自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理

自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理01了解自動變速器常用液壓元件的工作原理02熟悉液力耦合器和液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理03了解行星齒輪變速與傳動原理自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理0102

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行星齒輪變速器自動變速器常見液壓元件的工作原理液力偶合器和液力變矩器自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理1、自動變速器常見液壓元件的工作原理

（1）內(nèi)嚙合式齒輪油泵1）組成:主動齒輪(外齒齒輪)、從動齒輪(內(nèi)齒齒輪)、月牙形隔板、泵殼、泵蓋等。2）月牙形隔板將主動齒輪與從動齒輪隔開，主、從動齒輪靠緊月牙形隔板，且三者間有微小問隙。月牙形隔板將主、從動齒輪之間空出來的容積分割成二部分。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3）工作原理：主動齒輪帶動從動齒輪旋轉(zhuǎn)，在齒輪脫離嚙合的一端，容積不斷增大，成為低壓吸油腔，把油吸入；在齒輪開始嚙合的一端，容積不斷減小，成為高壓油腔，把油壓出。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(2)轉(zhuǎn)子式油泵

1)組成:內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子(比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個齒)、泵殼、泵蓋等2)原理:發(fā)動機旋轉(zhuǎn)時，變距器驅(qū)動油泵轉(zhuǎn)子朝相同的方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，工作腔的容積發(fā)生變化：容積由小變大，形成局部真空，將液壓油從進油口吸入；容積由大變小，形成局部高壓，將液壓油從出油口排出3)優(yōu)缺點:轉(zhuǎn)子式油泵具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、噪音小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高速性能好的優(yōu)點；其缺點是輸出脈動大，加工精度要求高。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理轉(zhuǎn)子式油泵說明:內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間形成與內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同的工作腔。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(3)葉片式油泵1)組成:定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤、殼體、泵蓋等2)工作原理:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片被離心力向外甩出緊貼定子內(nèi)壁上。葉片沿定子內(nèi)壁的輪廓滑動，葉片與內(nèi)壁之間形成月牙形的工作腔，容積不斷地增大和減小。①在工作腔容積逐漸增大的一側(cè)，形成真空，油液經(jīng)配油盤進油口吸入油泵。②在工作腔容積逐漸減小的一側(cè)，油液經(jīng)配油盤出油口壓出。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理葉片泵轉(zhuǎn)子上有均勻分布的徑向狹槽，矩形葉片安裝在槽內(nèi)，并可在槽內(nèi)滑動。定子和轉(zhuǎn)子的兩端裝有配油盤，盤上開有吸油窗口和排油窗口，分別與進出油口相通。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理（4）控制機構(gòu)1）壓力控制閥(壓力閥/壓力調(diào)節(jié)閥)作用:用來控制油路中液流壓力的。在液壓系統(tǒng)中可起到安全保護、保持系統(tǒng)壓力和調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力等。在自動變速器中壓力控制閥用于對油壓進行調(diào)節(jié)和控制，以適應工作的需求。依靠液體壓力和彈簧力平衡的原理來實現(xiàn)壓力控制的，常分為球閥、活塞閥和滑閥三種。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理2）球閥工作原理:當管路液壓超出系統(tǒng)規(guī)定壓力時，球閥在液流壓力的作用下克服彈簧彈力上升，從管路中排出油液以降低壓力，保證系統(tǒng)壓力不超過規(guī)定值，起到安全保護和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的作用。注意：球閥式壓力控制閥常作限壓閥。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理低于規(guī)定壓力高于規(guī)定壓力球閥的結(jié)構(gòu)與工作圖自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3）活塞閥低于規(guī)定壓力高于規(guī)定壓力活塞閥的結(jié)構(gòu)與工作原理工作原理:當液壓超出系統(tǒng)規(guī)定壓力時活塞下移。活塞向下移動至規(guī)定位置時，泄油口開啟，工作液從系統(tǒng)中排出，主油道內(nèi)的液壓得到控制，不會超出規(guī)定值。改變球閥彈簧或活塞彈簧的張力可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作油壓。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理4）滑閥式壓力調(diào)節(jié)閥工作原理:①系統(tǒng)油壓正好與彈簧彈力平衡時，排油口封閉。②系統(tǒng)油壓過高時，此時較大的油壓力會推動閥芯左移，打開排油口泄油，使系統(tǒng)油壓降低；③油壓降低后閥芯會右移，逐漸關(guān)閉排油口，系統(tǒng)油壓則保持在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)?；y式壓力調(diào)節(jié)閥自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理2、液力偶合器和液力變矩器（1）液力偶合器1）液力偶合器的組成主動元件：泵輪：泵輪剛性連接在外殼上，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。作用:將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣幼兯倨饔偷膭幽軓膭釉簻u輪：渦輪連接在從動軸上。在泵輪與渦輪上，均徑向焊接帶有一定彎度的葉片，用來傳遞動力。泵輪與渦輪葉片內(nèi)圓有導流環(huán)，裝合后構(gòu)成循環(huán)圓，可促進油液循環(huán)。作用：將自動變速器油的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪軸上的機械能。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理2）液力偶合器的工作原理

當泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動，外緣油壓高于內(nèi)緣油壓，油液從泵輪外緣沖向渦輪外緣，使渦輪在液壓沖擊下旋轉(zhuǎn),油液又從渦輪內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣，返回的油液再次被甩向外圓。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理渦流的產(chǎn)生

當泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動，外緣油壓高于內(nèi)緣油壓，油液從泵輪外緣沖向渦輪外緣，又從渦輪內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣，可見在軸向斷面（循環(huán)圓）內(nèi)，液體流動形成循環(huán)流，稱為“渦流”。環(huán)流的產(chǎn)生

因渦流的產(chǎn)生，液體沖向渦輪使兩輪間產(chǎn)生牽連運動，渦輪產(chǎn)生繞軸旋轉(zhuǎn)的扭矩。可見，圓循環(huán)內(nèi)的液體繞軸旋轉(zhuǎn)形成“環(huán)流”。上述兩種油流的合成，形成一條首尾相接的螺旋流。只有當渦輪的扭矩大于汽車的行駛阻力矩時，汽車才能行駛。說明：在液力偶合器中，泵輪和渦輪間有較大的轉(zhuǎn)速差時，將產(chǎn)生阻礙油液循環(huán)流動的紊流。為有效地引導泵輪與渦輪之間油液的流動，減少因無規(guī)則的紊流而產(chǎn)生的傳動過程能量損失，通常在液力偶合器中，加入剖分式導環(huán)。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理液力偶合器的傳動特點

根據(jù)作用力與反作用力相等的原理，液壓油作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩應等于泵輪作用在液壓油上的轉(zhuǎn)矩，即發(fā)動機傳給泵輪的轉(zhuǎn)矩與渦輪上輸出的轉(zhuǎn)矩相等，而不改變轉(zhuǎn)矩的大小。液力偶合器不能使輸出扭矩增大，只起液力聯(lián)軸離合器的作用。雖然偶合器只能傳遞扭矩，但“軟連接”給汽車帶來多方面的好處。①在沒有附加其他機械操縱裝置的情況下，能夠通過它平穩(wěn)地切斷和接通發(fā)動機和驅(qū)動輪之間的動力傳遞，能夠很好地適應汽車平穩(wěn)起步的要求。②“軟連接”可以通過液體為介質(zhì)，吸收傳動系統(tǒng)的沖擊和振動，延長零部件的壽命和減少噪聲。

在保留偶合器優(yōu)點的基礎上，又誕生了液力變矩器，它不僅能夠傳遞扭矩，而且還能增大扭矩。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3)液力偶合器的傳動效率液力偶合器工作特性：

渦輪的扭矩(Mw)和泵輪的扭矩(Mb)的關(guān)系式為：

Mw≤Mb

液力耦合器的傳動效率η=MwNw/MвNвη=nw/nв=i(Mв=Mw)

當i=1時η=100%,但最高效率只可達97%左右。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(2)液力變矩器1)液力變矩器的結(jié)構(gòu)液力變矩器是為了改善液力偶合器的性能而在其基礎上發(fā)展起來的，液力變矩器不但可以傳遞來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，而且能將轉(zhuǎn)矩成倍增大后傳給變速器。2)液力變矩器的組成主要由泵輪（b)、渦輪(w)、導輪(d)組成。在液力偶合器的基礎上，增設導輪。導輪介于泵輪和渦輪之間，通過單向離合器，單向固定在輸出軸上。（可順轉(zhuǎn)，不能逆轉(zhuǎn)）自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√泵輪泵輪在變矩器殼體內(nèi)，許多曲面葉片徑向安裝在內(nèi)。在葉片的內(nèi)緣上安裝有導環(huán)，提供一通道使ATF流動暢通。變矩器通過驅(qū)動端蓋與曲軸連接。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將帶動泵輪一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的ATF依靠離心力向外沖出。發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高時泵輪產(chǎn)生的離心力亦隨著升高，由泵輪向外噴射的ATF的速度也隨著升高?！虦u輪渦輪同樣也是有許多曲面葉片的圓盤，其葉片的曲線方向不同于泵輪的葉片。渦輪通過花鍵與變速器的輸入軸相嚙合，渦輪的葉片與泵輪的葉片相對而設，相互間保持非常小的間隙?！虒л唽л喪怯腥~片的小圓盤，位于泵輪和渦輪之間。它安裝于導輪軸上，通過單向離合器固定于變速器殼體上。導輪上的單向離合器可以鎖住導輪以防止反向轉(zhuǎn)動。這樣，導輪根據(jù)工作液沖擊葉片的方向進行旋轉(zhuǎn)或鎖住自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3）液力變矩器中三個元件的功用：泵輪：將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣幼兯倨饔偷膭幽?；渦輪：將自動變速器油的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪軸上的機械能；導輪：改變自動變速器油的流動方向，從而達到增矩的作用。液力變矩器結(jié)構(gòu)圖自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理4）單向離合器作用：單方向固定行星齒輪機構(gòu)中某個基本元件的轉(zhuǎn)動。常見形式：滾柱斜槽式（液力變矩器常用）和楔塊式（行星齒輪變速器常用）。楔塊式自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理滾柱斜槽式自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(3)液力變矩器工作及增矩原理1)工作原理

泵輪被發(fā)動機帶動旋轉(zhuǎn)時，泵輪葉片內(nèi)的油液在離心力的作用下，從靠近軸線的內(nèi)緣向外緣流動，在泵輪葉片的外緣處沖向渦輪葉片。油液將動力傳給渦輪葉片后，沿渦輪葉片流向渦輪內(nèi)緣并在內(nèi)緣處沖向單向離合器葉片。單向離合器葉片使油液改變方向后再流回到泵輪內(nèi)緣，如此循環(huán)。2)增矩原理單向離合器的作用a)導論鎖止b)油液“反沖”c)導論自由轉(zhuǎn)動自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(4)液力變矩器的傳動效率1)轉(zhuǎn)矩比K變扭比（K）=Mw/Mb，一般為2~4倍。轉(zhuǎn)速比（i）=nw/nb≤1傳動效率（η）=輸出功率/輸入功率＜1①nw=0時，K最大。②nwK③i達到某一定值時，渦流變得最小，K幾乎為1，該點稱為偶合器工作點，此時由于從渦輪流出的液流將沖擊導輪葉片背面，導輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，單向離合器就使導輪與泵輪同向轉(zhuǎn)動,此時起液力偶合器的作用a)液力變矩器的變化規(guī)律自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理2)轉(zhuǎn)速比ii=nw/nb≤13)傳動效率ηη

=Mwnw/Mbnb=K·ib)液力變矩器效率變化曲線自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理(5)帶鎖止離合器的液力變矩器由上述分析,即使變矩器到達偶合工況,由于泵輪與渦輪間必須有轉(zhuǎn)速差存在,加之變距器液力傳動的能量損失,傳動效率與機械傳動相比仍然較低.

為提高汽車的傳動效率,減少油耗,現(xiàn)代轎車的自動變速器采用帶鎖止機構(gòu)的變矩器.當達到偶合工況的某一點時,鎖止機構(gòu)工作用機械方式連接泵輪與渦輪,實現(xiàn)近乎100%的動力傳遞.

為提高傳動效率，需設鎖止離合器。目前,鎖止機構(gòu)有鎖止離合器、離心式離合器和行星齒輪機構(gòu)鎖止三種,下面以鎖止離合器為例介紹其工作原理:自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3、行星齒輪傳動原理1)行星齒輪機構(gòu)組成1-太陽輪2-齒圈3-行星架4-行星齒輪2)行星齒輪機構(gòu)變速原理設太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為zl、z2和z3，齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。根據(jù)能量守恒定律，可得單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程式:n1+αn2-(1+α)n3=0

其中：α=Z2/Z1＞1自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理3)單排行星齒輪機構(gòu)傳動方案√齒圈固定，太陽輪主動，行星架被動

太陽輪帶動行星齒輪沿靜止的齒圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動行星架以較慢的速度與太陽輪同向旋轉(zhuǎn)，傳動比為：

i13=1+α

為前進降速檔，減速相對較大。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√太陽輪固定，齒圈主動，行星架被動傳動比為：

i23=1+1/α=1+z2/z1

為前進降速檔，減速相對較小。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√太陽輪固定，行星架主動，齒圈被動傳動比為：

i32=z2/(z1+z2)=α/(1+α)

為前進超速檔，增速相對較小。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√齒圈固定，行星架主動，太陽輪被動

傳動比為：i31=1/(1+α)

為前進超速檔，增速相對較大。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√齒圈固定，行星架主動，太陽輪被動傳動比為：i31=1/(1+α)

為前進超速檔，增速相對較大。自動變速器各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理√行星架固定，太陽輪主動，齒圈被動行星架固定，行星齒輪只能自轉(zhuǎn)，太陽輪經(jīng)行星齒輪帶動齒圈旋轉(zhuǎn)輸出動力。齒圈的旋轉(zhuǎn)方向與太陽輪相反。傳動比為