汽車自動變速器結(jié)構(gòu)原理與故障分析畢業(yè)論文

1、汽車自動變速器結(jié)構(gòu)原理與故障分析汽車自動變速器結(jié)構(gòu)原理與故障分析 中文摘要中文摘要 摘要: 裝用自動變速器的汽車如果發(fā)現(xiàn)自動變速器油變色或有焦味，或者在行 駛中最高車速明顯下降，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，加速或爬坡無力，這些現(xiàn)象表明自 動變速器可能損壞。自動變速器損壞程度較低時不會使汽車立即喪失行駛能力， 故障不易被察覺，不及時修理而使損壞程度加重，甚至導(dǎo)致重要零件嚴(yán)重?fù)p壞， 失去修理價值，最后只能更換總成 關(guān)鍵詞：工作原理 常見故障 檢修 attract will: the car with automatic transmission, if found automatic transmission

2、 oil discoloration or have coke, or at a top speed of the engine speed, high speed or hill- climbing weakness, these phenomena that automatic transmission may be damaged. automatic transmission low damage when driving the car wont immediately lost, fault is more, not timely repair and damage degree,

3、 and even cause serious damage, lost an important parts, and finally fix value can replace the assembly keywords ：working principle: common breakdown maintenance 目 錄 第一章：第一章：汽車自動變速器技術(shù)發(fā)展汽車自動變速器技術(shù)發(fā)展 1.1：自動變速器技術(shù)的發(fā)展 1.2：自動變速器的發(fā)展趨勢 第二章：自動變速器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理第二章：自動變速器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理 2.1：液力變矩器的基本原理簡介 2.2：油泵 2.3：自動變速器的

4、機(jī)械變速機(jī)構(gòu) 2.4：液壓控制系統(tǒng)的工作原理 第三章：汽車自動變速器常見故障及分析第三章：汽車自動變速器常見故障及分析 3.1：自動變速器油路故障的診斷 3.2：自動變速器打滑故障的診斷 3.3：換擋沖擊過大故障的診斷 參考文獻(xiàn) 致謝 第一章第一章 汽車自動變速器技術(shù)發(fā)展汽車自動變速器技術(shù)發(fā)展 第一節(jié)第一節(jié) 自動變速器的技術(shù)發(fā)展自動變速器的技術(shù)發(fā)展 1、自動變速器 （1）液力自動變速器 液力自動變速器已走過了六十多年的歷史，其技術(shù)成熟，性能可靠。對液 力自動變速器的研究，主要圍繞提高效率而展開。20 世紀(jì)60年代研究重點(diǎn)是采 用多元件工作輪，)70年代是使用閉鎖離合器，80年代則采取增加行星齒

5、輪變 速器檔位的方法及使用電子控制。 最近幾年，傳統(tǒng)的液力自動變速器通過采用cad/cam技術(shù)來提高液力變 矩器效率，增加行星齒輪變速器的檔位以及電子技術(shù)的應(yīng)用，液力自動變速器 的性能已相當(dāng)完善。現(xiàn)在的液力自動變速器可通過微電腦對整個傳動系統(tǒng)進(jìn)行 控制。 由各種電子傳感器和微電腦組成的電控單元，根據(jù)各傳感元件輸入的信號 確定換檔和鎖定時機(jī)，發(fā)出信號，控制執(zhí)行元件，電磁閥動作，完成電控單元 下達(dá)的換檔、鎖止等命令。2002年，通用汽車公司和福特汽車公司達(dá)成協(xié)議， 共同開發(fā)用于前輪驅(qū)動汽車的6檔自動變速器，預(yù)計(jì)其燃油經(jīng)濟(jì)性將比傳統(tǒng)4檔 自動變速 器提高4%8%，此種變速器有望在2005年后投入使用

6、。zf分司也正在研究) 檔自動變速器7p-transimssion,該變速器用由雙片飛輪組成的濕式 離合器代替變換器，能提高加速性能和燃油經(jīng)濟(jì)性，減小排放，而且與5檔自動 變速器相比，體積更小，質(zhì)量更輕。液力自動變速器的應(yīng)用范圍廣，可裝備轎 車、客車、貨車等各種車型，在汽車自動變速器行業(yè)中占有主導(dǎo)地位。 （2）電控機(jī)械式自動變速器 繼1984年日本五十鈴公司在世界上率先研制成功電子控制全機(jī)械式有級自 動變速器“navi-5”并裝于aska轎車上后，世界上許多汽車制造公司競相進(jìn)行 了類似的開發(fā)研制工作。1996年寶馬m3轎車所采用的“m序列式變速器”，以 全新的電液控制系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式變速

7、器的操縱系統(tǒng)，并可選擇自動變 速和手動變速兩種模式。zf公司也推出了其電控機(jī)械自動變速器新產(chǎn)品 astronic系列。1998年德國大眾lupo轎車安裝了電控機(jī)械式自動變速器，其 百公里油耗為2.99l，顯示了非常光明的前景。先進(jìn)的電控機(jī)械式自動變速器， 均裝有電控單元，它是變速器的核心。將車輛的行駛狀況與希望實(shí)現(xiàn)的狀況進(jìn) 行實(shí)時比較，并發(fā)出控制命令，改變變速器的檔位、離合器的分離與結(jié)合以及 油門的開度，實(shí)現(xiàn)自動選擇最佳檔位和最佳換檔時間。在幾種自動變速器中， 電控機(jī)械式的性能價格比最高。在中低檔轎車、城市客車、軍用車輛、載貨車 等方面應(yīng)用前景較廣闊。 2、無級自動變速器 自從馮杜納博士的vd

8、t公司于20世紀(jì)80年代研制成功金屬帶式無級變速 器并使之進(jìn)入商品化階段后，目前世界上已出現(xiàn)了一批生產(chǎn)金屬帶式無級變速 器的廠家。日本本田汽車公司和vdt變速器公司共同研制的新型無級變速器已 裝備在了本田1996civichx型轎車上。包括通用汽車公司在內(nèi)的國外企業(yè)都在 加速發(fā)展無級自動變速器技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止1996年底，裝備金屬帶式無級變 速器的轎車已達(dá)120多萬輛， 所裝轎車發(fā)動機(jī)的排量多在0.6-3.3l之間。金屬帶 式無級速器商品化的時間雖不長，在汽車變速器中的占有率也僅占1%，其中90%在 日本，10%在歐洲，但因其理論上性能優(yōu)越，被視為自動變速器的主要發(fā)展方 向之一 第二節(jié)第二節(jié)

9、 自動變速器的發(fā)展趨勢自動變速器的發(fā)展趨勢 作為汽車關(guān)鍵總成之一，變速器技術(shù)在汽車誕生的百年歷史中在不斷地與 時俱進(jìn)。手動變速器由于其傳遞動力的直接與高效性，加上制作技術(shù)的成熟與 低成本，現(xiàn)代汽車中裝備手動變速器的汽車仍然占有很大比例。但隨著人們對 汽車舒適性要求越來越高，現(xiàn)代汽車自動變速器裝備率越來越高卻是一個不爭 的事實(shí)，尤其是當(dāng)自動變速器也逐漸能夠兼顧操控性的時候。但，傳統(tǒng)自動變 速器技術(shù)卻由于其效率的低下而在等待一場革命。我們想要知道的是，自動變 速器的未來究竟將走向何方？在當(dāng)前多種技術(shù)的研發(fā)中，自動變速器技術(shù)逐漸 呈現(xiàn)出了比較明顯的三大發(fā)展趨勢，一是以德國大眾汽車公司為代表的雙離合

10、技術(shù)，二是無級變速技術(shù)即 cvt 技術(shù)，三是多家公司已然推出的多擋位技術(shù) 1、雙離合技術(shù) 雙離合變速器(dual clutch transmission) dct 有別于一般的自動變速器系統(tǒng)， 它基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動 變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統(tǒng)的手動變速器使用一 臺離合器，當(dāng)換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動 作，而動力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。 雙離合變速器(dual clutch transmission) dct 有別于一般的自動變速器系統(tǒng)， 它基于手動變速器而又不是自動變速器，除

11、了擁有手動變速器的靈活性及自動 變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統(tǒng)的手動變速器使用一 臺離合器，當(dāng)換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動 作，而動力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。 原理 dct 內(nèi)含兩臺自動控制的離合器，由電子控制及液壓推動，能同時控制兩 臺離合器的運(yùn)作。當(dāng)變速器運(yùn)作時，一組齒輪被嚙合，而接近換擋時，下一組 擋段的齒輪已被預(yù)選，但離合器仍處于分離狀態(tài)；當(dāng)換擋時，一臺離合器將使 用中的齒輪分離，同時另一臺離合器嚙合已被預(yù)選，在整個換擋期間能確保最 少有一組齒輪在輸出動力，從而不會出現(xiàn)動力中斷的狀況。為配合以上運(yùn)作， dct 的傳動軸運(yùn)

12、動時被分為兩部分，一為實(shí)心的傳動軸，另一為空心的傳動軸。 實(shí)心的傳動軸連接了 1、3、5 及倒擋，而空心的傳動軸則連接 2、4 及 6 擋， 兩臺離合器各自負(fù)責(zé)一根傳動軸的嚙合動作，引擎動力便會由其中一根傳動軸 做出無間斷的傳送。 與傳統(tǒng)的手動變速器相比，dsg 使用更方便，因?yàn)檎f到底，它還是一個自 動變速器，只是使用了 dct 的新技術(shù)，使得手動變速器具備自動性能，同時大 大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，dct 比手動變速器換擋更快速、順暢，動力輸出 不間斷?；?dct 的特性及操作模式，dct 系統(tǒng)能帶給駕駛者有如駕駛賽車 般的感受。另外，它消除了手動變速器在換擋時的扭矩中斷感，使駕駛更靈敏。

13、 基于其使用手動變速器作為基礎(chǔ)及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，dct 能抵御高達(dá) 350 牛米 的扭力， 2、無級變速技術(shù)cvt技術(shù) 無級變速箱 cvt（continuously variable transmission)的內(nèi)部并沒有傳 統(tǒng)變速箱的齒輪傳動結(jié)構(gòu)，而是以兩個可改變直徑的傳動輪，中間套上傳動帶 來傳動?；驹硎菍鲃訋啥死@在一個錐形傳動輪上，傳動輪的外徑大小 靠油壓大小進(jìn)行無級的調(diào)節(jié)。起步時，主動輪直徑變?yōu)樽畲笾睆?，而被動輪?為直徑最小，最大輪帶動最小輪，以最大的動力克服起步時的巨大阻力。在行 駛中，當(dāng)慢速行駛時可以令主動帶輪的凹槽寬度大于被動帶輪凹槽，主動帶輪 半徑仍大于被動帶輪半徑，即

14、小輪帶大輪，因此能傳遞較大的扭矩；當(dāng)汽車逐 漸轉(zhuǎn)為高速時，液壓系統(tǒng)迫使主動帶輪的直徑逐漸變小，而被動帶輪的直徑正 好相反，在逐漸變大，從而逐漸實(shí)現(xiàn)了小輪帶大輪 3、多檔位技術(shù) 汽車自動變速器向多檔位方向發(fā)展，5 檔或者 6 檔自動變速器將逐步取代 4 檔自動變速器的主導(dǎo)地位。檔位多使變速器具有更大的速比范圍和更細(xì)密的 檔位之間的速比分配，從而改善汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和換檔平順性。例 如寶馬 7 系或奧迪 a8 裝配 zf 產(chǎn)的 6 檔自動變速器（zf6h26），齒數(shù)比分別 是 1 檔 4.7、2 檔 2.34、3 檔 1.52、4 檔 1.14、5 檔 0.87、6 檔 0.69。某款 3

15、.0 升高級轎車的 4 檔自動變速器齒輪比分別是 1 檔 2.78、2 檔 1.54、3 檔 1.00、4 檔 0.69。兩者對比，顯然 zf6 檔自動變速器具有更大的速比和更小的 速比級差，因此變速時也就更加平順。但是，檔位越多意味著變速器越復(fù)雜， 執(zhí)行元件和齒輪數(shù)目會隨之增加，不但成本增加，體積和重量也會增大，對于 前輪驅(qū)動的汽車而言還會增加動力傳動系統(tǒng)布置的困難。因此，為了縮小體積 和減輕重量，要采用緊湊化設(shè)計(jì)，簡化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引入電子控制系統(tǒng)，采用輕 質(zhì)材料。例如 zf6h26 變速器設(shè)計(jì)基于一種名為 lepetler 的齒輪設(shè)計(jì)，使 6 個 檔位之間的齒輪大為減少，簡化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，齒輪

16、重量減少了 11 公斤。整個 操作界面改為線控技術(shù)，由電子信息操縱換檔。用塑料材料做油底殼及鋁合金 變速器箱體，進(jìn)一步減輕重量。 第二章第二章 自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 第一節(jié)第一節(jié) 液力變矩器的基本原理簡介液力變矩器的基本原理簡介 液力變矩器是一種液力傳動裝置，它以液體為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 它的能量輸入部件稱為泵輪，以“b”表示；它和發(fā)動機(jī)的輸出軸相連，并將發(fā) 動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)的動能。能量輸出部件為渦輪，以“t”表示； 它將液體的動能又還原為機(jī)械能輸出。 一、液力偶合器的工作原理 如圖 2-1 所示為液力偶合器原理圖。泵輪 2 固定在發(fā)動機(jī)曲軸

17、上，為能量 輸入端，渦輪 4 固定在輸出軸 5 上，為輸出端。泵輪和渦輪之間有 2-4mm 的間 隙，整個偶合器充滿了液體工作介質(zhì)。 發(fā)動機(jī)曲軸，2-泵輪，3-偶合器殼體，4-渦輪，5-偶合器輸出軸 圖 2-1 液力偶合器 1、泵輪的運(yùn)動 發(fā)動機(jī)啟動后，曲軸 1 旋轉(zhuǎn)并帶動泵輪 2 同步旋轉(zhuǎn)。充滿在泵輪葉片間 的工作液體隨著泵輪同步旋轉(zhuǎn)，這是工作液體繞傳動軸的牽連運(yùn)動。 在離心慣性力的作用下，工作液體在繞傳動軸坐牽連運(yùn)動的同時，它沿 葉片間的通道從內(nèi)緣向外緣流動，這是流體和葉片間的相對運(yùn)動，并于泵輪的 外緣流入渦輪。 2、渦輪的運(yùn)動 工作液體流入渦輪后，把從泵輪處獲得的能量（動量）傳遞給渦輪，

18、使渦 輪旋轉(zhuǎn)。從渦輪外緣（渦輪入口）流入的液體，既隨渦輪旋轉(zhuǎn)作牽連運(yùn)動，又 從外緣向內(nèi)緣（渦輪出口）流動，這是渦輪葉片和流體的相對運(yùn)動，最后，流 體經(jīng)渦輪內(nèi)緣又流回泵輪。 二、液力偶合器和液力變矩器的能量轉(zhuǎn)換原理 1、液力偶合器的能量轉(zhuǎn)換 流體在偶合器（變矩器）內(nèi)的循環(huán)流動是一個相當(dāng)復(fù)雜的三維流動，流體 與工作葉片間的相互作用也相當(dāng)復(fù)雜。因此，分析這類問題時，在流體力學(xué)方 面作了一系列假定后，一般用一元流束理論來描述。對于專業(yè)性較強(qiáng)的一些描 述方式和術(shù)語，不作介紹。 2、變矩器的能量傳遞原理（見圖 2-2） 液力變矩器與液力偶合器在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別就是液力變矩器比液力偶合 器多加裝了一個固定的

19、流體導(dǎo)向裝置導(dǎo)輪。圖 2-2 所示為最簡單的液力變 矩器的結(jié)構(gòu)簡圖。它由泵輪 1、渦輪 2 和導(dǎo)輪 3 等三個基本組件組成。 當(dāng)泵輪 1 由發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，工作液體泵輪的外端出口 b 甩出（r2 即表 示泵輪葉片出口在中間旋轉(zhuǎn)曲面上的半徑）而進(jìn)入渦輪，然后自渦輪的 c 端 （r3 表示渦輪葉片出口在中間旋轉(zhuǎn)曲面的半徑）流出而進(jìn)入導(dǎo)輪，再經(jīng)導(dǎo)輪 a 端流入端流入泵輪而形成環(huán)流泵。 1 1-泵輪，2-渦輪，3-導(dǎo)輪 圖 2-2 變矩器結(jié)構(gòu)圖 3 單向離合器和鎖止離合器的應(yīng)用 渦輪轉(zhuǎn)速升高以后，由渦輪流出流體的絕對速度的方向改變，使這些流體 沖擊導(dǎo)輪葉片的背部而引起了導(dǎo)輪流進(jìn)泵輪的流體的方向改變而

20、使流體對泵輪 產(chǎn)生了一個阻滯泵輪運(yùn)動的力矩。要改變這種狀況，關(guān)鍵是改變導(dǎo)輪流出流體 絕對速度方向的改變。 單向離合器的作用 當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速不高，由于渦輪出口流體力圖使導(dǎo)輪反轉(zhuǎn)（指和泵輪轉(zhuǎn)向相 反） ，此時單向離合器反向鎖止，導(dǎo)輪被固定不動。最終使渦輪的輸出力矩大于 泵輪力矩。 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速再升高，渦輪出口流體開始沖擊導(dǎo)輪葉片背部，導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，導(dǎo) 輪出口流體的絕對速度改變，使導(dǎo)輪輸出力矩保持在偶合狀態(tài)。 鎖止離合器的作用 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值以后，它就只能工作在耦合器的工作狀態(tài)，成為一 個耦合器。當(dāng)汽車處于高速輕載時，其效率必然很低。當(dāng)汽車高速輕載時，把 變矩器的泵輪和渦輪直接鎖止在一起形成機(jī)械傳動，

21、充分發(fā)揮機(jī)械傳動效率高 的特點(diǎn)，汽車在良好路面行駛時，通過鎖止裝置把泵輪和渦輪鎖止在一起，使 汽車高速行駛時的效率大為提高。 第二節(jié)第二節(jié) 油泵油泵 液壓系統(tǒng)的動力源主要是油泵。在自動變速器中的電液控制系統(tǒng)中所用的 油泵大致有三種類型。一種是齒輪泵，一種是轉(zhuǎn)子泵，第三種是葉片泵。 一、齒輪式油泵的結(jié)構(gòu)和原理一、齒輪式油泵的結(jié)構(gòu)和原理 在自動變速器中所用的齒輪泵一般是內(nèi)嚙合齒輪泵。泵主要由泵體、從動 論（齒圈） 、主動輪和導(dǎo)輪軸組成。由于從動論是一個齒圈且較大，而主動輪是 一個較小地外齒輪，所以，在主、從動齒輪之間的空隙用一個月牙型隔板把這 個容腔分為兩部分。其中一腔是進(jìn)油腔（或稱吸油腔） ，另

22、一腔是壓油腔（或稱 排油腔） 。 二、轉(zhuǎn)子式油泵的結(jié)構(gòu)與原理二、轉(zhuǎn)子式油泵的結(jié)構(gòu)與原理 轉(zhuǎn)子泵實(shí)際也是內(nèi)嚙合齒輪泵系列中的一種。但它的齒型不是一般的漸開 線齒輪而多用擺線，所以又稱為擺線轉(zhuǎn)子泵。 它主要由一對內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子為外齒輪，且為主動件；外轉(zhuǎn)子 為內(nèi)齒輪，是從動件。內(nèi)轉(zhuǎn)子一般比外轉(zhuǎn)子少一個齒。內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間是偏心安 裝。內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓和外轉(zhuǎn)子的齒廓是由一對共軛曲線組成，因此內(nèi)轉(zhuǎn)子上的齒 廓和外轉(zhuǎn)子上的齒廓相嚙合，就形成了若干密封容腔。 三、葉片泵的結(jié)構(gòu)和原理三、葉片泵的結(jié)構(gòu)和原理 自動變速器葉片泵的工作原理如圖 2-3，和普通液壓傳動用的單作用葉片 泵的工作原理一樣。這種油泵由轉(zhuǎn)子 1、定子 2 和葉片 3 及端蓋等組成。定子 具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距 e。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在 槽中滑動。 當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，由離心力的作用，使葉片緊貼在定子內(nèi)壁，在定子、轉(zhuǎn)子、 葉片和端蓋間就形成了若干個密