自动变速箱原理是什么

自动变速箱原理是什么

现在越来越多的车使用自动挡变速箱,他的优点就是操作容易,所以也越来越受大家的欢迎,自动挡变速箱是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部门有液力变矩器、离合器、行星齿轮机构、制动器、油泵、控制阀体、滤清器、管道、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、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操作机构等五大部门。

1、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,自动地接通或堵截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、制动器制动或开释,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。

2、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,由变矩器壳后真个轴套驱动。在发动机运转时,不论汽车是否行驶,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门提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。

3、变速齿轮机构

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,因为尺寸较大,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门。

行星齿轮机构,是自动变速器的重要组成部门之一,主要因为太阳轮(也称中央轮)、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,动力传递没有间断,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。

4、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。它利用油液轮回活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。

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发动机与变速器的原理各是什么？两者怎么配合的？

发动机：一、基本理论

汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。

有两点需注意：

1． 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。

2． 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。

相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。

二、燃烧是关键

汽车的发动机一般都采用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）

4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机完成一个周期(2圈)。

理解4冲程

活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：

1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气

2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。

3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。

4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。

注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。

三、汽缸数

发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。见下图

直列4缸

V6

水平对置4缸

不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。

四、排量

混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。

所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。

五、发动机的其他部分

凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭

火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。

阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和

燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。

活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封：

1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。

2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。

大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）

活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。

润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油.

变速器：动变速箱的基本工作原理

一、变速箱的作用

发动机的物理特性决定了变速箱的存在。首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。比如，发动机最大功率出现在5500转。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。无级变速箱（CVT）就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。

二、CVT

无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸及可靠性的关系而没有大量装备汽车。现在，改进的设计使得CVT的使用已比较普遍。

国产AUDI 2.8 CVT

变速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速

奔驰C级Sport Coupe 6速手动变速箱

一个5档的变速箱提供5种不同的变速比，在输入轴和输出轴间产生转速差。见下表：

三、简单的变速箱模型

为了更好的理解变速箱的工作原理，下面让我们先来看一个2档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：

•输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。

•轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转，这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。

•轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一起转动。

•齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。

•齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。

1档

挂进1档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：

如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以它不对花键轴产生影响。

当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动，速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。

四、真正的变速箱

如今，5档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。

换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图

在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入1档时，实际上是将连杆和换档叉往反方向推。

你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的齿轮（蓝色）

倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他齿轮（蓝色）相反的方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合，但是会产生很大的噪音。

同步装置

同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图

齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色）同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。

汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基本的概念！