汽车自动变速器结构原理与故障分析毕业论文

1、汽车自动变速器结构原理与故障分析汽车自动变速器结构原理与故障分析 中文摘要中文摘要 摘要: 装用自动变速器的汽车如果发现自动变速器油变色或有焦味，或者在行 驶中最高车速明显下降，发动机转速偏高，加速或爬坡无力，这些现象表明自 动变速器可能损坏。自动变速器损坏程度较低时不会使汽车立即丧失行驶能力， 故障不易被察觉，不及时修理而使损坏程度加重，甚至导致重要零件严重损坏， 失去修理价值，最后只能更换总成 关键词：工作原理 常见故障 检修 attract will: the car with automatic transmission, if found automatic transmission

2、 oil discoloration or have coke, or at a top speed of the engine speed, high speed or hill- climbing weakness, these phenomena that automatic transmission may be damaged. automatic transmission low damage when driving the car wont immediately lost, fault is more, not timely repair and damage degree,

3、 and even cause serious damage, lost an important parts, and finally fix value can replace the assembly keywords ：working principle: common breakdown maintenance 目 录 第一章：第一章：汽车自动变速器技术发展汽车自动变速器技术发展 1.1：自动变速器技术的发展 1.2：自动变速器的发展趋势 第二章：自动变速器的结构组成和工作原理第二章：自动变速器的结构组成和工作原理 2.1：液力变矩器的基本原理简介 2.2：油泵 2.3：自动变速器的

4、机械变速机构 2.4：液压控制系统的工作原理 第三章：汽车自动变速器常见故障及分析第三章：汽车自动变速器常见故障及分析 3.1：自动变速器油路故障的诊断 3.2：自动变速器打滑故障的诊断 3.3：换挡冲击过大故障的诊断 参考文献 致谢 第一章第一章 汽车自动变速器技术发展汽车自动变速器技术发展 第一节第一节 自动变速器的技术发展自动变速器的技术发展 1、自动变速器 （1）液力自动变速器 液力自动变速器已走过了六十多年的历史，其技术成熟，性能可靠。对液 力自动变速器的研究，主要围绕提高效率而展开。20 世纪60年代研究重点是采 用多元件工作轮，)70年代是使用闭锁离合器，80年代则采取增加行星齿

5、轮变 速器档位的方法及使用电子控制。 最近几年，传统的液力自动变速器通过采用cad/cam技术来提高液力变 矩器效率，增加行星齿轮变速器的档位以及电子技术的应用，液力自动变速器 的性能已相当完善。现在的液力自动变速器可通过微电脑对整个传动系统进行 控制。 由各种电子传感器和微电脑组成的电控单元，根据各传感元件输入的信号 确定换档和锁定时机，发出信号，控制执行元件，电磁阀动作，完成电控单元 下达的换档、锁止等命令。2002年，通用汽车公司和福特汽车公司达成协议， 共同开发用于前轮驱动汽车的6档自动变速器，预计其燃油经济性将比传统4档 自动变速 器提高4%8%，此种变速器有望在2005年后投入使用

6、。zf分司也正在研究) 档自动变速器7p-transimssion,该变速器用由双片飞轮组成的湿式 离合器代替变换器，能提高加速性能和燃油经济性，减小排放，而且与5档自动 变速器相比，体积更小，质量更轻。液力自动变速器的应用范围广，可装备轿 车、客车、货车等各种车型，在汽车自动变速器行业中占有主导地位。 （2）电控机械式自动变速器 继1984年日本五十铃公司在世界上率先研制成功电子控制全机械式有级自 动变速器“navi-5”并装于aska轿车上后，世界上许多汽车制造公司竞相进行 了类似的开发研制工作。1996年宝马m3轿车所采用的“m序列式变速器”，以 全新的电液控制系统代替了传统的机械式变速

7、器的操纵系统，并可选择自动变 速和手动变速两种模式。zf公司也推出了其电控机械自动变速器新产品 astronic系列。1998年德国大众lupo轿车安装了电控机械式自动变速器，其 百公里油耗为2.99l，显示了非常光明的前景。先进的电控机械式自动变速器， 均装有电控单元，它是变速器的核心。将车辆的行驶状况与希望实现的状况进 行实时比较，并发出控制命令，改变变速器的档位、离合器的分离与结合以及 油门的开度，实现自动选择最佳档位和最佳换档时间。在几种自动变速器中， 电控机械式的性能价格比最高。在中低档轿车、城市客车、军用车辆、载货车 等方面应用前景较广阔。 2、无级自动变速器 自从冯杜纳博士的vd

8、t公司于20世纪80年代研制成功金属带式无级变速 器并使之进入商品化阶段后，目前世界上已出现了一批生产金属带式无级变速 器的厂家。日本本田汽车公司和vdt变速器公司共同研制的新型无级变速器已 装备在了本田1996civichx型轿车上。包括通用汽车公司在内的国外企业都在 加速发展无级自动变速器技术。据统计，截止1996年底，装备金属带式无级变 速器的轿车已达120多万辆， 所装轿车发动机的排量多在0.6-3.3l之间。金属带 式无级速器商品化的时间虽不长，在汽车变速器中的占有率也仅占1%，其中90%在 日本，10%在欧洲，但因其理论上性能优越，被视为自动变速器的主要发展方 向之一 第二节第二节

9、 自动变速器的发展趋势自动变速器的发展趋势 作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与 时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与 低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对 汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争 的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但，传统自动变 速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我们想要知道的是，自动变 速器的未来究竟将走向何方？在当前多种技术的研发中，自动变速器技术逐渐 呈现出了比较明显的三大发展趋势，一是以德国大众汽车公司为代表的双离合

10、技术，二是无级变速技术即 cvt 技术，三是多家公司已然推出的多挡位技术 1、双离合技术 双离合变速器(dual clutch transmission) dct 有别于一般的自动变速器系统， 它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了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。而传统的手动变速器使用一 台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动 作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。 双离合变速器(dual clutch transmission) dct 有别于一般的自动变速器系统， 它基于手动变速器而又不是自动变速器，除

11、了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。而传统的手动变速器使用一 台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动 作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。 原理 dct 内含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 台离合器的运作。当变速器运作时，一组齿轮被啮合，而接近换挡时，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，一台离合器将使 用中的齿轮分离，同时另一台离合器啮合已被预选，在整个换挡期间能确保最 少有一组齿轮在输出动力，从而不会出现动力中断的状况。为配合以上运作， dct 的传动轴运

12、动时被分为两部分，一为实心的传动轴，另一为空心的传动轴。 实心的传动轴连接了 1、3、5 及倒挡，而空心的传动轴则连接 2、4 及 6 挡， 两台离合器各自负责一根传动轴的啮合动作，引擎动力便会由其中一根传动轴 做出无间断的传送。 与传统的手动变速器相比，dsg 使用更方便，因为说到底，它还是一个自 动变速器，只是使用了 dct 的新技术，使得手动变速器具备自动性能，同时大 大改善了汽车的燃油经济性，dct 比手动变速器换挡更快速、顺畅，动力输出 不间断。基于 dct 的特性及操作模式，dct 系统能带给驾驶者有如驾驶赛车 般的感受。另外，它消除了手动变速器在换挡时的扭矩中断感，使驾驶更灵敏。

13、 基于其使用手动变速器作为基础及其独特的设计，dct 能抵御高达 350 牛米 的扭力， 2、无级变速技术cvt技术 无级变速箱 cvt（continuously variable transmission)的内部并没有传 统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带 来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形传动轮上，传动轮的外径大小 靠油压大小进行无级的调节。起步时，主动轮直径变为最大直径，而被动轮变 为直径最小，最大轮带动最小轮，以最大的动力克服起步时的巨大阻力。在行 驶中，当慢速行驶时可以令主动带轮的凹槽宽度大于被动带轮凹槽，主动带轮 半径仍大于被动带轮半径，即

14、小轮带大轮，因此能传递较大的扭矩；当汽车逐 渐转为高速时，液压系统迫使主动带轮的直径逐渐变小，而被动带轮的直径正 好相反，在逐渐变大，从而逐渐实现了小轮带大轮 3、多档位技术 汽车自动变速器向多档位方向发展，5 档或者 6 档自动变速器将逐步取代 4 档自动变速器的主导地位。档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的 档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换档平顺性。例 如宝马 7 系或奥迪 a8 装配 zf 产的 6 档自动变速器（zf6h26），齿数比分别 是 1 档 4.7、2 档 2.34、3 档 1.52、4 档 1.14、5 档 0.87、6 档 0.69。某款 3

15、.0 升高级轿车的 4 档自动变速器齿轮比分别是 1 档 2.78、2 档 1.54、3 档 1.00、4 档 0.69。两者对比，显然 zf6 档自动变速器具有更大的速比和更小的 速比级差，因此变速时也就更加平顺。但是，档位越多意味着变速器越复杂， 执行元件和齿轮数目会随之增加，不但成本增加，体积和重量也会增大，对于 前轮驱动的汽车而言还会增加动力传动系统布置的困难。因此，为了缩小体积 和减轻重量，要采用紧凑化设计，简化内部结构，引入电子控制系统，采用轻 质材料。例如 zf6h26 变速器设计基于一种名为 lepetler 的齿轮设计，使 6 个 档位之间的齿轮大为减少，简化了内部结构，齿轮

16、重量减少了 11 公斤。整个 操作界面改为线控技术，由电子信息操纵换档。用塑料材料做油底壳及铝合金 变速器箱体，进一步减轻重量。 第二章第二章 自动变速器的结构和工作原理自动变速器的结构和工作原理 第一节第一节 液力变矩器的基本原理简介液力变矩器的基本原理简介 液力变矩器是一种液力传动装置，它以液体为工作介质来进行能量转换。 它的能量输入部件称为泵轮，以“b”表示；它和发动机的输出轴相连，并将发 动机输出的机械能转换为工作介质的动能。能量输出部件为涡轮，以“t”表示； 它将液体的动能又还原为机械能输出。 一、液力偶合器的工作原理 如图 2-1 所示为液力偶合器原理图。泵轮 2 固定在发动机曲轴

17、上，为能量 输入端，涡轮 4 固定在输出轴 5 上，为输出端。泵轮和涡轮之间有 2-4mm 的间 隙，整个偶合器充满了液体工作介质。 发动机曲轴，2-泵轮，3-偶合器壳体，4-涡轮，5-偶合器输出轴 图 2-1 液力偶合器 1、泵轮的运动 发动机启动后，曲轴 1 旋转并带动泵轮 2 同步旋转。充满在泵轮叶片间 的工作液体随着泵轮同步旋转，这是工作液体绕传动轴的牵连运动。 在离心惯性力的作用下，工作液体在绕传动轴坐牵连运动的同时，它沿 叶片间的通道从内缘向外缘流动，这是流体和叶片间的相对运动，并于泵轮的 外缘流入涡轮。 2、涡轮的运动 工作液体流入涡轮后，把从泵轮处获得的能量（动量）传递给涡轮，

18、使涡 轮旋转。从涡轮外缘（涡轮入口）流入的液体，既随涡轮旋转作牵连运动，又 从外缘向内缘（涡轮出口）流动，这是涡轮叶片和流体的相对运动，最后，流 体经涡轮内缘又流回泵轮。 二、液力偶合器和液力变矩器的能量转换原理 1、液力偶合器的能量转换 流体在偶合器（变矩器）内的循环流动是一个相当复杂的三维流动，流体 与工作叶片间的相互作用也相当复杂。因此，分析这类问题时，在流体力学方 面作了一系列假定后，一般用一元流束理论来描述。对于专业性较强的一些描 述方式和术语，不作介绍。 2、变矩器的能量传递原理（见图 2-2） 液力变矩器与液力偶合器在结构上的最大区别就是液力变矩器比液力偶合 器多加装了一个固定的

19、流体导向装置导轮。图 2-2 所示为最简单的液力变 矩器的结构简图。它由泵轮 1、涡轮 2 和导轮 3 等三个基本组件组成。 当泵轮 1 由发动机驱动旋转时，工作液体泵轮的外端出口 b 甩出（r2 即表 示泵轮叶片出口在中间旋转曲面上的半径）而进入涡轮，然后自涡轮的 c 端 （r3 表示涡轮叶片出口在中间旋转曲面的半径）流出而进入导轮，再经导轮 a 端流入端流入泵轮而形成环流泵。 1 1-泵轮，2-涡轮，3-导轮 图 2-2 变矩器结构图 3 单向离合器和锁止离合器的应用 涡轮转速升高以后，由涡轮流出流体的绝对速度的方向改变，使这些流体 冲击导轮叶片的背部而引起了导轮流进泵轮的流体的方向改变而

20、使流体对泵轮 产生了一个阻滞泵轮运动的力矩。要改变这种状况，关键是改变导轮流出流体 绝对速度方向的改变。 单向离合器的作用 当涡轮的转速不高，由于涡轮出口流体力图使导轮反转（指和泵轮转向相 反） ，此时单向离合器反向锁止，导轮被固定不动。最终使涡轮的输出力矩大于 泵轮力矩。 当涡轮转速再升高，涡轮出口流体开始冲击导轮叶片背部，导轮旋转，导 轮出口流体的绝对速度改变，使导轮输出力矩保持在偶合状态。 锁止离合器的作用 当涡轮转速达到一定值以后，它就只能工作在耦合器的工作状态，成为一 个耦合器。当汽车处于高速轻载时，其效率必然很低。当汽车高速轻载时，把 变矩器的泵轮和涡轮直接锁止在一起形成机械传动，

21、充分发挥机械传动效率高 的特点，汽车在良好路面行驶时，通过锁止装置把泵轮和涡轮锁止在一起，使 汽车高速行驶时的效率大为提高。 第二节第二节 油泵油泵 液压系统的动力源主要是油泵。在自动变速器中的电液控制系统中所用的 油泵大致有三种类型。一种是齿轮泵，一种是转子泵，第三种是叶片泵。 一、齿轮式油泵的结构和原理一、齿轮式油泵的结构和原理 在自动变速器中所用的齿轮泵一般是内啮合齿轮泵。泵主要由泵体、从动 论（齿圈） 、主动轮和导轮轴组成。由于从动论是一个齿圈且较大，而主动轮是 一个较小地外齿轮，所以，在主、从动齿轮之间的空隙用一个月牙型隔板把这 个容腔分为两部分。其中一腔是进油腔（或称吸油腔） ，另

22、一腔是压油腔（或称 排油腔） 。 二、转子式油泵的结构与原理二、转子式油泵的结构与原理 转子泵实际也是内啮合齿轮泵系列中的一种。但它的齿型不是一般的渐开 线齿轮而多用摆线，所以又称为摆线转子泵。 它主要由一对内啮合的转子组成。内转子为外齿轮，且为主动件；外转子 为内齿轮，是从动件。内转子一般比外转子少一个齿。内外转子之间是偏心安 装。内转子的齿廓和外转子的齿廓是由一对共轭曲线组成，因此内转子上的齿 廓和外转子上的齿廓相啮合，就形成了若干密封容腔。 三、叶片泵的结构和原理三、叶片泵的结构和原理 自动变速器叶片泵的工作原理如图 2-3，和普通液压传动用的单作用叶片 泵的工作原理一样。这种油泵由转子 1、定子 2 和叶片 3 及端盖等组成。定子 具有圆柱形内表面，定子和转子之间有偏心距 e。叶片装在转子槽中，并可在 槽中滑动。 当转子回转时，由离心力的作用，使叶片紧贴在定子内壁，在定子、转子、 叶片和端盖间就形成了若干个密