自动变速器课件

自动变速器课件第一页，共107页。第四节自动变速器第二页，共107页。

自动变速器具有

自动变速、连续变扭矩、换挡时不中断动力传递；操作轻便、换挡平稳、过载保护；可以减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶的机动性、安全性和越野性。

因此，现在越来越多的轿车甚至货车都装有自动变速器。第三页，共107页。自动变速器类型1、液力自动变速器：液控液动自动变速器（AT)：电控液动自动变速器（EAT)：2、电控机械自动变速器：机器人系统+手动变速器（AMT)双离合器+手动变速器（DSG)3、机械无极自动变速器（CVT)：第四页，共107页。第五页，共107页。第六页，共107页。第七页，共107页。第八页，共107页。

电控液力自动变速器的总体构造第九页，共107页。

不同车型的自动变速器在结构上往往有很大的差异。但总体来说，主要包括：

液力变矩器、齿轮变速器、换挡执行机构、液压控制系统、电子控制系统、壳体等几个部分。第十页，共107页。第十一页，共107页。一、液力变矩器

液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。它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。

它具有以下作用：

①起到自动离合器的作用，传递或不传递发动机扭矩至变速器。②减速增扭。

第十二页，共107页。③实现无级变速。④缓和冲击。⑤驱动控制系统的油泵。⑥起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。第十三页，共107页。

现代的汽车尤其是轿车上广泛采用了液力变矩器。第十四页，共107页。1.液力变矩器的结构变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。第十五页，共107页。第十六页，共107页。第十七页，共107页。液力变矩器的结构

1.泵轮：泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装有许多扭曲的叶片，叶片内缘则装有让变速器油液平滑流过的导环。变矩器壳体与曲轴后端的驱动盘相连接。

第十八页，共107页。2.涡轮：涡轮上也装有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶片的扭曲方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相连。

泵轮叶片与涡轮叶片相对安装，中间有3～4mm的间隙。

第十九页，共107页。3.导轮：导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与自动变速器壳体连接的导管轴上。它也是由许多扭曲叶片组成的。4、单向离合器

第二十页，共107页。二、齿轮变速器作用:是进一步扩大液力变矩器传递过来的转速、扭矩的变化范围，并使自动变速器具有空挡和倒挡，用以中断动力传递和实现倒车。位置：

第二十一页，共107页。

自动变速器中采用的齿轮变速器有普通齿轮式和行星齿轮式两种。目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用普通齿轮式。第二十二页，共107页。行星齿轮机构行星齿轮机构的组成：

它由太阳轮、行星齿轮、行星齿轮架、齿圈等组成。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。

行星齿轮为周转式齿轮系统，与定轴式齿轮系统一样，也可以变速、变矩。

第二十三页，共107页。第二十四页，共107页。

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。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。第二十五页，共107页。

1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星齿轮第二十六页，共107页。单排行星齿轮机构的变速原理

(1)齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动。

(2)齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动。

(3)太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动。(4)太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动。

(5)行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动。

(6)行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动。

(7)把三元件中任意两元件接合为一体的情况：

(8)三元件中任一元件为主动，其余的两元件自由：

第二十七页，共107页。固定件主动件从动件转速旋转方向齿圈太阳轮行星架减速与主动件同向行星架太阳轮加速太阳轮齿圈行星架减速与主动件同向行星架齿圈加速行星架太阳轮齿圈减速与主动件反向齿圈太阳轮加速第二十八页，共107页。三、换档执行机构行星齿轮变速器中所有的齿轮都是处于常啮合状态，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

换挡离合器制动器相当于同步器单向离合器三种执行元件，起连接、固定和锁止作用。第二十九页，共107页。第三十页，共107页。

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。

第三十一页，共107页。

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．换挡离合器结构和工作原理第三十二页，共107页。

自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。它通常由离合器鼓、离合器活塞、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。

第三十三页，共107页。第三十四页，共107页。第三十五页，共107页。换挡离合器第三十六页，共107页。

右第三十七页，共107页。

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。目前常见的是带式制动器和片式制动器。

2．制动器的结构和工作原理第三十八页，共107页。

带式制动器又称制动带，它由制动鼓、制动带、液压缸及活塞等组成。

制动鼓与行星排的某一基本元件连接，并随之一起转动。1）带式制动器第三十九页，共107页。第四十页，共107页。带式制动器第四十一页，共107页。第四十二页，共107页。第四十三页，共107页。带式制动器的工作原理

当油缸无油压时，制动带与制动鼓之间有一定的间隙，制动鼓可随与它相连的行星排元件一同转动。

当油缸油压升高时，油压作用在活塞上推动活塞，使之克服回位弹簧的作用力而移动，活塞上的推杆随之向外伸出，将制动带压紧在制动鼓上，因此制动鼓被固定而不能转动，此时制动器处于制动状态。

第四十四页，共107页。2）片式制动器片式制动器由制动器鼓、制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成

工作原理和湿式多片离合器基本相同，但片式制动鼓（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。第四十五页，共107页。第四十六页，共107页。第四十七页，共107页。第四十八页，共107页。第四十九页，共107页。

单向离合器的作用：固定或连接几个行星排中的某些基本元件，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，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第五十页，共107页。第五十一页，共107页。第五十二页，共107页。四、油泵

油泵通常安装在液力变矩器之后，由飞轮通过液力变矩器壳直接驱动，为液力变矩器、控制系统及换挡执行机构的工作提供一定压力的液压油。第五十三页，共107页。

现在几乎所有的轿车自动变速器都采用了电控液动系统。电控液动系统能按汽车行驶的需要选择相应的挡位，实现更复杂、更合理的控制，获得更理想的经济性和动力性，并可简化液压控制系统，提高控制精度和反应速度，容易实现整车控制。

它由电子控制装置和阀板总成两个部分组成。五、控制系统第五十四页，共107页。

电子控制装置由传感器、控制开关、执行器及电子控制单元等组成。

电子控制单元根据传感器检测所得节气门开度、车速、油温等运转参数，以及各种控制开关送来的当前状态信号，经运算比较和分析后按设定的程序，向各个执行器发出指令，以操纵阀板总成中各种控制阀的工作，从而最终实现对自动变速器的控制。第五十五页，共107页。第五十六页，共107页。

自动变速器的控制系统有液力式和电液式两种。

液力式控制系统包括由许多控制阀组成的阀板总成以及液压管路。

电液式控制系统除了阀板总成及液压管路之外，还包括电子控制单元、传感器、执行器及控制电路等。阀板总成通常安装在齿轮变速器下方的油底壳内。第五十七页，共107页。

驾驶员通过操纵手柄改变手动阀的位置，控制系统根据手动阀位置、节气门开度、车速等因素，利用液压自动控制和电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡，它影响自动变速器的功能和性能。第五十八页，共107页。六、档位介绍按钮式和拉杆式１.换挡操纵手柄它通过一根缆绳和一连杆机构与自动变速器连接。驾驶员通过操纵手柄可以选择行驶方式。为控制系统提供信号。第五十九页，共107页。本田：P、R、N、D4、D3、2、1丰田：P、R、N、D、2、L日产车系：P、R、N、D、2、1欧美：P、R、N、D、S、L或D、3、2、1第六十页，共107页。

（１）Ｐ位（停车挡）

当操纵手柄位于该位置时，自动变速器将机械地锁止输出轴，使驱动轮不能转动，防止汽车移动，如图２－２所示，同时换挡执行机构使自动变速器处于空挡状态。该位置可以起动发动机。当操纵手柄移开该位置时，停车锁止机构即被释放。第六十一页，共107页。（２）Ｎ位（空挡位）

当操纵手柄位于该位置时，换挡执行机构的动作和停车挡几乎相同，也是使自动变速器处于空挡状态。此位置可以起动发动机，此时发动机的动力虽经输入自动变速器，但只能使之空转，输出轴无动力输出。

第六十二页，共107页。（３）Ｒ位（倒车挡）

当操纵手柄位于该位置时，自动变速器中输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反，可以用于实现停车。第六十三页，共107页。（４）Ｄ（D4)位（前进挡）

轿车自动变速器的操纵手柄处于该位置时，可以实现４个不同传动比的挡位，即１挡、２挡、３挡和超速挡，超速挡的传动比小于１。操纵手柄位与该位置时，自动变速器的液力式或电液式控制系统能根据车速、节气门开度等因素的变化，按照设定的换挡规律，自动变换挡位。该挡位可用于在一般道路上行驶或小坡道行驶时采用。第六十四页，共107页。（5）3（D3)位（前进高速挡）

轿车自动变速器的操纵手柄处于该位置时，可以实现3个不同传动比的挡位，即１挡、２挡、３挡。操纵手柄位与该位置时，自动变速器的液力式或电液式控制系统能根据车速、节气门开度等因素的变化，按照设定的换挡规律，自动变换挡位。该挡位可用于在一般道路上行驶或小坡道行驶时采用。第六十五页，共107页。（6）2（Ｓ）位（前进中速挡）

操纵手柄位于该位置时，自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围。自动变速器只能在１挡、２挡之间自动换挡（有的自动变速器Ｓ位置锁定在２挡）。第六十六页，共107页。（7）Ｌ（1）位（前进低挡）

当操纵手柄位于该位置时，自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围。自动变速器只能在１挡、２挡之间自动换挡或只能保持在１挡。该位适用于陡坡或路况较差的道路上行驶时采用。第六十七页，共107页。2.加速踏板

加速踏板通过加速缆绳和节气门连接。加速踏板踩下的角度即节气门的开度被准确地传递到自动变速器。自动变速器根据节气门的开度来进行换挡控制和主油路压力控制。第六十八页，共107页。

七、冷却系统

液力变矩器在传递动力的过程中，因传动效率低，从而使部分能量转换为液压油的热能，会使液压油的温度急剧升高。油温是影响自动变速器使用寿命的主要因素。油温过高，使油液变质，缩短使用寿命。保持正常的油温，从液力变矩器出来的液压油需经冷却后回油底壳或去润滑行星齿轮机构。油冷却器位于发动机前端水冷却器的附近。第六十九页，共107页。七、壳体

壳体是自动变速器的安装基础件。自动变动器的行星齿轮机构、执行机构、阀板总成、油泵等都是安装在壳体上。同时壳体上还加工有油道以及测压孔。另外壳体设有通风塞，以防止壳体内压力过高。第七十页，共107页。组合式行星齿轮系统第七十一页，共107页。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，让一个行星齿轮组的输出成为另一个行星齿轮组的输入。通常输出轴与该组件相连。（１）辛普森式行星齿轮机构的结构第七十二页，共107页。辛普森式齿轮系统第七十三页，共107页。2.拉维娜式齿轮机构

优点：主要是结构紧凑，由于相互啮合的齿数较多，因此传递的扭矩较大。适合FF式布置。可以组合成三个前进档、一个倒档桑塔纳、捷达轿车

第七十四页，共107页。第七十五页，共107页。第七十六页，共107页。辛普森（simpson）式与拉威挪（ravigneaux）式的特点：辛普森式与拉威挪式都是具有3个前进档和1个倒档的复合式行星齿轮变速机构；并都有4个控制元件。离合器与制动器的作用是改变行星齿轮各运动件之间的相对运动关系，实现不同的档位传动。辛普森式的两排行星齿轮机构共用太阳轮，拉威挪式的两排行星齿轮机构共用齿圈和行星架；拉威挪式结构复杂，传动效率比辛普森式低，但其结构比较紧凑。第七十七页，共107页。双离合器自动变速器1、概述：DSG—直接换挡离合器。基于手动变速器拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。目前世界上最先进的、具有革命性的自动变速器。手动和自动2种控制模式，除了排档杆可以控制外，方向盘上还配备有手动控制的换档按钮，在行驶中，2种控制模式之间可以随时切换。

第七十八页，共107页。2、结构组成：多片湿式离合器三轴式齿轮变速器自动换挡机构电子控制液压控制系统第七十九页，共107页。第八十页，共107页。第八十一页，共107页。第八十二页，共107页。三轴式齿轮变速器：实心轴：1、3、5、R档主动输入轴空心轴：2、4、6档从动轴1：1、3、5、R档主动输出轴轴2：2、4、6档从动第八十三页，共107页。第八十四页，共107页。3、工作原理：传统的手动变速箱使用一台离合器，换挡动作分为三个动作传统的自动变速箱没有控制与发动机输出轴通断的离合器，而是靠液力变矩器配合行星齿轮组进行换档。DSG可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内，他没有液力变矩器也没有行星齿轮组。

第八十五页，共107页。用“双”离合器控制与发动机动力的通断，这两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。当变速箱运作时，一组齿轮被啮合，而接近换挡之时，下一组挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时一离合器将使用中的齿轮分离，同时另一离合器啮合已被预选的齿轮；这四个动作都是在电控单元的控制和作用下同时进行的。

第八十六页，共107页。4、特点：能耗损失非常有限，燃油经济性好。反应非常灵敏，具有很好的驾驶乐趣。加速过程中不会有动力中断的感觉。选用手动模式时，如果不做升档操作，即使将油门踩到底，DSG变速器也不会升档。换档逻辑控制可以根据司机的意愿进行换档控制。在手动控制模式下，可以跳跃降档。

第八十七页，共107页。电控机械无极自动变速器1、CVT概述：无级变速器与传统的自动变速器不同，它不带一组齿轮组成的齿轮箱，这意味着它没有联锁齿轮。最常见类型的CVT可以在设计精巧的皮带轮系统上操作，该皮带轮系统可以在最高档位和最低档位间提供无限的可变性，而没有不连续的步骤或换档。

第八十八页，共107页。第八十九页，共107页。第九十页，共107页。2、结构组成：电子液压控制系统电磁离合器方向转换系统离合器+双排行星齿轮无极变速传动系统（核心部分）高功率金属或橡胶皮带可变输入“驱动”皮带轮输出“从动”皮带轮第九十一页，共107页。第九十二页，共107页。第九十三页，共107页。第九十四页，共107页。

带轮中心与皮带在凹槽中的接触位置之间的距离即为节圆半径。当带轮远离时，皮带位于较低处，且节圆半径减小。当带轮靠近时，皮带位于较高处，且节圆半径增加。驱动皮带轮的节圆半径与从动带轮的节圆半径之比决定了档位的高低。第九十五页，共107页。2、工作原理：通过主动轮和从动轮的可动盘做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；可动盘的移动量是由驾驶员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；主动轮、从动轮工作半径可连续调节——无极变速。第九十六页，共107页。液力传动装置第九十七页，共107页。

汽车上所采用的液力传动装置有液力偶合器和液力变矩器，两者均是利用液体在循环流动过程中液流动能的变化来传递动力的，即动液传动，俗称液力传动。现代的汽车尤其是轿车上广泛采用了液力变矩器。第九十八页，共10