汽車自動變速器B

第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的優(yōu)點： （ 1） 有更好的駕駛性能： 自動變速解決最 佳燃油經(jīng)濟性和動力性的問題，推進非職 業(yè)駕駛的進程 （ 2）良好的行駛性能： 通過液壓和電子操 作，減輕沖擊和動載荷。換檔平穩(wěn)和快速， 改善了汽車的舒適性 （ 3）提高行車安全性：自動換檔消除人為操 作的技術因素和人的疲勞帶來的安全問題 （ 4）降低廢氣的排放： 發(fā)動機常處于經(jīng)濟 轉速區(qū)運轉，減低了廢氣的排放 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的種類： （ 1）有級式機械自動變速（ AMT)：傳統(tǒng) 有級變速器加自動換檔變速 （ 2）液力機械傳動自動變速 (AT)：液力變 矩器、有級行星齒輪傳動、液壓或電子 控制自動換檔操縱機構 （ 3）機械式無級自動變速 (CVT)：變節(jié)圓 傳動（帶式和鏈式傳動）、摩擦傳動 （ 4）全液壓自動無級傳動 （ 5）電氣傳動變速 第二講 汽車自動變速 （ 1）有級式機械自動變速 (AMT)： 傳統(tǒng)有級變速器、自動離合 器、選檔和換檔液壓操縱機構、 電子控制裝置。 既有自動變速的優(yōu)點，又有 普通齒輪傳動變速器的價格低和 效率高的優(yōu)點。目前不普遍，但 有發(fā)展?jié)摿?傳統(tǒng)的變速器 手動換檔操縱機構 液壓變擋執(zhí)行機構 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的種類： （ 2）液力機械傳動自動變速 (AT)： 液力變矩器、有級行星齒輪傳動、液壓 或電子控制自動換檔操縱機構。 行星齒輪借助摩擦離合器和制動器等 換檔變速，液力變矩器在一定范圍內(nèi)實現(xiàn) 無級變速和消除換檔變速沖擊。變速器總 傳動比為液力變矩器的變矩系數(shù)和機械變 速器傳動比的乘積，部分無級變速 。 傳動效率低、結構復雜和成本高 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的種類： （ 3）機械式無級自動變速 (CVT)： 從變速范圍、比功率、使用 壽命和可靠性以及制造成本等方 面看，變節(jié)圓傳動（帶式和鏈式 傳動）是現(xiàn)代轎車的最佳。最具 代表性： v形金屬傳動帶。 Ford和 FiaT裝備于 1.11.6L 轎車； Honda Civic 1.6L和 Audi A6（金屬鏈）也裝備這類裝置。 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的種類： （ 4）全液壓自動無級傳動： 采用液壓容積調(diào)速的原理， 利用液壓泵和液壓馬達構成的無 級調(diào)速。 變速范圍大，變速平穩(wěn)、減 少沖擊和振動，適用于工程機械， 傳動效率低，一般汽車上應用少。 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的種類： （ 5）電氣傳動變速： 沒有機械傳動機構，可實現(xiàn) 無級變速。 有多種方案：直流發(fā)電機 直流驅動；交流發(fā)電機 直流變 頻（整流、逆變） 交流驅動 第二講 汽車自動變速 汽車自動變速的不足： （ 1) 普遍存在結構復雜，制造難度 和成本高，維修難度大。 （ 2）效率不夠高 第四章 液力機械傳動自動變速 (AT) 液力機械傳動自動變速 (AT)： 液力變矩器、有級行星齒輪傳動、液壓 或電子控制自動換檔操縱機構。 行星齒輪借助摩擦離合器和制動器等 換檔變速，液力變矩器在一定范圍內(nèi)實現(xiàn) 無級變速和消除換檔變速沖擊。變速器總 傳動比為液力變矩器的變矩系數(shù)和機械變 速器傳動比的乘積，部分無級變速 。 傳動效率低、結構復雜和成本高 第四章 液力機械傳動自動變速 (AT) 4.1 液力偶合器 1、結構原理 4.1 液力偶合器 2 、特性曲線 渦輪與泵 輪的轉速比等 于偶合器的傳 動效率。 渦輪轉速 總是小于泵輪 轉速。 4.1 液力偶合器 3、應用特點 偶合器 只傳遞轉矩， 不改變轉矩 的大小。相 當一個聯(lián)軸 器。沒有變 速功能。 4.1 液力偶合器 4、優(yōu)點 起步和加速平穩(wěn)，衰減傳動系統(tǒng)振動， 防止系統(tǒng)過載。 5、 缺點及改進 停車時需要完全制動，否則會爬行。 換檔還需要換檔離合器； 沒有變速功能 傳遞載荷大時，有較大的滑動損失。 增加鎖止機構提高傳動效率。 4.2 液力變矩器 1、結構及工作原理 可動渦輪和泵輪、固定不動的導輪等三個基本 元件 4.2 液力變矩器 渦輪轉矩等于泵輪轉矩加導輪轉矩之和 4.2 液力變矩器 2、特性曲線 渦輪轉矩 隨渦輪轉速 變化自動改 變，轉速低 輸出轉矩增 加（比泵輪 輸入轉矩 大）；最高 效率為 90% 4.2 液力變矩器 3、三元件綜合式液力 變矩器（導輪帶單向 超越離合器） 渦輪轉速足夠高 后，三元液力變矩器 退化為兩元液力耦合 器。 4.2 液力變矩器 3、三元件綜合式 液力變矩器 圖中 K為液 力變矩器的輸出 轉矩與輸入轉矩 之比，也叫變矩 系 數(shù)。 K=1點以 后綜合式變矩器 進入偶合器工況。 4.2 液力變矩器 4、閉鎖式液力變 矩器 為提高效率， 結合液力和機械 各自的優(yōu)點。如 在平坦的高速公 路上液力變矩器 的效率低，可鎖 止液力變矩器， 直接機械傳動。 4.2 液力變矩器 閉鎖式液力變矩器的操作 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的 轉速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的轉 速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 （ 1）減速擋： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 1 2 3 1 312 2 1 3 2 231 110 1 1 10 z z n n : in z z n n : in 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的轉 速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 （ 2）超速擋： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 21 1 1 3 312 1 2 2 3 321 z1 1 0 110 z z n n : in z z n n : in 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的轉 速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 （ 3）倒檔： 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 2 1 1 2 21 1 2 2 1 213 1 0 z z n n i z z n n : in 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的轉 速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 （ 4）直接擋：任意鎖定 行星機構中兩個元件即 構成直接檔（ i=1) 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齒輪變速機構 1、行星齒輪機構原理 n1,z1和 R1為太陽輪的轉 速、齒數(shù)和半徑； n2,z2和 R2為齒圈的轉速、 齒數(shù)和半徑； N3為行星輪的轉速。 （ 5）空擋：全部放松行 星機構中各元件即構成 空檔（ i=0) 1212 321 0)1( /RR/zz nnn 4.3 行星齒輪變速機構 2、換檔執(zhí)行機構 4.3 行星齒輪變速機構 2、換檔執(zhí)行機構 4.3 行星齒輪變速機構 2、換檔執(zhí)行機構 4.3 行星齒輪變速機構 3、行星齒輪變速器變速原理 4.3 行星齒輪變速機構 3、行星齒輪變速器變 速原理 從 50年代到 70年代：行 星變速從兩檔增至三 檔； 從 80年代：行星變速從 三檔增至四檔；液力 變矩器閉鎖 從 90年代：實現(xiàn)從液壓 控制到電子液壓控制 轉變 4.3 行星齒輪變速機構 4、典型行星齒輪變速器變速原理 辛普森式的特點：兩太陽輪連為 一體，前排行星架和后排的齒圈連 成一體。 4、典型行星 齒輪變速器 變速原理 （三檔辛普 森） 4、典型行星齒輪變速器變速原理（四檔辛普森） 4、典型行星齒輪變速器變速原 理（拉維奈爾赫） 拉維奈爾赫式特點： 前后齒圈共用 前后行星架共用 4、典型行星齒 輪變速器變速 原理（拉維奈 爾赫三檔） 4、典型行星齒 輪變速器變速 原理（拉維奈 爾赫四檔） 4.4發(fā)動機的輸出特性及換檔規(guī)律 4.4發(fā)動機的輸出特性及換檔規(guī)律 4.5機液控制 AT變速器結構原理 機械液壓控制自動變速器控制原理： （ 1）變速器輸出軸轉速作為控制輸出量，通過離心 調(diào)速閥把變速器輸出軸轉速轉變?yōu)閴毫π盘柗答?至換檔閥的一端 （ 2）節(jié)氣門開度的大?。ㄘ摵纱笮。┳鰹榭刂戚斎?信號通過節(jié)氣門閥轉變?yōu)閴毫π盘栔翐Q檔閥的另 一端，兩壓力信號比較使換檔閥動作。 （ 3）換檔控制規(guī)律完全由換檔閥的結構尺寸、各換 檔閥的彈簧剛度、節(jié)氣門閥和車速調(diào)速閥等決定。 4.5機液控制 AT變速器結構原理 液壓控制的自動變速器的液壓系統(tǒng)組成： （ 1）動力源：即被變矩器驅動的液壓泵。 汽車液壓泵常用內(nèi)嚙合齒輪泵和葉片泵。 向換檔控制和執(zhí)行機構供油，同時還有液 力變矩器閉鎖、冷卻補油，行星齒輪潤滑 油。 （ 2）執(zhí)行機構：即行星齒輪變檔執(zhí)行機構 （ 3）控制機構：主油路、換檔信號系統(tǒng) （節(jié)氣門閥和離心調(diào)速閥）、換檔閥系統(tǒng) 和緩沖安全系統(tǒng)，以及液力變矩器的控制 裝置 4.5機液控制 AT變速器結構原理 1、自動變速器實例 4.5機液控制 AT變速器結構原理 2、自動變速器換 檔系統(tǒng)結構 4.5機液控制 AT變速器結構原理 3、主油路系統(tǒng) 主油路的構成 ： 油泵、壓力調(diào)節(jié)裝置（一次 壓力調(diào)節(jié)、二次壓力調(diào)節(jié)、節(jié)流閥和安全閥） 壓力調(diào)節(jié)裝置： 避免車速對系統(tǒng)壓力的影響， 根據(jù)不同的工況調(diào)節(jié)不同的控制壓力。 （ 1） 油門開度小，變速器傳遞的轉矩小， 油壓低，反之則高； （ 2）低速檔行駛，傳遞的轉矩大，油壓要 高，反之則低 （ 3）倒檔機構尺寸小需要高的操縱壓力 4.5機液控制 AT變速器結構原理 4、換檔信號系統(tǒng) a 節(jié)氣門閥： 節(jié)氣門閥受發(fā)動機加速踏板 的控制，隨節(jié)氣門開度大?。窗l(fā)動機負 荷大?。┑淖兓淖兤漭敵鲇蛪簤毫Φ?液壓閥。輸出油壓壓力的高低作為換檔信 號的一種。 有兩種節(jié)氣門液壓閥：機械式節(jié)氣門 閥和真空式節(jié)氣門閥 4.5機液控制 AT變速器結構原理 4、換檔信號系統(tǒng) a 節(jié)氣門閥： 節(jié)氣門閥受發(fā)動機加速踏板 的控制，隨節(jié)氣門開度大?。窗l(fā)動機負 荷大小）的變化而改變其輸出油壓壓力的 液壓閥。輸出油壓壓力的高低作為換檔信 號的一種。 有兩種節(jié)氣門液壓閥：機械式節(jié)氣門 閥和真空式節(jié)氣門閥 4.5機液控制 AT變速器結構原理 b 離心調(diào)速閥 ：安裝在變速器輸出軸上， 為換檔閥提供一個隨發(fā)動機轉速變化的油 壓壓力。 有兩種離心調(diào)速閥： 普通復合式雙級調(diào)速閥 中間傳動復合式雙級調(diào)速閥 4.5機液控制 AT變速器結構原理 b 離心調(diào)速閥 ：安裝在變速器輸出軸上， 為換檔閥提供一個隨發(fā)動機轉速變化的油 壓壓力。 有兩種離心調(diào)速閥： 普通復合式雙級調(diào)速閥 中間傳動復合式雙級調(diào)速閥 4.5機液控制 AT變速器結構原理 5、換檔閥組 換檔閥組根據(jù)換檔信號系統(tǒng) 發(fā)出的信號產(chǎn)生相應的動作， 來控制自動變速器中液壓操縱 油路的流動方向，而完成換檔 動作。 換檔閥組主要包括有：手動 閥和換檔閥 4.5機液控制 AT變速器結構原理 自動變速器 手動閥換檔 手柄所處的位置不 對應檔位。一般有 P、 R、 N、 D、 2（ S）、 L （ 1）等位置。以四檔變速器為例： P（停車檔）、 R（倒車擋）、 N（空 檔）、 D（前進高檔）、 2（ S）（前進低 2 檔）、 L（ 1）（前進低 1檔） 4.5機液控制 AT結構原理 換檔閥： 4.5機液控制 AT變速器結構原理 5、自動變速器 的換檔過程 （ 1檔） 4.5 機液控制 AT變速器結構原理 5、自動變速器 的換檔過程 （ 4檔） 4.6 電液控制 AT變速器結構原理 1、電液控制自動變速器實例 4.6電液控制 AT變速器結構原理 2、電液 控制自 動變速 器結構 框圖 4.6電液控制 AT變速器結構原理 3、電液控制自動 變速器結構 4.6電液控制 AT變速器結構原理 4、電子控制裝置 傳感器： 節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、 車速傳感器、 控制開關： 超速檔開關、模式開關和多功能開關 電磁閥： 開關電磁閥和脈沖電磁閥 微電腦及其控制電路： 4.6電液控制 AT變速器結構原理 4、電子控制裝置 控制開關： 超速檔開關 4.6電液控制 AT變速器結構原理 4、電子控制裝置 控制開關：模式開關 經(jīng)濟模式 動力模式 普通模式 手動模式 4.6電液控制 AT變速器結構原理 4、電子控制裝置 控制開關： 多功能開關 4.6電液控制 AT變速器結構原理 4、電子控制裝置 電磁閥：開關電磁閥和脈沖電磁閥 4.6電液控制 AT變速器結構原理 5、控制功能 換檔控制 油壓控制 自動模式選擇控制 閉鎖離合器控制 改善換檔感覺控制 電子車速控制（巡航控制） 4.6電液控制 AT變速器結構原理 5、控制工作原理 換檔控制 4.6電液控制 AT變速器結構原理 5、控制工作原理 換檔控制 油壓控制 自動模式選擇控制 閉鎖離合器控制 改善換檔感覺控制 電子車速控制（巡航控制） 4.6電液控制 AT變速器結構原理 6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 除換檔閥和變矩器控制閥由電腦控制電磁鐵外，還 有油壓控制由電磁閥控制 主油路油壓調(diào)壓閥及控制原理 換 檔閥結構及控制原理 閉鎖離合器控制閥結構及控制原理 4.6電液控制 AT變速器結構原理 6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 換 檔閥結構及控制原理 4.6電液控制 AT變速器結構原理 6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 換 檔閥結構及控制原理 4.6電液控制 AT變速器結構原理 6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 閉鎖離合器控制閥結構及控制原理 4.6 電液控制 AT變速器結構原理 6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 除換檔閥和變矩器控制閥由電腦控制電磁鐵外，還 有油壓控制由電磁閥控制 主油路油壓調(diào)壓閥及控制原理 換 檔閥結構及控制原理 閉鎖離合器控制閥結構及控制原理 4.7 AT變速器的關鍵控制技術 1、換檔規(guī)律 2、液力變矩器鎖止技術 3、換檔元件的切換控制 4、動態(tài)建模和仿真