自动变速器电子教案

第一讲

要求：

1.了解自动变速器的历史和发展

2.掌握自动变速器的组成和各部分的功用；

3.掌握自动变速器的分类情况。第一章总论一、自动变速器的发展及应用汽车传动系中变速的自动化是车辆发展的高级阶段，自动变速技术一直是人们追求的目标，它的发展经历了漫长的历程。随着变速理论与设计的不断完善，自动变速器已被广泛地应用于轿车、大客车、重型自卸车、越野车、货车与工程机械、拖拉机及履带车辆上。在应用过程中，自动变速技术也不断地完善和发展。

1904年：美国通用汽车公司的凯迪拉克汽车采用了手操纵的三挡行星齿轮变速器。福特汽车采用了二挡行星齿轮变速器。

1926年：美国的瑞欧汽车使用了一种半自动变速器。

1938年：美国克莱斯勒汽车公司采用了液力偶合器，这为自动变速器的成功打下了基础，后来由液力变矩器代替液力偶合器。

1940年：通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上采用了全自动变速器，它是由液力偶合器，四个挡位的行星变速器和自动换挡系统组成的。

1948年：别克汽车上采用了全自动变速器。与此同时，英国、联邦德国等国家生产的汽车也相继采用了自动变速器。

50年代起：美国福特、克莱斯勒及通用等公司均将多种型号的自动变速器投入批量生产。近20年来，英国、法国、意大利、原联邦德国、瑞典、日本等国都已成立了一批自动变速器的专业化生产公司和专业厂，如美国的阿利森、英国的伯格伐努、原联邦德国的、意大利的菲亚特和日本的丰田等。

随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它包括电控液力机械传动的自动变速器和电控齿轮式机械传动的自动变速器。电控自动变速器可实现与发动机的最佳匹配，并可获得最佳的经济性、动力性、安全性及达到降低发动机排汽污染的目的。

二、自动变速器的特点

1、自动变速消除了驾驶员换挡技术的差异性

自动变速系统可按最佳换挡规律，自动地完成换挡需求，从而获得整车的最佳燃油经济性、动力性及较低的污染排放。

2、自动变速器提供了良好的传动比转换性能

自动变速器的速度变换不仅迅速而且连续平稳，提高了乘坐舒适性，也提高了变速器及传动系零件的使用寿命，因为采用液力元件，可吸收动力传动装置中的动载荷。同时自动换挡避免了粗暴换挡所产生的冲击与动载。

3、自动变速器改善了车辆的动力性和通过性

自动变速器因其液力变矩的变矩性能可实现无级自动换挡，而使汽车的起步、加速性能大大提高。自动换挡过程中传动系功率不中断，且可获得最佳换挡时刻进行换挡，提高了车辆的加速性能和平均行驶速度。另外，液力传动的自动换挡，可显著地改善车辆的通过性，能以较高的速度通过雪地、松软路面。

4、自动变速器可减轻驾驶员疲劳强度，提高行车的安全性

自动变速器从根本上简化了操纵，由于取消了离合器踏板和变速杆，驾驶员只需操纵油门踏板，即可实现自动变速。若用巡航控制，连油门也无需人工控制了。这样极大地降低了驾驶员的劳动强度，使驾驶员从频繁的换挡操纵中解放出来，集中精力观察路面状况，操纵方向盘。

5、自动变速器可减少发动机排气污染

汽车排放的CO和有毒物质的含量与发动机使用条件有关。发动机在稳定工况下排放量小，而在非稳定状况下排放量大。发动机在极高与极低转速工作或加速时，容易产生黑烟。由于无级变速和自动换挡技术的使用，能把发动机限制在污染较小的转速范围内工作，从而可降低发动机排放中害物含量。

自动变速器除具有以上优点外，还有一定的缺点，其缺点主要有：

(1)较手动变速器，自动变速器结构复杂，制造精度要求高，加工量大，制造难度大，成本高。

(2)传动效率低。一般液力传动效率最高可达80%，比机械传动效率低8%12%，但从整车效率看，通过采用与发动机的最佳匹配，遵循最佳换挡规律，并采用变矩器的锁止，增加机械挡数与采用超速换挡装置，可使其机械效率达到手动变速器的水平。

(3)由于自动变速器结构复杂，相应的维修技术也较复杂。要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。

第一节

自动变速器的组成和各部分功用

一、自动变速器的组成

如图所示，自动变速器主要由液力传动装置、机械传动装置、液压控制系统、人机联动装置、电控系统、自动变速器油散热器等组成。图1-1自动变速器的组成

1、液力传动装置

该装置安装在发动机后端的飞轮上，其内部装满了自动变速器油。常用的为液力变矩器，其结构如图所示。变矩器主要由外壳、泵轮、导轮、涡轮组成，。变矩器的外壳固定在发动机的飞轮上，把发动机的动力传给变矩器。泵轮由变矩器外壳驱动。涡轮以花键与自动变速器的输入轴相连，泵轮把油液抛射到涡轮里，涡轮带动变速器。导轮引导从泵轮抛向涡轮的油液，这样可使导轮在最大扭矩输出时保持固定，如图1-3所示。其主要作用：①是将发动机的转矩传给机械传动装置中的齿轮系统。还可以在转矩传递过程中增大转矩，使输出轴的转速可以在一定范围内无级变化。②用变速器油作为传递动力的介质，发动机和传动系没有刚性连接，可以有效地防止发动机振动和传动系过载；③液力传动装置质量较大，可代替飞轮起到平稳发动机运转的作用，因此装有自动变速器的发动机飞轮的质量通常较小；④液力传动装置的壳体可以驱动自动变速器的油泵。2、机械传动装置机械传动装置安装在铝合金的变速器壳体内，用来改变转矩和输出轴的旋转方向，将动力传给万向传动装置。机械传动装置由齿轮传动装置和换档执行元件两部分组成。1）齿轮传动装置主要起变速作用，主要有平行轴式的齿轮机构和行星齿轮机构两种形式。

图1-2液力变矩器的组成

1-泵轮；

2-导轮；

3-涡轮；

4-ATF

液力变矩器的安装

a)结构简图

b)工作示意图

1-飞轮；2-涡轮；3-泵轮；4-导轮；5-变矩器输出轴；6-曲轴；7-导轮固定套管

行星齿轮机构在自动变速器中其作用是提供不同的传动比。通常一个单排的行星齿轮机构是由太阳轮、行星齿轮架、两个以上的行星齿轮和齿圈组成。单排行星齿轮机构可以产生三个正向传动比降速、超速和直接传动和一个反向传动比倒转。这些传动比的实现是通过约束行星齿轮机构中的某一部件而驱动其他部件来实现的，如图1-4所示。

2）换档执行元件

换档执行元件主要包括离合器、制动器和单向离合器。

离合器：其主要作用是将两个可以旋转的零件连接起来，使他们能够一起旋转，以获得所需的传动比和传动方向。通常采用湿式多片式结构。

制动器：其主要作用是将某个旋转元件与自动变速器的壳体连接在一起，从而将旋转零件固定，以获得需要的传动比。其结构形式主要有湿式多片式和制动带式两种。

单向离合器：

其作用是单向固定，可以单向固定行星齿轮系统中的某个元件，使其不能沿某个方向转动，以获得所需传动比。

图1-4齿轮机构

a)辛普森式行星齿轮机构啮合方式

b)定轴齿轮机构啮合方式

1-前排齿圈；2-太阳轮；3-前行星轮；4-后行星轮；5-后行星架；6-前行星架和后齿圈组件

3、液压控制系统

液压控制系统一般安装在变速器油底壳中，用来控制自动变速器的换档，其组成如图所示。液力自动变速器的换档控制：液压控制系统将发动机的负荷和车辆行驶车速转变成液压信号，根据这两个信号控制变速器中的离合器和制动器的工作，根据车辆行驶情况改变变速器的传动比。4、人机联动装置人机联动装置的作用是将驾驶员对车辆行驶方式的具体要求以及发动机负荷大小的变化等信息传递给液压控制系统，以便液压控制系统进行油压的调节和档位的变换。组成：人机联动装置包括选档手柄和节气门拉索。1）选档手柄驾驶员操作选档手柄，通过机械装置与变速器连接，对行驶方式进行选择。选档手柄主要是改变车辆的行驶方式，即前进、倒退、空档或停车，而具体档位变换是由变速器内部自动控制的。选档手柄一般有6～7个档位，分别为P、R、N、D、2、L。各档位的功能和选用原则如下：P档为驻车档或锁止档。在该档位时，变速器的输出轴被强制锁止，可以有效防止车辆在坡道溜滑。P档可以起动发动机，车辆长时间停车时，应将选档杆移入P档。驾驶员在起动发动机前应先检查选档手柄的位置是否在P档，如不在P或N位置发动机将无法起动。另外，有的轿车为强化停车熄火后必须挂P档，而设计成在不挂P档得情况下车钥匙无法拔下。R档为倒档。倒档必须在车辆可靠停止后才能选用。选档手柄为防止驾驶员误挂倒档，在手柄的上部设有解除档位锁止按钮，只有按下该按钮才能将选档手柄从D或2或L位置移入R位置。D、2、L为前进档。在D档位时，自动变速器内可以根据行驶需要在1档到最高档的范围内自由的升降档。2档俗称滑行档。手柄在该位置时，变速器内部可以在1档至次高档之间自由循环。该档主要在汽车下长坡时选用，因可限制变速器升入最高档，可以使车辆的下坡车速受到控制，减少行车制动器的使用时间，避免制动器过热而使制动效能减弱甚至丧失。L档为低速档，一般在冰雪、沙漠、泥泞、沼泽等无路或道路条件恶劣的情况下采用，可提高车辆的通过性。图1-5液压控制系统图1-6电子控制系统1-输入轴转速传感器2-车速传感器3-液压油温度传感器4-挡位开关5-巡航电子控制单元6-发动机转速传感器7-自诊断插座8-节气门位置传感器9-超速挡开关10-仪表板11-电磁阀使用注意事项：①绝大多数情况，汽车行驶时只需将选档手柄放在D位置即可，在短暂停车时也可保持档位不变。严禁在汽车行驶中在L～D之间来回换档。②在车辆向前行驶时，严禁将旋档手柄移入R档。③在车辆行驶时，严禁同时踩下油门和制动踏板。④车辆必须在完全听车后才能挂P档，在车辆滑行和行驶中绝对禁止挂P档，否则会造成变速器严重损坏。⑤自动变速器车辆出故障时，应避免拖车。如果非拖不可时，应限制拖车车速和里程。一般拖车车速不超过30Km/h，距离不超过50km。5、电控系统电控自动变速器ECT（ElectronicControlTrasmission）是在液压控制的基础上增加了计算机控制部分，它是由电子控制单元、各种电磁阀、各种传感器及指示装置等组成。电子控制自动变速器示意图，如图1-6所示。二、自动变速器的控制原理自动变速器是通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器液压油温等参数转变为电信号，并输入电控单元(ECU)。ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡，如图1-7所示。图1-7自动变速器的控制原理在自动变速器中，自动换挡过程的实现，主要是通过离合器与制动器。平行轴式齿轮变速机构与手动变速器中的平行轴式齿轮变速机构相比，最大的差别在于自动变速器中的齿轮与轴的连接通过多片式离合器实现。。而手动变速器中的齿轮与轴是通过花键或齿套连接的，因此手动变速器要通过齿轮在轴上的滑动或齿套啮合来实现换挡，而自动变速器则是通过多片式离合器的接合与分离来实现换挡的。第二节自动变速器的分类一、自动变速器的分类自动变速器有多种分类方法，下面介绍几种主要的分类方法。1．按驱动方式分类按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器即自动驱动桥。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个驱动轮。前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器，纵置发动机前驱动变速器的结构和布置与后驱动自动变速器基本相同。横置发动机前驱动变速器由于汽车横向尺寸的限制，要求有较小的轴向尺寸，通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线的方式，变矩器和齿轮变速器输入轴布置在上方，输出轴布置在下方，减少了变速器总体的轴向尺寸，但增加了变速器的高度。2．按前进挡的挡位数不同分类按前进挡的挡位数不同，可分为3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即没有超速挡。目前已经开发出装有5个前进挡自动变速器的轿车。3．按齿轮变速器的类型分类按齿轮变速器类型的不同，可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式（定轴式）自动变速器两种。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比。为绝大多数轿车采用。平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用(如本田ACCORD轿车)。4．按控制方式分类按控制方式不同，可分为全液压控制自动变速器（如图1-8所示）和电子控制自动变速器（如图1-9所示）两种。图1-8全液压控制自动变速器图1-9电子控制自动变速器作业题1、自动变速器有哪几部分组成各有什么作用？2、自动变速器用于控制换档的主要信号有哪些？3、选档手柄各位置的作用是什么？在选择档位时应注意什么？4、节气门拉索的作用是什么？第二讲（实验一）要求：1、认识自动变速器的安装位置、内部基本组成和功用；2、了解节气门拉索的连接位置和作用；3、了解操选档手柄的各位置作用和操纵注意事项。实验一：自动变速器认识一、实验目的1、通过实验掌握自动变速器的基本结构；2、掌握变矩器、油泵自动变速器的之间的安装关系，及各自的基本作用；3、了解自动变速器的基本工作原理；4、了解自动变速器壳体外表主要部件的作用。二、实验器材带发动机的A140E自动变速器一台、解剖的A340E自动变速器一台。三、实验要求1、学生能准确说出变矩器、油泵和自动变速器的名称，及相互之间的安装关系；2、学生能说出自动变速器的基本组成及其基本工作原理；3、学生能说出变速器外表主要部件的名称及作用。四、实验步骤1、介绍A140E自动变速器及其外部主要部件（空当起动开关、节气门拉索、车速传感器、电磁阀线束等）；2、通过解剖的A340E自动变速器，介绍变矩器、油泵自动变速器的之间的安装关系；3、通过解剖的A340E自动变速器，介绍自动变速的基本组成及其工作原理。五、实验报告按实验要求所列，逐条详细写出相应内容。第三讲要求：（以实物辅助讲解油泵的结构和工作原理）1、知道液压传动的基本概念；2、知道常见液压元件的结构及其工作原理；3、掌握内转子式油泵的结构特点和工作原理。第二章液力传动与液压控制基础在工程中，传动是指能量或动力由动力装置向工作装置传递。根据工作介质的不同，传动方式可分为机械传动、电力传动、气体传动和液体传动。液体传动是以液体为工作介质进行能量传递的传动。液体传动按工作原理的不同可分为容积式液压传动和动力式液压传动两大类。以液体的压力能传递动力的称之为液压传动；以液体的动能传递动力的称之为液力传动。第一节液压传动的基本原理一、简单液压机械的工作原理液体通常被称为流体，流体的形状都与它们的容器相同。气体和液体的主要区别是气体总要充满封闭的容器而液体则不一定如此。当气体受到液体作用时，也容易随之膨胀或压缩；而当液体受压力作用时，不易膨胀或压缩。由于液体的这一特性，因此可以利用液压作功。如图2-1所示，以液压千斤顶为例，分析其工作过程。大液压缸12和大活塞11组成举升缸，杠杆1和小液压缸2、小活塞3单向止回阀5和7组成手动液压泵。当抬起手柄1时，小活塞上移，小油缸内形成部分真空。单向阀7将大油缸的回油通道关闭。油箱中的油在大气压力作用下推开单向阀5进入小液压缸，完成一次吸油。当压下手柄时，小活塞3下移，小油缸内容积减小，油压升高，液压油推开单向阀7进入大油缸活塞下方的油腔内，推动大活塞和其上方的物体一起向上运动一段距离。如此反复，可达到举升重物的作用。从液压千斤顶的工作过程可以看出，液压传动是以密封容积中的受压液体作为工作介质来传递运动和动力。液压传动必须经过两次能量转换，既先将机械能转换成为液压能，然后再将液压能转换成为机械能。说明液压工作的两个条件：一为处于密封容器内的液体由于大小油缸工作容积的变化而能够流动；二是这些液体具有压力。二、静液传递原理在密闭容器里的静止液体中，任意点处的压力如有压力变化，这个压力的变化值将传递给液体中的所有各点，且其值不变，这就是静压传递原理，又称帕斯卡原理。帕斯卡原理也可以描述为：施加于被密闭的液体上的压力，不衰减地沿各方向传递并以相等的压力作用在各个表面上，且压力的大小由外载荷决定。三、液压传动的基本概念1、液体静压力及其特性静止液体中单位面积上所受的作用力称为液体静压力，在液压传动中称为压力（其他地方电压强）以符号p表示。压力的计量单位为帕斯卡，符号为Pa(N/m2)静压力有下述重要特性(1)液体静压力永远垂直于承压表面，其方向和该面的内法线方向一致。（2静止液体内任意点所受到的各个方向上的静压力都相等。液压和力的关系如下：液压﹦力（N）/面积（m2）在上述液压千斤顶的工作过程中，在小活塞上施加一个力F，液体受挤压产生压力p，液体将压力P等值地传递到大活塞下表面。当油压足够大使pA=G时（A为大活塞的面积），就可以将重物顶起。重物越重，系统中的油压必须越高。小活塞上受到的压力为：p１=F/A１大活塞上受到的压力为：p２=Ｇ/A２式中，A１为小活塞的工作面积；A２为大活塞的工作面积。因封闭容器中压力处处相等，即p１＝p２＝ｐ，所以F/A１＝Ｇ/A２即Ｇ＝FA２/A１。上式表明，可以通过在小的面积（小活塞）上作用小的力Ｆ，而在大的面积（大活塞）上产生大的作用力与Ｇ平衡。这就是为什么人在液压千斤顶手柄上施加几十牛的力，液压千斤顶就能顶起几吨重的物体的原因。2、液体特性3、绝对压力、相对压力和真空度4、流量四、液压传动系统的组成液压系统由以下4个部分组成：动力元件——将机械能转换为油液压力能的元件，主要是为液压系统提供油压，主要指油泵。执行元件——将油液的压力能转换为机械能的液压元件，主要是在液压力的作用下输出力和速度，主要指液压缸。控制调节元件——对液压系统的压力、流量和液流方向进行控制或调节的元件。主要指的各种阀，如分配阀、止回阀、限压阀等。辅助元件——上述三部分以外的其他元件。包括油箱、过滤器、油管及密封元件等。五、液力传动的结构形式液力传动是与液压传动完全不同的一种以液体为工作介质的传动方式。液力传动是以液体的动能转换并传递机械能的液体传动。液力传动的结构包括能量的输入部件和能量的输出部件：能量的输入部件接受发动机传来的机械能，并将其转换为液体的动能，能量的输出部件将液体的动能转换为机械能面输出。液力传动的优点：1）自适应性好2）使用寿命长3）操纵简单4）提高舒适性4、液力传动的缺点1）传动效率低，经济性差2）结构比较复杂（一）液压油泵液压系统所采用的油泵一般是容积式泵。容积式泵是通过一个密闭空间的容积变化完成泵油的。油泵的泵油量和封闭容积的变化量和变化率成正比。齿轮式油泵是一种典型的容积式泵，其结构如图2-2所示。其工作原理是：安装在密封壳体内的两个齿轮在各自轴上反方向转动，轮齿不断地进入啮合和脱离。在轮齿脱开啮合处，因容积增大而产生一定真空，与油箱液面上方大气压形成压力差，使油液进入油泵入口的低压区。然后进入轮齿和壳体之间被送至出油口。在出油口，由于两齿轮轮齿不断进入啮合，轮齿间容积减小致使油压升高，而将油液从出油口压出。（二）控制机构液压系统中的控制机构指的是各种阀。液压控制阀的作用是控制液压系统液流的压力、流量和流动方向。根据阀在液压控制系统中的用途不同可分为压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀和比例控制阀。1、压力控制阀简称压力阀，用来控制液流的压力，也叫压力调节阀。作用：在液压系统中压力阀可起到安全保护、保持油压和调节油压的作用。原理：压力阀的工作主要是依靠液体压力和弹簧弹力平衡的原理来实现压力控制的。形式：常见的压力阀有球阀式、活塞式和滑阀式。（1）球阀式压力控制阀球阀式压力控制阀常用作限压阀。（2）活塞式压力控制阀可起到限压作用，可以通过改变弹簧的张力来调节系统的工作压力。（3）滑阀式压力调节阀这种阀主要用来调节系统油压。利用油压和弹簧张力之间的大小关系，适时地将系统的泄油通道打开和关闭，使系统油压下降或上升，从而起到调节油压的作用。将滑阀式压力调节阀进行改进可以实现控制系统油压增压的效果。2、方向控制阀该阀主要用来控制系统中液流的流向和经由通道，以改变执行机构的运动方向和工作顺序。（1）单向阀单向阀只允许油液向一个方向流动，不能反向流动。根据其工作要求有一个钢球一个球座和一个钢球两个球座两种形式。（2）换向阀换向阀可同时控制数个油道的接通和封闭来改变液流的流动方向。在自动变速器中通常用作换档阀。其工作主要是利用阀芯在阀体中的移动来改变不同油道的接通和关闭。换向阀根据其工作形式有转阀式和滑阀式。通过改变滑阀阀轴的数量及阀进出油口的数量，可以实现多种油流的转换。通常把阀在阀座中的不同位置称作位，将滑阀移动后产生的液流流动叫做通，因此换向阀有二位、三位和多位，二通、三通和多通等形式。换向阀的操作有手动和自动两种形式。自动操作式主要是利用油液压力和弹簧张力的平衡关系来控制阀芯的移动，从而改变液流的流动方向。自动换向阀还有利用电磁作用进行换向的电磁阀。3、流量控制阀流量阀主要是靠改变流通面积的大小来调节流量的。4、比例阀对开关式电磁阀进行改造可成为比例阀。比例阀主要用来对系统的油压和液流的流量进行连续控制。（三）执行机构液压控制系统的执行机构有油缸和液压马达。自动变速器的执行元件有离合器和制动器。油缸在利用油压进行工作时有两个要素需要注意：一是油缸的工作速度与系统的液体流量大小有关；二是油缸产生的工作力的大小与系统的工作油压有关系。作业题1、液压系统的基本组成包括哪些部分？2、常见的液压阀有哪些，各起什么作用？第四讲要求:（以实物辅助讲解液力变矩器的结构和工作原理）1、掌握液力偶合器和液力变矩器的结构和工作原理；2、掌握液力偶合器和液力变矩器的区别；3、掌握液力变矩器的转矩比和传动效率随传动比的变化特点；4、掌握失速点和偶合点的含义，掌握锁止离合器的作用和工作原理。第三章油泵和液力传动装置第一节油泵液压系统所采用的油泵一般是容积式泵。容积式泵是通过一个密闭空间的容积变化完成泵油的。油泵的泵油量和封闭容积的变化量和变化率成正比。一、常用油泵的结构目前自动变速器中安装的油泵有三种：齿轮泵、转子泵和叶片泵。其中齿轮泵应用最广。1、内啮合齿轮泵常用的齿轮泵是月牙形齿轮泵，这种泵采用两个齿轮。结构如图3-1所示。原理：当齿轮转动时，在轮齿和月牙隔板之间充满了油液，油液随齿轮转动围绕泵壳向出油口运送。轮齿接近出口时开始进入啮合，轮齿之间的间隙逐渐减小，直到轮齿完全啮合。间隙的减小迫使油液通过出口进入液压回路。随着转速的增加单位时间的出油量也增加。2、转子式油泵转子泵的结构如图3-2所示。油泵的转子利用齿形轮廓代替齿轮的轮齿，内转子的齿数比外转子齿数少一个。内外转子的旋转中心不同，存在一定的偏心距。一般内转子齿数为4、6、8、10个。内转子齿数越多，出口油压的脉动就越小。原理：油泵工作时内转子为主动件，内转子带动外转子旋转。当内转子的轮齿向外转子的齿间凹槽运动时，转子凹槽内的油液被挤压向出口。内转子在外转子齿上的滑动作用防止了油液倒流回入口。内外转子在任何位置其轮齿紧密接触形成相互密封的工作腔。当工作腔从进油口转过时，容积增大，产生真空，油液被吸入工作腔。3、叶片泵叶片泵中，叶片转子装有一些滑动叶片，滑动叶片与安装在泵体中的滑座紧密地密封。其结构如图3-3所示。原理：油泵的叶片之间形成小的工作腔，其容积在进油孔侧增大，在出油孔侧减小。从而将油从进油口吸入，从出油口压出。当叶片转子转动时，叶片被离心力向外甩出压紧在滑座的内壁上。由于叶片转子偏心安装，叶片之间的工作容积随转子的转动而不断增大和减小，使油泵产生吸油和压油工作。这种油泵是可变工作容积泵，当不需要高压油时，可以减少油泵的输出。二、油泵的工作油泵从油底壳中将ATF泵出，然后压向自动变速器的液压管路。油泵的排量与泵速成正比，管路油压不断上升。为了使油压保持在规定的范围内，需用调节阀将一部分油通过泄油管路送回油底壳。第二节液力传动装置液力传动：利用液体动能的变化来传递功率的称为液力传动。液力传动主要有偶合器液力传动和变矩器液力传动。液压传动：利用液体压力能的变化来传递功率的称为液压传动。一、液力偶合器在二战前夕，克莱斯勒公司第一次把液力偶合器应用到汽车上。1、液力偶合器的结构三个基本元件：壳体、泵轮和涡轮。泵轮和涡轮内表面布置有从中心向外辐射的叶片和导环。结构如图3-4所示。偶合器在工作时，其内充满了ATF，整个偶合器是一个密封的整体。泵轮叶片直接装在壳体内表面，壳体通过螺栓安装在飞轮上，壳体后端驱动变速器的油泵。涡轮的中心部分通过花键与变速器的输入轴连接，是偶合器的动力输出元件。2、工作原理偶合器的工作原理如图3-5所示。发动机工作时，通过飞轮带动偶合器的泵轮同方向旋转。随泵轮转速升高，离心力使工作液沿泵轮叶片从中心向外流动，当泵轮转速达到一定转速时，工作液从泵轮的叶片外缘冲出，进入涡轮叶片。液体冲击涡轮叶片，推动涡轮开始旋转。液体的运动形式：1）环流液体随泵轮的旋转而作圆周流动，称为环流。是由泵轮叶片的推动而产生的。2）涡流又称循环流动。指的是工作油液由泵轮进入涡轮，而后又回到泵轮，在泵轮和涡轮之间的循环流动。这种循环流动只有在泵轮和涡轮之间存在转速差时才发生。在泵轮和涡轮间传递动力的运动形式主要是涡轮。液力偶合器内部的液体运动形式是环流和涡流通时存在。当泵轮和涡轮转速差大时，以涡流为主；当两者之间转速差减小时，逐渐转成以环流为主。二、液力变矩器1、液力变矩器的结构液力变矩器的结构如图3-6所示。图3-7所示为带锁止离合器的液力变矩器。带锁止离合器的液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮、锁止离合器压盘和变矩器壳等组成。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。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的方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相联。这是变速器输入轴，涡轮通过花键装在输入轴上，泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有3～4mm的间隙。导轮：导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与变速器壳体连接的导管轴上。它也是由许多扭曲叶片组成。2、工作原理1）液体的流动泵轮旋转带动液体作环流，液体在离心力作用下，从泵轮叶片外缘冲出进入涡轮叶片之间的腔体。液体推动涡轮旋转，涡流对液体的反作用力改变液体的流动方向，液体从涡轮叶片外缘冲出进入导轮叶片。液体有推动导轮逆时针转动的动力，但导轮单向离合器阻止导轮逆时针转动。导轮不动，反作用力改变液体的流动方向，液体从导轮外缘冲出，进入泵轮。因导轮对液体流动方向的改变，使液体进入泵轮时刚好冲击到泵轮叶片的背面，从而对泵轮的旋转起到了推动的作用，加速泵轮的旋转并增加泵轮的旋转动力。液力变矩器内液体的流动形式包括环流和涡流。当泵轮和涡轮之间转速差大时，涡流速度增大，环流速度减小，参与涡轮的液体容积大，涡轮输出的转矩增大的幅度大；反之，涡流速度和容积减小，涡流输出转矩的增大幅度减小。当涡轮和泵轮的转速相等时，涡轮输出转矩等于泵轮输入转矩。2）增扭原理液力变矩器涡轮输出的转矩比泵轮输入的转矩大，有增扭作用。增扭作用主要是靠导轮改变由了涡轮流回泵轮的液体的流动方向，对泵轮起到了推动作用，增大了泵轮的旋转力矩，从而也使涡轮输出的力矩增大。增扭原理如图3-8所示。3)单向离合器组成：由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。工作原理：单向离合器的工作原理如图3-9所示。当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁止，外座圈可自由转动；当外座圈逆时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。第五讲要求:（以实物辅助讲解锁止离合器的结构和工作）1、掌握液力变矩器的转矩比和传动效率随传动比的变化特点；2、掌握失速点和偶合点的含义，掌握锁止离合器的作用和工作原理。第二节液力传动装置三、液力变矩器的工作特性1、转矩比液力变矩器的转矩比为涡轮输出的转矩与泵轮输入的转矩之比。工作液的涡流速度越高，转矩增大的比例也随之增大。转矩比t=涡轮输出的转矩/泵轮输入的转矩转速比e=涡轮的转速/泵轮的转速转矩比和转速比之间的关系如图3-10所示。分析：1）当涡轮不转而泵轮旋转时，两者之间的转速差最大，此时变矩器内涡流的强度和转矩增大的效果达到最大。最大转矩比通常在1.7～2.5范围之间。此时变矩器具有最大的能量输出用于克服汽车起步时的阻力。※失速：涡轮固定不动而涡轮旋转的工况称为失速工况。※失速转速：涡轮不转而泵轮所能达到的最高转速称为失速转速。液力变矩器的失速转速一般在2000～3000r/min之间。2）随着涡轮的旋转，转速的升高，泵轮和涡轮之间的转速差减小，变矩器内涡流的强度减弱速度降低，转矩的增大量减少，蜗轮的输出转矩减小。当涡轮的转速接近泵轮转速，达到泵轮转速85%左右时，变矩器内涡流的转速降到最低，此时转矩比约为1:1，即涡轮输出的转矩和泵轮输入的转矩大致相等。※偶合器工作点：导轮开始转动的转速称为偶合器工作点。当涡轮的转速接近泵轮转速，达到泵轮转速85%左右时，变矩器内从涡轮叶片流出的工作液高速冲击到导轮的叶片背面，从而使导轮按泵轮方向旋转，此时，变矩器成了一个偶合器，涡轮输出的转矩不会进一步下降。3）当涡轮的转速进一步再上升时，由于变矩器此时类似一个偶合器，所以输出的转矩不会再继续下降。转矩比始终接近1:1。4）变矩器的工作区域可分为变矩器工作区和偶合器工作区。在变矩器工作区内转矩比大于1，即输出的转矩比输入的转矩大，且随着涡轮转速的升高，转矩比逐渐下降，即输出的转矩逐渐下降。当涡轮的转速接近泵轮时，变矩器进入偶合器工作区，在该区内转矩比始终等于1，即涡轮输出的转矩等于泵轮输入的转矩，涡轮转速升高转矩比不变。2、传动效率液力变矩器的效率并不是很高，特别是失速时，由于涡轮不动没有输出，效率为零。当进入偶合器后，液力变矩器的效率提高到90%左右。传动效率η：=转矩比×转速比×100%传动效率和转速比之间的关系如图3-11所示。1）在失速时，涡轮静止，因此效率为零。但此时涡轮接受的转矩最大，车辆的驱动力最大。2）涡轮开始转动后，随着涡轮转速和转速比的增大，传动效率迅速升高。效率在偶合器工作点之前达到最大，在偶合点时又有所下降。原因是：在达到偶合点之前从涡轮流出的液体已经开始冲击导轮叶片的背面，传动效率有所下降。偶合点时大部分工作液冲击到导轮叶片后面，导轮开始旋转以防止传动效率进一步下降。3）进入偶合器工作区后，传动效率随转速比的增大而成正比直线上升。但由于涡轮和泵轮始终有转速差，且变矩器内液体流动会产生热量损失，因而效率始终不可能达到100%，最高只能达到95%左右。四、锁止离合器液力变矩器在进入偶合工况时，不再具有增大转矩的能力，同时由于泵轮和涡轮之间的转速差存在，使效率始终不能达到100%。为了提高变矩器的效率，在变矩器进入偶合工况时，利用锁止离合器强制将变矩器的泵轮和涡轮锁止，泵轮的动力不再通过液体传递，而是之间传给涡轮，以便将发动机的动力100%的传给变速器。锁止离合器的类型：锁止离合器有离心式、液力操纵式、粘液式和行星齿轮机构锁止的液力变矩器。1）锁止离合器的结构锁止离合器的组成如图3-7所示。主要有以下元件组成：减振盘：它与涡轮连接在一起，减振盘上装有减振弹簧，在离合器接合时，防止产生扭转振动。锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴向移动。离合器壳：它与泵轮连接在一起，前盖上粘有一层摩擦材料，以增加离合器接合时的摩擦力。2）工作原理锁止离合器的工作原理如图3-12所示。锁止离合器一般在变速器进入最高档，变矩器进入偶合工况，车速达到中高速时进行结合。①当车辆低速行驶时，自动变速器油由锁止离合器从动盘的前端流入，所以锁止离合器从动盘前端及后端的压力基本相等，使锁止离合器不起作用，分离。此时，变矩器起变速变扭作用。②当车辆高速行驶时，通常是在60Km/h左右。信号阀中的滑阀向上移动，使继动阀中的滑阀也向上移动，改变油路，油液从锁止离合器的后端流入，锁止离合器与前盖之间的油液被排出，两面的压力不等，使其向前移动，锁止离合器接合。此时，动力传递路线为：前盖---锁止离合器--变速器输入轴。当锁止离合器工作时，泵轮和涡轮以相同的转速旋转。泵轮和涡轮之间的液体循环流动停止，工作液的温度不再上升。在锁止离合器工作期间，工作液不再流经散热器进行散热。五、液力变矩器的分类1、液力变矩器按照泵轮和导轮之间刚性连接在一起的涡轮数目的不同可分为：单级液力变矩器（一个涡轮、三元件）二级液力变矩器（两个涡轮、四元件）三级液力变矩器（三涡轮、二导轮六元件）。2、按照变矩器的工况多少可分为：单相液力变矩器（一个导轮且固定、只有变矩工况）双相液力变矩器（一个导轮单向离合器固定、有变矩和偶合两种工况）三相液力变矩器（双导轮单向离合器固定、有第一变矩、第二变矩和偶合三种工况）3、按照泵轮和涡轮能不能闭锁可分为闭锁式和不闭锁式。六、液压控制系统的检查1、变矩器的检修1）用百分表检测飞轮齿圈及后端面的跳动情况，若端面跳动超过0.02mm或齿圈损坏，则应更换；2）用专用工具检查单项离合器的单项锁止情况，如图3-13所示。若单项离合器有问题，则要更换变矩器，；3）用百分表检测变矩器轴套的径向跳动情况，如图3-13所示。若径向跳动超过0.03mm，则应更换。2、机油泵的检查1）机油泵间隙的检查机油泵间隙的检查如图3-14所示。包括检查外齿轮与壳体间的间隙，一般为0.08～0.15mm；齿轮端隙的检查，一般为0.04～0.06mm；外齿轮和月牙板之间的间隙，一般为0.15～0.18mm。还包括测量壳体衬套内径和转子轴套前、后端直径的测量。2）维护注意事项分解油泵之前，在内外齿轮上作出标记，可保证变矩器驱动轮能与内齿轮正好啮合。同时要注意多数油泵齿轮上面标有记号，装配时应注意。将油泵装入变矩器，坚持油泵的前端键与变矩器的配合间隙。安装油泵时，应检查密封件是否完好，安装好油泵后输入轴应该能转动，否则拆下油泵重新定位止推垫片。作业题1、什么叫涡流、什么叫环流？变矩器中液体的流动形式与哪些因素有关？2、什么是变矩器的转矩比、转速比、失速点、偶合点、传动效率？3、分析转矩比、转速比、传动效率在失速点和偶合点的情况。4、变矩器有什么作用，由哪几部分组成？简述其增扭原理。5、简述变矩器锁止离合器的组成和工作原理。6、油泵主要有哪几种？各有什么特点？7、变矩器如何检查？月牙隔板油泵如何检查？第六、七讲(实验二)实验二液力变矩器、油泵的认识及检修一、实验要求1、掌握变矩器的结构工作原理；通过实验掌握自动变速器的基本结构；2、掌握变矩器锁止离合器的结构和锁止原理；3、掌握油泵的结构和工作原理；4、掌握油泵和变矩器的检测内容及方法。二、实验器材带发动机的A140E自动变速剖开的器变矩器一个、油泵一个，百分表一个，塞尺一把、刀口尺一个。三、实验步骤1、认识变矩器的组成及各部分连接关系；2、观察泵轮、涡轮及导轮的叶片方向及数量；3、认识锁至离合器的组成及各部分作用；4、分析锁至离合器分离和锁至时液压油的循环情况；5、认识油泵的安装位置、组成及结构特点；6、分析油泵的泵油原理；7、分析通过油泵壳体的三条油路的流动方向及作用；8、用百分表检查飞轮的径向圆跳动，极限：0.20mm；9、用百分表测量变矩器轴套的径向圆跳动，极限：0.30mm；10、检查导轮单项离合器；11、检查油泵的从动齿轮与泵体、从动齿轮与月牙隔板及主、从动齿轮端面与油泵壳体之间的间隙并作出分析；12、用百分表检查油泵体陈套和导轮周轴套的内径。四、实验报告按实验要求所列，逐条详细写出相应内容。第八讲要求：1、掌握多排行星齿轮机构的传动比的计算公式和计算方法；2、（以实物辅助讲解SIMPSON齿轮机构的结构）掌握SIMPSON齿轮机构的结构特点。第四章齿轮变速机构第一节简单行星齿轮机构一、简单行星齿轮机构的结构行星齿轮变速器的组成包括行星齿轮机构和换档执行机构。行星齿轮机构——提供几个不同的传动比；换档执行机构——实现档位的变换。1、单排行星齿轮机构的结构和传动比结构：一个太阳轮、若干行星齿轮、一个行星架和一个内齿圈。传动比：单排行星齿轮机构具有两个自由度，如果没有固定的元件就没有固定的传动比。获得传动比的条件有：①使其中某一个独立元件的转速为零，或以某一固定的转速旋转；②将某两个基本元件连接起来，使其一起同步运动。２、分类１）按照齿轮的排数可分为单排行星齿轮机构和多排行星齿轮机构；２）按照太阳轮和齿圈之间的行星齿轮组数的不同可分为单行星齿轮式和双行星齿轮式两种。双行星齿轮的特点是：与单行星齿轮相比，在其他条件相同的情况下，齿圈的旋转方向相反。二、简单行星齿轮机构的工作原理单排行星齿轮机构的机构如图4-1所示。太阳轮SunGear、齿圈RingGear、行星架PlanetaryCarrier。1、单排行星齿轮机构传动比的计算用ns、nr、nc分别表示太阳轮、齿圈和行星架的转速。用Zs、Zr、Zc分别表示太阳轮、齿圈和行星架的齿数。根据单排行星齿轮机构的运动规律及动力传递分析，可得行星齿轮机构一般运动规律方程：※

ns+αnr-（1+α）nc=0；α=Zr/Zs。※传动比分析如下：主动元件固定元件从动元件传动比转向增、减速档位太阳轮S齿圈R行星架Cі=1+Zr/Zs（2.5～5）同向减速一档行星架C齿圈R太阳轮Sі=Zs/Zc（0.2～0.4）同向超速齿圈R太阳轮S行星架Cі=1+Zs/Zr（1.25～1.67）同向减速二档行星架C太阳轮S齿圈Rі=Zr/Zc（0.6～0.8）同向超速超速档太阳轮S行星架C齿圈Rі=－Zr/Zs（1.5～4）反向减速倒档齿圈R行星架C太阳轮Sі=－Zs/Zr反向超速任两元件无另一元件і=1同向等速直接档2、多排行星齿轮机构传动比的计算（以两排行星齿轮机构为例）※已知：α1=Zr1/Zs1；α2=Zr2/Zs2公式：ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；①ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0；②条件：（根据行星齿轮机构的连接关系和运动特点找出三个相等要素）例：ns1＝ns2；nr1＝nc2；nc1＝０举例：某三速变速器如下图所示，求各档传动比。已知：两排行星齿轮机构的参数完全相同。已知：α1=Zr1/Zs1＝；α2=Zr2/Zs2＝公式：ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；（１）ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0；（２）条件：①nc1=nr2；②ns1＝ns2；③nc2＝０і=nr1／nr2＝［α2＋（1＋α1）］/α1＝（1＋2α）/α＝（1＋2×2.20）/2.20＝2.45第二节SIMPSON行星齿轮机构一、普通SIMPSON齿轮机构的结构一个典型的辛普森齿轮机构可提供三个前进档和一个倒档。1、SIMPSON齿轮机构的结构辛普森齿轮机构为双排行星齿轮机构，结构如图4-2所示。其特点为两排行星齿轮机构共用太阳轮，前齿圈与后行星架连接，并作为整个行星齿轮机构的输出单元。整个行星齿轮机构共有四个独立的元件，即前齿圈、前行星架、共用太阳轮、后齿圈和后行星架。2、SIMPSON齿轮机构的执行元件辛普森齿轮机构的执行元件有离合器、单向离合器和制动器。1）离合器齿轮机构中有两个离合器C1和C2。C1的作用是将输入轴和中间轴连接起来，将动力传给后齿圈。C1在D、2、L档都工作，故称