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汽车自动变速器工作原理及组成?

来源:www.ahlulin.com   时间:2023-08-31 01:23   点击:188  编辑:admin   手机版

一、汽车自动变速器工作原理及组成?

自动变速器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子控制系统五部分组成。

液力变矩器的工作原理由泵轮、涡轮和导轮组成的单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器。泵轮和涡轮均为盆状的。泵轮与变矩器外壳连为一体,是主动元件;涡轮悬浮在变矩器内,通过花键与输出轴相连,是从动元件;导轮悬浮在泵轮和涡轮之间,通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。

发动机启动后,曲轴带动泵轮旋转,因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出;这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度,又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片,推动涡轮与泵轮同方向转动。

当涡轮转速比较小时,从涡轮流出的工作液是向后的,工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动,所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片,促进泵轮旋转,从而使作用于涡轮的转矩增大。

随着涡轮转速的增加,分速度也变大,当合速度开始指向导轮叶片的背面时,变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时,工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转,所以在工作液的带动下,导轮沿泵轮转动方向自由旋转,工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时,变矩器不产生增扭作用(这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况)。

液力变矩器靠工作液传递转矩,比机械变速器的传动效率低。在液力变矩器中设置锁止离合器,可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起,实现动力直接传递,提高变矩器的传动效率

行星齿轮变速器的工作原理液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩,但变矩比不大,为进一步增大扭矩,提高汽车的适应能力,在液力变矩器后面又装一个辅助变速器――有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。  

行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成.行星排的多少与档数的多少有关。

二、汽车变速器的结构组成

由壳体、传动部分和操纵部分组成。

(1)壳体:壳体是基础件,用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油。其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷,所以壳体应有足够的刚度,内壁有加强,形状复杂,多为铸件(材料为灰铸铁,常用HT200)。

为便于安装,传动部分和操纵部分常做成剖分式,箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口,油面检查尺口,还应考虑散热。

(2)传动部分:是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度,而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等,所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好,能可靠传递动力,挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承,润滑简单,效率高、径向间隙小,轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅(υ>25m/s,只要粘度适宜可甩到壁上)。

(3)操纵部分:主要零件位于变速器盖内。 (1)可以减少齿轮个数,而且档数越多减少齿轮个数的优点愈明显。同简单式变速器相比,它可缩短轴的长度,减少整个变速器的外部尺寸和重量,并且能方便地得到不止一个倒档。所以当前进档数超过六个档时,几乎都用组成式变速器。

(2)传动:比变化率Ω大:若主变速器传动比变化率Ωzu=3,副变速器Ωfu=4则Ω=12;若使简单式变速器Ω=12,结构往往很难合理。 (1)档组间传动比有对应关系,不易使每档的2,(速度及牵引力)都很理想。

(2)换档操纵麻烦,有时要操纵两个变速部分,若为插花换档还不便记忆。

为了减少操纵动作,最好能顺序换档。为此要求重视档次编排十使第灭档组传动比全部大于第11档组,达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的,这样才最为方便。

三、变速器的构造。

变速器分类

(1)按传动比的变化方式划分,变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。

(a)有级式变速器:有几个可选择的固定传动比,采用齿轮传动。又可分为:齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。

(b)无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。

(c)综合式变速器:由有级式变速器和无级式变速器共同组成的,其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

(2)按操纵方式划分,变速器可以分为强制操纵式,自动操纵式和半自动操纵式三种。

(a)强制操纵式变速器:靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

(b)自动操纵式变速器:传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板,变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件,实现档位的变换。

(c)半自动操纵式变速器:可分为两类,一类是部分档位自动换档,部分档位手动(强制)换档;另一类是预先用按钮选定档位,在采下离合器踏板或松开加速踏板时,由执行机构自行换档。

3.普通齿轮变速器 普通齿轮变速器主要分为三轴变速器和两轴变速器两种。它们的特点将在下面的变速器传动机构中介绍。 变速器传动机构

(1)三轴变速器 这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。 三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档,由壳体、第一轴(输入轴)、中间轴、第二轴(输出轴)、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。

(2)两轴变速器 这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比,由于省去了中间轴,在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴,所以传动效率要高一些;同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动,所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。

4.变速器操纵机构 变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档,从而改变变速器的工作状态。 为了保证变速器的可靠工作,变速器操纵机构应能满足以下要求:

(1)挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合(或滑动齿轮换档时,全齿长都进入啮合)。在振动等条件影响下,操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。

(2)为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏,在操纵机构中设有互锁装置。

(3)为了防止在汽车前进时误挂倒档,导致零件损坏,在操纵机构中设有倒档锁装置。

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