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1、第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的優(yōu)點: (1)有更好的駕駛性能: 自動變速解決最佳燃油經(jīng)濟性和動力性的問題,推進非職業(yè)駕駛的進程 (2)良好的行駛性能: 通過液壓和電子操作,減輕沖擊和動載荷。換檔平穩(wěn)和快速,改善了汽車的舒適性 (3)提高行車安全性:自動換檔消除人為操作的技術(shù)因素和人的疲勞帶來的安全問題 (4)降低廢氣的排放: 發(fā)動機常處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)運轉(zhuǎn),減低了廢氣的排放,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的種類: (1)有級式機械自動變速(AMT):傳統(tǒng)有級變速器加自動換檔變速 (2)液力機械傳動自動變速(AT):液力變矩器、有級行星齒輪傳動、液壓或電子控制自動換檔操縱機構(gòu) (3)機械
2、式無級自動變速(CVT):變節(jié)圓傳動(帶式和鏈式傳動)、摩擦傳動 (4)全液壓自動無級傳動 (5)電氣傳動變速,,第二講 汽車自動變速,(1)有級式機械自動變速(AMT): 傳統(tǒng)有級變速器、自動離合器、選檔和換檔液壓操縱機構(gòu)、電子控制裝置。 既有自動變速的優(yōu)點,又有普通齒輪傳動變速器的價格低和效率高的優(yōu)點。目前不普遍,但有發(fā)展?jié)摿?,傳統(tǒng)的變速器,,手動換檔操縱機構(gòu),,,液壓變擋執(zhí)行機構(gòu),,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的種類: (2)液力機械傳動自動變速(AT): 液力變矩器、有級行星齒輪傳動、液壓或電子控制自動換檔操縱機構(gòu)。 行星齒輪借助摩擦離合器和制動器等換檔變速,
3、液力變矩器在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速和消除換檔變速沖擊。變速器總傳動比為液力變矩器的變矩系數(shù)和機械變速器傳動比的乘積,部分無級變速 。 傳動效率低、結(jié)構(gòu)復雜和成本高,,,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的種類: (3)機械式無級自動變速(CVT): 從變速范圍、比功率、使用壽命和可靠性以及制造成本等方面看,變節(jié)圓傳動(帶式和鏈式傳動)是現(xiàn)代轎車的最佳。最具代表性:v形金屬傳動帶。 Ford和FiaT裝備于1.11.6L轎車; Honda Civic 1.6L和Audi A6(金屬鏈)也裝備這類裝置。,,,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的種類: (4)全液壓自動無級傳動:
4、 采用液壓容積調(diào)速的原理,利用液壓泵和液壓馬達構(gòu)成的無級調(diào)速。 變速范圍大,變速平穩(wěn)、減少沖擊和振動,適用于工程機械,傳動效率低,一般汽車上應用少。,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的種類: (5)電氣傳動變速: 沒有機械傳動機構(gòu),可實現(xiàn)無級變速。 有多種方案:直流發(fā)電機直流驅(qū)動;交流發(fā)電機直流變頻(整流、逆變)交流驅(qū)動,,第二講 汽車自動變速,汽車自動變速的不足: (1) 普遍存在結(jié)構(gòu)復雜,制造難度和成本高,維修難度大。 (2)效率不夠高,,第四章 液力機械傳動自動變速(AT),液力機械傳動自動變速(AT): 液力變矩器、有級行星齒輪傳動、液壓或電子控制自動換檔操縱機構(gòu)。
5、 行星齒輪借助摩擦離合器和制動器等換檔變速,液力變矩器在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速和消除換檔變速沖擊。變速器總傳動比為液力變矩器的變矩系數(shù)和機械變速器傳動比的乘積,部分無級變速 。 傳動效率低、結(jié)構(gòu)復雜和成本高,,,,第四章 液力機械傳動自動變速(AT),4.1 液力偶合器 1、結(jié)構(gòu)原理,,,4.1 液力偶合器,2 、特性曲線 渦輪與泵輪的轉(zhuǎn)速比等于偶合器的傳動效率。 渦輪轉(zhuǎn)速總是小于泵輪轉(zhuǎn)速。,4.1 液力偶合器,3、應用特點 偶合器只傳遞轉(zhuǎn)矩,不改變轉(zhuǎn)矩的大小。相當一個聯(lián)軸器。沒有變速功能。,4.1 液力偶合器,4、優(yōu)點 起步和加速平穩(wěn),衰減傳動系統(tǒng)振動,防止系統(tǒng)過載
6、。 5、缺點及改進 停車時需要完全制動,否則會爬行。 換檔還需要換檔離合器; 沒有變速功能 傳遞載荷大時,有較大的滑動損失。增加鎖止機構(gòu)提高傳動效率。,,,4.2 液力變矩器,1、結(jié)構(gòu)及工作原理 可動渦輪和泵輪、固定不動的導輪等三個基本元件,,,4.2 液力變矩器,渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩加導輪轉(zhuǎn)矩之和,4.2 液力變矩器,2、特性曲線 渦輪轉(zhuǎn)矩隨渦輪轉(zhuǎn)速變化自動改變,轉(zhuǎn)速低輸出轉(zhuǎn)矩增加(比泵輪輸入轉(zhuǎn)矩大);最高效率為90%,4.2 液力變矩器,3、三元件綜合式液力變矩器(導輪帶單向超越離合器) 渦輪轉(zhuǎn)速足夠高后,三元液力變矩器退化為兩元液力耦合器。,,,4.2 液力變矩
7、器,3、三元件綜合式液力變矩器 圖中K為液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩之比,也叫變矩系 數(shù)。K=1點以后綜合式變矩器進入偶合器工況。,4.2 液力變矩器,4、閉鎖式液力變矩器 為提高效率,結(jié)合液力和機械各自的優(yōu)點。如在平坦的高速公路上液力變矩器的效率低,可鎖止液力變矩器,直接機械傳動。,4.2 液力變矩器,閉鎖式液力變矩器的操作,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n
8、1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。 (1)減速擋:,,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。 (2)超速擋:,,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。 (3)倒檔:,,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為
9、齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。 (4)直接擋:任意鎖定行星機構(gòu)中兩個元件即構(gòu)成直接檔(i=1),,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),1、行星齒輪機構(gòu)原理 n1,z1和R1為太陽輪的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; n2,z2和R2為齒圈的轉(zhuǎn)速、齒數(shù)和半徑; N3為行星輪的轉(zhuǎn)速。 (5)空擋:全部放松行星機構(gòu)中各元件即構(gòu)成空檔(i=0),,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),2、換檔執(zhí)行機構(gòu),4.3 行星齒輪變速機構(gòu),2、換檔執(zhí)行機構(gòu),4.3 行星齒輪變速機構(gòu),2、換檔執(zhí)行機構(gòu),4.3 行星齒輪變速機構(gòu),3、行星齒輪變速器變速原理,,,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),3、行星齒輪變速器變速原理 從50年代到70年
10、代:行星變速從兩檔增至三檔; 從80年代:行星變速從三檔增至四檔;液力變矩器閉鎖 從90年代:實現(xiàn)從液壓控制到電子液壓控制轉(zhuǎn)變,4.3 行星齒輪變速機構(gòu),4、典型行星齒輪變速器變速原理 辛普森式的特點:兩太陽輪連為一體,前排行星架和后排的齒圈連成一體。,4、典型行星齒輪變速器變速原理(三檔辛普森),4、典型行星齒輪變速器變速原理(四檔辛普森),4、典型行星齒輪變速器變速原理(拉維奈爾赫) 拉維奈爾赫式特點: 前后齒圈共用 前后行星架共用,4、典型行星齒輪變速器變速原理(拉維奈爾赫三檔),4、典型行星齒輪變速器變速原理(拉維奈爾赫四檔),,,4.4發(fā)動機的輸出特性及換檔規(guī)律,,4.4發(fā)動機的輸
11、出特性及換檔規(guī)律,,,,,,,,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,機械液壓控制自動變速器控制原理: (1)變速器輸出軸轉(zhuǎn)速作為控制輸出量,通過離心調(diào)速閥把變速器輸出軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫π盘柗答佒翐Q檔閥的一端 (2)節(jié)氣門開度的大?。ㄘ摵纱笮。┳鰹榭刂戚斎胄盘柾ㄟ^節(jié)氣門閥轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫π盘栔翐Q檔閥的另一端,兩壓力信號比較使換檔閥動作。 (3)換檔控制規(guī)律完全由換檔閥的結(jié)構(gòu)尺寸、各換檔閥的彈簧剛度、節(jié)氣門閥和車速調(diào)速閥等決定。,,,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,液壓控制的自動變速器的液壓系統(tǒng)組成: (1)動力源:即被變矩器驅(qū)動的液壓泵。汽車液壓泵常用內(nèi)嚙合齒輪泵和葉片泵。向換檔控制和執(zhí)行機構(gòu)供油,同時
12、還有液力變矩器閉鎖、冷卻補油,行星齒輪潤滑油。 (2)執(zhí)行機構(gòu):即行星齒輪變檔執(zhí)行機構(gòu) (3)控制機構(gòu):主油路、換檔信號系統(tǒng)(節(jié)氣門閥和離心調(diào)速閥)、換檔閥系統(tǒng)和緩沖安全系統(tǒng),以及液力變矩器的控制裝置,,,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,1、自動變速器實例,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,2、自動變速器換檔系統(tǒng)結(jié)構(gòu),4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,3、主油路系統(tǒng) 主油路的構(gòu)成:油泵、壓力調(diào)節(jié)裝置(一次壓力調(diào)節(jié)、二次壓力調(diào)節(jié)、節(jié)流閥和安全閥) 壓力調(diào)節(jié)裝置:避免車速對系統(tǒng)壓力的影響, 根據(jù)不同的工況調(diào)節(jié)不同的控制壓力。 (1) 油門開度小,變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩小,油壓低,反之則高; (2)
13、低速檔行駛,傳遞的轉(zhuǎn)矩大,油壓要高,反之則低 (3)倒檔機構(gòu)尺寸小需要高的操縱壓力,,,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、換檔信號系統(tǒng) a 節(jié)氣門閥:節(jié)氣門閥受發(fā)動機加速踏板的控制,隨節(jié)氣門開度大小(即發(fā)動機負荷大?。┑淖兓淖兤漭敵鲇蛪簤毫Φ囊簤洪y。輸出油壓壓力的高低作為換檔信號的一種。 有兩種節(jié)氣門液壓閥:機械式節(jié)氣門閥和真空式節(jié)氣門閥,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、換檔信號系統(tǒng) a 節(jié)氣門閥:節(jié)氣門閥受發(fā)動機加速踏板的控制,隨節(jié)氣門開度大?。窗l(fā)動機負荷大小)的變化而改變其輸出油壓壓力的液壓閥。輸出油壓壓力的高低作為換檔信號的一種。 有兩種節(jié)氣門液壓閥:機械式節(jié)氣
14、門閥和真空式節(jié)氣門閥,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,b 離心調(diào)速閥:安裝在變速器輸出軸上,為換檔閥提供一個隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的油壓壓力。 有兩種離心調(diào)速閥: 普通復合式雙級調(diào)速閥 中間傳動復合式雙級調(diào)速閥,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,b 離心調(diào)速閥:安裝在變速器輸出軸上,為換檔閥提供一個隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的油壓壓力。 有兩種離心調(diào)速閥: 普通復合式雙級調(diào)速閥 中間傳動復合式雙級調(diào)速閥,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、換檔閥組 換檔閥組根據(jù)換檔信號系統(tǒng)發(fā)出的信號產(chǎn)生相應的動作,來控制自動變速器中液壓操縱油路的流動方向,而完成換檔動作。 換檔閥組主要包括有:手動閥和換檔閥,
15、4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,自動變速器手動閥換檔手柄所處的位置不對應檔位。一般有P、R、N、D、2(S)、L(1)等位置。以四檔變速器為例: P(停車檔)、R(倒車擋)、N(空檔)、D(前進高檔)、2(S)(前進低2檔)、L(1)(前進低1檔),4.5機液控制AT結(jié)構(gòu)原理,換檔閥:,4.5機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、自動變速器的換檔過程(1檔),4.5 機液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、自動變速器的換檔過程(4檔),,4.6 電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,1、電液控制自動變速器實例,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,2、電液控制自動變速器結(jié)構(gòu)框圖,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,
16、3、電液控制自動變速器結(jié)構(gòu),4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、電子控制裝置 傳感器: 節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、 控制開關(guān): 超速檔開關(guān)、模式開關(guān)和多功能開關(guān) 電磁閥: 開關(guān)電磁閥和脈沖電磁閥 微電腦及其控制電路:,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、電子控制裝置 控制開關(guān): 超速檔開關(guān),4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、電子控制裝置 控制開關(guān):模式開關(guān) 經(jīng)濟模式 動力模式 普通模式 手動模式,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、電子控制裝置 控制開關(guān): 多功能開關(guān),4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,4、電子控制裝置 電磁閥:開關(guān)
17、電磁閥和脈沖電磁閥,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、控制功能 換檔控制 油壓控制 自動模式選擇控制 閉鎖離合器控制 改善換檔感覺控制 電子車速控制(巡航控制),4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、控制工作原理 換檔控制,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,5、控制工作原理 換檔控制 油壓控制 自動模式選擇控制 閉鎖離合器控制 改善換檔感覺控制 電子車速控制(巡航控制),4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 除換檔閥和變矩器控制閥由電腦控制電磁鐵外,還有油壓控制由電磁閥控制 主油路油壓調(diào)壓閥及控制原理 換檔閥結(jié)構(gòu)及控制原理 閉鎖離合器控制閥結(jié)構(gòu)及控制原理,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 換檔閥結(jié)構(gòu)及控制原理,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 換檔閥結(jié)構(gòu)及控制原理,4.6電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 閉鎖離合器控制閥結(jié)構(gòu)及控制原理,,,4.6 電液控制AT變速器結(jié)構(gòu)原理,6、電液控制系統(tǒng)的液壓閥 除換檔閥和變矩器控制閥由電腦控制電磁鐵外,還有油壓控制由電磁閥控制 主油路油壓調(diào)壓閥及控制原理 換檔閥結(jié)構(gòu)及控制原理 閉鎖離合器控制閥結(jié)構(gòu)及控制原理,4.7 AT變速器的關(guān)鍵控制技術(shù),1、換檔規(guī)律 2、液力變矩器鎖止技術(shù) 3、換檔元件的切換控制 4、動態(tài)建模和仿真,