自动变速器各部件的结构及工作原理

自动变速器各部件的结构及工作原理01了解自动变速器常用液压元件的工作原理02熟悉液力耦合器和液力变矩器的结构与工作原理03了解行星齿轮变速与传动原理0102

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行星齿轮变速器自动变速器常见液压元件的工作原理液力偶合器和液力变矩器1、自动变速器常见液压元件的工作原理

1.液压油泵（1）内啮合式齿轮油泵1）组成:主动齿轮(外齿齿轮)、从动齿轮(内齿齿轮)、月牙形隔板、泵壳、泵盖等。2）月牙形隔板将主动齿轮与从动齿轮隔开，主、从动齿轮靠紧月牙形隔板，且三者间有微小问隙。月牙形隔板将主、从动齿轮之间空出来的容积分割成二部分。3）工作原理：主动齿轮带动从动齿轮旋转，在齿轮脱离啮合的一端，容积不断增大，成为低压吸油腔，把油吸入；在齿轮开始啮合的一端，容积不断减小，成为高压油腔，把油压出。(2)转子式油泵

1)组成:内转子、外转子(比内转子多一个齿)、泵壳、泵盖等2)原理:发动机旋转时，变距器驱动油泵转子朝相同的方向旋转。转子转动，工作腔的容积发生变化：容积由小变大，形成局部真空，将液压油从进油口吸入；容积由大变小，形成局部高压，将液压油从出油口排出3)优缺点:转子式油泵具有结构简单、尺寸紧凑、噪音小、运转平稳、高速性能好的优点；其缺点是输出脉动大，加工精度要求高。转子式油泵说明:内、外转子之间形成与内转子齿数相同的工作腔。(3)叶片式油泵1)组成:定子、转子、叶片、配油盘、壳体、泵盖等2)工作原理:转子转动时，叶片被离心力向外甩出紧贴定子内壁上。叶片沿定子内壁的轮廓滑动，叶片与内壁之间形成月牙形的工作腔，容积不断地增大和减小。①在工作腔容积逐渐增大的一侧，形成真空，油液经配油盘进油口吸入油泵。②在工作腔容积逐渐减小的一侧，油液经配油盘出油口压出。叶片泵转子上有均匀分布的径向狭槽，矩形叶片安装在槽内，并可在槽内滑动。定子和转子的两端装有配油盘，盘上开有吸油窗口和排油窗口，分别与进出油口相通。（4）控制机构1）压力控制阀(压力阀/压力调节阀)作用:用来控制油路中液流压力的。在液压系统中可起到安全保护、保持系统压力和调节系统压力等。在自动变速器中压力控制阀用于对油压进行调节和控制，以适应工作的需求。依靠液体压力和弹簧力平衡的原理来实现压力控制的，常分为球阀、活塞阀和滑阀三种。2）球阀工作原理:当管路液压超出系统规定压力时，球阀在液流压力的作用下克服弹簧弹力上升，从管路中排出油液以降低压力，保证系统压力不超过规定值，起到安全保护和稳定系统压力的作用。注意：球阀式压力控制阀常作限压阀。低于规定压力高于规定压力球阀的结构与工作图3）活塞阀低于规定压力高于规定压力活塞阀的结构与工作原理工作原理:当液压超出系统规定压力时活塞下移。活塞向下移动至规定位置时，泄油口开启，工作液从系统中排出，主油道内的液压得到控制，不会超出规定值。改变球阀弹簧或活塞弹簧的张力可以调节系统的工作油压。4）滑阀式压力调节阀工作原理:①系统油压正好与弹簧弹力平衡时，排油口封闭。②系统油压过高时，此时较大的油压力会推动阀芯左移，打开排油口泄油，使系统油压降低；③油压降低后阀芯会右移，逐渐关闭排油口，系统油压则保持在规定数值范围内。滑阀式压力调节阀2、液力偶合器和液力变矩器（1）液力偶合器1）液力偶合器的组成主动元件：泵轮：泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。作用:将发动机的机械能转变为自动变速器油的动能从动元件：涡轮：涡轮连接在从动轴上。在泵轮与涡轮上，均径向焊接带有一定弯度的叶片，用来传递动力。泵轮与涡轮叶片内圆有导流环，装合后构成循环圆，可促进油液循环。作用：将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能。2）液力偶合器的工作原理

当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，使涡轮在液压冲击下旋转,油液又从涡轮内缘流入泵轮内缘，返回的油液再次被甩向外圆。涡流的产生

当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向断面（循环圆）内，液体流动形成循环流，称为“涡流”。环流的产生

因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮间产生牵连运动，涡轮产生绕轴旋转的扭矩。可见，圆循环内的液体绕轴旋转形成“环流”。上述两种油流的合成，形成一条首尾相接的螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于汽车的行驶阻力矩时，汽车才能行驶。说明：在液力偶合器中，泵轮和涡轮间有较大的转速差时，将产生阻碍油液循环流动的紊流。为有效地引导泵轮与涡轮之间油液的流动，减少因无规则的紊流而产生的传动过程能量损失，通常在液力偶合器中，加入剖分式导环。液力偶合器的传动特点

根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在液压油上的转矩，即发动机传给泵轮的转矩与涡轮上输出的转矩相等，而不改变转矩的大小。液力偶合器不能使输出扭矩增大，只起液力联轴离合器的作用。虽然偶合器只能传递扭矩，但“软连接”给汽车带来多方面的好处。

①在没有附加其他机械操纵装置的情况下，能够通过它平稳地切断和接通发动机和驱动轮之间的动力传递，能够很好地适应汽车平稳起步的要求。

②“软连接”可以通过液体为介质，吸收传动系统的冲击和振动，延长零部件的寿命和减少噪声。

在保留偶合器优点的基础上，又诞生了液力变矩器，它不仅能够传递扭矩，而且还能增大扭矩。3)液力偶合器的传动效率液力偶合器工作特性：

涡轮的扭矩(Mw)和泵轮的扭矩(Mb)的关系式为：

Mw≤Mb

液力耦合器的传动效率η=MwNw/MвNвη=nw/nв=i(Mв=Mw)

当i=1时η=100%,但最高效率只可达97%左右。(2)液力变矩器1)液力变矩器的结构液力变矩器是为了改善液力偶合器的性能而在其基础上发展起来的，液力变矩器不但可以传递来自发动机的转矩，而且能将转矩成倍增大后传给变速器。2)液力变矩器的组成主要由泵轮（b)、涡轮(w)、导轮(d)组成。在液力偶合器的基础上，增设导轮。导轮介于泵轮和涡轮之间，通过单向离合器，单向固定在输出轴上。

（可顺转，不能逆转）√泵轮泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片径向安装在内。在叶片的内缘上安装有导环，提供一通道使ATF流动畅通。变矩器通过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，将带动泵轮一同旋转，泵轮内的ATF依靠离心力向外冲出。发动机转速升高时泵轮产生的离心力亦随着升高，由泵轮向外喷射的ATF的速度也随着升高。√涡轮涡轮同样也是有许多曲面叶片的圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮的叶片。涡轮通过花键与变速器的输入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶片相对而设，相互间保持非常小的间隙。√导轮导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮和涡轮之间。它安装于导轮轴上，通过单向离合器固定于变速器壳体上。导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反向转动。这样，导轮根据工作液冲击叶片的方向进行旋转或锁住3）液力变矩器中三个元件的功用：泵轮：将发动机的机械能转变为自动变速器油的动能；涡轮：将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能；导轮：改变自动变速器油的流动方向，从而达到增矩的作用。液力变矩器结构图4）单向离合器作用：单方向固定行星齿轮机构中某个基本元件的转动。

常见形式：滚柱斜槽式（液力变矩器常用）和楔块式（行星齿轮变速器常用）。楔块式滚柱斜槽式(3)液力变矩器工作及增矩原理1)工作原理

泵轮被发动机带动旋转时，泵轮叶片内的油液在离心力的作用下，从靠近轴线的内缘向外缘流动，在泵轮叶片的外缘处冲向涡轮叶片。油液将动力传给涡轮叶片后，沿涡轮叶片流向涡轮内缘并在内缘处冲向单向离合器叶片。单向离合器叶片使油液改变方向后再流回到泵轮内缘，如此循环。2)增矩原理单向离合器的作用a)导论锁止b)油液“反冲”c)导论自由转动(4)液力变矩器的传动效率1)转矩比K变扭比（K）=Mw/Mb，一般为2~4倍。转速比（i）=nw/nb≤1传动效率（η）=输出功率/输入功率＜1①nw=0时，K最大。②nwK③i达到某一定值时，涡流变得最小，K几乎为1，该点称为偶合器工作点，此时由于从涡轮流出的液流将冲击导轮叶片背面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，为防止这一现象的发生，单向离合器就使导轮与泵轮同向转动,此时起液力偶合器的作用a)液力变矩器的变化规律2)转速比ii=nw/nb≤13)传动效率ηη

=Mwnw/Mbnb=K·ib)液力变矩器效率变化曲线(5)带锁止离合器的液力变矩器由上述分析,即使变矩器到达偶合工况,由于泵轮与涡轮间必须有转速差存在,加之变距器液力传动的能量损失,传动效率与机械传动相比仍然较低.

为提高汽车的传动效率,减少油耗,现代轿车的自动变速器采用带锁止机构的变矩器.当达到偶合工况的某一点时,锁止机构工作用机械方式连接泵轮与涡轮,实现近乎100%的动力传递.

为提高传动效率，需设锁止离合器。目前,锁止机构有锁止离合器、离心式离合器和行星齿轮机构锁止三种,下面以锁止离合器为例介绍其工作原理:3、行星齿轮传动原理1)行星齿轮机构组成1-太阳轮2-齿圈3-行星架4-行星齿轮2)行星齿轮机构变速原理设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为zl、z2和z3，齿圈与太阳轮的齿数比为α。根据能量守恒定律，可得单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式:n1+αn2-(1+α)n3=0

其中：α=Z2/Z1＞13)单排行星齿轮机构传动方案√齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动

太阳轮带动行星齿轮沿静止的齿圈旋转，从而带动行星架以较慢的速度与太阳轮同向旋转，传动比为：

i13

=1+α

为前进降速档，减速相对较大。√太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动传动比为：

i23=1+1/α=1+z2/z1

为前进降速档，减速相对较小。√太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动传动比为：

i32=z2/(z1+z2)=α/(1+α)

为前进超速档，增速相对较小。√齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动

传动比为：i31=1/(1+α)

为前进超速档，增速相对较大。√齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动传动比为：i31=1/(1+α)

为前进超速档，增速相对较大。√行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动行星架固定，行星齿轮只能自转，太阳轮经行星齿轮带动齿圈旋转输