自动变速器

第一章 概述

汽车自动变速器的发展概况:1982年法国制造出了第一部装有自动变速器的汽车,1914有德国奔驰公司最先推出了第一个全自动变速器齿

轮.1939-1950年的11年间是液力自动变速器的成长期. 现代轿车自动变速器的发展方向:(1)电子控制全域琐止离合器及液力缓速装置: 为了提高传动效率,改善经济性能.(2)适合与整车驱动系统的电子控制自能型自动变速器:可对汽车的运行参数进行控制,合理的选择换挡点.(3)电子控制无级变速器:能够自由改变速比.(4)自动预选式换档系统:可以使驾驶员体会到驾驶车辆的快感,又不需要紧张费力的操作.(5)小型化:质量轻,动力传动路线短,节油.

变速器的分类:手动变速器和自动变速器.自动变速器:A.方式分为:后驱动变速器和前驱动变速器；B.按前进档的挡位数分:2个前进挡,3个前进挡,4个前进挡,5个前进挡；C.按控制方式分为:液力控制自动变速器和电子控制自动变速器. 无级变速器属于自动变速器.机械式无级变速器按其作用可风为冲击式和摩擦式. 自动变速器的应用.主要有以下两种形式:(1)液压自动控制式自动变速器:这是一种利用车速和加速踏板入量之间的关系所决定的传动比,通过油压控制机构自动控制的变速器.(2)电子式控制自动变速器:采用微型计算机等装置作为自动变速器的液压控制装置,再用某些液压控制装置对变速器换

挡机构进行操作控制. 自动变速器由那些有缺点1整车具有更良好的驾驶性能；2换档快而平稳，有良好的行驶性能；3高行车安全性；4降低废气排放5可以延长发动机和传动系的使用寿命6纵向简单方便，容易操作7提高了汽车的平顺性8提高生产率、

自动变速器的组成 液力变矩器，液力自动换档控制系统，自动变速器控制装置TCU，行星齿轮机构，冷却装置和自动变速器油滤清器

第二章 液力变矩器的结构与原理

液体传动分为液压传动、液力传动

液压传动：传动系统中主要依靠工作液体压能的变化来传递动力，即为液压传动

液力传动：传动系统中主要依靠工作液体的动能的变化来传递动力，即为液力传动

泵轮与发动机曲轴相连接，把输入的机械能转变为自动变速器油的能量，使油液的动量矩增加，其作用类似离心泵的叶轮，所以称其为泵轮

涡轮因其使油液的动量矩减小，作用类似于水涡轮，故被称为涡轮

导轮在液力变矩器中起导向作用，使自涡轮流出的油液改变方向后流向导轮，形成液体循环，所以称其为导轮

液力变矩器的作用主要有：1、自动无级变矩、变速2、自动离合3、减振隔振4、是发动机转动平稳5、过载保护6、发动机制动

主动件泵轮从动件涡轮装合后，

两者的端面相对，中间间隙约为3~4mm.

液力变矩器的传动过程是：泵轮接受发动机传来的机械能，传给工作液，使其动能提高。然后再由工作液将动能传给涡轮。液力耦合器实现传动的必要条件是工作液在泵轮和涡轮之间有循环流动。而循环流动的产生，是由于两个工作轮转速不等，使两轮叶片的边缘处产生液压差所致。

液力耦合器作用：只起传递转矩的作用，而不起改变转矩大小的作用。

一般称泵轮转矩不变，涡轮转矩与涡轮转速或转速比的关系曲线为外特性曲线。

图表示的是泵轮转矩MB和泵轮转速nB为定值时，涡轮转矩与涡轮转速的关系：液力变矩器的输出转矩MW随涡轮转速nW变化而变化。而涡轮的转速nW随汽车的行驶阻力大小变化，当行驶阻力增大则涡轮转速nW减小，而涡轮的输出转矩MW增大；行驶阻力减小，则nW增大而MW减小。起步时涡轮转速nW为零MW达到最大值，克服较大的起步阻力，上坡或行驶阻力增大此时车速降低，涡轮转速随之降低而输出转矩MW增大克服较大的行驶阻力 外特性：是指泵轮转速（力矩）不变时，液力元件外特性参数与涡轮转速的关系。

1,液力变矩器涡轮输出转矩（mw）随涡轮转速（nw）的变化而变化。

2，涡轮的转速时随汽车的行驶

阻力的大小而变化的。且当行驶阻力减小，测nw增大而mw减小,当行驶阻力增大，测nw减小而增大，当汽车起步时，此时涡轮转速nw=0，mw达最大， 原始特性曲线是泵轮转速不变时变矩系数K和效率?随转速比iwb变化的规律曲线 1当iWb=0（即Nw=0）时变矩系数K达到最大

2当 iWb=1时，即涡轮转速与泵轮转速相同，即失去传递动力的功能，K，?都为零

1转速比iwb时涡轮转速nw(输出转速)与泵轮转速 （输入转速）之比即iwb=nw/nb 2变矩系数K是涡轮转矩M w和泵轮转矩M b之比, 即K=M w/M b 3效率?是涡轮轴输出功率Nw 与泵轮轴输入功率N b之比即?=Nw/N b

4因为轴功率等于转速与转矩乘积即?=Nw/N b=M w nw/ M bnb = KiWb

泵轮——使发动机的机械能转化为液体能量；

涡轮——将液体能量转化为涡轮轴上机械能；

导轮——通过改变液流的方向而起变矩作用。

液力变矩器变矩效率随涡轮的转速而变化。

1.当涡轮转速为零时，增距值最大，涡轮输出力矩等于泵轮输入转矩与导轮反作用转矩之和。 2.当涡轮转速由零逐渐增大时，增距值随之逐渐减小。 3.当涡轮转速达到某一值时，涡轮出口处液流直接冲向导轮出口处，液流不改变流向，此时液力变矩器转化为液力耦合器，涡轮输出力矩等于泵轮输入力矩。 4.当涡轮转速进一步增大时，涡轮出口处液流冲击导轮叶片背

面，此时液力变矩器涡轮输出力矩小于泵轮输入力矩，其值等于泵轮输入力矩与导轮力矩之差。 5.当涡轮转速与泵轮转速相同时，液力变矩器失去传递动力的功能。

综合式液力变矩器的结构有何特点?

液力变矩器可分为:三元件综合式液力变矩器和四元件综合式液力变矩器. 综合液力变矩器具有变矩器和耦合器两种工作状态,所以三元件综合式液力变矩器‘综合”了单相液力变矩器和液力耦合器的优点,结构简单,性能可靠,最高效率达92%,在转变为耦合器工作时,高传动比区的效率可达96%. 四元件综合式液力变矩器的特性是两个变矩器特性和一个耦合器特性的综合.

液力变矩器的三个特性参数是什么?

(1):转速比i:是涡轮转速与泵轮转速之比.

(2):变矩系数K:涡轮转矩和泵轮转矩之比

(3):效率: 涡轮输出功率与泵轮输入功率之比

(4):穿透性:指变矩器和发动机共同工作时,在油门开度不够的情况下,变矩器涡轮轴上的载荷变化对泵轮轴力矩和转速影响的性能.

液力变矩器是怎样进行工作的?

液力变矩器转换能量.传递动力的原理与液力耦合器相同,其根本区别在于液力变矩器增加了一个工作轮—导轮.由于多了一个固定不动的导轮,在液体循环流动的过程中,固定导轮给涡轮一个反作用力矩,从而使涡轮输出转矩不同于泵轮输入转矩,

具有变矩功能.汽车起步时,涡轮转速为0.液力变矩器的工作油液在泵轮叶片带动下,以一定的绝对速度冲向涡轮叶片. 汽车起步后:当涡轮输出力矩,经传动系传到驱动轮上所产生的驱动力足以克服汽车起步阻力矩时,汽车即起步并开始加速.

液力耦合器是怎样进行工作的? 液力耦合器是一中液力传动装置,当工作轮旋转时,其中的工作液也被叶片带动一起旋转.在离心力作用下,工作液从叶片内缘向外流动.因此,叶片外缘处压力较高,而内缘处压力较低,其压差决定于工作轮的半径和转速.所以液力耦合器在正常工作时,泵轮转速总是大于涡轮转速,如果二者转速相等,液力耦合器则不起传动作用. 液力耦合器结构有哪些特点? 液里耦合传动的特点是仅起传递转矩的作用而不起变矩的作用.液力耦合器的传动效率是涡轮转速与泵轮转速之比.因此液力耦合器在正常工作时,泵轮转速大于涡轮转速,故其传动效率随涡轮与泵轮之间转速差而变.两者转速差越大,传动效率越小.当涡轮转速为0时,此时传动效

率也为0.

第三章 行星齿轮变速器的结构与原

理

单排行星齿轮机构的组成：太阳轮，行星架，齿圈，行星齿轮。 哪些元件与传动比有关：太阳轮，齿圈，行星架。

行星传动机构由哪些缺点和优点

优点：1行星传动是一种常啮合传动，其传动比变换可通过操纵离合器或制动器来实现，易于实现自动换档和动力换档。2行星传动是共轴式传动，与定轴式传动相比，可明显的缩小变速器的径向尺寸；由于是多点啮合式传动。故在传动同样力矩时可采用较小的齿数模数，达到尺寸小，与定轴式传动相比，重量可减轻1/2~1/6的效果。此外，多点啮合的对称性，不仅使径向力相互平衡，且使其运动平稳，抗冲击和振动能力更强，寿命长。3当无外部力矩支点时，行星传动具有二自由度，便于动力汇流与分流。不仅能与液力元件或液压元件组成双流液力或液压机械传动，而且也是回收至动能壁与合理调节发动机负荷（间歇工作室）必不可少的机械传动部件。4通过增减行星排内行星齿轮的数目，改变排与排之间的排列.组合及构件之间的连接和控制方式等，不仅可以得到较为理想的传动比，而且为积木式的系列设计创造了有利的条件。 缺点：结构复杂，制造和安装比较困难。

简要叙述一下行星传动的特点和优点

1.行星传动是一种常啮合传动，其传动比变换可通过操纵离合器或制动器来实现，易于实现自动换挡和动力换挡。

2.行星传动是共轴式传动，与定轴式传动相比，可明显地缩小变速器径向尺寸；由于是多点啮合传动。

3.当无外部力矩支点时，行星传动具有二自由度，便于动力汇流与分流。

4.通过增减行星排内行星齿轮的数目.行星排的数目，改变排

与排之间的排列.组合以及构件之间的连接和控制方式等，不仅可以得到较为理想的传动比，而且为积木式的系列设计创造了有利条件。

单排齿轮机构变速原理 减速运动

1.太阳轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定（制动），当太阳轮顺时针旋转，行星架将绕太阳公转，即顺时针旋转。 2.齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮固定，则传动比为：i=n2/n3=(1+a)/a>1

此案也是一种增矩减速传动，但与第一种方案相比，减速比较小，即输出轴转速较高，行星架转动方向一致。

3.下面的倒挡也是一种减速情况，由于i=n1/n2=|-a|>a ,所以n1>n2,减速传动。 超速传动（增速传动） 1.太阳轮固定，行星架为主动件，齿圈为从动件。此种传动比：i=n3/n2=a/(1+a)<1

即n30所以齿圈转速与行星架转速方向相一致。 2.行星架为主动件，太阳轮为从动件，齿圈为固定件，此种情况的

传

动

比

为

：

i=n3/n1=1/(1+a)<1此传动方案也是一种增速减矩传动，但其增速大于前一种方案，两样太阳轮转动方向与行星架转动方向一致。

3.下面倒挡中的情形（2）是一种增速减矩传动i=-1/a,|-a|>1所以i<1,即n2

1.太阳轮为主动件，行星架固定，齿圈为从动件，此情况的传动比为：i=n1/n2=-a此处的“-”

代表齿圈与太阳轮转动方向相反，由于|i|=|-a|>1所以n1>n2,仍为一种减速科扭传动。 2.行星架固定，齿圈为主动件，太阳轮从动件各行星齿轮只有自转而无公转，此时这时它们仅为惰轮工作，使齿圈与太阳轮反向旋转，此情况的传动比为：i=n2/n1=-1/a这儿“-”代表转动方向相反由于|i|=|-1/a|<1,所以n2

若n1=n2或n2=n3或n1=n3，由特性方程可得n1=n2=n3,太阳轮1，行星架3和齿圈2三者中，任两个元件连成一体传动时，则第三个元件必然与前二者转速相同，形成直接传动，传动比i=1。整个行星架机构将成为一个整体而旋转。输入与输出传动速度相等。 空挡

如果所有零件都不受约束，即都可以自由转动，则行星齿轮机构完全失去作用。从而得到空挡。 叙述一下辛普森3档变速器D位二档传动路线

发动机 → 液力变矩器 → 输入轴 → 前进档离合器C1 → 前行星小齿轮 → 前行星齿轮架 → 输出轴

拉维奈尔赫式行星齿轮变速器工作原理

第四章 自动变速器的执行机构

辛普森行星齿轮机构的组成主要由两排行星齿轮机构，由太阳轮、行星轮、和齿圈。 三档辛普森齿轮自动变速器一

器不同的是，依靠其单向锁止原理起固定或连接作用，使元件只能向一个方向运动，而不止方向相反时即被放动。

多片离合器的工作原理和工作过程：

离合器的工作原理 离合器的主动部分和从动部分借接触面间 如图（5-1）所示：D位1档：C1、F1工作

如图（5-2）所示：D位2档：C1、B1工作

如图（5-3）所示：D位3档：C1、C2工作（直接档）

如图（5-4）所示：R档：C2、B2工作 （倒档）

拉维奈尔赫四速自变器与三速的档位几乎一样，只是四速的多一个高速档离合器C4.手柄置于超速档位置时， B1、C4工作，动力由输入轴进入传给C4→行星架，由于B1工作使大太阳轮固定，行星架带动长行星轮在大太阳轮上转动同时，把动力传给齿圈输出。

般要使用换档执行机构主要有离合器、制动器和单向离合器。 辛普森行星齿轮机构的动力是通过一定规律对行星齿轮机构的某些元件进行连接、固定、或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，他们是通过摩擦零件产生足够的传动力矩或制动力。

多片湿式离合器的特点； 离合器传递动力的影响因素有以下几点：1.离合器的摩擦片材料2.摩擦片的结构3.自动换档的结合时间

制动器常用的是片式制动器和带式制动器

制动带按变形能力可分为刚性

制动带和挠性制动带，刚性制动带缺点：不能产生与制动鼓相适应的变形。

单向离合器的锁止方向取决与楔块的安装方向。不能装反附则影响正常工作。

自动变速器的发动机制动与什么因素有关

现在的汽车都是液压制动,与之相关的因素当然是你所行驶的道路状况. 变速箱制动主要取决与油门（节气门空气流量大小）

单向离合器的作用：离合器作用是在自动变速器中起连接和连锁作用，可以有一单向离合器广泛应用在行星齿轮机构上或几个单向离合器。跟离合器，制动作用类似，单向离合器可以控制一个基本元件，但与离合器制动

的摩擦作用，或是用液体作为传动介质（液力偶合器），或是用磁力传动（电磁离合器）来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。 多片湿式离合器的特点和优点： 由于离合器表面积较大，所传递的转矩较大，离合器摩擦片表面单位面积压力分布均匀，摩擦材料磨损均匀，不易产生主动与被动片间运转间隙，能通过增减片数和改变压力的大小俩调节工作转矩能力。工作过程中压力逐渐增加，摩擦生热速度较慢，通过冷却油可以把热量带走。其缺点是分离时空转摩擦功率较大。 制动器的结构和工作原理 湿式多片制动器：湿式多片制动器由制动器股、制动活塞、回位弹簧、钢片摩擦片及制动器毂密封圈、挡圈等组成。工作原理：当制动时，压力油进入制动器的液压缸时，克服活塞弹簧紧力，使活塞移动，制动器盘片与制动器片紧压在一起制动器毂以及相连的原件被固定而不能旋转。 带式制动器：自动变速器中的带式制动器，由制动鼓、制动带、液压缸及活塞组成

离合器的作用是在自动变速器中具有连接和连锁作用，即将行星齿轮变速器的输入轴和行星齿轮排的一个基本元件连接，使之成为主动件，或将行星排的两个基本元件连接在一起，使之成

为一个整体，实现直接传动。 离合器的结构和原理

在自动变速器的换挡执行机构中，目前采用的离合器多是多片湿式离合器。通常由活塞、回位弹簧、弹簧座、一组钢片、一组摩擦片、调整垫片、离合器毂、几个密封圈、卡环等组成一个整体。有些离合器在活塞与钢片之间装有一个碟形环，它具有一定的弹力，可以在离合器钢片结合时，减缓冲击力。

.压板与摩擦片之间有一定轴向间隙，每片间隙通常为0.25~0.38mm，总间隙一般为2~5mm，以保证钢片与摩擦片之间无轴向压力，称之为自由间隙

第五章 自动变速器的液控液压系统

自动变速器的换挡控制基本要求：

1.保证最佳的换挡规律，要兼顾燃油经济性和行驶动力性，同时还要考虑低污染。

2.换挡过程平稳，无冲击和振动，换挡品质好，行驶舒适，使用寿命长。

3.换挡动作准确，及时。 4.驾驶员可以干预换挡过程，以适应复杂的行驶条件。 5.操纵系统应工作稳定，可靠。能适应恶劣的工作环境。当系统发生故障时，应有应急措施保证汽车最低限度行驶。

在自动变速器液压控制系统中,工作介质是自动变速器油,系统则由油泵,主油路压力调节阀,节气门阀,调速器阀,手动阀,换挡阀及其他一系列辅助阀和控制油路等组成.

气门调压阀液控系统由控制装置，执行机构和控制机构三部分

组成。

执行机构由离合器、制动器及液压缸组成。

控制机构由主油路调压装置、换挡信号装置、换挡阀和缓冲安全装置、变距器控制装置。 油泵自动变速器所传递的转祖较小是液压控制装置和液压控的制装置、它的作用是向控制机构和换挡机构提供一定的油压，并给变速器内部机件提供润滑。其技术状态的好坏，对自动变速器使用性能及寿命有很大的影响。

自动变速器供油系统的油压调节装置是主调压阀、副调压阀和安全阀等组成。

1.为了使主油路油压能满足自动变速器不同工况的需要，主调压阀具备下列功能：

发动机节气门开度较小时，自动变速器所传递的转祖较小，执行机构中离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。而当发动机节气门开度较大时，因传递的转祖增大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。

2.汽车在低速挡行驶时，所传递的转祖较大，主油路压力要高。而在高速挡行驶时，自动变速器所传递的转祖较小，可降低主油路油压，以减小油泵运转距力。 3.倒挡的使用时间较少，为减小自动变速器尺寸，倒挡执行机构被做得较小。在倒挡时需提高操纵油压，以避免出现打滑。 节气门阀是由节气门开度所控制的，根据控制方式的不同，节可分为机械式节气门阀和真空式节气门阀两种形式。 调速阀也被称作速控阀，其作用是为自动变速器换挡阀提供一个随车速大小而变化的控制油

压。

自动换挡控制装置主要用来按照换挡归来的要求，随着控制参数的变化，自动地选择最佳换挡点，发出换挡信号，换挡信号操纵执行机构，完成档位的自动变换。自动换挡控制系统是由手动阀换挡阀等主要元件来实现的。 为防止自动变速器在换挡时出现冲击，装有许多其缓冲和安全作用的液压阀和减震器。这类装置统称为缓冲安全系统。自动变速器的换挡品质取决于执行机构各元件的工作性能。为了控制换挡品质，液压系统的控制机构设置了缓冲安全系统，较常见的有缓冲阀、蓄能器、单向节流阀等。

液力变距器控制装置有压力调节阀、锁止继动阀等阀及相应的油路组成。

变矩器的压力调节阀的作用是将主油路的压力油减压后送入变矩器，使变矩器内的油压保持在（0.2-0.5）MPa

液力变矩器内锁止离合器的工作是锁止信号阀和锁止继动阀共同控制的。

内啮合齿轮泵的组成及其工作原理.

组成:小齿轮,内齿轮,月牙型隔板,泵壳,泵盖等组成. 工作原理:发动机运转时,变速器壳体后端盖的轴套带动小齿轮和内齿轮一起作顺时针方向旋转.此时,在吸油腔,由于小齿轮和内齿轮不断退出啮合,容积不断增加,以致形成局部真空,将液压油从进油口吸入,并且随着齿轮的旋转,齿间的液压油被带到压油腔;在压油腔,由于小齿轮和内齿轮不断进入啮合,容积不断减少,将液压油从出油口排出.油泵不停地转动,为液压