汽车系变速器毕业论.doc

第一章 变速器的作用变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。 它的作用是：1.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。2.实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。3.实现空档当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。第二章 变速器的形式（一）、按传动比的变化方式划分可分为有级式、无级式、综合式。 1、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。 2、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。 3、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。 （二）、按操纵方式划分为强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵式。 1、强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。 2、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。 3、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。 第三章 变速器的组成 变速器由传动机构和操纵机构组成。变速器的传动机构的主要作用是改变转矩、转速和旋转方向；变速器的操纵机构的主要作用是控制传动机构实现变速器的传动比的变换。普通齿轮变速器主要分为两轴变速器两种。 （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。 （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自动变速器工作原理本文包括：如果您驾驶过配备自动变速器的汽车，则应该知道自动变速器和手动变速器之间有两个主要区别： 1、自动变速器汽车上没有离合器踏板。 2、自动变速器汽车上没有换挡机构。只要将变速器挂在前进挡，其他所有操作都会自动进行。 3、自动变速器（与它的液力变矩器）和手动变速器（与它的离合器）完成一模一样的事情，但它们完成的方式完全不同。 自动变速器的工作方式十分的神奇！ 图3.1自动变速器的位置在本文中，我们将详细讲述自动变速器的原理。 首先您将了解整套系统的关键部件： 行星齿轮组。 然后，我们将告诉您变速器的装配、控制装置的工作原理，并讨论在变速器的控制中涉及到的一些难点。 与手动变速器一样，自动变速器的主要工作是让发动机在较窄的转速范围下运行，并且提供较宽的输出速度范围。 图3.2戴姆勒-克莱斯勒公司 供图梅赛德斯-奔驰CLK自动变速器如果没有变速器，汽车将会只有一种传动比，而我们也只能选择让汽车以所需的最大速度行驶的那种传动比。 如果您想要的最大速度是130公里/小时，那么传动比应类似于大多数手动变速器中的三挡。 您可能从来没尝试过仅用三挡来驾驶配备手动变速器的汽车。 如果体验一下，您很快会发现在起动时几乎没有加速感。高速行驶时，发动机会发出尖叫，转速表会接近红线。这样的汽车很快就会磨损，以至于几乎无法驾驶。 因此，变速器使用齿轮，以便更有效地利用发动机的扭矩，从而保持发动机在合适的转速下运行。 手动变速器和自动变速器之间的关键不同在于：前者将不同组的齿轮分别锁定到输出轴，以得到各种传动比；而在自动变速器中，同一组齿轮就可得到所有不同的传动比，自动变速器则是通过行星齿轮组来实现这一功能的。 下面让我们来了解行星齿轮组的工作原理： 当我们分解自动变速器以了解其内部结构时，会发现其在相当小的空间内容纳了各种各样的部件。除了其他部件外，您还会看到： 一套精致的行星齿轮组 一组钢带，用于固定齿轮组的部件 ，一组三个湿盘离合器，用于固定齿轮组的其他部件 ，一套神奇的液压系统，用于控制离合器和钢带 ，一个大型齿轮泵，用于运送变速器液力传动油。 我们关注的重点是行星齿轮组。 这个部件的大小与甜瓜相仿，它产生变速器所能生成的所有不同传动比。变速器内的其他所有部件都是为了帮助行星齿轮组完成此工作。博闻网之前已经介绍过这种神奇的齿轮装置，您可以从电动螺丝刀一文中认识这种装置。自动变速器包含两套完整的行星齿轮组，它们组合成一个部件。有关行星齿轮组的介绍，请参见齿轮比原理。 图3.3从左到右：齿圈、行星架、两个太阳轮所有行星齿轮组都有三个主要部件： 1、太阳轮 2、行星齿轮和行星齿轮的齿轮架 3、齿圈 每种部件可以作为输入、输出，也可以保持不动。 当各种部件担任不同角色时，可相应得到齿轮组的某一传动比。下面让我们观察单个行星齿轮组。 变速器中的一个行星齿轮组包括一个72齿的齿圈和一个30齿的太阳轮。通过该齿轮组，可以得到很多不同的传动比。 输入输出不动计算传动比A太阳轮（S）行星架（C）齿圈（R）1+R/S3.4:1B行星架（C）齿圈 （R）太阳轮（S）1 /（1+S/R）0.71:1C太阳轮（S）齿圈 （R）行星架（C）-R/S-2.4:1 图3.4另外，将其中任何两个部件锁定在一起，都会将整个装置锁定在1:1齿轮减速比。 请注意，上面列出的第一个传动比是减速挡输出速度比输入速度慢。第二个是超速挡输出速度比输入速度快。最后一个又是减速挡，但输出方向相反。 从这个行星齿轮组还能得到其他几种传动比，不过这几种传动比与我们的自动变速器相关因此，不需要啮合或脱离任何其他齿轮，这组齿轮就可以产生所有不同的传动比。两套这样的齿轮组排成一行，就可以得到变速器需要的四个前进挡和一个倒挡。在下一节中，我们会将这两组齿轮放在一起。 这个自动变速器使用一组齿轮，这组齿轮称为组合行星齿轮组。看似单个行星齿轮组，但实际上其运行方式像两个行星齿轮组组合在一起。该齿轮组具有一个始终作为变速器输出的齿圈、两个太阳轮和两组行星齿轮。 下面我们来看看其中的一些部件： 图3.5变速器中的齿轮如何组合在一起从左到右：齿圈、行星架、两个太阳轮下图显示了行星架中的行星齿轮。请注意，右边的行星齿轮比左边的行星齿轮位置低，并且它不与齿圈啮合，而是与其他行星齿轮啮合。只有左边的行星齿轮与齿圈啮合。 图3.6行星架：请注意两组行星齿轮接下来，您可以看到行星架的内部。较短的行星齿轮只与较小的太阳轮啮合，较长的行星齿轮既与较大的太阳轮啮合，也与较小的太阳轮啮合。 图3.7行星架内部：请注意两组行星齿轮 在一挡中，较小的太阳轮由液力变矩器中的涡轮顺时针驱动。行星架要逆时针旋转，但被单向离合器（只允许顺时针方向旋转）固定，齿圈成为输出。小齿轮有30齿，齿圈有72齿，因此，根据下方的图表，传动比为： 传动比=-R/S=-72/30=-2.4:1因此，旋转传动比是负的2.4:1，这意味着输出方向与输入方向相反。但输出方向与输入方向实际上相同这就是两组行星齿轮的奥秘。第一组行星齿轮与第二组啮合，第二组行星齿轮带动齿圈，这种组合引起反向。可以看到，这还使较大的太阳轮旋转。但由于离合器已松开，因此较大的太阳轮能以与涡轮相反的方向（逆时针）自由旋转。 二挡，为了获得二挡所需的传动比，变速器的操作十分巧妙。它的运作就像两个行星齿轮组通过一个公共的行星架相互连接。 行星架的第一级实际上使用较大的太阳轮作为齿圈。 因此，第一级包括太阳轮（较小的太阳轮）、行星架和齿圈（较大的太阳轮）。 输入是较小的太阳轮、齿圈（较大的太阳轮）由制动带固定，输出是行星架。对于这一级，由于太阳轮作为输入，行星架作为输出，齿圈固定，因此公式为： 1+R/S=1+36/30=2.2:1较小的太阳轮每转动一圈，行星架就转动2.2圈。 在第二级，行星架作为第二个行星齿轮组的输入，较大的太阳轮（不动）作为太阳轮，齿圈作为输出，因此传动比为： 1/(1+S/R)=1/(1+36/72)=0.67:1为得到二挡的整体减速比，我们将第一级乘以第二级：2.2x0.67，得到1.47:1减速比。这听起来有点古怪，但的确有效。 多数自动变速器三挡的传动比为1:1。您会记得在上一节中提到我们要得到1:1的输出，所需做的只是将行星齿轮三个部件中的任意两个锁定在一起。对于本齿轮组的排列，甚至更简单所需做的只是啮合离合器，将每个太阳轮锁定到涡轮。如果两个太阳轮同向转动，行星齿轮会锁住，因为它们只能反向旋转。这便将齿圈锁定到行星齿轮，使得所有部件作为一个整体旋转，从而产生1:1的传动比。 按照定义，超速挡的输出速度比输入速度快。它的速度会提高，正好与减速挡相反。在本变速器中，啮合超速挡会一次完成两件事情。如果您阅读过液力变矩器工作原理，可能已经了解了锁定液力变矩器。为了提高效率，某些汽车有一个锁定液力变矩器的机构，以便发动机的输出直接传递到变速器。 在本变速器中，啮合超速挡后，连接到液力变矩器外壳的轴（通过螺栓固定到发动机的飞轮）会通过离合器连接到行星架。较小的太阳轮空转，较大的太阳轮被超速挡制动带固定。没有任何部件连接到涡轮，仅有的输入来自变矩器外壳。我们回到图表，这次以行星架作为输入、太阳轮固定、齿圈作为输出。 传动比=1/(1+S/R)=1/(1+36/72)=0.67:1因此，发动机每转动三分之二圈，输出装置就旋转一圈。如果发动机转速为2000 转/分（RPM），则输出速度为3000RPM。这使得在保持发动机转速缓慢的同时，汽车可以以高速行驶。 倒挡和一挡极为类似，但由液力变矩器涡轮驱动的不是较小而是较大的太阳轮，较小的太阳轮反向空转，行星架被倒挡制动带固定到外壳上。 因此，根据上一页的公式，传动比为： 传动比=-R/S=72/36=2.0:1这样，本变速器中，倒挡的传动比略小于一挡的传动比。 传动比本变速器有四个前进挡和一个倒挡。下面让我们来总结一下传动比、输入和输出： 挡位输入输出固定传动比一挡30齿太阳轮72齿齿圈行星架2.4:1二挡30齿太阳轮行星架36齿齿圈2.2:1行星架72齿齿圈36齿太阳轮0.67:1二挡总计1.47:1三挡30齿和36齿太阳轮72齿齿圈1.0:1超速挡行星架72齿齿圈36齿太阳轮0.67:1倒挡36齿太阳轮72齿齿圈行星架-2.0:1图3.8阅读了上述内容后，您大概想知道不同的输入装置是如何连接和断开的，其实这些装置是通过变速器内部的一系列离合器和制动带完成的。 轿车自动变速器的结构较为复杂，故障原因涉及面广，常见的故障多集中在液压控制系统的堵、漏、卡和执行元件的磨损或失调等方面。在其诊断中，液压试验是故障诊断的重要手段之一，而机理分析是正确诊断的前提，熟知结构是正确诊断的关键。一旦确定引起故障的原因，排除故障的具体方法一般是调整或更换元件即可。 （1）润滑油变质或变色：使用中，润滑油编制或变色的原因是高温、氧化和磨料污染，应查明摩擦（引起高温）或磨料（产生磨料）的部位：一般每行驶1万公里应更换润滑油 （2）漏油：这多属于传动轴侧密封不良所致，更换密封件时，尤其注意清洁。若在变速器与发动机一侧漏油时，应更换泵轮凸缘上垫片，为避免凸缘歪斜，安装时交替均匀拧紧固定螺丝，并达到规定的扭矩。 （3）离合器油缸供油压力过低：挂档和换档后不能力气提高车速，着主要是油面太低，离合器调压阀失灵、滑阀卡滞或调整不当，应予及时检修调整或更换部件。 （4）离合器摩擦盘烧蚀：使用不当，起步前挂档，转速过高，主、从动盘同步时间过长使摩擦盘烧蚀。 （5）挂入行车档无驱动反应：应分解自动变速器，检查手动阀是否失调而引起不能进入工作档位，检查液力变矩器是否损坏；分解阀体，检查油路是否堵塞，油压失调或油泵失效等。 （6）无前进档或无倒档：汽车使用中，只能前进不能倒车，或只能倒车而不能前进，说明自动变速器液压控制系统正常，故障发上在前进档或倒档执行元件，应拆检对应的离合器和制动器。 （7）升、降档时滞过长：一是节气门阀、调节气阀和换档阀失调或泄露失控；二是换档执行元件失调或磨损所致。 （8）直接档无力。多属于直接离合器打滑。应检查离合器片是否磨薄，控制油压是否过低，密封件是否漏油。 （9）空档爬行：汽车空档时爬行现象。应检查手动阀位置是否准确、离合器和制动器是否分离不彻底，需进行调整或更换。 （10）工作油温过高：离合器滑转或分离不彻底；滤清器或冷却器堵塞；泵轮、涡轮和导轮端面发生摩擦，冷却风扇不转动等。 第四章 变速器的故障诊断与维修（一）、别让变速器受损 如何保养自动变速器？很多汽车发烧友都喜欢自己学点汽车维修保养方面的知识，有个小毛病就自己动手解决了，换个胎、换个机油、机滤什么的都不在话下，但是对一些新型的东西了解就不一定足够了。比如现在越来越普遍的自动变速器，在更换它的传动液时就不能用原来简单的方法了。在大多数司机眼中，更换自动变速箱中的传动液（即ATF液）和更换发动机机油是一样的，只要找个地方把旧油一放，拧紧放油塞，把新油倒入，查查油尺就完事大吉了，其实不然。现代汽车自动变速器是高度精密的动力传输装置，多是由电脑来控制，装备有许多精密部件：液力变扭器、太阳轮、行星轮和复杂而细小的油道等，它们对其中的污染物和温度变化非常敏感。如果缺少必要的保养，自动变速器会出现工作粗暴、换挡困难等故障。据统计，90的自动变速器故障是由于传动液污染劣化引起的。（二）、自动变速器保养小贴士：1汽车每行驶5万公里，将设备和汽车的电源连接，使用配套的接头将设备和变速器冷却管相接。然后，在发动机怠速状态下，加入自动变速器清洗剂，用脚踩住刹车，逐一更换自动变速器的各个挡位，以清除有害的物质，然后借助于设备全面更换自动变速器油液。2向自动变速器中兑入自动变速器保护剂，添加比例为5，对老旧车的自动变速器，最好加入一瓶自动变速器止漏剂，以恢复变速器密封件的老化，防止渗漏。3效果：可以把系统内的漆膜等沉积物完全排出自动变速器，避免污染新ATF液。恢复自动变速器油封的弹性，增强密封性能，防止并制止自动变速器的渗漏。提高ATF液的性能，延长ATF液和自动变速器的寿命。（三）、自动变速器的维护和故障诊断1、故障诊断与检修注意事项2、 诊断、检修时要遵循由简入繁、由表及里的原则。3、 要根据厂家推荐的程序进行。4、 拆卸自动变速器时应先清洗外部。5、 分解时应将零部件按原顺序放好。6、液压件及油路应用同型号的ATF油清洗，油路用压缩空气吹通，不能用抹布擦拭。7、零部件装配时应涂抹ATF油。8、 更换新的离合器片或制动器片等应在装配前放入ATF油中浸泡15min以上。四）故障诊断与排除的基本程序常见的电控自动变速器一般采用的故障诊断与排除程序为：1、 初步检查；2、读取故障码；3、手动换档试验；4、失速试验；5、 油压试验；6、 换档迟滞试验；7、 道路试验；8、电控系统检查；9、车上和车下修理。 当自动变速器故障车辆进厂后，维修人员询问、分析车主的陈述，然后通过道路试验等方法确认故障。故障确认后，先进行初步检查，包括ATF检查和更换、变速器漏油检查、节气门拉线检查和调整、选档杆位置检查和调整、空档起动开关检查和调整和发动机怠速检查。自动变速器的很多故障可以通过初步检查而排除，然后再进行故障码的读取及数据分析，如果有故障码，可以按故障码的提示去检修。如果没有故障码，要进一步判断故障是发生在机械、液压部分还是电控系统，方法是进行手动换档试验。如果是电控系统故障，要逐步检查、修理或更换；如果是机械和液压系统的故障，要进行失速试验、油压试验、换档迟滞试验、道路试验，以判断故障部位并进行修理，最后进行试车检验。五、自动变速器的初步检查（维护）自动变速器的很多常见故障是由于发动机怠速不正常、ATF液面高度不正确、油质不良、选档杆位置不准确等原因造成的，对这些方面的检查就是自动变速器的初步检查。初步检查是自动变速器检修中要首先进行的，具体来说包括：ATF检查和更换、变速器漏油检查、节气门拉线检查和调整、选档杆位置检查和调整、空档起动开关检查和调整和发动机怠速检查。这些项目也是自动变速器维护所需进行的项目。1、ATF检查和更换2、ATF液面高度的检查 ATF液面高度过高会导致主油压过高，从而出现换档冲击振动、换档提前等故障；ATF油液面高度过高还会导致空气进入ATF油。如果ATF油液面高度过低则又会导致主油压过低，从而出现换档滞后、离合器和制动器打滑等故障。 图4.1ATF油液面高度检查的具体方法、步骤是：1行驶车辆，使发动机冷却液温度和自动变速器ATF油温度达到正常工作温度；2将车辆停在水平地面，并可靠驻车；3发动机怠速运转，将选档杆由P位换至L位，再退回P位；4拉出变速器油尺，并将其擦拭干净；5将油尺全部插回套管；6再将油尺拉出，检查油面是否在HOT范围，如图4-76所示；如果不在，应加油。一般车辆经过1万公里的行驶里程就要检查ATF液面高度。 ATF油质的检查从油质中可以了解自动变速器具体的损坏情况。油质的好坏主要从以下几个方面去判断：1ATF的颜色：正常颜色为鲜亮、透明的红色，如果发黑则说明已经变质或有杂质，如果呈粉红色或白色则说明油冷却器进水。2ATF的气味：正常的ATF没有气味，如果有焦糊味，说明ATF过热，有摩擦材料烧蚀。cATF的杂质：如果ATF中有金属切屑，说明有元件严重磨损或损伤；如果ATF中有胶质状油，说明ATF因油温过高或使用时间过长而变质。检查ATF油质时，从油尺上闻一闻油液的气味，在手指上点少许油液，用手指互相摩擦看是否有颗粒，或将油尺上的油液滴在干净的白纸上，检查油液的颜色色及气味。一般车辆经过1万公里的行驶里程就要检查ATF液面高度。二、 ATF油质的检查从油质中可以了解自动变速器具体的损坏情况。油质的好坏主要从以下几个方面去判断：1ATF的颜色：正常颜色为鲜亮、透明的红色，如果发黑则说明已经变质或有杂质，如果呈粉红色或白色则说明油冷却器进水。2ATF的气味：正常的ATF没有气味，如果有焦糊味，说明ATF过热，有摩擦材料烧蚀。3ATF的杂质：如果ATF中有金属切屑，说明有元件严重磨损或损伤；如果ATF中有胶质状油，说明ATF因油温过高或使用时间过长而变质。检查ATF油质时，从油尺上闻一闻油液的气味，在手指上点少许油液，用手指互相摩擦看是否有颗粒，或将油尺上的油液滴在干净的白纸上，检查油液的颜色色及气味。图4.23) ATF的更换ATF油的更换间隔一般为2-4万km或24个月，也有的自动变速器10万km里程更换即可。具体方法、步骤如下：拆下放油塞，将ATF排放到容器中，如图4-77所示；b再将放油塞紧固上；c发动机熄火，通过加油管加入新油；d起动发动机，将选档杆由P位换至L位，再退回P位；e检查油位，应在“COOL”范围内；f在正常温度（7080）时检查油位，必要时加油。需要说明的是，有些自动变速器如丰田新皇冠的A761E，不采用上述的方式。加注或更换ATF油时，先拆下注液塞和溢流塞，从注液孔处注入ATF油直到油液 图4.3图4.4从溢流孔流出即可。 ATF油的选择要按照厂家的推荐。如图所示，在放油塞上标明所使用的ATF为T 型。2变速器漏油检查 一般情况下，ATF不会消耗，如果ATF液面高度变低，就要检查自动变速器是否有漏油的地方。漏油会导致油压下降、液面高度下降，使换档打滑和延迟。目视检查油封、管接头等部位。常见自动变速器漏油的检查部位如图4-78所示。图4-78 自动变速器漏油的检查1-2号车速传感器O形圈 2-转速传感器O形圈 3-电磁线圈配线O形圈 4-油尺导管O形圈 5-油压测试口螺塞和O形圈 6-输入轴转速传感器油封 7-油泵油封 8-油冷却器管箍 9-油泵O形圈 10-油冷却器管接头和O形圈 11-蓄能器背压测试口螺塞和O形圈 12-油底壳和变速器之间的垫片 13-加长壳体与变速器之间的垫片 14-1号车速传感器油封 15-加长壳体后油封3节气门拉线检查和调整节气门拉线调整不当会导致自动变速器工作不正常。如果节气门拉线过松，节气门油压会过低，主油压偏低，使换档滞后、换档打滑；如果节气门拉线过紧，节气门油压会过高，主油压偏高，使换档提前、换档冲击。常见的节气门拉线检查和调整如图4-79所示。即检查轧头和索套之间的距离，标准距离为0-1毫米。如果距离不合适可以通过旋转调整螺母进行调整。图4-4节气门拉线检查和调整4选档杆位置检查和调整将选档杆自N档位换到其它档位，检查选档杆是否能平稳而又精确地换到其它档位。同时检查