第二十一章-汽车自动变速器的结构及故障诊断课件

1、机关事业单位技术工人等级考试教材：汽车驾驶员第二十一章 自动变速器的结构及故障诊断机关事业单位技术工人等级考试教材：汽车驾驶员第二十一章 自1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森1.1 自动变速器的分类（1）机械式自动变速器 机械式自动变速器（简称AMT）在原有手动、有级、普通齿轮变速器的基础上增加了电子控制系统，可自动控制离合器的接合、分离和变速器挡位的变换。（2）无级自动变速器 无级自动变速器（简称CVT）采用传动带和工作直径可变

2、的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变。这是一种具有广阔发展前景的自动变速器，目前在汽车上已有应用。（3）液力自动变速器 液力式自动变速器是目前应用最广泛、技术最成熟的一种自动变速器。1.1 自动变速器的分类（1）机械式自动变速器 1.2 液力自动变速器的基本组成1234液力变矩器机械变速器液压控制系统冷却滤油装置1.2 液力自动变速器的基本组成1234液力变矩器机械变速1.3 液控液力自动变速器的工作原理 液控液力自动变速器的组成与原理如图21-1所示。 液控液力自动变速器是通过机械传动方式，将汽车行驶时的车速和节气门开度这两个主控制参数转变为液压控制信号；然后，液压控制系统

3、的阀板总成中的各控制阀根据这些液压控制信号的变化，按照设定的换挡规律，操纵换挡执行元件动作，以实现自动换挡。图21-1 液控液力自动变速器的组成与原理图1节气门体；2液力变矩器；3行星齿轮变速器；4调速器（感测车速信号）；5阀板总成1.3 液控液力自动变速器的工作原理 液控液1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森2.1 液力变矩器的功用和组成1.功用传递转矩变矩增扭无级变速自动离合驱动油泵2.1 液力变矩器的功用和组成1.功用传递转矩

4、变矩增扭无级2.1 液力变矩器的功用和组成2.组成 液力变矩器由泵轮、涡轮和一个导轮组成，称为三元件液力变矩器。采用两个导轮的称为四元件液力变矩器。 液力变矩器有一个密闭工作腔，ATF在腔内循环流动。其中，泵轮、涡轮和导轮都带有叶片分别与输入轴、输出轴和壳体相连。液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接，与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力器后部，与变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。2.1 液力变矩器的功用和组成2.组成 液力2.2 液力变矩器的工作

5、原理1.动力传递 发动机带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，依次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动，如图21-2所示。泵轮将输入轴的机械能传递给液体，高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。2.2 液力变矩器的工作原理1.动力传递 发2.2 液力变矩器的工作原理1.动力传递（a）液力变矩器结构 （b）液力变矩器的液流 （c）导轮改变液流方向图21-2 液力变矩器的工作原理图1启动齿圈；2变矩器壳；3泵轮；4导轮；5单向离合器外座圈；6单向离合器内座圈；7泵轮轮毂；8变矩器输出轴；9导轮固定套管；10推力垫片；11单向离合器

6、盖；12滚柱；13塑料垫片；14涡轮轮毂；15曲轴凸缘；16涡轮2.2 液力变矩器的工作原理1.动力传递（a）液力变矩器结2.2 液力变矩器的工作原理2.变矩 液力变矩器的工作原理就像两个风扇相对，一个风扇工作，然后将另一个不工作的风扇吹动，并把吹过的风重新引回到原来的那个风扇，从而使原来的风扇输出更有力，如图21-3所示。 有了导轮，才有了变矩的可能，即导轮使从涡轮流回到泵轮的液流改变方向，使其流向泵轮叶片的背面，从而推动泵轮旋转，使泵轮输出扭矩增加。特别是在泵轮与涡轮转速差较大时，动力输出的扭矩也增加得较大，此时的变矩器相当于一个无级变速器，通过转速差来提升扭矩，导轮则处于固定状态。而当转

7、速差降低至涡轮与泵轮转速相同时，导轮不固定，会顺着液流方向旋转，不改变液流方向。此时，由涡轮流回到泵轮的液流不流向泵轮叶片的背面，而是直接流到泵轮两叶片中间，不起增扭作用。此时液力变矩器相当于一个液力偶合器，如图21-4所示。2.2 液力变矩器的工作原理2.变矩 液力变2.2 液力变矩器的工作原理2.变矩图21-3 液力变矩器的工作模型（a） （b）图21-4 液力偶合器与液力变矩器的液体流向1泵轮；2涡轮；3导轮2.2 液力变矩器的工作原理2.变矩图21-3 液力变矩1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故

8、障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森3.1 单排行星齿轮机构的组成 如图21-5所示，单排行星齿轮机构主要由一个中心轮（太阳轮）、若干个行星齿轮、一个行星架和一个齿圈组成。图21-5 单排行星齿轮机构1中心轮；2行星架；3齿圈，4行星轮3.1 单排行星齿轮机构的组成 如图21-53.2 单排行星齿轮机构的运动规律 由于单排行星齿轮机构有两个自由度，因此它没有固定的传动比，不能直接用于变速传动。为了组成具有一定传动比的传动机构，必须将中心轮、齿圈和行星架这3个基本元件中的一个加以固定（即令其转速为0，也称为制动），或使其运动受到一定的约束（即让该构件以某一固

9、定的转速旋转），或将某两个基本元件互相连接在一起（即两者转速相同），使行星排变为只有一个自由度的机构，以获得确定的传动比。 设中心轮的齿数为 z1，齿圈齿数为 z2，中心轮、齿圈和行星架的转速分别为 n1， n2， n3，并设齿圈与中心轮的齿数比为 a，即 a = z2/z1 则行星齿轮机构的一般运动规律可表达为 n1 + an2 ( 1 + a )n3 = 0 3.2 单排行星齿轮机构的运动规律 由于单排3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式 如上所述，通过对不同的元件进行约束和限制，可以得到不同的传动比，即不同的动力传动方式，如图21-6所示。 当齿圈为主动件（输入），行星架为从动件（输出

10、），中心轮固定，如图21-6（a）所示。此时，n1 = 0 ，则传动比i23为 i23 = n2/n3 = 1 + 1/a 1 上式中，传动比大于1，说明为减速传动，可作为降速挡。其他各传动比及相应挡位如表21-1所示。 自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用23排行星齿轮机构传动，其各挡传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动特点进行合理组合得到的。常见的行星齿轮变速器有辛普森式和拉维娜式，以辛普森式应用最广。3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式 如上3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式（a） （b） （c）（d） （e）图21-6 单排行星齿轮机构的动力传动方式1太阳轮；2齿圈；3行星架

11、；4行星轮3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式（a） 3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式表21-1 单排行星齿轮机构工作情况表3.3 单排行星齿轮机构的动力传动方式表21-1 单排行1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森4.1 离合器 离合器主要起连接和连锁作用。连接作用是指将行星齿轮变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，使该元件成为主动元件；连锁作用是指将行星排的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体，实现同速直接传动

12、。 在自动变速器的换挡执行元件中，采用的离合器大多是多片湿式离合器。这是由于其表面积较大，所传递的扭矩也较大，并且离合器片表面单位面积压力分布均匀，摩擦材料磨损均匀。它还能通过增减片数和改变施加压力的大小，按要求容量调节工作转矩，便于系列化和通用化。离合器的工作情况如下。 当液压油流入活塞缸内时，活塞在缸体内移动，使主动片和从动片互相压紧，因为有较高的摩擦力，它们便以相同速度旋转，离合器处于接合状态；当卸载油压后，回位弹簧使活塞复位至原始位置，使离合器片相互脱开，离合器处于分离状态，如图21-7所示。4.1 离合器 离合器主要起连接和连锁作用。4.1 离合器（a）离合器结合状态图 （b）离合器

13、分离状态图图21-7 离合器的工作情况示意图1输入轴；2活塞；3活塞止逆球；4单向阀；5离合器钢片；6离合器摩擦片；7齿圈；8回位弹簧；9活塞缸4.1 离合器（a）离合器结合状态图 4.2 制动器 制动器用来制动行星齿轮系统三元件中的任一元件，改变齿轮的组合。在液力自动变速器中常用湿式多片制动器和带式制动器两种。由于带式制动器空间尺寸小，容易布置，过去采用较多。片式制动器的接合平稳性比带式易于控制，可以基于性能要求增减片数，适应不同排量的发动机，应用非常广泛。4.2 制动器 制动器用来制动行星齿轮系统三4.3 单向离合器 单向离合器广泛应用于行星齿轮变速器和综合式液力变扭器中，其作用和离合器、

14、制动器相同，用于固定或连接几个行星排中的某些中心轮、行星架、齿圈等基本元件，以使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，其固定和接连只能是单方向的。当与之相连接的元件受力方向与锁止方向相同时，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。 单向离合器无需控制机构，其工作完全由与之相连接元件的受力方向控制。它能随着行星齿轮变速器挡位的变换，在与之相连接的基本元件受力方向发生变化的瞬时即产生接合或脱离，不但能保证平顺无冲击换挡，还能极大地简化液压控制系统。 当与之相连接的元件受力方向与锁止方向相同时，该元件即被固定或连接；当受力

15、方向与锁止方向相反时，该元件即被释放或脱离连接。4.3 单向离合器 单向离合器广泛应用于行星1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森5.1 液压控制系统的组成和分类 自动变速器的自动控制是靠液压系统来完成的。液压系统由动力源、控制机构、执行机构3部分组成。 动力源是被液力变矩器驱动的油泵，它除了向控制器提供冷却补偿油液，使其内部具有一定压力外，还向行星齿轮变速器提供润滑油。 控制机构主要包括主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统和缓冲安全

16、系统等。根据其换挡信号系统和换挡阀系统采用的是全液压元件还是电子控制元件，可将控制机构分为液控式和电控式两种。 执行机构包括各离合器、制动器的液压缸。5.1 液压控制系统的组成和分类 自动变速器5.2 主油路系统 自动变速器油从油泵进入主油路系统。由于油泵是发动机直接驱动的，因此它的输出流量和压力都受到发动机运转状况的影响。发动机运行过程中的转速变化很大，使得油泵的输出流量和压力变化也很大。 主油路调压阀的作用是将油泵输出压力精确调节到所需的油压后再输入主油路，多余的油返回油底壳，使系统压力稳定在一定范围内，如图21-8所示。图21-8 主调压阀5.2 主油路系统 自动变速器油从油泵进入主5.

17、3 换挡信号系统 给自动变速器提供换挡操纵的有两个信号：发动机的负荷和汽车车速信号，分别由节气门阀和离心式速控阀提供。 节气门阀反映的是节气门开度大小变化时的油压，如图21-9所示。根据输入方式的不同，它可分为机械式节气门阀和真空式节气门阀两种。 离心式速控阀也叫离心调速阀和离心调速器。其作用是为自动变速器换挡阀提供一个随车速变化的控制油压。它是利用轴旋转时重块所产生的离心力来控制润滑阀芯的位置，故称离心式速控阀，如图21-10所示。5.3 换挡信号系统 给自动变速器提供换挡操5.3 换挡信号系统图21-9 节气门阀图21-10 速控阀5.3 换挡信号系统图21-9 节气门阀图21-10 5.

18、4 换挡阀系统1.手动阀 手动阀是安装在控制系统阀板总成中的多路换向阀，由驾驶室内的自动变速器操纵手柄控制，如图21-11所示。图21-11 手动阀5.4 换挡阀系统1.手动阀 手动阀是安装在5.4 换挡阀系统2.换挡阀 换挡阀是弹簧液压作用式的方向控制阀，它有两个工作位置，可以实现升挡或降挡的自动变换，如图21-12所示。图21-12 23换挡阀5.4 换挡阀系统2.换挡阀 换挡阀是弹簧液1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 CONTENTS4辛普森式行星齿轮变速机构5液压控制系统6自动变速器常见故障的诊断与排除1自动变速器概述2液力变矩器3单排行星齿轮机构目录 4辛普森6.1 换挡冲击大检查发动机怠速是否过高。检查是否有升挡过迟的现象。检查节气门拉索或节气门位置传感器是否调整不当。检查油压电磁阀的线路及油压电磁阀是否正常，ECU是否在换挡的瞬间向油压电磁阀发出控制信号。故障诊断方法6.1 换挡冲击大检查发动机怠速是否过高。检查是否有升挡过6.2 无超速档040605010203故障诊断方法进行故障自诊断，检查有无故障代码。检查液压油温度传感器。检查挡位开关和节气门位置传感器的信号。检查超速挡开关。检查超速电磁阀是否正常。检查在空载状态下自动变速器的升挡