齿轮变速机构ppt课件.ppt
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1、主讲内容:,6.3 变速齿轮机构6.4 换挡执行机构,学习目标,掌握行星齿轮机构的基本组成、传动比的概念并了解其计算掌握辛普森行星齿轮机构的组成和各部件的连接关系以及各档位动力传递的路线掌握离合器、制动器的结构和工作原理,6.3 变速齿轮机构,6.3.1 单排行星齿轮机构6.3.2 双排行星齿轮机构,6.3.1 单排行星齿轮机构,太阳轮,齿圈,行星架,行星齿轮,构成,6.3.1 单排行星齿轮机构,传动原理,将太阳轮、齿圈和行星架这三者中的任一元件作为主动件,使它与输入轴联结,将另一元件作为被动件与输出轴联结,再将第三个元件加以约束制动。整个行星齿轮机构即以一定的传动比传递动力。,运动特性方程式
2、,n1+n2-(1+)n3=0,其中,太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3,齿数分别为zl、z2和z3, =Z2/Z11 。,点击播放,6.3.1 单排行星齿轮机构,传动比计算,n1+n2-(1+)n3=0,假设zl为24 ,z2为56,则z3= zl+ z2=80 , =Z2/Z1=2.33,(1)如果固定太阳轮,即n1=0,齿圈输入,行星架输出,则传动比 i=n2/n3=(1+)/=1.43 1;行星架输入,齿圈输出,则传动比 i=n3/n2= / (1+)=0.7 1.,(2)如果固定齿圈,即n2=0,太阳轮输入,行星架输出,则传动比 i=n1/n3=1+=3.33 1;行星
3、架输入,太阳轮输出,则传动比 i=n3/n1=1 / (1+)=0.31.,(3)如果固定行星架,即n3=0,太阳轮输入,齿圈输出,则传动比 i=n1/n2= - = -2.33 ;齿圈输入,太阳轮输出,则传动比 i=n2/n1= -1 / = -0.43.,(4)任意两个连成一体,形成直接传动,即n1=n2=n3, i=1,(5)所有元件都不受约束,则失去传动作用,此状态相当于空挡。,1档,2档,直接档,倒档,超速档,6.3 变速齿轮机构,6.3.1 单排行星齿轮机构6.3.2 双排行星齿轮机构,现代轿车为增加传递转矩,常采用双排或多排行星齿轮机构构成变速传动装置。,6.3.2 双排行星齿轮
4、机构,类型,1.辛普森式,2.拉维娜式,有3档和4档两种,4档增加一个OD档,即超速档。3档辛普森式有两个行星排,并且前后公用一个太阳轮,两个行星排可以实现4个档位。两个行星齿轮机构公用一个齿圈。,6.3.2 双排行星齿轮机构,1.辛普森式-3档,4个独立元件:,太阳轮组件前齿圈前行星架和后齿圈组件后行星架,换挡执行元件:,档位选择杆的位置:,P,N,R,D,2-锁定档位,L或1低档位,2个离合器3个制动器2个单向离合器,4个独立元件,太阳轮组件,前行星架,后齿圈,前齿圈,后行星架,结构特点,B1:挡滑行制动器 F1:挡单向离合器 C1:前进挡离合器 B2:挡制动器 F2:低挡单向离合器 C2
5、:高挡及倒挡离合器B3:低挡及倒挡制动器,D位1档:C1、F2工作,后行星架被固定,变速器处于D位1档。,输入轴前进离合器 前齿圈前行星轮 前行星架和后齿圈组 输出轴,太阳轮组件后行星轮,动力传递路线分析,(1)换挡手柄位于“D”位时,D位2档:C1、B2工作,F1自锁,太阳轮组件被固定,动力传递路线分析,(1)换挡手柄位于“D”位时,输入轴前进离合器 前齿圈 前行星轮 前行星架和后齿圈组 输出轴,D位3档:C1、C2工作,整体同速转动,为直接档。,动力传递路线分析,(1)换挡手柄位于“D”位时,输入轴 前行星架和后齿圈组 输出轴,倒档和高档离合器C2太阳轮组件,前进离合器,前齿圈,2位2档:
6、C1、B1工作,太阳轮组件始终被固定。,动力传递路线分析,(2)换挡手柄位于“2”位时,动力传递路线: 与D位2档相同。,区别: 单向离合器F1与制动器B1的使用。,C1、B3工作,后行星架始终被固定,变速器处于L位1档。,动力传递路线分析,(3)换挡手柄位于“L”位时,动力传递路线: 与D位1档相同。,区别: 单向离合器F2与制动器B3的使用。,R位:C2、B3工作,后行星架始终被固定,变速器处于R位。,动力传递路线分析,(4)换挡手柄位于“R”位时,输入轴倒档和高档离合器C2 太阳轮组件 后行星轮 后齿圈组 输出轴,N位:所有离合器和制动器均不工作。即输入轴有动力输入,而输出轴无动力输出,
7、动力传递路线分析,(5)换挡手柄位于“N”位时,(6)换挡手柄位于“P”位时,所有离合器和制动器均不工作,动力无法传递。,机械式锁止机构:当变速杆处于P档位置时,停车闭锁凸轮使停车爪上的凸起与闭锁结构结合,以防止车辆移动。,变速器档位与执行元件关系表,6.3.2 双排行星齿轮机构,1.辛普森式-4档,行星齿轮机构:,太阳轮组件前齿圈前行星架和后齿圈组件后行星架超速行星排,换挡执行元件:,档位选择杆的位置:,P,N,R,D,2-锁定档位,L或1低档位,2个离合器+13个制动器+12个单向离合器+1,(1)结构特点,B0:超速挡制动器 F0:超速挡单向离合器 C0:超速挡离合器 B1:挡滑行制动器
8、 F1:挡单向离合器 C1:前进挡离合器 B2:挡制动器 F2:低挡单向离合器 C2:高挡及倒挡离合器B3:低挡及倒挡制动器,工作原理,自动变速器换挡手柄有六个位置:P、R、N、D、2、L。,(1)换挡手柄位于“D”位时,D位1挡:C0 、 F0 、 C1 、 F2工作,变速器处于D位1挡。,D位2挡:C0 、 F0 、 C1 、B2 、 F1工作,变速器处于D位2挡。,D位3挡:C0 、 F0 、 C1 、 C2 工作,变速器处于D位3挡,直接档。,D位4挡:B0 、 C1 、 C2工作,变速器处于D位4挡。,(2)换挡手柄位于“2”位时,2位1挡:C0 、 F0 、 C1 、 F2工作,变
9、速器处于2位1挡。,2位2挡:C0 、 F0 、 C1 、 B1 工作,变速器处于2位2挡。,2位3挡:C0 、 F0 、 C1 、 C2 工作,变速器处于2位3挡。,(3)换挡手柄位于“L”位时,L位1挡:C0 、 F0 、 C1 、 B3工作,变速器处于L位1挡。,L位2挡:C0 、 F0 、 C1 、 B1工作,变速器处于L位1挡。,(4)换挡手柄位于“R”位时,C0、 F0 、C2、B3 工作,变速器处于倒挡。,(5)换挡手柄位于“N”或“P”位时,C0工作,C2、C1都不工作,变速器处于空挡或驻车挡。,4档辛普森传动(3个行星排),4挡辛普森结构(丰田A340E行星齿轮传动机构),大
10、宇轿车自动变速器,6.3.2 双排行星齿轮机构,2.拉维纳式,4个独立元件:,小太阳轮、大太阳轮、行星架及齿圈,结构特点:两行星排共用行星架和齿圈,各挡传递路线为:(1)D位1挡 第一轴、小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、齿圈。(2)D位2挡 第一轴、小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、齿圈。(3)D位3挡 大、小太阳轮被锁成一体,长短行星齿轮同方向旋转,整个行星齿轮系统被联锁成一体,以直接挡传递动力。(4)R位 大太阳轮、长行星齿轮、齿圈。,主讲内容:,6.3 变速齿轮机构6.4 换挡执行机构,6.4 换挡执行机构-离合器和制动器,6.4.1 离合器,【作用】:将齿轮变速机构的输入轴与行星排某
11、一个元件或行星排的某两个元件连接成一体,用以实现变速传动。,【结构特点】:多片湿式离合器。,【组成】:离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片与摩擦片组、离合器毂及密封圈,6.4 换挡执行机构-离合器和制动器,6.4.1 离合器,【工作原理】,接合状态,分离状态,1)当离合器接合时,控制油压通过输入轴中心孔进入活塞,克服回位弹簧力将钢片和摩擦片压紧,产生摩擦力。这时动力从输入轴经过离合器传到输出轴2)当需要离合器分离时,控制油压通过原来的管路排出,由于回位弹簧的作用,活塞回到初始的位置,摩擦片和钢片分离,动力不能传递,工作原理,例如:在离合器工作的档位时,发动机突然加速而车速变换却缓慢,这种现象可能是由
12、离合器打滑造成。,【常见故障】:行驶中打滑是常见的故障。,6.4.1 离合器,【离合器打滑】,两个原因:,自由间隙,离合器片厚(1.52.0)mm,平均每片间的间隙为(0.250.38)mm,总间隙随片数不同而异,般为(2.005.00)mm。如果间隙不正常,可更换主、从动片来调整。,6.4 换挡执行机构-离合器和制动器,结合不紧分离不彻底,油压没有完全卸掉,为保证分离彻底,特设安全阀,【常见类型】:片式和带式。,6.4.2 制动器,6.4 换挡执行机构-离合器和制动器,片式制动器工作原理,带式制动器,组成:【制动鼓】:它与行星齿轮的某一元件相连接。【制动带】:开口带,有刚性和挠性两种,制动带
13、的一端用锁销固定在自动变速器壳体上,另一端与液压油缸的推杆相接触。【油缸】:它固定在自动变速器壳体上,其内部有活塞和推杆相连接。有直接作用式和间接作用式,直接作用式,间接作用式,带式制动器,带式制动器间隙的调整,带式制动器调整:拧动调整螺栓来调整(旋紧再松23圈),调好后再用锁紧螺母锁紧。,思考题,如何计算单排行星齿轮机构的传动比?变速齿轮机构有哪几种形式?分析3档辛普森式变速器动力传递路线。制动器有哪些形式?简要说明其工作原理,6.5 供油系统6.6 操纵系统,自动变速器控制系统,【组成】:动力源、执行机构、控制机构。【分类】:液压控制操纵系统和电子控制操纵系统两种。液压控制系统是由阀体和各
14、种控制阀及油路所组成的,阀门和油路设置在一个板块内,称为阀体总成。在液压控制系统中,增设控制某些液压油路的电磁阀,若这些电磁阀是由ECU 控制的,就成了电子控制的换挡控制系统。,自动变速器的控制系统,液压操纵系统(阀体),液控液压式,自动变速器的工作过程,电控液压式,【工作原理】: 根据汽车行驶速度和节气门开度变化,自动变换档位。其换挡控制方式是通机械方式将节气门开度信号和车速转换成控制油压,并将油压施加到换挡阀的上、下两端,以控制换挡阀的位置,从而改变换挡执行元件(离合器和制动器)的油路。【组成】:供油系统压力调节部分换挡控制机构,液压控制系统,传动液,传动液自动变速器油,简称ATF特点:能
15、够传递能量、润滑、清洗和冷却,是一种高级润滑油。牌号:国外:PTF-1、PTF-2、PTF-3国产:8号、6号,冷却系,油冷却器,宝马七速M-DCT双离合器变速箱,油冷却器,油品,正常的油应该是红红的、亮晶晶的,透明的。,变成褐色粘稠状有焦糊味,时间过长,发生氧化产生积碳,金属颗粒,含铝粉、铁粉,油质与故障原因,(一)自动变速器的供油系统,供油系统主要由油泵、主调压阀、副调压阀、油箱、滤清器及管道等组成。油泵【作用】:为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡操纵机构等部分提供一定油压的液压油。通常安装在变矩器的后方,由变矩器壳后端的轴套驱动。只要发动机运转,不论汽车是否行驶,油泵都在运转调压
16、阀【作用】:调节油压。组成:油压调节装置是由主油路调压阀(又称一次调压阀)、副调压阀(又称二次调压阀)、止回阀和安全阀等组成。,油 泵,【种类】:内啮合齿轮泵、转子泵、叶片泵内啮合齿轮式油泵【组成】:泵盖、泵体、月牙形隔板、主动齿轮(外齿齿轮)和从动齿轮(内齿齿轮)等组成。盖上的花键用于固定液力变矩器单向离合器的内座圈小齿轮上有两个凸起,液力变矩器泵轮的两个凹槽插到小齿轮的两个凸起上带动主动齿轮转动,主动齿轮带动内齿轮转动泵体上有一个月牙形隔板,将油腔分成进出油腔。,花键,(2)工作原理液力变矩器的泵轮带动小齿轮转动,小齿轮带动内齿轮转,齿轮脱离啮合,容积变大产生吸力,将油吸入,当齿轮进入啮合
17、,容积变小将油泵出。,特点:结构紧凑、质量小、自吸能力强、流量波动小、噪声低等特点。,油 泵,【转子泵】:是在齿轮泵基础上演变而来。【组成】:泵盖、泵壳、内转子、外转子等组成。输油量取决于内转子的齿数、齿形、齿宽及内外转子的偏心距。【特点】结构简单、尺寸紧凑,噪声小,运转平稳,高速性能好等优点缺点是:脉动较大,加工精度要求高。,油 泵,【叶片泵】:定子、转子、叶片、配油盘、壳体、泵盖等组成。输油量取决于转子的直径、宽度及转子与定子间的偏心距。【特点】噪声小,运转平稳,泵油量均匀等优点缺点是:结构复杂,对油的污染比较敏感。,调压阀,1)一次调压阀的作用是根据汽车行驶速度和节气门开度的变化,自动调
18、节流向各液压系统的油压,保证各系统液压的稳定,使各信号阀工作平稳。 2)二次调压阀的作用是根据汽车行驶速度和节气门开度的变化,自动调节变矩器的油压、各部件的润滑油压和冷却装置的冷却油压。 3) 安全阀实际上也是一个调压阀,由弹簧和钢球组成,并联在油泵的进、出油口上,以限制油泵压力。当油泵压力高时,顶开钢球,油经钢球和油道流回油盘。 4)旁通阀(止回阀)是油液冷却装置的保护器,与冷却装置并联。当流到冷却装置的油液温度过高、压力过大时,阀体打开,起旁通作用,以免高温、高压的油液损坏冷却装置。,1.一次调压阀2.油泵 3.安全阀4.二次调压阀 5.止回阀,功用:根据节气门开度和选档杆位置的变化,将油
19、泵油压调节至规定值,形成稳定的工作油压。 汽车低速或怠速行驶:0.3MPa0.8MPa; 汽车高速行驶:1.2Mpa1.4MPa; 汽车倒挡行驶:1.6Mpa1.8MPa ; 同时,向第二调压阀提供油压和变速器油。 上述油压是最重要、最基本的压力,其理由: (1)用于操作自动变速器内所有离合器和制动器的动作。 (2)是自动变速器内所有其它压力的压力源。,主调压阀,工作原理 主滑阀受四个力作用: 管路油压作用于 A 面调压; 反压弹簧的张力基本压力; 节气门压力作用于 C 面根据节气门开度调节油压; 手控阀“R”油压作用于(B-C)面倒挡增压; 油泵运转,其压力油进入主调压阀,经调压后的油路压力
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