汽车自动变速器毕业论文.doc
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1、常州工程职业技术学院 毕 业 设 计(论文)( 10 届) 设计(论文)题目 汽车自动变速器 系 部 机械工程技术系 班 级 汽修1011 学 生 姓 名 指 导 教 师 常州工程职业技术学院二0一 年 月 日 摘要装用自动变速器的汽车如果发现自动变速器油变色或有焦味,或者在行驶中最高车速明显下降,发动机转速偏高,加速或爬坡无力,这些现象表明自动变速器可能损坏。自动变速器损坏程度较低时不会使汽车立即丧失行驶能力,故障不易被察觉,不及时修理而使损坏程度加重,甚至导致重要零件严重损坏,失去修理价值,最后只能更换总成。关键词:工作原理 常见故障 检修Abstract: the car with au
2、tomatic transmission, if found automatic transmission oil discoloration or have coke, or at a top speed of the engine speed, high speed or hill-climbing weakness, these phenomena that automatic transmission may be damaged. Automatic transmission low damage when driving the car wont immediately lost,
3、 fault is more, not timely repair and damage degree, and even cause serious damage, lost an important parts, and finally fix value can replace the assembly.Keywords :Working principle common breakdown maintenance目录前言1 汽车自动变速器发展历程2 自动变速器类型 2.1液力自动变速器(AT) 2.2电控机械式自动变速器(AMT) 2.3无级自动变速器(CVT) 2.4双离合自动变速器
4、(DCT)3 自动变速器基本结构和工作原理 3.1自动变速器基本组成 3.2自动变速器功用 3.3自动变速器工作原理4 自动变速器的优缺点 4.1自动变速器有点 4.2自动变速器缺点5 自动变速器的使用 5.1自动变速器挡位的使用 5.2档位控制开关正确使用 5.3自动变速器使用误区6 自动变速器维护及修理 6.1检修注意事项 6.2自动变速器油更换 6.3制动带的调整 6.4常见故障分析 6.5具体案例分析7 自动变速器发展趋势结论结束语致谢参考文献前言车用自动变速器已经经历了半个多世纪的发展,而且其形式也多种多样。在现代轿车上,常见的是采用电控的液力自动变速器,主要是由自动离合器和自动变速
5、器两大部分组成。它能够根据油门的开度和车速的变化,自动地进行换档。与无级变速器相比,液力自动变速器最大的不同是在结构上,它是由液压控制的齿轮变速系统构成。因此,液力自动变速器并不是真正的无级变速,还是有档位的。其所能实现的是在两挡之间的无级变速。而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的,因此,其比传统自动变速器结构简单,体积更小。另外,它可以自由改变传动比,从而实现全程无级变速,使汽车的车速变化平稳,没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。无级变速器的无级变速原理的关键,是二个传动滑轮和联接此二个滑轮的传动带,每个滑轮都由一对彼此合成V形槽的锥体组成,通过传动带联接二滑轮,利用液压操纵机构
6、移动锥体的开合,使传动带离滑轮轴心的径向位置发生变化,从而获得二滑轮之间的传动比(一般最大范围可达5:1)。自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围,但它并非安全迅速,只在有级变速与无级变速之间,理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比,使变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。现代无级变速器传动效率提高,油门反应快、油耗低,随着汽车技术的进步,已经越来越不满足于液力自动变速器,希望彻底改进无级变速器,从实现汽车从有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。福特、菲亚特、奥迪等企业纷纷推出了能够匹配大排量发动机的无级变速器。目前国内的自动档基本上全是液力自动
7、变速器,只有奥迪采用了无级变速器。奥迪无级/手动一体式变速器,其就在原有的无级变速器基础上,进行多项技术上的创新、改进和提高。无极变速装备有自动控制装置,行车中可根据车速自动调整档位,无需人工操作,省去许多换档及踏踩离合的工作。1、 自动变速器发展历程世界上第一台用于大规模生产的的全自动变速器是通用公司在1940年代生产的Hydra-Matic,这台变速器使用液力耦合器(而不是液力变矩器)和三排行星齿轮提供四个前进档和一个倒档。Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔,而后凯迪拉克和庞蒂克也采用了这种变速器。 自动变速器最重要的改进是在二战期间,别克公司为坦克开发了液力变矩器,到1948年,
8、这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器。 1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。 20世纪70年代,美国每年生产的600万800万辆轿车中,自动变速器的装备率已超过90%。2、 自动变速器类型汽车自动变速器常见的有四种型式:分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)、双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission-DCT)。目前轿车普遍使用的是AT,AT几乎成为自动变速器的代名词。 AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其
9、中液力变扭器是AT最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合的作用。双离合器变速器(DCT)的概念到目前已经有六七十年的历史。早在1939年德国的Kegresse.A第一个申请了双离合器变速器的专利,提出了将手动变速器分为两部分的设计概念,一部分传递奇数档,另一部分传递偶数档,且其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴,相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合,配合两离合器的控制,能够实现在不切断动力的情况下转换传动比,从而缩短换档时间,有效提高换档品质。2.1液力自动变速器(AT)液力自动变速器的基本结构是由液力变矩器与动力换档的辅助变速装置组成。液力变矩器安装在发动机和
10、变速器之间,以液压油为工作介质,起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。液力变矩器可在一定范围内自动无级地改变转矩比和传动比,以适应行驶阻力的变化。但是由于液力变矩器变矩系数小,不能完全满足汽车使用的要求,所以,它必须与齿轮变速器组合使用,扩大传动比的变化范围。目前,绝大多数液力自动变速器都采用行星齿轮系统作为辅助变速器。行星齿轮系统主要由行星齿轮机构和执行机构组成,通过改变动力传递路线得到不同的传动比。由此可见,液力自动变速器实际上是能实现局部无级变速的有级变速器。2液力自动变速器是目前使用最多的自动变速器。采用此种类型的自动变速器,免除了手动变速器繁杂的操作,使开车变得省力。同时,电子控制也使
11、自动切换过程柔和、平顺,因此汽车具有良好的乘坐舒适性和安全性、优越的动力性和方便的操纵性。但这种变速器效率低,结构复杂,成本也较高。2.2电控机械式自动变速器(AMT)电控机械式自动变速器是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上,应用电子技术和自动变速理论来实现机电一体化协调控制的。车辆起步、换档的自动操纵是以电控单元(ECU)为核心,通过液压或气压执行机构来控制离合器的分离与接合、选换档操作以及发动机节气门的调节的。ECU根据车辆的运行状况(发动机转速、变速器输入轴转速、车速)、驾驶员意图(油门开度、制动踏板行程)和道路路面状况(坡道、弯道)等因素,按预先设定的由模拟熟练驾驶员的驾驶规律(
12、换档规律、离合器接合规律),借助于相应的执行机构(发动机油门控制执行机构、离合器执行机构、变速器换档执行机构),对发动机、离合器、变速器的协调动作进行自动操纵。 AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点,又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它揉合了二者优点,是非常适合我国国情的机电一体化高新技术产品。它是在现生产的机械变速器上进行改造的,保留了绝大部分原总成部件,只改变其中手动操作系统的换档杆部分,生产继承性好,改造的投入费用少,非常容易被生产厂家接受。它的缺点是非动力换档,这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。在几种自动变速器中,AMT的性能价格比最高。在中
13、低档轿车、城市客车、军用车辆、载货车等方面应用前景较广阔。2.3无级自动变速器(CVT)机械式无级变速器种类很多,有实用价值的仅有V形金属带式。金属带式无级变速器属摩擦式无级变速器,其传动与变速的关键件是具有V型槽的主动锥轮、从动锥轮和金属带,金属带安装在主动锥轮和从动锥轮的V形槽内。每个锥轮由一个固定锥盘和一个能沿轴向移动的可动锥盘组成,来自液压系统的压力分别作用到主、从动锥轮的可动锥盘上,通过改变作用到主、从动锥轮可动锥盘上液压力的大小,便可使主、从动锥轮传递扭矩的节圆半径连续发生变化,从而达到无级改变传动比的目的。机械式无级自动变速器传动比连续,传递动力平稳,操纵方便,同时因加速时无需切
14、断动力,因此汽车乘坐舒适,超车加速性能好。特别值得一提的是,由于可使发动机始终在其经济转速区域内运行,从而大大改善了燃油经济性。但与齿轮传动相比,效率并不高,且此种变速器起动性能差,需另加起动装置,制造困难,价格也较高。2.4双离合自动变速器(DCT)双离合变速箱(DCT),也称直接换挡变速箱(DSG)。算下来它也有近70年的历史,但很长一段时间内这种变速箱并不为人所知,而真正应用在量产车上也是不久以前的事情。双离合变速箱优势很明显,但其内部结构相比下非常复杂。首先它有两组离合器分别由电子控制并由液压系统推动,而两组离合器分别对应两组行星齿轮,这样传动轴也相应复杂的被分为两部分,中心的实心传动
15、轴负责一组齿轮,而空心传动轴负责另一组。可见双离合的内部构造几乎彻底颠覆了传统的变速箱形式。 双离合变速箱的工作原理可以简单理解为一个离合器对应奇数挡,另一离合器对应偶数挡。当车辆挂入一个挡位时,另一个离合器及对应的下一个挡位已经位于预备状态,只要当双离合变速箱(DCT)前挡位分离就可以立刻接合下一个挡位,因此双离合变速箱的换挡速度要比一般的自动变速箱甚至手动变速箱还快。此外双离合变速箱虽然内部复杂,但实际体积和重量相比自动变速箱而言并没有比手动变速箱增加多少,因此装备双离合变速箱的车型不会为自己平添过多的负担。双离合器是一个非常紧凑而精密的部件,也是DCT的核心,外部稍大一些的离合器负责奇数
16、挡的动力接合和中断,内部稍小一些的离合器负责偶数挡的动力接合和中断。两个离合器的分离和接合同时进行,因此传递到驱动轮的动力几乎不会出现中断。当奇数挡离合器分离的同时,接合偶数挡离合器,反之亦然。控制电脑根据发动机转速、车速和节气门开度等信息对挡位进行预判,例如在二挡加速时,三挡已进入预备状态,从二挡切换到三挡的过程只是偶数挡离合器分离和奇数挡离合器接合的过程,并且两个动作同时间进行。因此DCT的换挡速度通常说来相比仅有一个离合器的半自动变速箱(结构基于手动变速箱,用于高性能轿跑车和跑车)更快。3、自动变速器基本结构和工作原理3.1自动变速器基本组成自动变速器的厂牌型号很多,外部形状和内部结构也
17、有所不同,但它们的组成基本相同,都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等,按照这些部件的功能,可将它们分成液力变矩器、变速器齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。(1)液力变矩器。液力变矩器位于自动变速器的最前端,安装在发动机的飞轮上,其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速器的输入轴,并能根据汽车行驶阻力的变化,在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比,具有一定的减速增扭功能。(2)变速齿轮机构。
18、自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器,由于尺寸较大,最大传动比较小,只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。行星齿轮机构,是自动变速器的重要组成部分之一,主要由于太阳轮(也称中心轮)、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构,速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中,整个行星齿轮组还存在运动,动力传递没有中断,因而实现了动力换挡。换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某
19、个元件的运动,改变动力传递的方向和速比,主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住,使之不动。单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一,其作用和多片式离合器及制动器基本相同,也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件,让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。(3)供油系统。自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一,它通常安装在变矩器的后方,由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时,不论汽车是否行驶
20、,油泵都在运转,为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。(4)自动换挡控制系统。自动换挡控制系统能根据发动机的负荷(节气门开度)和汽车的行驶速度,按照设定的换挡规律,自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路,使离合器结合或分开、制动器制动或释放,以改变齿轮变速器的传动化,从而实现自动换挡。自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压(电子)控制两种。液压控制系统是由阀体和各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。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同,有的装置于上部,有的装置于侧面,纵
21、置的自动变速器一般装置于下部。在液压控制系统中,增设控制某些液压油路的电磁阀,就成了电器控制的换挡控制系统,若这些电磁阀是由电子计算机控制的,则成为电子控制的换挡系统。(5)换挡操纵机构。自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置,控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素,利用液压自动控制原理或电子自动控制原理,按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作,实现自动换挡。3.2自动变速器功用液力偶合器为什么没有增矩效果 :液力偶合器里只有泵轮和涡轮,而没有改变涡轮油液流动方向的导轮。
22、工作时泵轮油液传给涡轮,然后又经涡轮返回泵轮,经涡轮返回泵轮的油液改变了旋转的方向,液流流向和泵轮旋转方向正好相反。发动机曲轴在旋转的同时,还需克服来自涡轮油液的反向阻力。发动机动力被削弱了。所以液力偶合器只有偶合工况,而永远不会有增矩工况。 汽车在起步和低速行驶时需要有较大的转矩,而液力偶合器无法满足这一需要。所以早期生产的配液力偶合器的汽车具有起步慢,低速区域提速慢的明显缺点。 为了满足汽车起步和低速行驶时需较大转矩的需要,现代汽车已全部改用液力变矩器。 液力变矩器中泵轮快速运动时,涡轮受到载荷和行驶阻力限制转速较慢,泵轮和涡轮间产生了转速差。这个转速差存在于整个变矩区。这个转速差就形成了
23、残余能量。即由于泵轮转数快于涡轮转数,所以泵轮流向涡轮的油液除了驱动涡轮外,还剩余一部分能量,这就是残余能量。泵轮和涡轮的转数差越大残余能量就越大。液力偶合器里这种残余能量成为阻碍曲轴旋转的阻力,最后转化为热量,白白浪费了。液力变矩器就不同了,泵轮和涡轮的转速差越大,残余能量就越好只有在泵轮转数高于涡转数时才能产生残余能量,才能使转矩增大。在涡轮制动时(失速点和起步点时)其变矩比达到最大值。油液由泵轮流向涡轮,而后经导轮改变了方向后再返回泵轮,泵轮和涡轮间形成油液循环流动。只有存在油液的循环流动,才能产生变矩工况。随着涡轮转数的升高,变矩化呈线性下降。过了临界点后,涡轮和泵轮转数相等,泵轮的油
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