脑控制电磁铁外，还 有油压控制由电磁阀控制 主油路油压调压阀及控制原理 换 档阀结构及控制原理 闭锁离合器控制阀结构及控制原理 4.6电液控制 AT变速器结构原理 6、电液控制系统的液压阀 换 档阀结构及控制原理 4.6电液控制 AT变速器结构原理 6、电液控制系统的液压阀 换 档阀结构及控制原理 4.6电液控制 AT变速器结构原理 6、电液控制系统的液压阀 闭锁离合器控制阀结构及控制原理 4.6 电液控制 AT变速器结构原理 6、电液控制系统的液压阀 除换档阀和变矩器控制阀由电脑控制电磁铁外，还 有油压控制由电磁阀控制 主油路油压调压阀及控制原理 换 档阀结构及控制原理 闭锁离合器控制阀结构及控制原理 4.7 AT变速器的关键控制技术 1、换档规律 2、液力变矩器锁止技术 3、换档元件的切换控制 4、动态建模和仿真