
車輛自動變速器構造原理與設計方法課件:自動變速器 -
38頁單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,自動變速器,2.1,自動變速器的特點,自動變速器的工作原理為發(fā)動機驅動油泵與液力變矩器,動力由液力變矩器經變速齒輪箱傳到驅動輪,油泵輸出流量經主壓力調壓閥到液力變矩器,另一路以主壓力調壓閥調節(jié)的主油路壓力進入由操縱手柄控制的手動閥,經手動閥將主油路和油門調壓閥、手動閥及速度調壓閥接通,油門調壓閥根據(jù)油門踏板位置輸出油門訊號,油壓進入換檔閥、速度調壓閥,根據(jù)車速輸出速度訊號油壓也進入換檔閥;根據(jù)這兩個訊號油壓,換檔閥使某些換檔執(zhí)行機構(換檔離合器,制動器)動作,變速器便在某一檔位工作,當油門開度和車速變化到一定程度,換檔控制閥再根據(jù)訊號油壓自動使變速器升入高檔或降入低檔,自動變速器具有如下特點:,1,)操作簡單且省力,2,)提高了行車安全和降低了勞動強度,3,)提高了乘座舒適性,4),延長了機件的使用壽命,5,)改善了汽車的動力性能,6,)減少空氣污染,7,)具有好的自適應性,8,)結構復雜,9,)傳動效率較低,2.2,自動變速器類型,依照汽車行駛中換檔操作的自動化的程度,自動變速器可分為半自動變速器和全自動變速器,.,半自動變速器:在車輛起步過程或部分檔位可以自動換檔,而不能在全部檔位自動換檔的變速器,稱為半自動變速器,自動變速器:能隨著汽車工況的變化,而在全部檔位范圍內自動改變其傳速比的變速器,稱為全自動變速器。
自動變速器的分類方式1,按汽車驅動方式分類,可分為后驅動自動變速器和前驅動自動變速器兩種后驅動自動變速器,后驅動自動變速器的液力變矩器和齒輪變速箱的輸入軸及輸出軸在同一縱向平面內或平行的平面內,因此軸向尺寸較大;閥體總成多布置在變速齒輪箱下方的油底殼內(圖,2.5,),a,),b,),圖,2.5,后輪驅動自動變速器總成,a,)布置圖,b,)實體圖,前驅動自動變速器:,前驅動自動變速器除了具有與后驅動自動變速器相同的組成部分外,自動變速器與驅動橋組合成一體前驅動汽車發(fā)動機有縱置和橫置兩種,縱置發(fā)動機的前驅動自動變速器的結構和布置與后驅動自動變速器基本相同,只是在后端增加一個驅動橋,橫置發(fā)動機的前驅動自動變速器由于汽車橫向尺寸的限制,要求有較小的軸向尺寸,因此通常將輸入軸和輸出軸設計成兩個軸線的方式(圖,2.6,),a,),b,),圖,2.6,前輪驅動自動變速器總成,a,)布置圖,b,)實體圖,2,按自動變速器前進檔的檔位數(shù)分類,可分為兩個前進檔、三個前進檔、四個前進檔三種,早期的自動變速器通常為兩個前進檔或三個前進檔,這兩種自動變速器都沒有超速檔,其中最高檔為直接傳動檔,新型轎車裝用的自動變速器基本上都是四個前進檔,即設有超速檔,這種設計雖然使自動變速器的構造更加復雜,但由于設有超速檔,因而改善了汽車的燃油經濟性。
3,按液力變矩器的類型分類,轎車自動變速器基本上都是采用結構簡單的單級三元件綜合式液力變矩器,這種液力變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種,早期的液力變矩器沒有鎖止離合器,在任何工況下都是以液力的方式傳遞發(fā)動機動力,因此傳動效率較低;新型轎車自動變速器大都采用帶鎖止離合器的液力變矩器,在汽車達到一定車速時,控制系統(tǒng)使鎖止離合器接合,液力變矩器的輸入部分和輸出部分連成一體,發(fā)動機動力以機械傳遞的方式直接傳入齒輪變速箱,從而提高了傳動效率,降低了汽車的燃油消秏量4,按控制方式分類,可分為液壓控制自動變速器和電子控制自動變速器兩種1,)液壓控制式自動變速器,液壓控制自動變速器是通過機械的手段,將汽車行駛時的車速及節(jié)氣門開度這兩個參數(shù)轉變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺婚y體中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號的大小,按照設定的換檔規(guī)律,通過控制換檔執(zhí)行機構的動作,執(zhí)行自動換檔液壓控制換檔過程如圖,2.7,所示圖,2.7,液壓控制式自動變速器的換檔過程,2,)電子控制式自動變速器,電子控制自動變速器是通過各種傳感器,將發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機水溫、自動變速器液壓油溫度等參數(shù)轉變?yōu)殡姎庑盘?,輸入計算機,計算機根據(jù)這些電氣信號,按照設定的換檔規(guī)律,控制換檔電磁閥、油壓電磁閥等將電子控制信號轉變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺y體中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號,控制換檔執(zhí)行機構的動作,從而執(zhí)行自動換檔。
電子控制換檔過程如圖,2.8,所示圖,2.8,電子控制式自動變速器的換檔過程,電子控制式自動變速器的基本組成主要由液力傳動裝置、輔助變速裝置和自動變速控制系統(tǒng)組成,如圖,2.9,所示圖,2.9,電子控制自動變速器的組成,(1),液力傳動裝置,汽車液力傳動裝置有液力耦合器和液力變矩器之分,現(xiàn)代自動變速器液力傳動裝置都采用液力變矩器變矩器安裝于發(fā)動機飛輪上,可在一定范圍內實現(xiàn)增矩減速和無級變速2),輔助變速裝置,輔助變速裝置有行星齒輪式和平行軸齒輪式兩種結構形式,目前普遍采用行星齒輪式變速器行星齒輪式變速器包括行星齒輪變速機構和換檔執(zhí)行機構兩部分,其作用是進一步增矩減速,通過變換檔位實現(xiàn)不同的傳動比,以提高汽車的適應能力現(xiàn)在的汽車自動變速器一般為,3,個或,4,個前進檔,,1,個倒檔齒輪變速器與液力變矩器相配合,就形成了更大范圍內的變速3),自動變速控制系統(tǒng),電子控制式自動變速器則是通過節(jié)氣門傳感器和車速傳感器將節(jié)氣門開度和車速轉變?yōu)殡娦盘?,輸入到電腦,電腦根據(jù)這兩個信號 其他有關的信號確定換檔時機,輸出換檔電信號,控制換檔電磁閥動作,在通過換檔閥和換檔執(zhí)行機構實現(xiàn)自動換檔電子控制自動變速器的控制過程如圖,2.10,所示。
圖,2.10,電子控制自動變速器的控制過程,5.,按齒輪變速器的類型分類,1),辛普森行星齒輪自動變速器,是出現(xiàn)最早、應用最廣的一種自動變速器,廣泛應用在歐、美、亞各大汽車公司生產的汽車上,其總體結構如圖,2.11,所示圖,2.11,辛普森行星齒輪式自動變速器示意圖,這種型式自動變速器的特點是在齒圈與太陽輪之間只有一級行星齒輪,該種結構被稱為辛普森行星齒輪機構,;,行星輪在傳動中不影響傳動比,只起轉矩傳動作用2),拉維奈爾赫式行星齒輪變速器,拉維奈爾赫式行星齒輪變速器除了辛普森式行星齒輪變速器之外應用較廣的一種變速器如,:,捷達轎車裝備的,096,型自動變速器就是拉維奈爾赫式的,,096,型自動變速器結構如圖,2.18,所示圖,2.18,拉維奈爾赫式行星齒輪自動變速器及示意圖,這種型式的自動變速器的特點是在行星齒輪機構中有兩個太陽輪,在太陽輪與齒輪間有兩級行星輪,兩級行星輪分別與各自的太陽輪相嚙合,兩級行星輪公用一個行星架,該種結構被稱為拉維奈爾赫式行星齒輪機構6.,按傳動方式分類,機械傳動自動變速器、液力傳動自動變速器、靜壓傳動自動變速器、電力傳動自動變速器靜壓傳動自動變速器由液壓泵、液壓馬達及控制系統(tǒng)所組成。
2.3,常用的自動變速器,1.,液力傳動自動變速器,2.,靜壓傳動自動變速器,3.,電力傳動自動變速器,4.,有級式機械自動變速器,5.,電子控制無級自動變速器,1.,液力傳動自動變速器,液力傳動是以液體動能傳動能量的葉片傳動機械,液力自動變速器由三大部分組成:液力變矩器、油泵、自動變速器本體它既具有離合器的功能,又使發(fā)動機與傳動系之間實現(xiàn)“柔性連接和傳動,因而將發(fā)動機和底盤這兩大振動源分隔,減輕了車輛的振動,提高了車輛乘客舒適性,使車輛起步平穩(wěn),加速均勻、柔和液力傳動也存在以下問題:,1),傳動效率較低,高效率范圍不大2),變矩范圍有限,不足以完全適應行駛中各種工況的變化3),難以實現(xiàn)倒檔液力自動變速器綜合了液力傳動技術、液壓控制技術、機械傳動技術和電子控制技術,成為現(xiàn)代汽車普遍采用的一種自動變速器,(AT.,即,Automatic Transmission),之一2.,靜壓傳動自動變速器,靜壓傳動的主要特點是:變速范圍大且平穩(wěn)即可在大范圍內連續(xù)地前進,倒車行駛時,能平穩(wěn)地無級變速,性能接近理想特性可利用增加液流循環(huán)阻力的方法進行動力制動具有液體傳動吸振與低沖擊的能力液壓組件間用管路連接,便于合理安排總體布置。
因此,近來在車輛上,特別是工程建筑機械上廣泛應用3.,電力傳動自動變速器,電力傳動的優(yōu)點為:可按汽車行駛動力需求,以最經濟的轉速運行,得到恒定功率特性可無級變速,起步及變速平穩(wěn)易于實現(xiàn)制動,提高行駛安全性動力裝置和車輪之間無剛性聯(lián)結,于總體布置及維修主要缺點為:價格高,它比液壓機械傳動還高,20%,左右體積大并消秏大量金屬;目前在大型工程建筑機械上應用,己成為發(fā)展趨勢4.,有級式機械自動變速器,有級式機械自動變速器的基本理論是:駕駛員通過加速踏板和選檔器(包括排檔范圍、換檔時機、巡航控制等),各種傳感器隨時檢測車輛工況,微電腦接收并處理信號輸出指令,通過電動和液壓分別對油門開度、離合器接合及換檔三者進行控制,以執(zhí)行最佳匹配,從而獲得最佳的行駛性能、平穩(wěn)起步性能和迅速換檔的能力有級式機械自動變速器具有自動變速的優(yōu)點,又保留了齒輪式機械變速器傳動效率高、價廉、容易制造的長處,但與液力自動變速器相比,自動換檔控制的難度較高而且控制精度的要求也很高5.,電子控制無級自動變速器,目前中小轎車上使用的電子控制無級變速器,以金屬三角帶進行傳動,簡稱為,CVT,CVT,的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)全程無級變速,電子控制機構可以使,CVT,在各種工作狀態(tài)下保持最佳的傳動比和平滑的換檔,使汽車具有良好的牽引性能,驅動力與車速曲線呈平穩(wěn)圓滑下降。
圖,2.20 CVT,控制原理圖,圖,2.20 CVT,控制原理圖,CVT,變速器由電子控制部分、液壓控制部分、液力變矩器和機械無級變速器等組成,機械無級變速器結構如圖,2.20,,主要由金屬三角帶、可變槽寬帶輪、一組行星齒輪機構、一組前進多片離合器、一組倒檔多片制動器等組成,主動帶輪和從動帶輪的槽寬由液壓油缸來控制改變,從而改變了三角帶與帶輪的接觸位置獲得可變的傳動比,執(zhí)行變速在以上,5,種類型中,液力自動變速器是目前最廣泛采用的,尤其是電子控制的液力機械自動變速器普遍應用于現(xiàn)式轎車上近年來,電子控制無級式自動變速器在世界性汽車展覽會上越來越受到廣大汽車制造商的青睞,并開始大量用于商用中小型轎車上2.4,液力自動變速器的組成,一般人們所說的自動變速器都是指液力自動變速器,液力自動變速器主要由液力變矩器、齒輪變速箱、油補償冷卻系統(tǒng)、自動變速器油、電子控制系統(tǒng)等組成1.,液力變矩器,液力變矩器是液力自動變速器的重要部件,它的前端與發(fā)動機驅動板,(,起動齒圈,),相連接位于自動變速器的最前端,輸出部件與齒輪變速器的輸入軸相連,其作用利用液力傳動的原理,將發(fā)動機的動力傳給自動變速器的輸入軸,使發(fā)動機與變速器形成“軟連接,從而大大減少傳動機構的動負載,延長發(fā)動機和變速器的使用壽命;同時,在一定范圍內實現(xiàn)無級變速和具有一定的減速增矩的功能,它將發(fā)動機扭矩增大后傳給齒輪機構。
圖,2.21,自動變速器組成簡圖,1.,輸入軸,2.,變矩器總成,3.,差速器總成,4,、,5,、,6,、,7.,離合器,8.,行星齒輪裝置,9,、,10,、,11,、,12,、,14.,電液元件,13.,控制器總成,2.,齒輪變速器,圖,2-22,齒輪傳動裝置示意圖,3.,油補償冷卻系統(tǒng),由補償系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)兩部分組成4.,自動變速器油,執(zhí)行潤滑、清潔、冷卻的作用5.,控制系統(tǒng),該系統(tǒng)有液壓式和電子式兩種,液壓式控制系統(tǒng)包括由許多控制閥組成的閥體總成以及液壓管路,電子式控制系統(tǒng)除了閥體及液壓管路之外,還包括計算機、傳感器、作動器及控制電路等,。
