變速箱基礎(chǔ)知識課件

1、ALLISON TRANSMISSION第1頁，共38頁。一、變速箱的基本概念二、變速箱的分類三、液力自動變速箱的優(yōu)點(diǎn)四、液力變速箱的組成五、艾里遜變速箱優(yōu)勢分析六、現(xiàn)階段國內(nèi)變速箱市場上的品牌變速箱基礎(chǔ)知識第2頁，共38頁。一 變速箱的基本概念 現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩變換范圍較小，不能適應(yīng)汽車在各種道路條件下行駛的要求，車輛行駛過程中常常要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，因此在汽車傳動系中，采用了可以改變轉(zhuǎn)速比和傳動扭矩比的裝置，即變速箱。 變速箱是汽車底盤中的主要總成之一，它與發(fā)動機(jī)配合工作，使汽車具有良好的動力性能和經(jīng)濟(jì)性能。汽車變速箱可以擴(kuò)大發(fā)

2、動機(jī)傳給驅(qū)動車輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)汽車在各種條件下行駛的需要。變速箱能在保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動方向不變的情況下，實(shí)現(xiàn)倒車；還能利用空擋暫時地切斷發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)的動力傳遞，使發(fā)動機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 正確地操縱變速箱是駕駛員的一項(xiàng)重要技能和繁重的工作。為提高駕駛操作的輕便性，減輕駕駛員的疲勞程度，提高汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)型，人們在改變變速箱的結(jié)構(gòu)和換擋方式上作了很大的努力，目前已經(jīng)廣泛使用的自動變速箱便是杰出的代表。 第3頁，共38頁。 汽車的傳動是指發(fā)動機(jī)發(fā)出的功力傳遞給驅(qū)動車輪，并保證車輛在運(yùn)行或作業(yè)過程中具有良好的動力性、經(jīng)濟(jì)型和舒適性。 按變速箱的結(jié)構(gòu)和傳動介質(zhì)分，汽車變速箱有機(jī)械

3、式、液力機(jī)械式等。56781、離合器 2、變速箱 3、萬向節(jié) 4、驅(qū)動橋 5、差速器 6、半軸 7、主減速器 8、傳動軸機(jī)械式傳動系一般組成及布置示意圖二 變速箱的分類第4頁，共38頁。機(jī)械傳動 汽車普遍采用機(jī)械傳動。機(jī)械傳動的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、價廉、重量輕等。機(jī)械傳動的主要缺點(diǎn)： 采用人力換擋，換擋時動力傳遞要中斷。對于汽車，當(dāng)行駛于交通復(fù)雜的情況下需要頻繁換擋，駕駛員容易緊張、勞累。 由于傳動系統(tǒng)會受到附件的沖擊力，所以動載荷大，使得發(fā)動機(jī)及傳動系零件的使用壽命降低。 行駛阻力的變化直接改變發(fā)動機(jī)的工況，為了充分利用發(fā)動機(jī)的功率，要求增加變速器的檔位數(shù)，因而使變速箱的

4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并增加了換擋次數(shù)。 每次換擋要使離合器分離、接合一次，在接合過程中離合器摩擦片都要經(jīng)歷一次滑磨過程。對于頻繁換擋的車輛，降低了離合器摩擦片的使用壽命，縮短了更換周期，增加了停車維修時間，從而降低了生產(chǎn)率。 第5頁，共38頁。典型的液力機(jī)械傳動示意圖1、液力變矩器 2、自動變速箱 3、萬向傳動 4、驅(qū)動橋 5、主減速器 6、傳動軸 第6頁，共38頁。液力機(jī)械傳動的工作原理 液力機(jī)械傳動是液力傳動和機(jī)械傳動的組合。在這里，液力傳動單指動液傳動，即以液體作為傳動介質(zhì)，利用液體在主動元件和從動元件之間循環(huán)流動過程中的動能變化來傳遞動力。動液傳動裝置有液力耦合器和液力變矩器兩種。液力耦合器只能

5、傳遞扭矩，而不能改變扭矩的大小，可以代替離合器的部分功能。液力變矩器除了具有液力耦合器的全部功能外還能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩增益。因此，目前它的應(yīng)用比液力耦合器廣泛得多。但是，液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩的比值變化范圍還不足以滿足使用要求，所以一般在它的后面還需再串聯(lián)一個有級式機(jī)械變速器而組成液力機(jī)械變速箱以取代機(jī)械式傳動系中的離合器和變速器。 第7頁，共38頁。三 自動變速箱的優(yōu)點(diǎn)（1）優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性能 汽車駕駛性能的好壞，除與汽車本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還取決于正確的控制和操縱。自動變速箱通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使整車自動完成這些使用要求，以獲得最佳的燃料經(jīng)濟(jì)型和動力性，使得車輛行駛性能與駕駛員的技術(shù)水平關(guān)系不大，因

6、而特別適合非職業(yè)駕駛。例如，發(fā)動機(jī)處于非經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)與處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)相比，其油耗率相差近一倍。此外，變速箱檔位不同，傳動效率的高低也有所不同。因此，要讓汽車在各種各樣的負(fù)載或路況下都能同時兼顧發(fā)動機(jī)的最低油耗和變速箱的最佳效率，對職業(yè)駕駛員而言也不是件容易的事。但依靠自動變速技術(shù)，按照預(yù)先設(shè)定的最佳規(guī)律變換檔位就能實(shí)現(xiàn)。 第8頁，共38頁。（2）良好的駕駛性能 自動變速箱的檔位變換不但快而且平穩(wěn)，提高了汽車的乘坐舒適性。通過液體傳動和微電腦控制換擋，可以消除或降低動力傳動系統(tǒng)中的沖擊和載荷。這對在地形復(fù)雜、路面惡劣的條件下作業(yè)的工程車輛、軍用車輛而言尤其重要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在惡劣

7、路面行駛時，自動變速的車輛傳動軸上最大動載轉(zhuǎn)矩的峰值只有手動變速車輛的20%40%；原地起步時最大轉(zhuǎn)矩的峰值只有手動變速的50%70%，且能大幅度延長發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)零部件的壽命。 第9頁，共38頁。（3）高度的行車安全性 在車輛行駛過程中，駕駛員必須根據(jù)道路、交通條件的變化，對車輛的行駛方向和速度進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)。以城市公交車為例，平均每分鐘換擋35次，而每次換擋需要手腳協(xié)同動作。正是由于這種連續(xù)不斷的頻繁操作，使駕駛員的注意力被分散，而且容易產(chǎn)生疲勞，造成交通事故增加；或者較少換擋，以操控油門大小代替變速，即以犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性來減輕疲勞強(qiáng)度。自動變速的車輛，取消了離合器踏板和變速操縱桿，只要控

8、制油門踏板，就能自動變速，從而改善了駕駛員的勞動強(qiáng)度，使行車事故率降低，提高了平均車速。 （4）低污染的廢氣排放 發(fā)動機(jī)在怠速和高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，排放的廢氣中CO或CH化合物的濃度較高。而自動變速箱可使發(fā)動機(jī)經(jīng)常處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，也就是在較小污染排放的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，從而降低了排氣污染。 第10頁，共38頁。四 液力自動變速箱的組成 液力自動變速箱主要由液力變矩器、齒輪變速器、液壓供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成。 第11頁，共38頁。液力變矩器： 液力變矩器位于自動變速箱的最前端，安裝在發(fā)動機(jī)的飛輪上，其作用與手動變速箱的離合器相似。它利用油液循環(huán)流動過程中動能的變化將發(fā)動機(jī)的動力傳遞給自動變速箱

9、的輸入軸，并根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動地、無級地改變傳動比和轉(zhuǎn)矩比，具有一定的減速增距功能。 第12頁，共38頁。齒輪變速器： 自動變速箱中主要采用的是行星齒輪式變速機(jī)構(gòu)，其主要包括行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。 行星齒輪機(jī)構(gòu)是自動變速箱的重要組成部分之一，主要由太陽輪、齒圈、行星架和行星輪組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)構(gòu)，速比的改變通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的動作而實(shí)現(xiàn)的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組仍在運(yùn)動，動力傳遞沒有中斷，因而實(shí)現(xiàn)了動力換擋。 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運(yùn)動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式

10、離合器、制動器和單向超越離合器等組成。第13頁，共38頁。液壓供油系統(tǒng)： 自動變速箱的供油系統(tǒng)主要由油泵、濾清器、調(diào)壓閥及供油管道組成。油泵是自動變速箱最重要的組成之一，它通常安裝在變扭器的后方，由變扭器的泵輪驅(qū)動。 第14頁，共38頁。自動換檔控制程序： 自動換檔控制程序能根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和汽車的行駛速度，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，自動的接通或切斷某些換檔離合器和制動器的供油油路，使離合器接合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速箱的傳動比，從而實(shí)現(xiàn)自動換檔。 液壓控制是由各種控制閥及油路所組成，閥體和油路設(shè)置在一個板塊內(nèi)，稱為閥體總成。不同型號的變速箱閥體總成的安裝位置也有所不同，有的裝置于下

11、部，有的裝置于側(cè)面。 在液壓控制系統(tǒng)中，增加控制某些液壓油路的電磁閥，就組成了電子控制的換檔控制系統(tǒng)，若這些電磁閥是由電子計(jì)算機(jī)控制的，則成為電子控制的換檔系統(tǒng)。 第15頁，共38頁。五 艾里遜自動變速箱的技術(shù)優(yōu)勢 設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 手動變速箱是通過離合器摩擦片的機(jī)械式接合將發(fā)動機(jī)的動力傳遞到傳動軸上，并通過嚙合不同傳動比的滑動齒輪，提供不同的速比，從而驅(qū)動車輛并達(dá)到所需的運(yùn)行速度。 艾里遜自動變速箱的結(jié)構(gòu)略比手動變速箱復(fù)雜，但其功能卻大大的提高。艾里遜所有型號的自動變速箱都采用高效率、高可靠性的液力變扭器和行星齒輪結(jié)構(gòu)，這一設(shè)計(jì)在過去的45年里，經(jīng)受了世界各地的重載工況的考驗(yàn)，并仍在不斷改進(jìn)。 第

12、16頁，共38頁?；驹砀攀?： 發(fā)動機(jī)的動力首先傳遞到液力變扭器，在這個三元機(jī)械機(jī)構(gòu)中，動力（扭矩）以油液作為介質(zhì)，從泵輪通過導(dǎo)輪傳遞到渦輪，再傳遞到變速箱的主軸。在渦輪與泵輪之間有轉(zhuǎn)速差時，油液通過變扭器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)，可將泵輪傳遞來的能量更充分的傳送到渦輪上，使渦輪的扭矩增大，這就是液力變扭器的增扭作用。泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差越大，這個作用就越明顯。因此，當(dāng)車輛剛起步或車輛負(fù)載增加時，艾里遜自動變速箱可提供增加扭矩的功能。 液力變扭器中還設(shè)有閉鎖離合器，即泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差接近零時，閉鎖離合器接合使其成為直接機(jī)械連接，達(dá)到最大傳動效率。 第17頁，共38頁。第18頁，共38頁。 動力從變扭

13、器通過主軸進(jìn)入行星齒輪變速機(jī)構(gòu)，在這個機(jī)構(gòu)中，多套行星齒輪組一起工作，產(chǎn)生不同速比以滿足車輛不同的負(fù)載和行駛速度要求。和手動變速箱的滑動齒輪機(jī)構(gòu)不同，行星齒輪組是處于常嚙合狀態(tài)。每套行星齒輪都由太陽輪、行星輪和外齒圈組成，如果固定它們之中一個，轉(zhuǎn)動另一個，可使第三個以不同的轉(zhuǎn)速、或不同的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動，多個行星齒輪組的不同組合，便可得到多個不同的傳動比和轉(zhuǎn)向。 在行星齒輪變速機(jī)構(gòu)中，有一系列的多片離合器，這些離合器的分離或接合使不同的行星齒輪副組合，產(chǎn)生多個前進(jìn)擋及倒擋。 控制自動變速箱功能的是液壓控制閥板，它可連續(xù)感應(yīng)發(fā)動機(jī)及車輛速度、載荷、道路情況的變化，通過液壓系統(tǒng)使用相應(yīng)的離合器動作。變扭器

14、的模式和齒輪的選擋都是自動和即時性的，任何換檔操作都比司機(jī)手工操作快的多。 第19頁，共38頁。液力變扭器 （1）省去機(jī)械離合器的維修和調(diào)節(jié) （2）有緩沖地吸收發(fā)動機(jī)的扭矩并降低傳遞動力到傳動系統(tǒng)時的沖擊 （3）增扭作用使3-5擋位自動變速箱的性能超過6-10擋位手動變速箱的性能 （4）可選用不同的變扭器匹配不同的發(fā)動機(jī)和用于不同的用途 多片離合器 （離合器內(nèi)齒片和鋼片的組合）自動磨損補(bǔ)償，無需調(diào)節(jié) 閉鎖離合器 提高燃油經(jīng)濟(jì)性和高擋位時的引擎制動力 第20頁，共38頁。行星齒輪變速機(jī)構(gòu) （1）換擋快速且不需要切斷動力輸入，無沖擊、錯擋和空擋油耗 （2）保持大量齒數(shù)常嚙合，扭矩分布均勻 （3）為

15、驅(qū)動輪提供不間斷動力 液壓控制閥體 （1）準(zhǔn)確及時地感應(yīng)計(jì)算和換擋 （2）防止司機(jī)操作不當(dāng) （3）避免發(fā)動機(jī)過載第21頁，共38頁。 電子控制 艾里遜電子控制系統(tǒng)能非常精密的控制變速箱的工作，電子控制系統(tǒng)中的電子傳感器能及時準(zhǔn)確的感應(yīng)車輛或發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，指示變速箱的控制閥體進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿Q擋或改變液力變扭器的工作形式，使車輛在最佳狀態(tài)運(yùn)行。艾里遜自動變速箱的電子控制系統(tǒng)具有許多重要的優(yōu)越性： （1）換擋更精確 電子控制系統(tǒng)的換擋精確度可達(dá)輸出速度的+/-1%，而液壓控制的僅為+/-5%10%。從而使變速箱對車輛運(yùn)行狀況更敏感，換擋更順暢、更合理，大大提高了車輛的使用性能。 第22頁，共38頁。

16、（2）應(yīng)用更靈活 電子控制系統(tǒng)的控制單元可以安裝不同的程序，這些程序代表了變速箱不同的換擋邏輯，這樣，您便可根據(jù)您的車輛性能、用途等因素來設(shè)定程序，當(dāng)車輛性能或用途需要改變時，還可更換程序，從而使變速箱的應(yīng)用更為靈活廣泛。 （3）提高燃油效率 電子控制系統(tǒng)使變速箱的換擋點(diǎn)更精確、合理，控制單元的靈活性使變速箱更準(zhǔn)確地應(yīng)用于各種不同用途。因此可以使發(fā)動機(jī)保持在低油耗曲線上工作，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。 （4）提高車輛性能 變速箱的換擋工作區(qū)可以通過程序，設(shè)定在車輛最佳狀態(tài)下。例如，需提高車速，可將換檔工作區(qū)設(shè)定在發(fā)動機(jī)扭矩曲線的高段，車輛的性能便可因此得到提高。 第23頁，共38頁。（5）提高生產(chǎn)率 電

17、子控制系統(tǒng)使發(fā)動機(jī)的動力和效率得到最大程度的發(fā)揮，換擋精準(zhǔn)、低速下閉鎖使發(fā)動機(jī)不發(fā)生拖曳，不降低扭矩，變扭器可以省去許多再循環(huán)工作而提高了傳動效率。車輛的工作效率因此提高8%10%。（6）降低保養(yǎng)費(fèi)用 電子控制系統(tǒng)具有31種監(jiān)測自檢功能，能在運(yùn)行出現(xiàn)問題時及早報(bào)警，避免發(fā)生嚴(yán)重故障和昂貴的維修。自檢結(jié)果可以儲存，一些小故障的排除可以留待例行保修時進(jìn)行。如在工作中出現(xiàn)主要功能失靈，系統(tǒng)能提供應(yīng)急功能，保證故障車輛能行駛回維修場站。此外，電控系統(tǒng)省去了許多需經(jīng)常維護(hù)的機(jī)械元件。 最新一代的艾里遜世界自動變速箱的第四代電子控制系統(tǒng)更加完善，功能更齊全。 第24頁，共38頁。（7）微電腦智能控制系統(tǒng)

18、具有自學(xué)功能，能根據(jù)司機(jī)的不同駕駛習(xí)慣、道路狀況、載荷情況等、自動調(diào)節(jié)最適合的換擋模式。使車輛、發(fā)動機(jī)動行更暢順、經(jīng)濟(jì)性更好。 （8）車輛及發(fā)動機(jī)狀態(tài)感應(yīng)模塊 能根據(jù)用戶的需要，為車輛或發(fā)動機(jī)設(shè)置特定工作狀態(tài)，如客車的車門感應(yīng)、工作或作業(yè)車輛的作業(yè)裝備狀態(tài)感應(yīng)、車速感應(yīng)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及油門感應(yīng)等，提高整車使用功能。 （9）ABS兼容 使變速箱的閉鎖離合器與ABS剎車聯(lián)動，進(jìn)一步提高剎車性能。 第25頁，共38頁。（10）液力減速器 艾里遜液力減速器是強(qiáng)有力的輔助剎車裝置。 艾里遜液力減速器分兩種形式：輸入減速器和輸出減速器。輸入減速器在變扭器和行星齒輪之間，輸出減速器在行星齒輪后部。兩種液力減速

19、器均可產(chǎn)生巨大的剎車動力，幾乎是其它輔助剎車裝置的兩倍。在起步停車頻繁、陡坡路段，液力減速器能發(fā)揮很好的功效。液力減速器的優(yōu)越性：（1）減少剎車磨損及維修保養(yǎng) （2）避免剎車過熱失效 （3）提高剎車使用壽命 （4）增強(qiáng)下坡時對車輛的控制能力 （5）車輛減速平穩(wěn)，行駛更加安全 （6）工作噪音較其它類型的減速器小 第26頁，共38頁。（11）分動力輸出（PTO） 艾里遜自動變速箱提供兩種分動力輸出形式，變扭器驅(qū)動和發(fā)動機(jī)驅(qū)動。（僅提供分動力輸出接口，分動力取力裝置由車輛生產(chǎn)廠選配安裝。） （1）變扭器驅(qū)動 艾里遜自動變速箱的每種型號均能選用這一形式，其無級變扭比使得僅控制油門便可操縱分動力輸出裝置

20、平順起動、寸進(jìn)或保持。分動裝置在空擋情況下工作時，載荷越大，增扭比也越大，這樣，加載時發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小并能隨載荷增加自動調(diào)節(jié)。載荷的變化和沖擊被變扭器的油液緩沖吸收，發(fā)動機(jī)能維持一個較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，保證風(fēng)扇、油泵正常工作。 （2）發(fā)動機(jī)驅(qū)動 可選配發(fā)動機(jī)驅(qū)動的分動輸出形式，分動裝置由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動，在車輛靜止或行走狀態(tài)均能工作。這樣在分動裝置需在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時工作或分動裝置需以恒定轉(zhuǎn)速工作。 第27頁，共38頁。（12）雙模式換擋控制 艾里遜根據(jù)客戶設(shè)備的控制需要，提供了針對變速箱的雙模式換擋控制?？蛻糗囕v上的變速箱即可驅(qū)動車輛行走，又可以驅(qū)動車輛臺上設(shè)備（如起重機(jī)、修井機(jī)），變速箱可在兩種

21、工作模式間進(jìn)行切換，并分別具有獨(dú)立的換擋器對變速箱進(jìn)行換擋操作。第28頁，共38頁。（13）應(yīng)用選型工具 ISCAAN 在艾里遜產(chǎn)品分類參數(shù)專欄中列出了艾里遜自動變速箱幾種公路車輛常用型號的基本技術(shù)參數(shù)，可幫助您選擇艾里遜自動變速箱。由于變速箱只是車輛傳動系統(tǒng)的一部分，而傳動系統(tǒng)也僅僅是整車的一部分，在您選型和實(shí)際應(yīng)用時，應(yīng)與艾里遜設(shè)在當(dāng)?shù)氐拇砘蚍咒N機(jī)構(gòu)聯(lián)系，為您提供正確選型匹配服務(wù)，確保變速箱和車輛的性能。 要達(dá)到精確的匹配，須通過艾里遜公司的 ISCAAN來完成。 ISCAAN（INTERNATIONAL SYSTEM FOR COMPUTERIZED APPLCATION ANALYS

22、IS）計(jì)算機(jī)應(yīng)用分析系統(tǒng)，是艾里遜公司為用戶的車型、發(fā)動機(jī)進(jìn)行自動變速箱選型匹配專門設(shè)置的，當(dāng)您需選用艾里遜自動變速箱時，可將您所需裝配的車型、發(fā)動機(jī)性能、傳動系、輪胎等因素，報(bào)艾里遜在當(dāng)?shù)氐拇砘蚍咒N機(jī)構(gòu)，通過ISCAAN的計(jì)算機(jī)分析，精確地選擇最適合的變速箱型號，并對整車的性能（車速、加速性、爬坡能力、油耗等）進(jìn)行計(jì)算。確保匹配準(zhǔn)確，變速箱和整車的各項(xiàng)性能指標(biāo)充分保證。只有通過 ISCAAN，艾里遜公司予以認(rèn)可，用戶方能享受艾里遜的售后服務(wù)和質(zhì)量保證。 第29頁，共38頁。（14）艾里遜變速箱在環(huán)保技術(shù)上的優(yōu)勢 隨著清潔能源的開發(fā)利用，CNG(壓縮天然氣)逐漸成為城市客車實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的優(yōu)