自動變速箱工作原理

1、June 23, 20221工程機械系列培訓(xùn)教材工程機械系列培訓(xùn)教材自動變速箱工作原理自動變速箱工作原理1、自動變速器組成與作用、自動變速器組成與作用 液力變矩器液力變矩器 變速系統(tǒng)變速系統(tǒng) 齒輪變速機構(gòu)齒輪變速機構(gòu) 換檔執(zhí)行機構(gòu)換檔執(zhí)行機構(gòu) 組成組成 液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng) 作用：作用：1 1、自動變速、變矩；、自動變速、變矩；2 2、在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，改變機車行駛方向；、在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，改變機車行駛方向；3 3、利用空檔中斷發(fā)動機的動力傳遞。、利用空檔中斷發(fā)動機的動力傳遞。自動自動變速變速器工作原理器工作原理3四大組成部分：四大組成部分

2、：液力變矩器液力變矩器齒輪變速器齒輪變速器檔位控制系統(tǒng)檔位控制系統(tǒng)冷卻、潤滑系統(tǒng)冷卻、潤滑系統(tǒng)自動自動變速變速器器組成組成4自動變速器分類自動變速器分類1 1、按齒輪變速方式、按齒輪變速方式行星齒輪式行星齒輪式普通齒輪式普通齒輪式2 2、按控制方式、按控制方式液力控制自動變速液力控制自動變速電控液力自動變速電控液力自動變速5自動變速器電液控制原理自動變速器電液控制原理 通過電磁閥控制離合器壓力 通過電子控制單元將油門信號、發(fā)動機速度信號、機車行駛速度信號經(jīng)過處理后發(fā)出指令，控制電磁閥A閥和電磁閥B工作。 6電子控制自動變速過程電子控制自動變速過程傳感器傳感器電控單元電控單元執(zhí)行器執(zhí)行器速度傳感

3、器速度傳感器壓力傳感器溫度傳感器ECU電磁閥電磁閥7油門開度油門開度行使速度行使速度變速器壓力變速器壓力變速器油溫變速器油溫發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速各開關(guān)狀態(tài)各開關(guān)狀態(tài)傳感器傳感器與開關(guān)與開關(guān)產(chǎn)生相產(chǎn)生相應(yīng)的電應(yīng)的電信號信號ECU電電控單元控單元產(chǎn)生電產(chǎn)生電壓控制壓控制信號信號換檔換檔電磁電磁閥與閥與換檔換檔閥閥換檔執(zhí)行器換檔執(zhí)行器齒輪變速器齒輪變速器電子控制自動變速過程電子控制自動變速過程8電子控制單元（電子控制單元（ ECU）功能功能自動變速器控制系統(tǒng)的核心，對發(fā)動機工況和自動變速器進行檢測，并根據(jù)檢驗結(jié)果和相應(yīng)設(shè)定的控制程序操縱各種控制閥工作；以驅(qū)動離合器等液壓執(zhí)行元件實現(xiàn)對自動變速器的全面

4、控制。電子控制單元電子控制單元1、功能 利用液力傳動的原利用液力傳動的原理，將發(fā)動機的動力傳理，將發(fā)動機的動力傳給自動變速器的輸入軸，給自動變速器的輸入軸，具有具有減速增扭減速增扭作用，作用，能實現(xiàn)無級變速。能實現(xiàn)無級變速。液力變矩器工作原理液力變矩器工作原理2、基本元件、基本元件泵輪泵輪主動件主動件（與變速器殼為一體，（與變速器殼為一體， 與發(fā)動機飛輪相連）與發(fā)動機飛輪相連）渦輪渦輪從動件從動件（與變矩器輸出軸相連）（與變矩器輸出軸相連）導(dǎo)輪導(dǎo)輪增扭元件增扭元件工作介質(zhì)工作介質(zhì)液壓油液壓油(變速箱油）變速箱油）液力變矩器工作原理液力變矩器工作原理3、工作原理、工作原理發(fā)動機飛輪發(fā)動機飛輪 泵

5、輪泵輪 導(dǎo)輪導(dǎo)輪 渦輪渦輪 泵輪泵輪 變矩器殼變矩器殼（輸入軸）（輸入軸）動力輸出動力輸出動力輸入動力輸入增增 扭扭工作介質(zhì)為液壓油工作介質(zhì)為液壓油渦流渦流變矩器輸變矩器輸出軸出軸行駛齒輪變速系統(tǒng)行駛齒輪變速系統(tǒng)液力變矩器工作原理液力變矩器工作原理 液力變矩器的工作原理可以用兩臺電風(fēng)扇作形象描述： 將兩臺電風(fēng)扇對置，當接通電源的電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的氣流可以吹動不接電源的風(fēng)扇使其轉(zhuǎn)動。這樣兩個電風(fēng)扇就組成了偶合器，它能夠傳遞扭矩，但不能增大扭矩。 液力變矩器工作原理液力變矩器工作原理一臺電風(fēng)扇像一臺電風(fēng)扇像變矩器的泵輪變矩器的泵輪另一臺電風(fēng)扇像另一臺電風(fēng)扇像變矩器中的渦輪變矩器中的渦輪 如果添加

6、一個管道，空氣就會從后面通過管道，從沒有電源的電風(fēng)扇回流到有電源的電風(fēng)扇。這樣會增加有電源電風(fēng)扇吹出的氣流。在液力變矩器中，導(dǎo)輪起到了這種管道的作用。 液力變矩器之所以能起變矩作用，就是由于結(jié)構(gòu)上多了一個導(dǎo)輪。液力變矩器工作原理液力變矩器工作原理 在自動變速器油循環(huán)流動的過程中，固定不在自動變速器油循環(huán)流動的過程中，固定不動的導(dǎo)輪給渦輪一個反作用力矩，使渦輪輸動的導(dǎo)輪給渦輪一個反作用力矩，使渦輪輸出的扭矩不同于泵輪輸入扭矩。出的扭矩不同于泵輪輸入扭矩。三個主要元件三個主要元件: 泵輪、泵輪、渦輪渦輪和和導(dǎo)輪導(dǎo)輪14變矩器的工作方式變矩器的工作方式導(dǎo)輪導(dǎo)輪泵輪泵輪渦輪渦輪作用：在發(fā)動機和變速箱之

7、間起一個液力機械耦合作用：在發(fā)動機和變速箱之間起一個液力機械耦合15泵輪：以發(fā)動機的速度旋轉(zhuǎn)泵輪：以發(fā)動機的速度旋轉(zhuǎn)渦輪：通過花鍵與渦輪軸相連，渦輪由從泵輪流出的變速渦輪：通過花鍵與渦輪軸相連，渦輪由從泵輪流出的變速箱油來驅(qū)動箱油來驅(qū)動導(dǎo)輪：導(dǎo)輪相當于單向離合器的作用，變速箱油沖擊著導(dǎo)導(dǎo)輪：導(dǎo)輪相當于單向離合器的作用，變速箱油沖擊著導(dǎo)輪葉片的背面，使導(dǎo)輪與渦輪和泵輪同向旋轉(zhuǎn)，起輪葉片的背面，使導(dǎo)輪與渦輪和泵輪同向旋轉(zhuǎn)，起液力耦合作用。液力耦合作用。變矩器將發(fā)動機的扭矩放大變矩器將發(fā)動機的扭矩放大,但是以降低轉(zhuǎn)速為代價但是以降低轉(zhuǎn)速為代價變矩器的工作方式變矩器的工作方式16變矩器可將發(fā)動機的扭矩

8、放大高達三倍，變矩器可將發(fā)動機的扭矩放大高達三倍，但是以降低轉(zhuǎn)速為代價的。但是以降低轉(zhuǎn)速為代價的。導(dǎo)輪變矩器的工作方式變矩器的工作方式轉(zhuǎn)流轉(zhuǎn)流：渦輪由從泵輪流出的變速箱油來驅(qū)動，它總是試圖趕上泵輪的轉(zhuǎn)速從渦輪出來流入導(dǎo)輪的變速箱油沖擊著導(dǎo)輪葉片的背面，使導(dǎo)輪與渦輪和泵輪同向旋轉(zhuǎn)。變扭器工況變扭器工況自動自動變速箱變速箱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)集中式齒輪組 液力變矩器變速箱為常嚙式變擋由不同檔位的離合變擋由不同檔位的離合器片，通過液壓作動進行器片，通過液壓作動進行19自動自動變速箱變速箱結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)20倒檔前檔2檔1檔3檔自動自動變速箱變速箱軸與傳動路線軸與傳動路線21自動自動變速箱變速箱齒輪組齒輪組22自動自動變

9、速箱變速箱齒輪組齒輪組自動變速箱機械傳動機構(gòu)機械傳機械傳動機構(gòu)動機構(gòu)執(zhí)行元件執(zhí)行元件離合器離合器制動器制動器單向離合器單向離合器齒輪傳動齒輪傳動機構(gòu)機構(gòu)平行軸式傳平行軸式傳動機構(gòu)動機構(gòu)行星齒輪傳行星齒輪傳動機構(gòu)動機構(gòu)辛普森辛普森拉威娜拉威娜CR-CRCR-CR其他其他齒輪傳動方式齒輪傳動方式、旋轉(zhuǎn)方向：、旋轉(zhuǎn)方向：兩個外齒輪互相嚙合進行旋轉(zhuǎn)時，它們以相反方向旋轉(zhuǎn)。一個外齒輪和一個內(nèi)齒輪相互嚙合進行旋轉(zhuǎn)，兩個齒輪以相同方向旋轉(zhuǎn) 太陽輪行星架行星小齒輪齒圈行星齒輪構(gòu)成行星齒輪構(gòu)成齒輪傳動方式齒輪傳動方式27安裝在變速箱側(cè)面的閥體內(nèi)裝有伺服閥，用于將油流引導(dǎo)到不同的離安裝在變速箱側(cè)面的閥體內(nèi)裝有伺服

10、閥，用于將油流引導(dǎo)到不同的離合器。伺服閥由電磁閥作動。合器。伺服閥由電磁閥作動。變速箱在每個方向上有多個變速比，并具有脫離功能，變速箱在每個方向上有多個變速比，并具有脫離功能，此功能由剎車踏板操縱，在一定的剎車壓力下啟動此功能由剎車踏板操縱，在一定的剎車壓力下啟動 自動自動變速箱變速箱電磁閥電磁閥 ECU電控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)一般由多個電磁閥構(gòu)成，根據(jù)ECU的控制信號自動開閉油路。它們均組裝在控制閥體內(nèi)。 電控自動變速器組成如下圖所示，由滑閥、滑閥軸、控制閥、回位彈簧和電磁線圈等組成。自動自動變速箱變速箱電磁閥電磁閥1滑閥2-滑閥軸3控制閥4回位彈簧5來自電磁調(diào)壓閥（電磁閥壓力）6至蓄壓器控制閥（

11、7-電磁線圈電磁閥的工作過程如圖所示，電磁閥的進油口與液壓管路相通，當ECU輸出信號使其通電時，滑閥被吸引上移，進油口與排油口相通泄壓，進油口側(cè)管路中的油壓降低；當電磁閥不通電時，滑閥回位將進油口與排油口隔開，因油不能排出，而使進油口側(cè)管路保持高的油壓。ECU通過控制電磁閥的通、斷電，來控制油路的通、斷，使各換擋閥動作而變換擋位。 自動自動變速箱變速箱電磁閥電磁閥自動變速箱其他部件檔位選擇閥 變矩器機油冷卻器變矩器安全閥潤滑岐管寸動從變速箱機油盤吸入濾清器離合器壓力調(diào)節(jié)閥前進檔行駛方向選擇閥倒擋泵1，2，3擋31油冷卻回路油冷卻回路離合器壓力測試點 安裝壓力表在此管道上，測試變矩器輸出壓力 油

12、位測試點 冷卻器來 去冷卻器冷卻器濾芯和塞子32電磁閥與閥芯電磁閥組電磁閥組自動變速箱濾清器 33入口粗濾器 濾芯墊圈墊圈 濾清器的裝卸34速度感應(yīng)器速度感應(yīng)器速度傳感器安裝位置和方式感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器：溫度測試測試條件測試條件: 駐車制動器剎住駐車制動器剎住變速箱在空擋時變速箱在空擋時發(fā)動機怠速運行發(fā)動機怠速運行35變矩器變矩器 出口出口冷卻器入口冷卻器入口 判斷冷卻器是否正常工作：判斷冷卻器是否正常工作： 測量入口與出口溫度測量入口與出口溫度 機油的正常工作溫度：機油的正常工作溫度： 即即 80-95冷卻器出口冷卻器出口 離合器離合器冷卻器冷卻器壓力測試測試條件測試條件: 駐車制動器剎住駐車

13、制動器剎住變速箱為空擋變速箱為空擋發(fā)動機發(fā)動機500 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分的怠速運行分的怠速運行361、變矩器出口壓力：在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分時應(yīng)高于1.7bar，在發(fā)動機以最高轉(zhuǎn)速運行時，不得超過4.9 bar 2、離合器壓力，所有檔位：在駐車制動器剎住，機油溫度為80-95，發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn) (400-600 轉(zhuǎn)/分)時，所有行駛方向和速度離合器的轉(zhuǎn)換壓力應(yīng)該為17-20bar。 變矩器出口壓力變矩器出口壓力 離合器壓力離合器壓力 冷卻器冷卻器 在同樣條件下進行檢查時，各個在同樣條件下進行檢查時，各個離合器之間的壓力差不得超過離合器之間的壓力差不得超過0.4bar 自動變速箱油6/23/20223

14、7根據(jù)變速箱的型號，使用合適的潤滑油根據(jù)變速箱的型號，使用合適的潤滑油Clark32000只能使用只能使用 DEXRON 機油機油 DEXRON（品牌名）品牌名）1 1）自動）自動變速箱油變速箱油比較常用的有比較常用的有ATF IIIATF III與與ATF IIDATF IID兩種兩種; ;2) ATF III2) ATF III與與ATF IIDATF IID相比，換檔更為平穩(wěn)、順暢。揮發(fā)相比，換檔更為平穩(wěn)、順暢。揮發(fā)性低，盡可能地減少了蒸發(fā)損失。性低，盡可能地減少了蒸發(fā)損失。級別：ATF II通用汽車公司Dexron II福特汽車公司New Mercon埃列遜公司Allison C3應(yīng)用

15、：小轎車、卡車的自動變速箱（特別是電控）重負荷車輛的自動自動變速箱變速箱（工程車輛、礦山機械）等變速箱檢驗38 失速試驗步驟：建議失速試驗步驟：建議不輕易做這個試驗不輕易做這個試驗 概念：渦輪處于靜止時全油門發(fā)動機的轉(zhuǎn)概念：渦輪處于靜止時全油門發(fā)動機的轉(zhuǎn)速速 1、帶上駐車剎、帶上駐車剎 2、啟動發(fā)動機、啟動發(fā)動機 3、剎車、剎車 4、選擇前進檔選擇前進檔 5、緩慢給發(fā)動機加速、緩慢給發(fā)動機加速 6、在最大油門下記下發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速、在最大油門下記下發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速 7、緩慢松開油門、緩慢松開油門 8、讓發(fā)動機在、讓發(fā)動機在1200 RPM1500 RPM的的轉(zhuǎn)速下使變速箱的油溫冷卻下來。轉(zhuǎn)速下使變速箱的油溫冷卻下來。 失速試驗結(jié)果分析：失速試驗結(jié)果分析： 1、小于、小于1940RPM，發(fā)動機動力不足發(fā)動機動力不足 2、小于或等于、小于或等于30%RPM 發(fā)動機：動力不足發(fā)動機：動力不足 變速箱：未達到最大供油量變速箱：未達到最大供油量 變扭器發(fā)生導(dǎo)輪自由轉(zhuǎn)動變扭器發(fā)