认识自动变速器课件

主讲人：日期认识自动变速器

小李是某品牌汽车4S店的销售经理。一天，小李接待了前来买车的王先生，王先生向小李表示打算购入一辆手动挡汽车用于平时通勤。他觉得手动挡汽车比自动挡汽车更省油、更安全，希望小李能根据其购买意向推荐几款手动挡汽车。王先生听后恍然大悟，最后在小李的推荐下试驾了某款自动挡汽车，驾驶体验果然不错。不久之后，王先生便与小李愉快地签了购车合同。本任务要求学生从自动变速器的特点、分类、构造等方面来认识自动变速器。任务引入4.1.1自动变速器的特点1．操作简便且安全性高2．提高发动机和传动系统的使用寿命3．提升汽车的起步、加速性能4．提升汽车的通过性能5．减少排气污染4.1.2自动变速器的分类

根据汽车驱动方式的不同，自动变速器可分为后驱自动变速器和前驱自动变速器，其布置形式如图4-1所示。1．按汽车驱动方式不同分类（b）前驱（a）前驱

采用液压控制系统，通过机械手段将车速等参数转化为液压控制信号，再使各控制阀控制换挡机构实现换挡。液控自动变速器

采用电子控制系统，通过各种传感器和开关将车速等参数转化为电信号输入电控单元，电控单元根据这些电信号确定换挡时刻，控制相应的电磁阀工作，通过液压控制使换挡机构实现换挡。电控自动变速器2．按控制方式不同分类通过液力变矩器和齿轮传动机构来实现传动和变速。自动液力变速器（AT）3．按构造和工作原理不同分类通过传动带和带轮的变化实现无级变速。机械无级变速器（CVT）既可以手动换挡也可以自动换挡，因此也是手动/自动一体变速器。双离合器变速器（DCT）在手动变速器（普通齿轮变速器）的基础上，加装电子控制系统。机械式自动变速器（AMT）4.1.3自动变速器的构造

液力变矩器通常由泵轮、导轮、单向离合器、涡轮、锁止离合器、壳体等部分组成，如图4-3所示。1．液力变矩器1）液力变矩器的构造图4-3液力变矩器（a）外观

（b）构造图4-4液力变矩器的工作原理

液力变矩器的工作腔一般是密闭的，且能承受一定压力，它以自动变速器油（ATF）为工作介质，油液在工作腔内循环流动。

发动机转动时，液力变矩器随曲轴转动，其内部的油液受离心力的作用从泵轮甩出，依次冲击导轮、涡轮，再返回泵轮。如图4-4所示。2）液力变矩器的工作原理

最简单的行星齿轮机构是单排单级行星齿轮机构，如图4-5所示。2．齿轮传动机构图4-5单排单级行星齿轮机构1）行星齿轮机构的构造

在行星齿轮机构的三个基本元件中，选择让一个元件固定，另外两个元件分别作为主动件和从动件，主动件的转速和转动方向确定后，从动件的转速和转动方向也就得以确定。2）行星齿轮机构的工作原理

以不同元件作为固定件、主动件和从动件而得到的组合方式，能使行星齿轮机构实现不同传动结果，具体如表4-1所示。表4-1行星齿轮机构不同元件的组合方式及传动结果固定件主动件从动件转动方向输出转速齿圈太阳轮行星架同向（前进挡）减速行星架太阳轮增速太阳轮齿圈行星架同向（前进挡）减速行星架齿圈增速行星架太阳轮齿圈反向（倒挡）减速齿圈太阳轮增速任意连接两个元件同向（前进挡）同速无固定件不传递动力（空挡）无

作为换挡执行元件的离合器一般为多片湿式离合器，它是用于连接自动变速器的输入轴和行星齿轮机构的元件，通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、离合器钢片、离合器摩擦片、离合器毂等零件组成，其构造如图4-7所示。1）离合器3．换挡执行元件图4-7多片湿式离合器的构造

内、外座圈之间夹有一个不规则的楔块。2）单向离合器图4-9楔块式单向离合器的构造楔块式单向离合器：

内、外座圈之间夹有滚柱，安装滚柱的空间为楔形。滚柱式单向离合器：图4-10滚柱式单向离合器的构造

其制动带缠于制动鼓外缘，一端用销钉固定在自动变速器壳体上，另一端与活塞连杆接触。如图4-11（b）所示3）制动器带式制动器：（a）构造（b）工作原理图4-11带式制动器

由制动器活塞、回位弹簧、制动器鼓、制动器摩擦片、制动器钢片等组成。

其工作原理与多片湿式离合器基本相同，只是制动器钢片安装在自动变速器壳体上，制动器摩擦片则和制动器鼓连接。多片湿式制动器：（a）外观（b）构造图4-12多片湿式制动器

液压控制系统是自动液力变速器的控制中心，主要由油泵、调压装置和辅助装置组成，具体如图4-13所示。1）液压控制系统4．控制系统图4-13液压控制系统1—加速踏板；2—直接挡离合器；3—低速挡制动器；4—调速阀；5—强制降挡阀；6—节气门阀；7—节气门；8—变速杆；9—止回阀；10—空挡启动开关；11—手控阀；12—油泵；13—进油滤网；14—主调压阀；15—倒挡制动器。

每种自动变速器电子控制系统基本都由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成。电子控制系统的基本工作原理如图4-14所示。2）电子控制系统图4-14电子控制系统的基本工作原理5．辛普森行星齿轮机构

汽车自动变速器多采用双排或多排行星齿轮机构连接在一起的形式，用于满足汽车行驶过程中需要的多种传动比。

其中比较典型的行星齿轮机构为辛普森行星齿轮机构。1）辛普森行星齿轮机构的构造及主要换挡执行元件双排辛普森行星齿轮机构的构造如图4-15

所示。表4-2双排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用双排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用如表4-2所示。元件代号元件名称元件功用C1倒挡离合器使动力由输入轴传给前太阳轮C2高速挡离合器使动力由输入轴传给前行星架C3前进挡离合器将前行星架与F1的外圈连接在一起C4前进挡强制离合器将前行星架与后齿圈连接在一起B12挡、4挡制动器固定前太阳轮B2低速挡、倒挡制动器固定前行星架F1前进挡单向离合器当C3起作用时，防止后齿圈逆时针转动F2低速挡单向离合器防止前行星架逆时针转动图4-16三排辛普森行星齿轮机构的构造三排辛普森行星齿轮机构的构造如图4-16所示。表4-3三排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用三排辛普森行星齿轮机构换挡执行元件的功用如表4-3所示。元件代号元件名称元件功用C0超速挡离合器可将动力从超速行星架传给超速太阳轮，在直接挡时不工作C1前进挡离合器可将动力由输入轴传给前齿圈，在所有前进挡都工作C2直接（高、倒）挡离合器可将动力由输入轴传给前、后太阳轮，在高速挡和倒挡时工作B0超速挡制动器制动超速太阳轮，仅在直接挡时工作B12挡滑行制动器制动前、后太阳轮，仅在2挡时工作B22挡制动器锁止F1的外圈，在D1挡升入D2挡时工作B3低速挡、倒挡制动器锁止后行星架，在倒挡、L挡时工作F0超速挡单向离合器防止超速行星架相对超速太阳轮逆时针转动F12挡单向离合器在B2起作用时，防止前、后太阳轮逆时针转动F21挡单向离合器防止后行星架逆时针转动2）辛普森行星齿轮机构的传动原理

各换挡执行元件的工作情况如表4-4所示。变速杆挡位内部挡位元件工作情况C0C1C2B0B1B2B3F0F1F2P无○

R无○

○

○

N无○

D1○○

○

○2○○

○

○○

3○○○

○

○

4

○○○

○

21○○

○

○2○○

○○

○○

3*○○○

○

○

L1○○

○○

○2○○

○○

○○

三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线如表4-5所示。表4-5三排辛普森行星齿轮机构各挡位的传动路线变速杆挡位内部挡位传动路线21与D1挡相同2输入轴→前齿圈→前行星轮→前行星架→超速行星齿轮机构→中间轴从动齿轮3与D3挡相同L1（1）输入轴→前齿圈→前行星轮→前、后太阳轮→后行星轮→后齿圈→超速行星齿轮机构（2）输入轴→前齿圈→前行星轮→前行星架→超速行星齿轮机构2与22挡相同（续表）6．拉维奈尔赫行星齿轮机构

拉维奈尔赫行星齿轮机构有两个太阳轮，在一个行星架上安装有互相啮合的两套行星轮。

拉维奈尔赫行星齿轮机构的大、小太阳轮都为动力输入元件。

其构造如图4-17所示。图4-17拉维奈尔赫行星齿轮机构的构造各编号代表的结构图详见教材

机械无级变速器主要由液力变矩器、传动系统和控制系统等组成。其中，传动系统主要由输入带轮（主动带轮）、输出带轮（从动带轮）、传动带、输入轴、输出轴、行星齿轮机构和换挡执行元件等组成，如图4-18所示。4.1.4机械无级变速器1—行星齿轮机构；2—输入轴；3—换挡执行元件；4—传动带；5—输入带轮；6—输出轴；7—输出带轮。1．机械无级变速器的构造图4-18机械无级变速器的传动系统低速挡。2

输入带轮的V形凹槽宽度变宽，输出带轮的V形凹槽宽度变窄，输入带轮处传动带到轴心的半径减小，输出带轮处传动带到轴心的半径增大，传动比减小，车速下降，如图4-19（a）所示。2．机械无级变速器的变速原理高速挡。3

输入带轮的V形凹槽宽度变窄，输出带轮的V形凹槽宽度变宽，输入带轮处传动带到轴心的半径增大，输出带轮传动带到轴心的半径减小，传动比增大，车速上升，如图4-19（b）所示。（a）低速挡（b）高速挡图4-19机械无级变速器的变速原理1—输入轴；2—输入带轮；3—传动带；4—输出带轮；5—输出轴。动力输出是连续的，因此驾驶过程非常平顺。1）机械无级变速器的优点3．机械无级变速器的优、缺点1挡位设定更为自由，更容易取得传动比、行驶性能、油耗、废气排放的平衡。2机械效率、燃油经济性大大优于一般的自动变速器，因此非常适合小排量轿车。3成本较高。2）机械无级变速器的缺点1传动带无法承受较大的载荷，因此不能用于高输出发动机。2传动带容易损坏，因此故障率较高。3

双离合器变速器主要由双离合器、齿轮传动机构、电子控制系统等部分组成，如图4-20所示。4.1.5双离合器变速器1．双离合器变速器的构造图4-20双离合器变速器湿式离合器1

由于自动变速器油具有润滑和吸收热量的双重作用，所以湿式离合器在应对低速工况和频繁起步时可以表现得更稳定，是双离合器变速器中普遍采用的一种。干式离合器2

即用空气冷却的离合器，其离合片直接置于空气中，通过齿轮啮合直接进行传动。其优点是传动效率高，缺点是容易发热，使用寿命较短。换挡速度