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1、第一章 汽車自動變速器技術(shù)發(fā)展1.1汽車自動變速器的發(fā)展歷程1914年德國奔馳汽車公司推出第一臺全自動齒輪變速器，第一次實踐了汽車的自動變速。但是，由于當(dāng)時技術(shù)復(fù)雜和價格昂貴，這種技術(shù)并未得到普遍認可。20世紀(jì)30年代為了解決城市公共汽車頻繁起步帶來的麻煩，提高乘坐舒適性，自動變速器技術(shù)開始與公共汽車。第二次世界大戰(zhàn)期間，利用自動變速器的軍用越野車大大提高了越野通用性，體現(xiàn)出自動變速器的另一個長處。1940年美國通用奧茲莫比爾汽車公司在其批量生產(chǎn)的轎車上裝用了帶有液力元件的自動變速器直到1948年Dynaflow全自動變速器的問世，現(xiàn)代汽車自動變速器的雛形基本形成隨后的近半個世紀(jì)以來，自動變速

2、器技術(shù)逐漸發(fā)展，自動換擋系統(tǒng)從全液壓控制型電子液壓控制執(zhí)行型，特別是近二十年伴隨計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，自動變速控制技術(shù)日臻成熟，自動變速器在轎車和城市大型客車上的使用已開始普及。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，自動變速器已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型，其中包括液力機械式自動變速器(Automatic Transmission ,簡稱AT) 、機械式自動變速器(Automatic Mechanical Transmission ,簡稱AMT)和無級自動變速器(Continuously Variable Transmission ,簡稱CVT)等三種結(jié)構(gòu)形式1.2自動變速器的分類及功能1.2.1液力自動變速器液力自動變速

3、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?，F(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，發(fā)出信號，控制執(zhí)行元件，電磁閥動作，完成電控單元下達的換檔、鎖止等命令。200

4、2年，通用汽車公司和福特汽車公司達成協(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)計其燃油經(jīng)濟性將比傳統(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。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。1.2.2電控機械式自動變速器繼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械式有級自動變速器“NAVI-5”并裝于AS

5、KA轎車上后，世界上許多汽車制造公司競相進行了類似的開發(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)的機械式變速器的操縱系統(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。先進的電控機械式自動變速器，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現(xiàn)的狀況進行實時比較，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，實現(xiàn)自動選擇最佳檔位和最佳換檔時間。在幾種自動

6、變速器中，電控機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。1.2.3無級自動變速器自從馮杜納博士的VDT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，截止1996年底，裝備金屬帶式無級變速器的轎車已達120多萬輛， 所裝轎車發(fā)動機的排量多在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

7、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)展方向之一1.3汽車自動變速器的作用與在技術(shù)上的突破汽車傳動系統(tǒng)中的變速器控制自動化是汽車發(fā)展的較高級階段，自動變速器能根據(jù)車速與發(fā)動機負荷的變化情況及時自動的進行傳動比轉(zhuǎn)換，從而使操作簡單省力，將駕駛員從頻繁的換擋操作中解脫出來，最大程度的消除了駕車者換擋技術(shù)的差異。2009年6月30日，在歷經(jīng)多年研制之后，中國在自動變速器領(lǐng)域取得了實質(zhì)性的突破：國產(chǎn)第一臺擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高端自動變速器歐意德全電控、低噪音、高傳動比、高適用性4速自動變速器在中國最大的發(fā)動機及變速器生產(chǎn)基地內(nèi)蒙古歐意

8、德發(fā)動機公司試生產(chǎn)成功，從而填補了中國在核心零部件制造領(lǐng)域的又一項空白。據(jù)悉，該型號自動變速器不久將正式應(yīng)用于中高端乘用車上，而該公司研發(fā)的6速自動變速器的量產(chǎn)也已被提上日程。1.4汽車動變速器的發(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。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，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

9、，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)1.4.1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

10、(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)。 與傳統(tǒng)的手動變速器相比，DSG使用更方便，因為說到底，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)濟性，DCT比手動變速器換擋更快速、順暢，動力輸出不間斷。基于DCT的特性及操作模式，DCT系統(tǒng)能

11、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。1.4.2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行無級的調(diào)節(jié)。起步時，主動輪直徑變?yōu)樽畲笾睆剑粍虞喿優(yōu)橹睆阶钚?，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，即小輪帶大

12、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，從而逐漸實現(xiàn)了小輪帶大輪1.4.3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3.0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、

13、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，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。 第二章 汽車自動變速器液壓控制系統(tǒng)2.1液壓控制系統(tǒng)的組成自動變速器的自動控制是依靠由動力元件、執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)組成的液壓控制系統(tǒng)來完成的。動力元件是油泵；執(zhí)行機構(gòu)包括各離合器、制動器的各液壓缸；控制機構(gòu)包括主油路調(diào)壓閥、手動閥、換擋

14、閥及鎖止離合器控制閥等。它們都安裝在自動變速器上。電控液力自動變速器中的液壓控制系統(tǒng)由油泵、閥體、儲能器、執(zhí)行機構(gòu)和連接管路組成，主要控制換擋執(zhí)行機構(gòu)的工作，根據(jù)汽車運行狀態(tài)將壓力油調(diào)壓后作用于液力變矩器、離合器及制動器。2.2液力變矩器的基本原理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)動機的輸出軸相連，并將發(fā)動機輸出的機械能轉(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械能輸出。2.2.1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)動機曲軸上，為能量輸入端，渦輪4

15、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2.2.1.1泵輪的運動 發(fā)動機啟動后，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動。 在離心慣性力的作用下，工作液體在繞傳動軸坐牽連運動的同時，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動，并于泵輪的外緣流入渦輪。2.2.1.2渦輪的運動 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，使渦輪旋轉(zhuǎn)。從渦輪外緣（渦輪入口）流入的液體

16、，既隨渦輪旋轉(zhuǎn)作牽連運動，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動，最后，流體經(jīng)渦輪內(nèi)緣又流回泵輪。2.2.2液力偶合器和液力變矩器的能量轉(zhuǎn)換原理2.2.2.1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)性較強的一些描述方式和術(shù)語，不作介紹。2.2.2.2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流體導(dǎo)向裝置導(dǎo)輪。圖2-2所示為最簡單的液

17、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。11-泵輪，2-渦輪，3-導(dǎo)輪 圖2-2 變矩器結(jié)構(gòu)圖2.2.3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)輪流進泵輪的流體的方向改變而使流體對泵輪產(chǎn)生了一個阻滯泵輪運動的力矩。要改變這種狀況，關(guān)鍵是改變導(dǎo)輪流出流體絕對

18、速度方向的改變。2.2.3.1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)。2.2.3.2鎖止離合器的作用當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速達到一定值以后，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械傳動，充分發(fā)揮機械傳動效率高的特點，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

19、一起，使汽車高速行駛時的效率大為提高。2.3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。2.3.1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。其中一腔是進油腔（或稱吸油腔），另一腔是壓油腔（或稱排油腔）。2.3.2轉(zhuǎn)子式油泵的結(jié)構(gòu)與原理轉(zhuǎn)子泵實際也是內(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

20、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。2.3.3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

21、若干個密封空間。圖2-3 葉片泵原理圖1 轉(zhuǎn)子 2 葉片 3 定子2.3.4變量泵的結(jié)構(gòu)與原理上述三種油泵的排量都是固定不變的，稱為定量泵。為保證自動變速器的正常工作，油泵的排量應(yīng)足夠大，以便在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的低速工況下也能為自動變速器各部分提供足夠大的流量和壓力的液壓油。定量泵的泵油量是隨轉(zhuǎn)速的增大而成正比的增加的。當(dāng)發(fā)動機在中高速運轉(zhuǎn)時，油泵的泵油量將大大的超過自動變速器的實際需要，此時油泵泵出的大部分液壓油將通過油壓調(diào)節(jié)閥返回油底殼。由于油泵泵油量愈大，其運轉(zhuǎn)阻力也愈大，因此這種定量泵在高轉(zhuǎn)速時，過多的泵油量使阻力增大，從而增加了發(fā)動機的負荷和油耗，造成了一定的動力損失。為了減少油泵在高

22、速運轉(zhuǎn)時泵油量過多而引起的動力損失，目前用于汽車自動變速器的葉片泵大部分都設(shè)計成排量可變的形式（稱為變量泵或可變排量式葉片泵）。采用這種油泵的車型有福特、馬自達、大宇等轎車。這種葉片泵的定子不是固定在泵殼上，而是可以繞一個銷軸做一定的擺動，以改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心距，從而改變油泵的排量。在油泵運轉(zhuǎn)時，定子的位置由定子側(cè)面控制腔內(nèi)來自油壓調(diào)節(jié)閥的反饋油壓來控制。當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速過低時，泵油量較小，油壓調(diào)節(jié)閥將反饋油路關(guān)小，使反饋壓力下降，定子在回位彈簧的作用下繞銷軸向順時針方向擺動一個角度，加大了定子與轉(zhuǎn)子的偏心距油泵的排量隨之增大；當(dāng)油泵轉(zhuǎn)速增高時，泵油量增大，出油壓力隨之上升，推動油壓調(diào)節(jié)閥將反饋油

23、路開大，使控制腔內(nèi)的反饋油壓上升，定子在反饋油壓的推動下繞銷軸向逆時針方向擺動，定子與轉(zhuǎn)子的偏心距減小，油泵的排量也隨之減小，從而降低了油泵的泵油量。2.4自動變速器的機械變速機構(gòu)手動變速器一般用外嚙合普通齒輪變速機構(gòu)，而自動變速器一般用內(nèi)嚙合的行星齒輪機構(gòu)。和普通手動變速器相比，在傳遞同樣功率的條件下，內(nèi)嚙合行星齒輪機構(gòu)可以大大減小變速機構(gòu)的尺寸和重量；并可以實現(xiàn)同向、同軸減速傳動。此外，由于采用內(nèi)嚙合傳動，變速過程中動力不間斷，加速性好，工作可靠。2.4.1行星齒輪機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 行星齒輪機構(gòu)按照齒輪排數(shù)不同。可以分為單排和多排行星齒輪機構(gòu)。 多排行星齒輪機構(gòu)一般由幾個單排行星齒

24、輪機構(gòu)組成。 在自動變速器中一般應(yīng)用2-3個單排行星齒輪機構(gòu)組成一個多排行星齒輪機構(gòu)。 但單排行星齒輪機構(gòu)是分析多排行星齒輪機構(gòu)的基礎(chǔ)。2.4.1.1單排行星齒輪機構(gòu)和它的傳動原理 一個單排行星齒輪機構(gòu)由太陽輪1、行星齒輪和行星齒輪架2及環(huán)齒圈3組成。 由于行星齒輪和行星架是一個整體（以下簡稱行星架），所以，在一個行星排中只有三個基本組件：太陽輪、行星架和環(huán)齒圈。2.4.1.2單排行星齒輪機構(gòu)的組合方式 由于單排行星輪機構(gòu)有兩個自由度，因此，它沒有固定的傳動比，不能直接用于變速傳動，也就不能傳遞功率。 所以，行星排在傳遞功率時，三組件中的一個必須被鎖止，使其它二個組件中的一個為主動件，另一個為

25、從動件。通過這兩個組件才可能傳遞功率，也才有固定的傳動比。 一個行星排可以得到八種不同的組合方式。2.4.2變速機構(gòu)中換檔執(zhí)行機構(gòu)與工作原理 內(nèi)嚙合式的行星齒輪機構(gòu)，通過對行星排基本獨立組件采取不同的約束，就可以改變傳動關(guān)系而得到不同的傳動比，使自動變速器得到不同的檔位。 對行星排各基本獨立組件進行約束的機構(gòu)，就是換檔執(zhí)行機構(gòu)。換檔執(zhí)行機構(gòu)由離合器、制動器和單向離合器組成。2.4.2.1離合器 離合器是換檔執(zhí)行機構(gòu)中進行連接的主要組件。 離合器連接輸入軸與行星齒輪機構(gòu)，把液力變矩器輸出的動力傳遞給行星齒輪機構(gòu)；或把行星排的某兩個組件連接在一起，使之成為一個整體。 直接離合器：直接離合器把輸入軸

26、與輸出動力傳遞至雙行星排的共享太陽輪。 前進離合器：前進離合器C1則是輸入軸和前環(huán)齒圈之間的連接件。直接離合器和前進離合器都是把動力由輸入軸傳遞至行星排，而在超越離合器C0則是可以實現(xiàn)行星排中兩個獨立組件之間的連接。在超速行星排中，如果超越離合器嚙合，則把超速行星架和超速太陽輪連接為一體。使超速行星排形成直接傳動。2.4.2.2單向離合器 單向離合器又稱自由輪離合器，在液力變矩器和行星排中均有應(yīng)用。 在行星排中，它用來鎖止某一個組件的某種轉(zhuǎn)向。它同時還具有固連作用，當(dāng)與之相連組件的受力方向與鎖止方向相同時，該組件在即被固連；當(dāng)受力方向與鎖止方向相反時，該組件即被釋放。 單向離合器的鎖止和釋放完

27、全由與之相連組件的受力方向來控制。常見的單向離合器有滾柱式和楔塊式兩種。 滾柱式單向離合器一般由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、滾柱和保持彈簧組成。內(nèi)環(huán)通過內(nèi)花鍵的形式和行星排的某個組件相連；外環(huán)通過外花鍵的形式與行星排的另一個組件或變速器殼體相連。 總歸，單向離合器的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，一個連接旋轉(zhuǎn)件而另一個連接固定件，滾柱彈簧安裝在外環(huán)（或內(nèi)環(huán)） 的斜槽內(nèi)，彈簧的彈力將滾柱推向較窄的一端。2.4.2.3制動器 自動變速器中的制動器是用來固定行星排中的某個基本組件。 通過制動器的結(jié)合，把行星排中的某個組件和變速器殼體連接起來，使之不能轉(zhuǎn)動。 自動變速器中的制動器有兩種，一種是片式制動器；一種是帶式制動器。帶式制動器又稱

28、制動帶。 片式制動器：片式制動器主要由制動鼓、制動片（鋼片和摩擦片）、制動轂、回位彈簧及彈簧座等組成。帶式制動器：帶式制動器的主要零件為制動鼓、制動帶、油缸、活塞彈簧等。2.5液壓控制系統(tǒng)的工作原理汽車自動變速器的電液控制系統(tǒng)雖然隨著汽車型號的變化、汽車廠家的變化或電液結(jié)合部分的改進而呈現(xiàn)不同的控制模式，但作為一個電液自動控制系統(tǒng)，它和其它電液自動控制系統(tǒng)一樣，都可以把它們歸結(jié)為具有共性的四個部分：液壓系統(tǒng)的動力源：液壓系統(tǒng)是一個應(yīng)用油泵把機械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能的傳動與控制的系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的動力源通過能量傳遞介質(zhì)壓力油（ATF）向整個液壓系統(tǒng)提供能量。液壓油既是能量傳遞的介質(zhì)，也是自動變速

29、器機械部件潤滑的主要介質(zhì)。自動變速器中的油泵一般應(yīng)用齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵或葉片泵（變量泵）。電液控制系統(tǒng)的信號源：信號源向電液控制系統(tǒng)提供各種換檔控制需要的控制信號。在全液壓式自動變速器中，這種信號源主要是節(jié)氣門閥（Throttle valve）和速控閥(Governor)。電液液壓控制系統(tǒng)中的液壓控制機構(gòu)：液壓控制機構(gòu)主要由換檔機構(gòu)和緩沖安全機構(gòu)組成。無論在全液壓式自動變速器或電控式自動變速器中均占液壓控制機構(gòu)有相當(dāng)重要的地位。液壓控制機構(gòu)主要由手動閥、換檔閥、調(diào)壓閥、電磁閥（含脈寬調(diào)制比例閥）及一些輔助控制閥組成。執(zhí)行機構(gòu)：在自動變速器的液壓控制系統(tǒng)中，其執(zhí)行機構(gòu)卻一般是柱塞式單作用油缸，它的回

30、程一般必須用彈簧來保證。液壓控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)主要用來推動各種離合器和制動器。所以，在實際制作中，把油缸和離合器或制動器作為一個部件。2.5.1電液控制系統(tǒng)中的液壓控制機構(gòu)自動變速器的換檔主要通過液壓控制機構(gòu)控制主油路的流向，推動和改變液壓執(zhí)行機構(gòu)，然后使行星齒輪機構(gòu)的嚙合關(guān)系發(fā)生變化而得到不同的傳動速比。整個液壓控制機構(gòu)除前述的動力源、信號源外，還包括壓力-流量控制閥、手動換檔閥、各檔換檔閥和一些輔助的控制閥。在自動變速器中的液壓元件也和普通的液壓控制系統(tǒng)一樣，可以分為壓力閥、方向閥流量閥等，但由于自動變速器結(jié)構(gòu)緊湊，有些閥具有綜合功能。2.5.1.1主調(diào)節(jié)閥自動變速器中的主壓力調(diào)節(jié)閥，其

31、作用相似于液壓系統(tǒng)中的溢流閥，它調(diào)節(jié)自動變速器液壓控制系統(tǒng)主油路的壓力和流量。這種主壓力調(diào)節(jié)閥采用階梯式滑閥。它可以根據(jù)來自控制系統(tǒng)中其它幾個控制閥的反饋油壓的變化來改變所調(diào)節(jié)的主油路油壓的大小。動作原理：當(dāng)手動閥沒有處于倒檔狀態(tài)時，倒檔反饋壓力所產(chǎn)生的作用力不存在。所以主油路壓力較小.當(dāng)油門增大、發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，油泵的輸出流量增大，引起上腔壓力增大，閥芯下移，閥口開口量加大。2.5.1.2二次調(diào)節(jié)閥二次調(diào)節(jié)閥又稱調(diào)節(jié)閥。自動變速器中的輔助調(diào)節(jié)閥，主調(diào)節(jié)閥通過油口進入輔助調(diào)節(jié)閥，通過油路接到變矩器油路（中間經(jīng)變矩器的鎖止繼動閥）；通過輔助調(diào)節(jié)閥的油路接入潤滑油路。油路通油泵入口，該油路是一條

32、泄油路。輔助調(diào)節(jié)閥并聯(lián)在變矩器油路上，就是為了進一步降低壓力。一般變矩器的供油壓力為0.2MPa，最大值一般為0.39Mpa。其工作原理和主節(jié)筏一樣。一、方向控制閥1手動控制閥手動控制閥，它和駕駛室的換檔操縱手柄相連。當(dāng)操縱手柄選擇了不同的檔位時，手動控制閥處于不同的工位，把油泵來油轉(zhuǎn)換到不同的油口，連接到不同換檔閥。不同的自動變速器，該閥的轉(zhuǎn)換方向也不一樣，但原理卻沒有什么不同。動作原理：駕駛室的操縱手柄一般有六個位置：P、R、N、D、2、L（有一些有七個位置）。該手動閥對應(yīng)也有六個工位。由于該閥有4個工作出油口，定義為“2”、“D”、“P”、“ R”;一個進油口（和油泵出口相連），兩個泄油

33、口，共七個進出油口；根據(jù)液壓系統(tǒng)的一般規(guī)則，可以把這個手動閥簡化為一個六位七通手動換向閥。如圖2-39所示。手動閥的四個出油口根據(jù)手動閥的六個位置P、R、N、D、2、L組成了不同的輸出形式。2.換檔閥（液動方向閥）在自動變速器中，換檔閥的動作直接決定了自動變速器的升降檔。而換檔的時機取決于在換檔閥兩端的節(jié)氣門油壓和速控閥油壓。從整個換檔過程可以看出，換檔閥動作是由作用于換檔閥兩端的油壓來決定的，所以，把它歸類于液動方向閥。（1） 1-2檔換檔閥1-2檔換檔閥由兩部分組成：1-2檔換檔閥和低速滑行調(diào)節(jié)閥。在全液壓式的自動變速器中，這兩個閥組合在一起，而在電控式自動變速器中,這兩者是分開的。（2）

34、2-3檔換檔閥2-3檔換檔閥由換檔閥主閥和中間換檔閥組成。當(dāng)1-2檔換檔閥動作，自動變速器升入二檔，并把手動閥在“D”位時的“D”口壓力油經(jīng)1-2檔換檔閥接到了2-3檔換檔閥。此時，2-3檔換檔閥并不動作，倒檔離合器B3的回油經(jīng)該閥通到手動閥“R”油路回油。（3）3-4檔換檔閥3-4檔換檔閥的上部一個強制降檔柱塞，彈簧下端才是換檔閥。3-4檔換檔閥和電磁閥一起工作。電磁閥開關(guān)安裝在駕駛室儀表板或換檔操縱手柄上，俗稱O/D開關(guān)。電磁閥控制著換檔閥上腔強制降檔柱塞的控制油路的通斷。其工作原理如圖所示。2.5.2.3輔助控制閥在自動變速器的電液控制系統(tǒng)中除了上述主要的控制閥外，還有很多其它的輔助控制

35、閥。這些控制閥基本是一些單邊控制閥或雙邊控制閥。一般來說，在系統(tǒng)中它主要起一個減壓或節(jié)流的作用。1.順序閥（1）倒檔制動順序閥倒檔順序閥可以看成為一個普通的壓力順序閥。（2）倒檔離合器順序閥倒檔離合器順序閥主要控制倒檔離合器（又稱后離合器）的外活塞。2.其它輔助液壓控制閥在自動變速器液壓系統(tǒng)中，除了以上的主要控制閥和順序閥以外，還有一部分輔助液壓控制閥。這些輔助液壓控制閥多是單邊或雙邊控制閥，這些單雙邊控制閥的閥口，在液壓系統(tǒng)中起節(jié)流或減（穩(wěn)）壓作用。如隨動閥等。 3.電磁閥隨著自動變速器控制技術(shù)的發(fā)展，由全液壓控制發(fā)展到電液控制，繼而發(fā)展到了智能控制。在液壓控制和電液控制中，主要應(yīng)用了普通電

36、磁閥（即開關(guān)式電磁閥）和比例電磁閥，后者主要是脈寬調(diào)制式的比例電磁閥。（1）普通開關(guān)式電磁閥開關(guān)式電磁閥在油路中主要起關(guān)斷或開通某條油路的作用。（2）比例電磁閥普通脈沖電磁閥它是一種普通的脈沖電磁閥，可以把它看作一種高速開關(guān)閥，這種閥和普通的開關(guān)電磁閥一樣，只有開、關(guān)兩種工作狀態(tài)，不過它采用脈寬調(diào)制的方法來控制開關(guān)閥的開啟時間和關(guān)閉時間。這種周期T不變，通過改變導(dǎo)通時間來改變占空比的控制方式稱為脈寬調(diào)制式（PWM）。4.球閥在自動變速器中有很多球閥，在系統(tǒng)圖中也可以看到它們有各種符號。作為球閥的一種最基本的應(yīng)用就是作為單向閥來使用。在自動變速器中，除了作為單向閥使用外，它還有其它的一些功用。四

37、減振器在自動變速器中，為了防止離合器或制動器的過快嚙合而引起換檔沖擊，除了在控制閥上采取了一定的措施以外，還在某些制動器或離合器（例如第二制動器、前后離合器）的進油路上并聯(lián)一個減振器（即蓄能器）。第三章 汽車自動變速器常見故障及分析一、自動變速器油路故障的診斷1、故障現(xiàn)象 （1）無論操縱手柄位于倒擋、前進擋或前進低擋，汽車都不能行駛； （2）冷車起動后汽車能行駛一小段路程，但熱車狀態(tài)下汽車不能行駛。 2、故障原因 （1）油泵損壞。 （2）自動變速器油底滲漏，液壓油全部漏光。 （3）油泵進油濾網(wǎng)堵塞。 （4）主油路嚴(yán)重泄漏。 （5）操縱手柄和手動閥搖臂之間的連桿或拉索松脫，手動閥保持在空擋或停車

38、擋位置。 3、故障診斷與排除 （1）檢查自動變速器內(nèi)有無液壓油。其方法是：拔出自動變速器的油尺，觀察油尺上有無液壓油。若油尺上沒有液壓油，說明自動變速器內(nèi)的液壓油已漏光。對此，應(yīng)檢查油底殼，液壓油散熱器、油管等處有無破損而導(dǎo)致漏油。如有嚴(yán)重漏油處，應(yīng)修復(fù)后重新加油。 （2）若冷車起動時主油路有一定的油壓，但熱車后油壓即明顯下降，說明油泵磨損過甚。對此，應(yīng)更換油泵。 （3）拆下主油路測壓孔上的螺塞，起動發(fā)動機，將操縱手柄撥至前進擋或倒擋位置，檢查測壓孔內(nèi)有無液壓油流出。 （4）若主油路測壓孔內(nèi)只有少量液壓油流出，油壓很低或基本上沒有油壓，應(yīng)打開油底殼，檢查油泵進油濾網(wǎng)有無堵塞。如無堵塞，說明油泵

39、損壞或主油路嚴(yán)重泄漏，對此，應(yīng)拆卸分解自動變速器，予以修理。 （5）若主油路側(cè)壓孔內(nèi)沒有液壓油流出，應(yīng)打開油底殼，檢查手動閥搖臂軸與搖臂間有無松脫，手動閥閥芯有無折斷或脫鉤。若手動閥工作正常，則說明油泵損壞。對此，應(yīng)拆卸分解自動變速器，更換油泵。 （6）檢查自動變速器操縱手柄與手動閥搖臂之間的連桿或拉索有無松脫。如果有松脫，應(yīng)予以裝復(fù)，并重新調(diào)整好操縱手柄的位置。 （7）若測壓孔內(nèi)有大量液壓油噴出，說明主油路油壓正常，故障出在自動變速器中的輸入軸，行星排或輸出軸。對此，應(yīng)拆檢自動變速器。 二、自動變速器打滑故障的診斷 1、故障現(xiàn)象 （1）起步時踩下油門踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn)速很快升高但車速升高緩慢。

40、（2）行駛中踩下油門踏板加速時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高但車速沒有很快提高。 （3）平路行駛基本正常，但上坡無力，且發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高。 2、故障原因 （1）液壓油油面太低。 （2）液壓油油面太高，運轉(zhuǎn)中被行星排劇烈攪動后產(chǎn)生大量氣泡。 （3）離合器或制動器摩擦片、制動帶磨損過甚或燒焦。 （4）油泵磨損過甚或主油路泄漏，造成油路油壓過低。 （5）單向超越離合器打滑。 （6）離合器或制動器活塞密封圈損壞，導(dǎo)致漏油。 （7）減振器活塞密封圈損壞，導(dǎo)致漏油。 3、故障診斷與排除 打滑是自動變速器中最常見的故障之一。雖然自動變速器打滑往往都伴有離合器或制動器摩擦片嚴(yán)重磨損甚至燒焦等現(xiàn)象，但如果只是簡單地更換磨損的摩

41、擦片而沒有找出打滑的真正原因，則會使修后的自動變速器使用一段時間后又出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。因此，對于出現(xiàn)打滑的自動變速器，不要急于拆卸分解，應(yīng)先做各種檢查測試，以找出造成打滑的真正原因。 （1）對于出現(xiàn)打滑現(xiàn)象的自動變速器，應(yīng)先檢查其液壓油的油面高度和品質(zhì)。若油面過低或過高，應(yīng)先調(diào)整至正常后再做檢查。若油面調(diào)整正常后自動變速器不再打滑，可不必拆修自動變速器。 （2）檢查液壓油的品質(zhì)。若液壓油呈棕黑色或有燒焦味，說明離合器或制動器的摩擦片或制動帶有燒焦，應(yīng)拆修自動變速器。 （3）做路試，以確定自動變速器是否打滑，并檢查出現(xiàn)打滑的擋位和打滑的程度。將操縱手柄撥入不同的位置，讓汽車行駛。若自動變速器升至某一

42、擋位時發(fā)動機轉(zhuǎn)速突然升高，但車速沒有相應(yīng)地提高，即說明該擋位有打滑。打滑時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速愈容易升高，說明打滑愈嚴(yán)重。 根據(jù)出現(xiàn)打滑的規(guī)律，還可以判斷產(chǎn)生打滑的是哪一個換擋執(zhí)行元件： 若自動變速器在所有前進擋都有打滑現(xiàn)象，則為前進離合器打滑。 若自動變速器在操縱手柄位于D位時的1擋有打滑，而在操縱手柄位于L位或1位時的1擋不打滑，則為前進單向超越離合器打滑。若不論操縱手柄位于D位或L位或1位時，1擋都有打滑現(xiàn)象，則為低擋及倒擋制動器打滑。 若自動變速器只在操縱手柄位于D位時的2擋有打滑，而在操縱手柄位于S位或2位時的2擋不打滑，則為2擋單向超越離合器打滑。若不論操縱手柄位于D位或S位或2位時，2擋

43、都有打滑現(xiàn)象，則為2擋制動器打滑。 若自動變速器只在3擋有打滑現(xiàn)象，則為倒擋及高擋離合器打滑。 若自動變速器只在超速擋時有打滑現(xiàn)象，則為超速制動器打滑。 若自動變速器在倒擋和高擋時都有打滑現(xiàn)象，則為倒擋及高擋離合器打滑。 若自動變速器在倒擋和1擋時都有打滑現(xiàn)象，則為低擋及倒擋制動器打滑。 （4）對于有打滑故障的自動變速器，在拆卸分解之前，應(yīng)先檢查自動變速器的主油路油壓，以找出造成自動變速器打滑的原因。自動變速器不論前進擋或倒擋均打滑，其原因往往是主油路油壓過低。若主油路油壓正常，則只要更換磨損或燒焦的摩擦元件即可。若主油路油壓不正常，則在拆修自動變速器的過程中，應(yīng)根據(jù)主油路油壓，相應(yīng)地對油泵或

44、閥根據(jù)進行檢修，并更換自動變速器的所有密封圈和密封環(huán)。 三、換擋沖擊過大故障的診斷 1、故障現(xiàn)象 （1）在起步時，由停車擋或空擋掛入倒擋或前進擋時，汽車震動較嚴(yán)重。 （2）行駛中，在自動變速器升擋的瞬間汽車有較明顯的闖動。 2、故障原因 導(dǎo)致自動變速器換擋沖擊大的故障原因很多，主要原因在于調(diào)整不當(dāng)，機構(gòu)元件性能下降或損壞，電子控制系統(tǒng)有故障，具體原因有： （1）發(fā)動機怠速過高。 （2）節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)，使主油路油壓過高。 （3）升擋過遲。 （4）真空式節(jié)氣門閥的真空軟管破裂或松脫。 （5）主油路調(diào)壓閥有故障，使主油路油壓過高。 （6）減振器活塞卡住，不能起減振作用。 （7）

45、單向閥鋼球漏裝，換擋執(zhí)行元件（離合器或制動器）接合過快。 （8）換擋執(zhí)行元件打滑。 （9）油壓電磁閥不工作。 （10）電腦有故障 3、故障診斷與排除 由于引起換擋沖擊的原因較多，因此，在診斷故障的過程中，必須循序漸進，對自動變速器的各個部分做認真的檢查。一定要在全面檢測的基礎(chǔ)上，有針對性地進行分解修理，切不可盲目地拆修?？傮w而言，若是由于調(diào)整不當(dāng)所造成的，只要稍作調(diào)整即可排除；若是自動變速器內(nèi)部控制閥、減振器或換擋執(zhí)行元件有故障，應(yīng)分解自動變速器，予以修理；若是電子控制系統(tǒng)有故障，應(yīng)對電子控制系統(tǒng)進行檢測，找出具體原因，加以排除。具體檢查診斷與排除步驟如下： （1）檢查發(fā)動機怠速。裝用自動變速

46、器的汽車的發(fā)動機怠速一般為750r/min左右。若怠速過高，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以調(diào)整。 （2）檢查節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門位置傳感器的調(diào)整情況。如不符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)重新予以調(diào)整。 （3）檢查真空式節(jié)氣門閥的真空軟管。如有破裂，應(yīng)更換；如有松脫，應(yīng)重新連接。 （4）做道路試驗。如果有升擋過遲的現(xiàn)象，則說明換擋沖擊大的故障是升擋過遲所致。如果在升擋之前發(fā)動機轉(zhuǎn)速異常升高，導(dǎo)致在升擋的瞬間有較大的換擋沖擊，則說明離合器或制動器打滑，應(yīng)分解自動變速器，予以修理。 （5）檢測主油路油壓。如果怠速時的主油路油壓高，則說明主油路調(diào)壓閥或節(jié)氣門閥有故障，可能是調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力過大或閥心卡滯所致；如果怠速時主油路油壓正常，但起步

47、進擋時有較大的沖擊，則說明前進離合器或倒擋及高擋離合器的進油單向閥閥球損壞或漏裝。對此，應(yīng)拆卸閥板，予以修理。 （6）檢測換擋時的主油路油壓。在正常情況下，換擋時的主油路油壓會有瞬時的下降。如果換擋時主油路油壓沒有下降，則說明減振器活塞卡滯。對此，應(yīng)拆檢閥板和減振器。 （7）電子控制自動變速器如果出現(xiàn)換擋沖擊過大的故障，應(yīng)檢查油壓電磁閥的線路以及油壓電磁閥工作是否正常、電腦是否在換擋的瞬間向油壓電磁閥發(fā)出控制信號。如果線路有故障，應(yīng)予以修復(fù)；如果電磁閥損壞，應(yīng)更換電磁閥；如果電腦在換擋的瞬間沒有向油壓電磁閥發(fā)出控制信號，說明電腦有故障，對此，應(yīng)更換電腦。 參考文獻：1. 葛安林 自動變速器（二

48、）液力變矩器 汽車技術(shù) 2001（6）2馬文星 液力傳動在汽車上的應(yīng)用與展望 汽車技術(shù) 1991（2）3過學(xué)迅 汽車自動變速器 北京：機械工業(yè)出版社出版1999（1）4 張銀生 轎車自動變速器故障診斷與分析 北京：機械工業(yè)出版社 2008（3）致謝通過寫這次論文是我對汽車自動變速器的發(fā)展，應(yīng)用以及其基本結(jié)構(gòu)和工作原理有了一個較為深刻的認識，在論文的寫作過程中，查閱了大量的資料，學(xué)會了如何去學(xué)習(xí)知識。本次論文寫作是在韓冬教授的指導(dǎo)下完成的。在論文寫作的過程中，韓冬老師給予了指導(dǎo)，并提供了很多與該研究相關(guān)的重要信息，培養(yǎng)了我對科學(xué)研究的嚴(yán)謹態(tài)度和創(chuàng)新精神。這將非常有利于我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此表示衷心的感謝！16