自动变速器维修

自动变速器维修第1页/共79页1.1液力传动的工作原理第2页/共79页

一、液力传动概述

在传动装置中以液体（矿物油）为工作介质进行能量传递与控制的装置称为液体传动装置，简称液体传动。

在液体传递能量时，存在着将机械能转变为液体能，再由液体能转变为机械能的过程。

液体能有三种形式：位能、压力能和动能。在液体传动中，液体的相对高度位置变化很小，故位能与压力能、动能相比，可以忽略不计。

第3页/共79页

液体传动中液体能量变换的主要形式为压力能和动能。

凡是主要以工作液体的压力能进行能量传递和控制的装置称为液压传动装置，简称液压传动。其工作元件称为液压元件。凡是主要以工作液体的动能进行能量传递与控制的装置称为液力传动装置，简称液力传动或动液传动。第4页/共79页二、液力传动原理

液力传动装置是20世纪初开始研究的，最早用于船舶工业。汽车上采用液力传动是第一次世界大战之后。

在20世纪30年代，英国和美国将液力传动应用于公共汽车，至第二次世界大战期间，许多军用车辆和专用汽车也开始采用液力传动装置。

现代的汽车尤其是轿车广泛采用了液力传动装置。

第5页/共79页

最初的液力传动装置方案是由德国的盖尔曼·费丁格尔教授提出的，如图１－１所示。由离心泵、集水槽、进水管、连接管路、导水机构、水轮机等组成。第6页/共79页第7页/共79页第8页/共79页

①使汽车具有良好的自动适应性

采用液力变矩器的汽车，在困难和复杂的路面上行驶，行驶阻力增大时，液力变矩器能使汽车自动地增大驱动力，同时自动地降低行驶速度，以克服增大的行驶阻力；反之，当行驶阻力减小时，汽车又能自动地减小驱动力和提高汽车行驶速度，保证发动机能经常在额定工况下工作。既可避免发动机因负荷突然增大而熄火，又能满足汽车行驶的要求，因而具有自动适应性。1．液力传动的优点

三、汽车采用液力传动的优缺点第9页/共79页

②提高汽车的使用寿命

液力传动的工作介质是液体，各叶轮之间可相对滑转，故液力元件具有减振作用。液力元件既能对发动机曲轴的扭转振动起阻尼作用，提高传动元件的使用寿命，又能降低来自汽车行驶系统或传动系统中的动载荷，提高发动机的使用寿命。

试验表明：采用液力传动后，发动机使用寿命可提高85％，变速器使用寿命可提高１～２倍，传动轴、驱动半轴寿命可提高85％。第10页/共79页

③提高汽车的通过性和具有良好的低速稳定性。

装有液力变矩器的汽车可以在泥泞地、沙地、雪地等软路面以及非硬土路面行驶，能提高车辆的通过性，并具有良好的低速稳定性。据对比试验表明：采用液力传动的汽车，在软路面起步和行驶时，下陷量约减小25％，滑转小，附着储备增大２～３倍。第11页/共79页

④简化操纵和提高舒适性

采用液力传动的汽车，可使汽车起步平稳，并在较大范围内进行无级变速。可以少换挡或不换挡，减轻驾驶员的疲劳。在行驶过程中液力元件可以吸收和减少振动、冲击，从而提高车辆的舒适性。

⑤可以不中断地充分利用发动机的功率，有利于减少排气污染。第12页/共79页2．液力传动的缺点

①液力传动系统的效率要比机械传动系统低。液力传动系统的传动效率一般只有82%~87％左右，而机械传动的效率可达95%~97％。

②为了使液力传动能正常工作，需要设置冷却补偿系统，因而使结构复杂，体积和重量大，成本高。第13页/共79页1.2液压传动的结构与工作原理

第14页/共79页

图１－２所示为液压千斤顶的工作原理。它由手动柱塞液压泵和液压油缸两大部分构成。大、小活塞与缸体及泵接触面之间保持良好的配合。一、液压传动的工作原理第15页/共79页第16页/共79页第17页/共79页

工作时关闭放油阀，向上推起手柄1时，活塞3被带动上移，油腔４容积增大，形成局部真空，将油吸入油腔４。第18页/共79页

当这个作用力大于油腔10中油液对钢球的作用力时，钢球被推开，油腔４中油液的压力就传递到油腔10，油液被压入油腔10，迫使它的密封容积变大，结果推动活塞11和重物一起上升（图１-２c），反复推压手柄1，就会连续不断地将油液压入油腔10，使活塞11和重物不断上升，从而达到起重的目的。第19页/共79页

当压下手柄1时，活塞３下移，油腔４容积减小。油液受到外力挤压，产生压力，迫使单向阀５关闭，并使单向阀７的钢球受到一个向上的作用力。手压手柄的力越大，液体压力就越高，作用在单向阀７的钢球上向上的力就越大。第20页/共79页

二、液压传动的组成

①动力部分——液压泵。它将机械能转换为液压能，给液压系统提供压力源，如图1-2中的1、2、3、5、7组成的手动和柱塞泵。

②执行部分——液压缸或电动机。它将液压能转换为机械能，输出力、行程和速度，如图1-2中活塞11和缸体12组成的液压缸。

③控制部分——控制阀。控制液体压力、流量、流速和方向，如放油阀。

④辅助部分——输送液体、储存液体、过滤液体、密封等，如油箱、管路。第21页/共79页

三、液压传动系统的工作特性

①力的传递按帕斯卡原理进行，在密闭容器内的平衡液体中，任何一点的变化，将等值地传给液体中的所有各点，这就是帕斯卡原理。因此，密闭容器内的平衡液体中，各点的压力相等（图１－３）。第22页/共79页

②工作活塞的液压作用力等于油压与活塞面积的乘积，作用方向为垂直于作用面。因此，可用提高压力和加大活塞面积的方法来产生较大的液压作用力。第23页/共79页

③液体的可压缩性很小，故一般液压传动中视液体为不可压缩的。因此运动的传递按等容积原则进行，并且，工作活塞的运动速度，取决于流量而与压力无关。第24页/共79页1.3液压基本回路的组成与特点第25页/共79页

液压基本回路是用液压元件组成以液体为工作介质并能完成特定功能的基本回路。常用的基本回路按其功能可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和顺序动作回路四大部分。第26页/共79页

控制液流的通、断和流动方向的回路称为方向控制回路，换向阀是方向控制回路中的主要元件。

（1）电磁换向阀及换向回路

电磁换向阀是电磁铁来推动阀芯，控制液流的通、断及改变流向，实现自动化和远程控制。

1．方向控制回路一、液压基本回路的组成和特点第27页/共79页第28页/共79页第29页/共79页

电磁换向阀的工作原理：

当电磁阀不通电时，阀芯在弹簧作用下，处于左端位置，压力油管Ｐ与Ｂ通，接油缸后腔，油缸前缸Ａ与回油路管Ｏ相通；第30页/共79页

当电磁阀通电时，电磁力向右吸衔铁，衔铁通过推杆使阀芯右移，Ｐ与Ａ通，Ｂ与Ｏ通，实现了换向。常用的电磁换向阀有二位二通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀、二位四通电磁换向阀等。第31页/共79页

（2）液动换向阀

利用液体压力和弹簧的作用力实现换向。阀芯的一端被弹簧推动，而另一端则受到液压的作用，利用液压的升高或降低来使阀芯左、右移动，实现液流方向的改变。第32页/共79页第33页/共79页第34页/共79页第35页/共79页

（3）电液换向阀

电液换向阀是利用电磁阀控制液动换向阀的控制油路，从而实现流向的改变。

当电磁阀通电时，换向阀的控制油压泄空，弹簧的作用力推动阀芯右移；当电磁阀不通电时，换向阀的控制油压形成，推动阀芯左移。阀芯左、右移使油路发生变化。自动变速器中受电磁阀控制的换挡阀就是此种形式。第36页/共79页图1-7电液换向阀第37页/共79页第38页/共79页

（4）手动换向阀

利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向。连杆或缆绳图1-8手动换向阀第39页/共79页

压力控制回路主要是调节系统或系统的某一部分的压力，可用来实现调压、减压等控制。实现压力控制的阀类称为压力调节阀。自动变速器中常用的压力调节阀有以下几种。２．压力控制回路第40页/共79页

（1）球阀式

它由弹簧和钢球组成。

当管路液压低于规定值，球阀在弹簧作用下关闭。

当管路液压力超过规定压力时，钢球上升，球阀打开，从管路排出油液，从而起到调节管路压力的作用,防止管路压力过高。图1-9球阀式压力调节阀第41页/共79页第42页/共79页第43页/共79页

（2）活塞式

当液压未超出规定压力时，在弹簧作用下活塞将上移，将排液口关闭；

当液压超过规定压力，活塞下移至一定位置时，排液口开启，从系统排出工作油液，以调节油压。图1-10活塞式压力调节阀第44页/共79页第45页/共79页

这种压力调节阀类似于活塞形式图1-11滑阀结构（3）滑阀形式第46页/共79页第47页/共79页

当油压低于规定值时，油压作用在端面Ａ上向下的力Ｆ１小于弹簧作用在端面Ｂ上向上的力Ｆ2，滑阀将排液口关闭。此时，阀将不起调节作用。

当油压超过规定压力时，Ｆ１大于Ｆ２，液压的作用力使油阀下移，开启排液口，通过排液口排出工作油液，起到调节压力的作用。工作情况第48页/共79页图1-12滑阀式压力调节阀工作原理第49页/共79页第50页/共79页

（4）改良滑阀式

在滑阀的上、下两端施加了两个独立油压，可根据这两个独立油压的升高或下降来操纵调压的油压，其结构示意图如图1－13所示。图1-13改良滑阀式压力调节阀结构第51页/共79页第52页/共79页

滑阀上端面Ａ和端面Ｂ的有效作用力不相同，即F2＞F1，当压力油流经时将产生一个向下的推力。

当无外加压力时，利用弹簧的作用力与压力油产生的向下的推力控制滑阀的位置，调节油压。

无外加油压的调节情况第53页/共79页第54页/共79页

当下面有外加压力时，调节油压将变化，油压会升高，且外加油压越高,调节后的油压越高。下面加油压的调节情况第55页/共79页第56页/共79页

而当上面有外加压力时，调节油压将会降低，外加压力越大，调节后的油压越低。

自动变速器控制系统的主调节阀就是这种型式。

第57页/共79页

（5）调压回路的应用如图1－17所示，１为油泵、阀２调节系统压力、阀３为安全调压阀。图1-17调压回路1-油泵；2-阀；3-阀第58页/共79页

３.流量控制回路

液压系统流量控制的目的是控制液压执行元件的运动速度。在自动变速器控制系统中是用来控制液压缸内的活塞的运动速度，防止执行元件接合过快而出现冲击。流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流节流阀等。

自动变速器控制系统中，用来控制流量的主要是节流阀。第59页/共79页

（1）筒式节流阀

旋动手轮，阀芯便作轴向移动，并改变节流口的开度，从而改变油液通过的流量。这种节流阀结构简单，一般用于流量调节要求不变的场合。图1-18筒式节流阀第60页/共79页

（2）单向节流阀当油液从油口Ｐ１进入时，阀芯保持在调节杆所限定的位置上，油液只能经过阀芯上的三角形节流沟槽流向油口Ｐ2，这时阀起节流作用。当油液从该阀的油口Ｐ２进入时，阀芯被油压压下，油液得以通过并从油口Ｐ１流出，这时阀起单向阀的作用，不起节流作用。

这种型式被自动变速器控制系统广泛采用。第61页/共79页图1-19单向节流阀第62页/共79页

（3）节流阀的应用回路

用单向节流阀来控制活塞的前进速度，减小冲击，回程时通过单向阀迅速排油，以使活塞快速后退。图1-20单向节流回路第63页/共79页

（4）容积调速回路

自动变速器控制系统中是利用执行元件的容积变化来调节执行元件的速度。给液压缸供油时，利用蓄压减振器中活塞的下移使容积变大，从而使液压缸内的活塞移动速度减小，以减少接合冲击。

图1-21容积调速回路原理第64页/共79页４．顺序动作回路

顺序动作回路的作用是控制执行元件的先后动作顺序，回路中主要元件是顺序阀。根据控制油液来源的不同，顺序阀可分为两类：一类是直接利用本阀的进油压力进行控制的自控顺序阀；另一种是利用外来油压进行控制的远控顺序阀。自动变速器控制系统中所用的为自控顺序阀。第65页/共79页

如图1－22所示，只有进油口油压达到规定值后，才能使阀芯克服弹簧作用力移动，从出油口流出，这就使这两路油压控制的执行元件有一个先后动作顺序。图1-22顺序阀第66页/共79页第67页/共79页

图1-23倒挡离合器顺序控制回路第68页/共79页

图1-23倒挡离合器顺序控制回路第69页/共79页