汽車(chē)構(gòu)造(下)第六章自動(dòng)變速器

自動(dòng)變速器第一節(jié)概述一自動(dòng)變速系統(tǒng)的功用：

1改變驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速2汽車(chē)倒退行駛3發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)條件下，使汽車(chē)停止行駛二自動(dòng)變速器的發(fā)展歷程：

三自動(dòng)變速器的分類(lèi)與組成1按汽車(chē)驅(qū)動(dòng)形式不同分類(lèi)自動(dòng)變速器可分前輪驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)變速器(又稱(chēng)變速驅(qū)動(dòng)橋)和后輪驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)變速器兩大類(lèi)。2按前進(jìn)擋擋位的多少分類(lèi)按自動(dòng)變速器前進(jìn)擋位數(shù)分為2擋、3擋、4擋、5擋、6擋自動(dòng)變速器.3按齒輪變速部分的結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi)按自動(dòng)變速器齒輪變速部分結(jié)構(gòu)的不同可分為普通齒輪式(即非行星齒輪式)和行星齒輪式兩種。4按自動(dòng)換擋的控制方式分類(lèi)

(1)液控自動(dòng)變速器。(2)電控自動(dòng)變速器。四自動(dòng)變速器的組成主要由液力傳動(dòng)系統(tǒng)（液力變矩器）、機(jī)械式齒輪變速系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)和液壓電子控制系統(tǒng)組成。

五自動(dòng)變速器的特點(diǎn)1操作簡(jiǎn)化且提高了行車(chē)安全性2提高了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命3提高了汽車(chē)的動(dòng)力性

4提高了汽車(chē)的通過(guò)性能5減少了排氣污染6可降低燃料消耗第二節(jié)液力耦合器與液力變矩器一液力耦合器

1液力耦合器的結(jié)構(gòu)與工作原理功能：防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載，調(diào)節(jié)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速。其結(jié)構(gòu)主要由殼體、泵輪、渦輪三個(gè)部分組成。液力耦合器的工作原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸帶動(dòng)液力耦合器的殼體和泵輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)，泵輪葉片內(nèi)的液壓油在泵輪的帶動(dòng)下隨之一同旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液壓油被甩向泵輪葉片外緣處，并在外緣處沖向渦輪葉片，使渦輪在液壓沖擊力的作用下旋轉(zhuǎn)；沖向渦輪葉片的液壓油沿渦輪葉片向內(nèi)緣流動(dòng)，返回到泵輪內(nèi)緣的液壓油，又被泵輪再次甩向外緣。液壓油就這樣從泵輪流向渦輪，又從渦輪返回到泵輪而形成循環(huán)的液流。2在汽汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中采用液力耦合器的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1可以保證汽車(chē)平穩(wěn)起步和加速；2能夠衰減傳動(dòng)系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)并防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)件的壽命。3能夠顯著減少需要換擋的次數(shù)，甚至在暫時(shí)停車(chē)時(shí)不脫開(kāi)傳動(dòng)系統(tǒng)也能維持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：1只起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，不能改變轉(zhuǎn)矩的大小，必須有變速機(jī)構(gòu)與其配合使用；2在液力耦合器與變速器之間必須裝一個(gè)離合器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3存在液流損失，傳動(dòng)效率比離合器為低。二液力變矩器

作用：①驅(qū)動(dòng)油泵。

②低速區(qū)域內(nèi)增矩。

③變矩器和撓性板一起充當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪。

④柔和地傳遞轉(zhuǎn)矩。

一般型式液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理

液力變矩器的結(jié)構(gòu)與液力耦合器相似，它有3個(gè)工作輪即泵輪、渦輪和異輪。泵輪和輪的構(gòu)造與液力耦合器基本相同；導(dǎo)輪則位于泵輪和渦輪之間，并與泵輪和渦輪保持一定的軸向間隙，通過(guò)導(dǎo)輪固定套固定于變速器殼體上。(1)泵輪。

泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑向裝有許多扭曲的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過(guò)的導(dǎo)環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動(dòng)盤(pán)相連接。(2)蝸輪渦輪上也裝有許多葉片。但渦輪葉片的扭曲方向與泵輪葉片的扭曲的方向相反。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相聯(lián)。渦輪通過(guò)花鍵裝在輸入軸上，泵輪葉片與渦輪葉片相對(duì)安置，中間有3～4mm的間隙。(3)導(dǎo)輪。導(dǎo)輪是液力變矩器中的反作用元件，用來(lái)改變液體流動(dòng)的方向。安裝在蝸輪與泵輪之間。導(dǎo)輪與導(dǎo)輪軸之間裝有單向離合器。

工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)液力變矩器的殼體和泵輪與之一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的液壓油在離心力的作用下，由泵輪葉片外緣沖向渦輪，并沿渦輪葉片流向?qū)л?，再?jīng)導(dǎo)輪葉片內(nèi)緣，形成循環(huán)的液流。導(dǎo)輪的作用是改變渦輪上的輸出扭矩。由于從渦輪葉片下緣流向?qū)л喌囊簤河腿杂邢喈?dāng)大的沖擊力，只要將泵輪、渦輪和導(dǎo)輪的葉片設(shè)計(jì)成一定的形狀和角度，就可以利用上述沖擊力來(lái)提高渦輪的輸出扭矩。

2液力變矩器特性液力傳動(dòng)的特性是指當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(ne)和轉(zhuǎn)矩(Me)一定，泵輪的轉(zhuǎn)速(nＢ)和轉(zhuǎn)矩(MＢ)也一定時(shí)，蝸輪與泵輪之間的變扭比(K)、轉(zhuǎn)速比(i)和傳動(dòng)效率(η)三者的變化規(guī)律。

典型液力變矩器結(jié)構(gòu)

三元件綜合式液力變矩器三元件：泵輪、導(dǎo)輪、渦輪各1個(gè)。泵輪通過(guò)殼體、起動(dòng)齒圈托盤(pán)、螺釘固定在曲軸凸緣上。渦輪導(dǎo)輪通過(guò)單向離合器及其花鍵連接在固定不動(dòng)的套管上。通過(guò)渦輪輪轂上的花鍵與輸出軸連接。

單向離合器的結(jié)構(gòu)與作用

單向離合器的作用在液力變矩器的渦輪速度達(dá)到一定的程度時(shí)，讓液力變矩器轉(zhuǎn)化為液力耦合器工作，以增大渦輪在高速時(shí)的輸出的轉(zhuǎn)矩，提高動(dòng)力性。單向離合器分為滾柱斜槽式或楔塊式兩種，處在固定的內(nèi)圈和轉(zhuǎn)動(dòng)的外圈之間

滾柱斜槽式楔塊式由外座圈，內(nèi)座圈、保持架、楔塊等組成。

工作原理當(dāng)內(nèi)座圈固定時(shí)，外座圈順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)楔塊不鎖止，外座圈可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外座圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊鎖止，外座圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)。保持架的作用是使楔塊總是朝著鎖止外座圈的方向略微傾斜，以加強(qiáng)楔塊的鎖止功能。單向離合器不僅應(yīng)用在變矩器中，在行星齒輪機(jī)構(gòu)中也普遍采用，其工作特點(diǎn)是：①固定內(nèi)圈，外圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止；②固定外圈，內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)自由。

三元件綜合式液力變矩器的特性

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，性能穩(wěn)定，效率高，在變矩器狀態(tài)下的最高效率為92%，在耦合器狀態(tài)下的高傳動(dòng)比區(qū)的效率可達(dá)96%。四元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)：將導(dǎo)輪分割成兩個(gè)，分別裝在各自的單向離合器上，形成四元件綜合式液力變矩器；讓導(dǎo)輪1與導(dǎo)輪2先后與渦輪同向旋轉(zhuǎn)，而提高效率。特性：兩個(gè)變矩特性與一個(gè)耦合特性的組合。具有三個(gè)工作狀態(tài)，因此稱(chēng)之為單級(jí)三相四元件綜合式液力變矩器。鎖止離合器

鎖止離合器的作用：在良好的路面上，讓液力變矩器被鎖止，使液力變矩器的輸入軸和輸出軸剛性連接（渦輪與泵輪接合成一體），提高傳動(dòng)效率，此時(shí)的變矩器效率為1。

鎖止離合器的組成：減振盤(pán)：它與渦輪連接在一起，減振盤(pán)上裝有減振彈簧，在離合器接合時(shí)，防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。鎖止離合器：通過(guò)凸起卡在減振盤(pán)上，可在油壓的作用下軸向移動(dòng)。

離合器殼：它與泵輪連接在一起，前蓋上粘有一層摩擦材料，以增加離合器接合時(shí)的摩擦力。工作原理：1．當(dāng)車(chē)輛低速行駛時(shí)，自動(dòng)變速器油由鎖止離合器從動(dòng)盤(pán)的前端流入，所以鎖止離合器從動(dòng)盤(pán)前端及后端的壓力基本相等，使鎖止離合器不起作用，分離。此時(shí)，變矩器起變速變扭作用。

2．當(dāng)車(chē)輛高速行駛時(shí)，信號(hào)閥中的滑閥向上移動(dòng)，使繼動(dòng)閥中的滑閥也向上移動(dòng)，改變油路，油液從鎖止離合器的后端流入，鎖止離合器與前蓋之間的油液被排出，兩面的壓力不等，使其向前移動(dòng)，鎖止離合器接合。此時(shí)，動(dòng)力傳遞路線(xiàn)為：前蓋---鎖止離合器--變速器輸入軸。

第三節(jié)液力機(jī)械變速器

液力變矩器一般與齒輪變速器（有級(jí)式）共同組成液力機(jī)械變速器。⑴液力變矩器的變矩系數(shù)較小，不能滿(mǎn)足汽車(chē)的需要；⑵過(guò)大的變矩系數(shù)影響液力變矩器的效率；齒輪變速器：⑴行星齒輪式變速器（又稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)式齒輪變速器）行星齒輪機(jī)構(gòu)；換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)⑵平行軸式齒輪變速器（主要用于手動(dòng)變速器上）與液力變矩器配合使用的一般是行星齒輪變速器（軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)式）但也有采用軸線(xiàn)固定式的。單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理行星齒輪機(jī)構(gòu)的組成：它由太陽(yáng)輪或稱(chēng)為中心輪、行星齒輪、行星齒輪架，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為行星架、齒圈等組成。單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理

由運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程可知，將太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架三者中的任意元件與主動(dòng)軸相連作為輸入主動(dòng)件，第二元件與被動(dòng)軸相連作為輸出從動(dòng)件，再將第三元件強(qiáng)制固定使其轉(zhuǎn)速為零或壓束為某一定值，則整個(gè)輪系就能以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)不同檔次速度的變化。

①齒圈固定(n2＝0)。

太陽(yáng)輪(n1)為主動(dòng)，行星架(n3)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為:結(jié)論：前進(jìn)行駛最大速比減速擋。行星架(n3)為主動(dòng)，太陽(yáng)輪(n1)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為結(jié)論：前進(jìn)行駛快超速擋。(少用)

②太陽(yáng)輪固定(n1＝0)

a.行星架(n3)為主動(dòng)，齒圈(n2)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為結(jié)論：前進(jìn)行駛超速擋

b.齒圈(n2)為主動(dòng)，行星架(n3)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為：結(jié)論：前進(jìn)行駛最小速比減速擋。

③行星架固定(n3＝0)a.太陽(yáng)輪(n1)為主動(dòng)，齒圈(n2)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為

結(jié)論：n1與n2的符號(hào)相反，即表示主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，且傳動(dòng)比的絕對(duì)值大于1，是倒擋。b.齒圈(n2)為主動(dòng)，太陽(yáng)輪(n1)為從動(dòng)，其傳動(dòng)比為結(jié)論：n1與n2的符號(hào)相反，即表示主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，且傳動(dòng)比的絕對(duì)值小于1，是快倒擋(汽車(chē)不用)。④太陽(yáng)輪(n1)和齒圈(n2)均為主動(dòng)，行星架(n3)為從動(dòng)，則有其傳動(dòng)比為：i13＝i23＝1結(jié)論：當(dāng)任意兩個(gè)元件轉(zhuǎn)速相等時(shí)，可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程得到太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架三個(gè)轉(zhuǎn)速是相同的，所以整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)將成一整體而旋轉(zhuǎn),檔位為直接前進(jìn)擋。n1＝n2⑤太陽(yáng)輪(n1)為主動(dòng)，行星架(n3)和齒圈(n2)不受約束，即沒(méi)有一個(gè)元件是固定的。此時(shí)行星齒輪組雖有輸入，但沒(méi)有輸出。結(jié)論：空擋復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理定義：具有兩排以上行星的行星齒輪機(jī)構(gòu)。原因：?jiǎn)闻判行驱X輪機(jī)構(gòu)所提供的傳動(dòng)比數(shù)目是有限的，為了獲得較多的檔數(shù)，可以采用兩排或三排行星齒輪機(jī)構(gòu)。主要有：辛普森（simpson）式拉威挪（ravigneaux）式

辛普森（simpson）式行星齒輪機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩排行星齒輪共用一個(gè)太陽(yáng)輪。有四個(gè)控制元件：離合器C1、C2，制動(dòng)器B1、B2。每接一個(gè)檔位需要操縱兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程為：nB1+a×n2－(1+a)nB2=0nB1+a×ns－(1+a)n2=0nc1=n1

－ns

nc2=n1

－nB1

1檔結(jié)合：離合器C1結(jié)合，單向離合器FW卡住（相當(dāng)于B2制動(dòng)。）一檔傳動(dòng)比為：i1=n1/n2=(1+2a)/a

2檔結(jié)合：離合器C1結(jié)合，B1制動(dòng)。此時(shí)齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件。

二檔傳動(dòng)比為：i2=n1/n2=(1+a)/a3檔結(jié)合：離合器C1，C2結(jié)合。三檔傳動(dòng)比為：i3=n1/n2=1

倒檔結(jié)合：離合器C2結(jié)合、B