自动变速箱工作原理

April 27, 20211 工程机械系列培训教材自动变速箱工作原理 1、 自 动 变 速 器 组 成 与 作 用 液 力 变 矩 器 变 速 系 统 齿 轮 变 速 机 构 换 档 执 行 机 构 组 成 液 压 控 制 系 统 电 子 控 制 系 统 作 用 ：1、 自 动 变 速 、 变 矩 ；2、 在 发 动 机 旋 转 方 向 不 变 的 情 况 下 ， 改 变 机 车 行 驶 方 向 ；3、 利 用 空 档 中 断 发 动 机 的 动 力 传 递 。自 动 变 速 器 工 作 原 理 3 四 大 组 成 部 分 ：液 力 变 矩 器齿 轮 变 速 器档 位 控 制 系 统冷 却 、 润 滑 系 统自 动 变 速 器 组 成 4 自 动 变 速 器 分 类1、 按 齿 轮 变 速 方 式 行 星 齿 轮 式普 通 齿 轮 式2、 按 控 制 方 式 液 力 控 制 自 动 变 速电 控 液 力 自 动 变 速 5 自 动 变 速 器 电 液 控 制 原 理 通 过 电 磁 阀 控 制 离 合 器 压 力 通 过 电 子 控 制 单 元 将 油 门 信 号 、 发 动 机 速 度 信 号 、 机 车 行 驶 速度 信 号 经 过 处 理 后 发 出 指 令 ， 控 制 电 磁 阀 A阀 和 电 磁 阀 B工 作 。 6 电 子 控 制 自 动 变 速 过 程传 感 器 电 控 单 元 执 行 器速度传感器压力传感器温度传感器ECU 电 磁 阀 7 油 门 开 度行 使 速 度变 速 器 压 力变 速 器 油 温发 动 机 转 速各 开 关 状 态 传 感 器与 开 关产 生 相应 的 电信 号 ECU电控 单 元产 生 电压 控 制信 号 换 档电 磁阀 与换 档阀换 档 执 行 器齿 轮 变 速 器电 子 控 制 自 动 变 速 过 程 8 电 子 控 制 单 元 （ ECU）功 能自 动 变 速 器 控 制 系 统 的 核 心 ， 对 发 动 机 工 况 和 自 动 变 速 器 进 行检 测 ， 并 根 据 检 验 结 果 和 相 应 设 定 的 控 制 程 序 操 纵 各 种 控 制 阀工 作 ；以 驱 动 离 合 器 等 液 压 执 行 元 件 实 现 对 自 动 变 速 器 的 全 面 控 制 。电 子 控 制 单 元 1、 功 能 利 用 液 力 传 动 的 原理 ， 将 发 动 机 的 动 力 传给 自 动 变 速 器 的 输 入 轴 ，具 有 减 速 增 扭 作 用 ，能 实 现 无 级 变 速 。液 力 变 矩 器 工 作 原 理 2、 基 本 元 件泵 轮 主 动 件 （ 与 变 速 器 壳 为 一 体 ， 与 发 动 机 飞 轮 相 连 ）涡 轮 从 动 件 （ 与 变 矩 器 输 出 轴 相 连 ）导 轮 增 扭 元 件工 作 介 质 液 压 油 (变 速 箱 油 ）液 力 变 矩 器 工 作 原 理 3、 工 作 原 理发 动 机 飞 轮 泵 轮 导 轮 涡 轮 泵 轮 变矩器壳（输入轴）动 力 输 出动 力 输 入 增 扭 工 作 介 质 为 液 压 油涡 流变矩器输出轴行驶齿轮变速系统液 力 变 矩 器 工 作 原 理 液 力 变 矩 器 的 工 作原 理 可 以 用 两 台 电 风 扇作 形 象 描 述 ： 将 两 台 电 风 扇 对 置 ，当 接 通 电 源 的 电 风 扇 旋转 时 ， 产 生 的 气 流 可 以吹 动 不 接 电 源 的 风 扇 使其 转 动 。 这 样 两 个 电 风扇 就 组 成 了 偶 合 器 ， 它能 够 传 递 扭 矩 ， 但 不 能增 大 扭 矩 。 液 力 变 矩 器 工 作 原 理 一 台 电 风 扇 像变 矩 器 的 泵 轮 另 一 台 电 风 扇 像变 矩 器 中 的 涡 轮 如 果 添 加 一 个 管 道 ， 空 气 就 会 从 后 面 通 过 管 道 ， 从没 有 电 源 的 电 风 扇 回 流 到 有 电 源 的 电 风 扇 。 这 样 会 增 加有 电 源 电 风 扇 吹 出 的 气 流 。 在 液 力 变 矩 器 中 ， 导 轮 起 到了 这 种 管 道 的 作 用 。 液 力 变 矩 器 之 所 以 能 起 变 矩 作 用 ， 就 是 由 于 结 构上 多 了 一 个 导 轮 。液 力 变 矩 器 工 作 原 理 在 自 动 变 速 器 油 循 环 流 动 的 过 程 中 ， 固 定 不动 的 导 轮 给 涡 轮 一 个 反 作 用 力 矩 ， 使 涡 轮 输出 的 扭 矩 不 同 于 泵 轮 输 入 扭 矩 。 三 个 主 要 元 件 : 泵 轮 、 涡 轮 和 导 轮 14 变 矩 器 的 工 作 方 式 导 轮 泵 轮涡 轮作 用 ： 在 发 动 机 和 变 速 箱 之 间 起 一 个 液 力 机 械 耦 合 15 泵 轮 ： 以 发 动 机 的 速 度 旋 转涡 轮 ： 通 过 花 键 与 涡 轮 轴 相 连 ， 涡 轮 由 从 泵 轮 流 出 的 变 速箱 油 来 驱 动导 轮 ： 导 轮 相 当 于 单 向 离 合 器 的 作 用 ， 变 速 箱 油 冲 击 着 导轮 叶 片 的 背 面 ， 使 导 轮 与 涡 轮 和 泵 轮 同 向 旋 转 ， 起液 力 耦 合 作 用 。变 矩 器 将 发 动 机 的 扭 矩 放 大 ,但 是 以 降 低 转 速 为 代 价变 矩 器 的 工 作 方 式 16 变 矩 器 可 将 发 动 机 的 扭 矩 放 大 高 达 三 倍 ，但 是 以 降 低 转 速 为 代 价 的 。导 轮变 矩 器 的 工 作 方 式 转 流 ： 涡 轮 由 从泵 轮 流 出 的 变 速 箱油 来 驱 动 ， 它 总 是试 图 赶 上 泵 轮 的 转速 从 涡 轮 出 来 流 入导 轮 的 变 速 箱 油 冲击 着 导 轮 叶 片 的 背面 ， 使 导 轮 与 涡 轮和 泵 轮 同 向 旋 转 。变 扭 器 工 况 自 动 变 速 箱 结 构集 中 式 齿 轮 组 液 力 变 矩 器变 速 箱 为 常 啮 式变 挡 由 不 同 档 位 的 离 合器 片 ， 通 过 液 压 作 动 进 行 19 自 动 变 速 箱 结 构 20倒 档前 档 2档 1档3档 自 动 变 速 箱 轴 与 传 动 路 线 21 自 动 变 速 箱 齿 轮 组 22 自 动 变 速 箱 齿 轮 组 自 动 变 速 箱 机 械 传 动 机 构机 械 传动 机 构 执 行 元 件 离 合 器制 动 器单 向 离 合 器齿 轮 传 动机 构 平 行 轴 式 传动 机 构 行 星 齿 轮 传动 机 构 辛 普 森拉 威 娜CR-CR其 他 齿 轮 传 动 方 式 、 旋 转 方 向 ： 两 个 外 齿 轮 互 相 啮 合 进 行 旋转 时 ， 它 们 以 相 反 方 向 旋 转 。 一 个 外 齿 轮 和 一 个 内 齿 轮 相 互 啮 合 进 行旋 转 ， 两 个 齿 轮 以 相 同 方 向 旋 转 太 阳 轮 行 星 架行 星 小 齿 轮齿 圈行 星 齿 轮 构 成 齿 轮 传 动 方 式 27 安 装 在 变 速 箱 侧 面 的 阀 体 内 装 有 伺 服 阀 ， 用 于 将 油 流 引 导 到 不 同 的 离合 器 。 伺 服 阀 由 电 磁 阀 作 动 。变 速 箱 在 每 个 方 向 上 有 多 个 变 速 比 ， 并 具 有 脱 离 功 能 ，此 功 能 由 刹 车 踏 板 操 纵 ， 在 一 定 的 刹 车 压 力 下 启 动 自 动 变 速 箱 电 磁 阀 ECU电 控 系 统 的 执 行 机 构 一 般 由 多 个 电 磁 阀 构 成 ， 根 据 ECU的 控 制 信 号 自 动 开 闭 油 路 。 它 们 均 组 装 在 控 制 阀 体 内 。 电 控 自 动 变 速 器 组 成 如 下 图 所 示 ， 由 滑 阀 、 滑 阀 轴 、 控 制阀 、 回 位 弹 簧 和 电 磁 线 圈 等 组 成 。自 动 变 速 箱 电 磁 阀 1 滑 阀 2-滑 阀 轴 3 控 制 阀 4 回 位 弹 簧5 来 自 电 磁 调 压 阀（ 电 磁 阀 压 力 ）6 至 蓄 压 器 控 制 阀 （7-电 磁 线 圈 电 磁 阀 的 工 作 过 程 如 图 所 示 ， 电 磁 阀 的 进 油 口 与 液 压管 路 相 通 ， 当 ECU输 出 信 号 使 其 通 电 时 ， 滑 阀 被 吸 引上 移 ， 进 油 口 与 排 油 口 相 通 泄 压 ， 进 油 口 侧 管 路 中 的油 压 降 低 ； 当 电 磁 阀 不 通 电 时 ， 滑 阀 回 位 将 进 油 口 与排 油 口 隔 开 ， 因 油 不 能 排 出 ， 而 使 进 油 口 侧 管 路 保 持高 的 油 压 。 ECU通 过 控 制 电 磁 阀 的 通 、 断 电 ， 来 控 制油 路 的 通 、 断 ， 使 各 换 挡 阀 动 作 而 变 换 挡 位 。 自 动 变 速 箱 电 磁 阀 自 动 变 速 箱 其 他 部 件 档 位 选 择 阀 变 矩 器 机 油 冷 却 器变 矩 器 安 全 阀 润 滑 岐 管寸 动从 变 速 箱 机 油 盘 吸 入 滤 清 器 离 合 器 压 力 调 节 阀 前 进 档行 驶 方 向 选 择 阀倒 挡泵 1， 2， 3挡 31 油 冷 却 回 路 离 合 器 压 力 测 试 点 安 装 压 力 表 在 此 管 道 上 ，测 试 变 矩 器 输 出 压 力 油 位 测 试 点 冷 却 器 来 去 冷 却 器冷 却 器 滤 芯 和 塞 子 32 电磁阀与阀芯电 磁 阀 组 自 动 变 速 箱 滤 清 器 33 入 口 粗 滤 器 滤 芯垫 圈 垫 圈 滤 清 器 的 装 卸 34 速 度 感 应 器速 度 传 感 器 安 装 位 置 和 方 式 感 应 式 转 速 传 感 器 ： 温 度 测 试 测 试 条 件 : 驻 车 制 动 器 刹 住 变 速 箱 在 空 挡 时 发 动 机 怠 速 运 行 35变 矩 器 出 口冷 却 器 入 口 判 断 冷 却 器 是 否 正 常 工 作 ： 测 量 入 口 与 出 口 温 度 机 油 的 正 常 工 作 温 度 ： 即 80-95冷 却 器 出 口 离 合 器冷 却 器 压 力 测 试 测 试 条 件 : 驻 车 制 动 器 刹 住 变 速 箱 为 空 挡 发 动 机 500 转 /分 的 怠 速 运 行 36 1、 变 矩 器 出 口 压 力 ：在 发 动 机 转 速 为 2000转 /分 时 应 高 于1.7bar， 在 发 动 机 以 最 高 转 速 运 行 时 ，不 得 超 过 4.9 bar 2、 离 合 器 压 力 ， 所 有 档 位 ：在 驻 车 制 动 器 刹 住 ， 机 油 温 度 为 80-95 ， 发 动 机 怠 速 运 转 (400-600 转 /分 )时 ， 所 有 行 驶 方 向 和 速 度 离 合 器 的 转 换压 力 应 该 为 17-20bar。 变 矩 器 出 口 压 力 离 合 器 压 力 冷 却 器 在 同 样 条 件 下 进 行 检 查 时 ， 各 个离 合 器 之 间 的 压 力 差 不 得 超 过0.4bar 自 动 变 速 箱 油 4/27/2021 37 根 据 变 速 箱 的 型 号 ， 使 用 合 适 的 润 滑 油 Clark32000只 能 使 用 DEXRON 机 油 DEXRON （ 品 牌 名 ）1） 自 动 变 速 箱 油 比 较 常 用 的 有 ATF III与 ATF IID两 种 ;2) ATF III与 ATF IID相 比 ， 换 档 更 为 平 稳 、 顺 畅 。 挥 发性 低 ， 尽 可 能 地 减 少 了 蒸 发 损 失 。级 别 ： ATF II通 用 汽 车 公 司 Dexron II福 特 汽 车 公 司 New Mercon埃 列 逊 公 司 Allison C3 应 用 ： 小 轿 车 、 卡 车 的 自 动 变 速箱 （ 特 别 是 电 控 ）重 负 荷 车 辆 的 自 动 变 速 箱 （ 工 程车 辆 、 矿 山 机 械 ） 等 变 速 箱 检 验 38 失 速 试 验 步 骤 ： 建 议 不 轻 易 做 这 个 试 验 概 念 ： 涡 轮 处 于 静 止 时 全 油 门 发 动 机 的 转速 1、 带 上 驻 车 刹 2、 启 动 发 动 机 3、 刹 车 4、 选 择 前 进 档 5、 缓 慢 给 发 动 机 加 速 6、 在 最 大 油 门 下 记 下 发 动 机 的 最 大 转 速 7、 缓 慢 松 开 油 门 8、 让 发 动 机 在 1200 RPM1500 RPM的转 速 下 使 变 速 箱 的 油 温 冷 却 下 来 。 失 速 试 验 结 果 分 析 ： 1、 小 于 1940RPM， 发 动 机 动 力 不 足 2、 小 于 或 等 于 30%RPM 发 动 机 ： 动 力 不 足 变 速 箱 ： 未 达 到 最 大 供 油 量 变 扭 器 发 生 导 轮 自 由 转 动 3、 大 于 2040RPM 变 速 器 离 合 器 打 滑 变 速 器 油 位 不 正 确 4、 RPM 1990 50正 常 变 扭 器 出 口 温 度 过 高 导 轮 可 能 卡 住 变 速 箱 或 发 动 机 散 热 系 统 故 障 其 他 检 验 空 挡 起 动 开 关 检 验 油 温 电 源 转 速 失 速 试 验 时 滞 试 验 油 压 试 验 道 路 试 验 电 脑 测 试 数 据 39冲 击 、 振 动 、 噪 声 、 打 滑 40谢谢大家！