2.4 自动变速器（课件）《汽车构造（第2版）》同步精品课堂（北理工版）

《汽车构造（第2版）》北理工版 2.4 自动变速器 教学目标 教学重难点 新知学习 课程总结 小试牛刀 知识引入 传统的手动变速器热具有传动效率高、工作可靠等优点，但它的缺点也是很明显的。例如，换挡操作复杂、换挡操作不平稳、不易把握换挡时机等。 知识引入 为了满足人们对乘坐汽车舒适、节能等的要求、各国汽车设计师们研制了各式各样的自动变速器。1939年，美国通用汽车公司首先在其轿车上装配了行星齿轮式液力自动变速器，被视为自动变速器的雏形. 知识引入 自动变速器是指根据发动机转速、动力传动载荷、车速和其他操作因素自动改变变速器内齿轮啮合状态，改变传动比、从而达到变速的目的。 知识引入 AT自动变速器的工作原理 课程目标 知识目标 掌握自动变速器的分类和结构； 能力目标 能够学会液压控制系统的组成部分； 教学重难点 掌握自动变速器的分类和结构 教学重点 01 能够学会液压控制系统的组成部分 教学难点 02 Part1 自动变速器的分类 自动变速器的分类 在自动变速器的发展过程中出现了多种结构形式，按照驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构、变矩器的结构及换挡控制形式等各有不同。 ①后驱式自动变逮器。 ②前驱式自动变速器。前驱式自动变速驱动桥也称为自动变速驱动桥 按照汽车的驱动方式分类 早期的自动变速器只有2个或3个前进挡，而新型的自动变速器基本上均有4个前进挡，即设有超速挡，这类变速器结构复杂，但使发动机更具燃油经济性。 按照前进挡的个数分类 自动变速器的分类 ①普通液力变矩器。 ②综合液力变矩器。 ③锁止离合器的液力变矩器。 (3)按照变矩器的类型分类 普通液力变矩器只有涡轮、导轮和泵轮；综合液力变矩器在泵轮和其连接轴之间装有单向离合器的变矩器；带有锁止离合器的液力变矩器可以将变矩器的输入和输出部分连为一体，从而达到直接输出动力的目的。 自动变速器的分类 ②平行轴式自动变速器。 ①行星齿轮式自动变速器。 (4)按照变速机构的类型分类 行星齿轮式自动变速器由于其体积小、传动比高等优点，所以在轿车中被广泛使用；而平行轴式自动变速器在本田的一些车型中被采用。 自动变速器的分类 (5)按照控制方式分类 按照控制方式的不同，可以将自动变速器分为液力拉制自动变速器和电子拉制自动变迷器。 1)液力控制自动变速器 通过机械的手段，将车速和节气门开度这两个参数转交为液压拉制信号，通过控制换挡执行机构的动作，实现自动换挡。 通过各种传感器，将汽车的整体运行参数转变为点信号并输入电脑，电脑根据这些信号按照设定的换挡规律向换挡执行元件发出指令，控制换挡。 2)电子控制自动变速器 Part2 自动变速器的结构 自动变速器的结构 由于车辆的驱动方式不同，故自动变速器的差异较大，但基本组成结构是相同的。与手动变速器相比，自动变速器同样可以分为动力输入部分、换挡执行部分和减速输出部分，不同的是手动变速器的动力输人部分是离合器，而自动变速器的动力输入部分为液力变矩器。 自动变速器的结构 液力自动变速器由变矩器、机械式变速器(一般多采用行星齿轮)和电子一液压控制系统三部分组成。自动变速器实物如图所示。 (a)后驱式(行星齿轮式);(b)前驱式(平行轴式) Part3 行星齿轮自动变速器 行星齿轮自动变速器 液力变矩器主要由可旋转的泵轮、涡轮和导轮三个元件组成，如图所示。 (1)液力变矩器 行星齿轮自动变速器 液力变矩器是装在发动机和自动变速器之间的液力元件，它以液体为传力介质，将发动机的动力传送给交速器。液力变矩器的结构和性能决定着自动变速器的传动效率，相当于手动变速器的离合器装置，因其质量较大、惯性大，所以又起到飞轮的作用。液力变矩器的变矩原理如图所示 (1)液力变矩器 行星齿轮自动变速器 导轮对动力传动的作用如图所示 (1)液力变矩器 行星齿轮自动变速器 在图中导轮起增扭的作用 (1)液力变矩器 行星齿轮自动变速器 锁止离合器的作用如图所示。 (1)液力变矩器 行星齿轮自动变速器 液力变矩器的优点： (1)液力变矩器 目前，汽车自动变速器中所用的液力变矩器都是综合式液力变矩器，它综合利用了液力耦合器和液力变矩器的优点，传递动力更加平稳可靠，同时大大提高了工作效率。综合式液力变矩器是在三元件液力变矩器的基础上增加了单向离合器和锁止装置。 ①泵轮——主动部分，将发动机动力变成油液动能。 ②涡轮——榆出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。 ③导轮——反作用元件，它对油液起反作用，实现增扭。 行星齿轮自动变速器 (1)液力变矩器 当汽车行驶阻力大时，涡轮转速低于泵轮转速 从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向相反，导轮对油流起反作用，实现增扭，以克服增大的阻力。 1)导轮固定-液流改变方向 01 02 行星齿轮自动变速器 (1)液力变矩器 当汽车行驶阻力小时，涡轮转速提高至与泵轮转速接近，此时从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向趋于一致，导轮开始自由旋转以减小阻力。 锁止离合器的作用：当汽车行驶阻力小时，发动机转速较高，此时不需要增扭，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率，能节油5%左右。 在汽车行驶阻力大时，发动机转速降低，此时锁止离合器分离，实现增扭。 2)导轮自由旋转 01 02 行星齿轮自动变速器 行星齿轮自动变速器变速机构所采用的变速齿轮是行星齿轮。 (2)变速机构 目前，绝大多数汽车的自动变速器采用的是行星齿轮变速机构，行星齿轮机构由于其齿轮总是处于啮合状态，故可使换挡迅速、平稳、准确，而不会产生齿轮碰撞或不完全啮合的现象。 行星齿轮自动变速器 行星齿轮变速器通常采用两个行星齿轮排来实现各挡变速比。 (2)变速机构 行星齿轮排由齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮等元件组成，任一元件固定，其余两个作输入或输出用。多片离合器和制动器是分别对这些元件进行接合、制动来实现换挡的装置。图所示为自动变速器行星齿轮机构的配合示意图 行星齿轮自动变速器 行星齿轮变速器通常采用两个行星齿轮排来实现各挡变速比。 (2)变速机构 行星齿轮排由齿圈、行星齿轮、行星架、太阳轮等元件组成，任一元件固定，其余两个作输入或输出用。多片离合器和制动器是分别对这些元件进行接合、制动来实现换挡的装置。图所示为自动变速器行星齿轮机构的配合示意图 行星齿轮自动变速器 图所示为自动变速器行星齿轮机构的分解图。 (2)变速机构 行星齿轮自动变速器 行星齿轮机构：行星齿轮机构行星排的多少因挡位数的多少而异，一般情况下使用2～3个行星齿轮排。单排的行星齿轮机构主要由一个太阳轮(中心轮)、一个行星架、一个齿图和几个行星齿轮组成，如图所示。 (2)变速机构 行星齿轮自动变速器 在正常情况下，一个行星齿轮排有三个自由度，即当行星排中的三个元件中的任意一个作为动力的输入轮时，其他的元件都旋转，不能起到传递动力的目的。若用行星齿轮机构传递动力，则必须对行星齿轮排中的一个元件加以固定，使其变为两个自由度。 (2)变速机构 行星齿轮自动变速器 行星齿轮机构各部件的工作状态如表所示。 (2)变速机构 状态 固定 动力输入部件 动力输出部件 传动状态旋转方向 1 齿圈 太阳轮 行星架 政速传动     方向相间 2 行星架 太阳轮 加速传动 3 太阳轮 齿 行星架 减速传动 4 行星架 齿图 加速传动 5 行星架 太阳轮 齿圈 减速传动 方向相反 6 齿圈 太阳轮 加速传动 行星齿轮自动变速器 由于行星齿轮机构处于常啮合状态，所以正常情况下只要变速器保持良好润滑，一般不易损坏。 (2)变速机构 损坏形式主要有：齿轮间隙超大，齿面硬伤、剥落、异常磨损、烧结或凹点，齿轮或齿架变形。 01 由于整个行星齿轮机构是一整套精密配合的机构，只要其中某个主要零件(如太阳轮、行星轮或行星架)发生损坏，一般是更换整套行星齿轮机构，而不是更换单个齿轮。 02 换挡执行元件：是指行星齿轮机构中用于控制换挡的多片摩擦式离合器、制动器及换挡单向离合器。 03 行星齿轮自动变速器 自动变速器中通常使用的是多片式离合器、包括离合器毂、摩擦片、钢片、回位弹簧、回位弹篑座、油封、压盘和挡圈等。离合器的结构与工作状态如图所示。 1）离合器 行星齿轮自动变速器 常见的制动器有带式制动器和片式制动器两种，其作用是：将行星排中太阳轮、行星齿轮、行星架三个基本元件之一加以固定，使之不能旋转，产生不同的传动方向或速比。带式制动器，主要由制动带、制动发、液压缸及活塞等组成，如图所示。 2)制动器 行星齿轮自动变速器 片式制动器由制动器毂、制动器活塞、回位弹簧、钢片和摩擦片等组成，如图所示。 2)制动器 行星齿轮自动变速器 当活塞受到控制油压的作用时，活塞在活塞缸内运动，使摩擦片与钢片相互接触，结果在每个摩擦片与钢片之间产生很大的摩擦力，使行星架锁定在变速器壳体上；当控制油压降低时，由于回位弹簧的作用，活塞回至原位，使制动解除。 2)制动器 片式制动器的制动毂(相当于离合器毂)是通过钢片的外花键固定在变速器壳体上的，其工作原理与多片湿式摩擦片离合器基本相同。 行星齿轮自动变速器 液压控制系统由各种阀体、滑阀、弹簧、钢球等组成，如图所示。根据驾驶员的意图和行驶条件(节气门开度以及车速信号等)的需要，利用控制液压胸等元件控制液压油的输出释放，通过操纵离合器和制动器的动作，控制行星齿轮机构，从而实现自动升降挡。其结构主要分为油压控制装置、换挡控制装置、变矩器锁止控制装置三个部分。它们是自动变速器的重要组成部分。 (3)液压控制系统 行星齿轮自动变速器 液压控制系统的组成零件如下：液压控制系统的组成零件较多，按其功能分类，可分为以下几类。 (3)液压控制系统 液压控制系统 ①主油路：油泵、主调压阀、次调压阀。 ⑤换挡品质：节流阀、缓冲阀、正时阀、蓄压器等 ④换挡控制：换挡阀。 ③控制信号：节气门阀、速控阀、手动阀。 ②润滑冷却：散热器、冷却器。 ⑥锁止控制：锁止信号阀、中继阀等 行星齿轮自动变速器 1)油泵 油泵为变速器液压系统提供压力油，从而为变速器中的元件提供传动压力，并且能够起到润滑和冷却的作用。 自动变速器上常见的油泵有三种：内啮合齿轮泵、转子泵、叶片泵。目前，内啮合齿轮泵应用较普遍，如图所示。 (3)液压控制系统 行星齿轮自动变速器 2)阀体 液压控制系统除了执行元件以外，大部分控制阀都集中安装在一块或几块组合在一起的阀板上，阀和阀板的总成称作阀体。 (3)液压控制系统 阀体的作用 根据发动机和汽车的负荷及驾驶员的需要，控制输出到不同执行机构的油压。 行星齿轮自动变速器 阀体多数是由铝或铁铸造加工而成的。 (3)液压控制系统 阀体有许多精加工的油孔和油道，油液通过一定的油道与油孔流入和流出阀体。 虽然一部分油道与油孔加工在变速器壳和油泵壳上，但是大多数还是在阀体上。 变速器的大部分阀安装在阀体上，同样也安装有许多不同的单向球阀。 阀体上阀的作用是控制通过变速器油液的通断或调节油液的流量。 可以通过一个阀或多个阀控制流经油道和油孔的油液。 行星齿轮自动变速器 3)油冷却系统 (3)液压控制系统 为了保证自动变速器的液压系统在适宜的温度范围内正常工作，防止因油温过高导致机械部分烧坏 01 一般情况下，汽车自动变速器均配置了油冷却系统。 02 油冷却系统一般由散热器、进出加油管组成，有的自动变速器单独配备了散热器冷却风扇，有的自动变速器则使用发动机冷却系统的冷却风扇。 03 行星齿轮自动变速器 4)自动变速器油的功能 (3)液压控制系统 自动变速器油的功能是传递动力转矩、控制自动变速器的离合器和制动器工作以及润滑、清洁和冷却自动变速器。 01 由于自动变速器在高温、高速的环境下工作，工作状况比较恶劣，为了保证自动变速器正常工作，必须认真执行对应车辆的制造厂家的规定，加强对自动变速器油的选用、加油方法、用油量、检查方法和换油间隔行程等的操作。 02 否则，自动变速器很容易发生故障，而且会影响自动变速器的使用寿命。 03 行星齿轮自动变速器 自动变速器的变速操纵机构相对手动变速器要简单得多。 (4)变速操纵机构 由于自动变速器在换挡过程中并不需要驾驶员进行换挡干涉，只需要根据情况选择合适的挡位模式，在行驶的过程中通过调节加速踏板的位置，换挡控制系统即可根据加速踏位置和各种传感器返回的信号进行判断换挡。 自动变速操纵机构由操纵杆、操纵拉索、防护装置及操纵面板等组成。自动变速操纵面板如图所示。 Part4 平行轴式自动变速器简介 平行轴式自动变速器简介 平行轴式自动变速器与行星齿轮式自动变速器一样，也是由机械传动部分和电控液压部分组成的。平行轴式自动变速器是由三根相互平行的轴、即输入轴、输出轴、中间轴组成的、轴上分别安装着几对常啮合齿轮。图所示为三平行轴式自动变速器的结构示意图。 平行轴式自动变速器简介 各挡位动力传递流程 (a)一挡；(b)二挡；(c)三挡；(d)四挡；(e)倒挡；(f)L挡 平行轴式自动变速器简介 各挡位动力传递流程 输入轴→三挡离合器→榆入轴三挡常啮合齿轮→输出轴三挡常啮合齿轮一输出轴。 输入轴→输入轴常啮合齿轮→输出轴常啮合齿轮→一挡离合器→中间轴常啮合齿轮→中间轴一挡常啮合齿轮→输出轴一挡常啮合齿轮→输出轴。 输入轴→输入轴常啮合齿轮→输出轴常啮合齿轮→中间轴常啮合齿轮→二挡离合器→中间轴二挡常啮合齿轮→输出轴二挡常啮合齿轮→输出轴。 2)二挡 3)三挡 1)一挡 平行轴式自动变速器简介 各挡位动力传递流程 输入轴→输入轴常啮合齿轮→输出轴常啮合齿轮→一挡离合器→中间轴一挡常啮合齿轮一输出轴一挡常啮合齿轮→一挡固定离合器→输出轴。 输入轴→四、倒挡离合器→输入轴四、倒挡常啮合齿轮→愉出物四挡常啮合齿轮→输出轴， 输入轴→四、倒挡离合器→输入轴四、倒挡常啮合齿轮→制挡轨倒挡齿轮→榆出轴四挡常啮合齿轮→输出轴。 5)倒挡 6)L挡 4)四挡 课堂小结 在自动变速器的发展过程中出现了多种结构形式，按照驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构、变矩器的结构及换挡控制形式等各有不同。 由于车辆的驱动方式不同，故自动变速器的差异较大，但基本组成结构是相同的。 01 02 自动变速器的分类 自动变速器的结构 课堂小结 液力变矩器主要由可旋转的泵轮、涡轮和导轮三个元件组成 平行轴式自动变速器与行星齿轮式自动变速器一样，也是由机械传动部分和电控液压部分组成的。 03 04 行星齿轮自动变速器 4.平行轴式自动变速器简介 小试牛刀 传统手动变速器最突出的优点是 A. 换挡操作复杂 B. 传动效率高、工作可靠 C. 乘坐舒适性好 D. 换挡平稳 答案：B 解析：传统的手动变速器具有传动效率高、工作可靠等优点。 小试牛刀 被公认为自动变速器雏形、1939 年首次批量装车的是 A. 德国大众 CVT B. 日本本田电控 AT C. 美国通用行星齿轮式液力自动变速器 D. 法国雪铁龙手动自动混合变速器 答案：C 解析：1939 年，美国通用汽车公司首先在其轿车上装配了行星齿轮式液力自动变速器，被视为自动变速器的雏形。 小试牛刀 自动变速器实现变速的核心手段是 A. 驾驶员踩离合 B. 手动拨叉换齿轮 C. 自动改变齿轮啮合状态、改变传动比 D. 锁止差速器 答案：C 解析：自动变速器……自动改变变速器内齿轮啮合状态，改变传动比，从而达到变速的目的。 小试牛刀 与手动变速器相比，自动变速器动力输入部分用______取代了离合器。 A. 液力变矩器 B. 单向离合器 C. 锁止装置 D. 行星齿轮组 答案：A 解析：手动变速器的动力输入部分是离合器，而自动变速器的动力输入部分为液力变矩器。 小试牛刀 液力自动变速器的三大组成模块是 A. 发动机、离合器、差速器 B. 变矩器、机械式变速器、电子—液压控制系统 C. 泵轮、涡轮、导轮 D. 输入轴、输出轴、齿轮组 答案：B 解析：液力自动变速器由变矩器、机械式变速器（一般多采用行星齿轮）和电子—液压控制系统三部分组成。 小试牛刀 液力变矩器内部直接旋转的三种核心元件是 A. 泵轮、涡轮、导轮 B. 太阳轮、行星轮、齿圈 C. 离合器片、钢片、活塞 D. 输入轴、输出轴、阀体 答案：A 解析：液力变矩器主要由可旋转的泵轮、涡轮和导轮三个元件组成。 小试牛刀 综合式液力变矩器在三元件基础上增加了哪两项关键机构，以兼顾耦合与变矩优点？ A. 离合器和制动器 B. 单向离合器和锁止装置 C. 差速器和分动器 D. 电控单元和电磁阀 答案：B 解析：综合式液力变矩器是在三元件液力变矩器的基础上增加了单向离合器和锁止装置。 小试牛刀 液力变矩器以________为传力介质，将发动机动力传送给变速器。 A. 钢带 B. 链条 C. 液体 D. 电磁场 答案：C 解析：它以液体为传力介质，将发动机的动力传送给变速器。 作业布置 1.简述液力变矩器的优点。 2.简述自动变速器的结构。 3.简述自动变速器的分类。 感谢您的聆听 中职教育XX版 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $