液力式自动变速器毕业论文

目前，配备液压自动变速器的车型比例越来越大。与手动变速器相比，它的便利性非常突出。在本文及后续文章中，编辑会带你详细讲解AT的各种知识。作为最初的基础文章，我们先来说说AT的基本结构和工作原理。 我们通常称之为自动变速器。其核心部件有:液力变矩器、行星齿轮组、离合器/制动器及其控制机构，外围设备有变速箱壳体、传动轴等。让我们按照功率流的顺序从变矩器开始。 ●液压变矩器 一直有一种说法，at上的变矩器相当于MT上的离合器，起着动力连接和中断的作用。其实这种说法是错误的。AT与发动机曲轴直接相连，不像MT有动力开关:离合器。因此，从点火时刻开始，变矩器开始旋转。对于动力的连接和中断，变速箱内部的离合器仍然是完整的。唯一与MT离合器相似的地方，就是变矩器的“软连接”特性，类似于MT离合器的“半联动”工作状态。 液力变矩器的工作原理就像两个风扇面对面，一个风扇工作，然后另一个不工作的风扇吹。这个比喻可以形象地解释液力变矩器中泵轮与涡轮之间的工作关系。然而，详细解释其工作原理有些复杂。 动力输出后，带动连接在变矩器壳体上的泵轮，泵轮搅动变矩器内的自动变速箱油，带动涡轮转动。自动变速箱油是壳体中的一个循环动作。由于泵轮转动时的离心力，ATF会甩到外面，冲向前涡轮，然后流向轴向位置，回到泵轮侧面。这个循环将动力传递给齿轮箱。 但是，只有这种部件和传动方式才能称为液力耦合器。如果你想成为液力变矩器，你必须改变涡轮叶片的形状。因此，当自动变速箱油通过涡轮循环回泵轮时，它将与泵轮反向旋转，从而造成冲击。因此，为了成为液力变矩器，你需要另一个部件:导轮。导轮是泵叶轮和涡轮之间的部件，用于调节壳体内ATF的流动方向，并通过单向离合器与壳体固定。 有了导轮，就有了“扭矩变化”的灵魂。当泵轮与涡轮的转速差较大时，动力输出的扭矩也变大。此时，变矩器希望成为无级变速器，通过速度差可以提高扭矩。此时导轮处于固定状态，调节ATF回流。但是，当速度差减小，涡轮泵轮耦合或锁定时，扭矩接近相等，不需要增加扭矩。导向轮与泵轮和涡轮同向旋转，避免了ATF自身搅动造成动力损失。 到目前为止，我们已经了解了变矩器最大的特点——软连接，这种动力传递方式有两个功能:1。从静止到低速平稳启动；2.加速时，动力输出大，可以增加扭矩。如果和MT上的离合器相比，需要注意的是，第一个发挥和优化了MT上离合器的功能，而第二个是离合器无法实现的。 然而，变矩器固有的“软连接”特性有一个弱点。功率不直接输出。当扭矩输出相等时，泵轮转速高于涡轮转速。这样，ATF在传递动力时仍在壳体内循环，浪费了动力。所以目前几乎所有的变矩器都有一个高效节能的部件:变矩器锁。锁是多片离合器的形式。其功能是在变矩器处于耦合状态且不需要增加扭矩时锁定泵轮和涡轮。这样，动力传递就是“硬连接”，所有未损坏的都会从曲轴传递到下一站:变速箱。 简单解释一下上图:I轴是速比，表示涡轮和泵轮之间的速比。左泵轮比涡轮快得多，右泵轮相等。或者用大脚油门起步时，转速比较小，泵轮比涡轮快很多。此时泵轮的输出扭矩远大于涡轮的输入扭矩，动力更强，但传动效率较低。轻踩油门，速比增大，扭矩比减小，传动效率相应提高。当速比为60%时，效率最高。当节气门稳定且速度相对稳定时，速比进一步增加，扭矩比接近1，但此时传动效率降低。为了避免动力损失，变矩器用离合器锁住，速比突然增大到1，效率也是最高的。 ●变矩器不是自动变速器的特性。 变矩器并不是AT独有的，一些CVT变速箱也使用变矩器作为优化动力的机构。AT并不是绝对使用变矩器实现软连接。例如，在一些奔驰AMG车型中使用的Speedshift MCT自动变速器使用了多盘离合器，而不是变矩器。因此，变矩器不是AT最大的特点，但与多个离合器/制动器配合工作的行星齿轮组是自动变速箱最大的特点。 ●AT变速箱中的行星齿轮和行星齿轮组 在MT上，每个齿轮都有一组两个正常啮合的齿轮副，换挡只需要将输出轴与该齿轮输出齿轮的花键连接即可。在AT中，没有那么多齿轮在工作，而是有一种非常独特的方式来完成这种转变:行星齿轮组。让我们来看看一个基本的三元行星齿轮的特性: “行星齿轮组模型” 行星齿轮最大的特点是不同的输入输出轮组合后，传动比和输入输出的相对方向会发生变化，非常适合汽车传动。为了增加挡位，汽车上的行星齿轮升级为齿轮组和齿轮排，然后通过一系列执行器实现换挡。 ●自动变速器执行器:离合器、单向离合器和制动器 我们从上面了解到一组行星齿轮有什么样的变换形式，负责变换和输入输出的部件是一系列的执行机构:离合器、单向离合器和制动器。有了这些执行器，行星齿轮可以以不同的方式组合，以匹配不同的功率流和不同的传动比。控制这些操作的是配套的油泵、滑阀、液压活塞和复杂的液压回路。 “图为旧别克君威4T65E自动变速器在空挡位时各部件的位置和工作状态。” “不同的齿轮是在多个致动器和行星齿轮的不同组合下形成的” 在这一点上，来自发动机的动力已经被重组，一直变化的扭矩和速度被传递到车轮上。与MT相比，便利性有所提高，但内部结构和工作条件要复杂得多。在介绍了自动变速器的结构和原理后，在下一篇文章中，我们将重点介绍PRND齿轮在自动变速器上的使用。 @2019

随着城市车辆密度的加大，自动变速器已逐渐成为汽车的必备装备，而不仅仅是豪华的标志。因为有了自动变速器，改变车速变得轻松自如，且不必频繁地踩踏板。 如今，几乎所有的现代汽车厂家都生产配备自动变速器的汽车，原因之一是自动变速器可以帮助发动机降低对环境的污染。自动变速器可实现最佳转速比，即使发动机低速运转，也能保障车辆随驾驶者的意愿正常行驶，油耗降低了，污染也就受到控制。1908年，福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮，并且分成中央齿轮和周边齿轮，最外边则是一个转轮，随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同，齿轮组相机行事，从而得到高低不一的转速，包括倒车档的反向旋转。从那以后，自动变速器的构造原理并无大的改变，但材料技术的进步与润滑油性能的提高，使这种变速器的速比更为丰富。ZF公司于1999年推出了首台6个速比的变速器，与此同时，液压控制技术的发展，还可使驾车者通过制动踏板直接改变车速。 美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器，只要把变速杆推至D的位置上，便可由油门踏板随意地改变车速。传统的离合器由一个涡轮转换器所取代。每当制动踏板被踩下或抬起时，由一个液压泵干预速度的变化。这套简单的系统后来回增加了“Kickdown”，使性能更加完善。后来，又有人发明了涡流转换器的锁止机构，消除了加速时打滑的感觉，从而大大地降低了油耗。转轮式自动变速器存在一个缺点，即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉，于是驾车人会猛加油门，但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家，如日产和菲亚特，求助于电子装置来设法消除这一缺点，日产Primera的6速变速器与菲亚特Punto的7速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄，便可以轻松自如地改变车速。虽然自动变速器不断地演变进步，但始终有缺点，即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距，驾驶中缺乏直觉的印象。1969年出现的电子控制系统及1982年出现的数字技术对此作了改进。随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善，自动变速器也有新的花样，如设置了“运动式’或“雪地行驶”等不同的操控方式，有的在仪表盘上设有一个印有S字母的按钮，可以在加速时变得格外迅捷；或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮，可避免在起步时打滑。更有甚者，新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。近年，保时捷公司又发明了一种“手控／自动变速器”，凭靠一组复杂的电子装置，可以使驾车者在自动与手动变速之间任意选择。例如，在市内行驶时，由于需要频繁地变换速度，使用自动变速器便显得非常方便；而一旦来到高速公路或其它开阔的地方，则又可将自动变速的功能关掉，转为由手控制，以此来领略驾车中的多种乐趣。这一点已逐渐成为高档车的特性。 将自动变速器智能化，并且普及到大众化的汽车上，这是法国人的功劳。1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理，即“模糊逻辑”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在9种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶，以充分发挥车辆的性能，降低油耗，确保安全。自动变速器的发展使汽车好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它根据外界路面的变化，经过计算，代替人作出准确聪明的决断。

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前言 随着科学技术的不断进步，汽车工业相应得到了迅速发展。如何快速而平稳地把发动机的动力传递到驱动车轮上，是影响汽车操纵方便性与平顺性的关键之所在，要想解决好这些问题，首先要了解自动变速器技术特别是液力变矩器等相关技术的发展。1．自动变速器技术的发展目前汽车所使用的自动变速器大致可分为三类[1]：一类是由液力变矩器、行星齿轮机构及电液控制系统组成的液力自动变速器[2]；一类是由传统固定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电－液控制系统组成的电控机械式自动变速器；另一类是无级自动变速器。 液力自动变速器液力自动变速器其基本形式是液力变矩器与动力换挡的旋转轴式机械变速器串联。这种自动变速器的主要优点有[1]：液力变矩器的自动适应性使其具有无级连续变速及变矩能力，对外部负载有自动调节和适应性能，从根本上简化了操纵；液体传动本身特有一定的减振性能，能够有效地降低传动系的尖峰载荷和扭转振动，延长了传动系的寿命；汽车起步平稳，加速迅速、均匀、柔和；提高了乘坐舒适性与行驶安全性；车辆的通过性好。 电控机械式自动变速器这是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级式机械自动变速器。机械式自动变速器是在普通固定轴式齿轮变速器的基础上，把选挡、换挡、离合器操纵及发动机油门操纵由控制器完成，代写毕业论文实现自动变速。基本控制思想是：根据汽车运行状况、路面情况和驾驶员的意图，依据事先制定的换挡规律、离合器接合规律及发动机油门变化规律，对变速器进行最佳挡位判断、离合器动作控制及发动机油门动作控制，实现发动机、离合器及变速器的联合操纵。由于机械式自动变速器是非动力换挡，变速器输出扭矩与转速变化比较大，易造成冲击比较大，以及换挡期间动力中断等缺点，必须对其进行改进，因此提出了扭矩辅助型机械自动变速器和双离合器式机械自动变速器。前者通过辅助齿轮机构来实现，后者使变速器相邻挡位的扭矩传递，分别受控于两个独立的离合器，这样可以实现动力不中断换挡。 机械无级变速器前面提到的两种自动变速器都是有级或分段无级自动变速、无级变速器、带式无级变速器利用由许多薄钢片穿成的钢环，使其与两个锥轮的槽在不同的半径上“咬和”来改变速比，以达到无级变速的性能。它克服了前面两种自动变速器固有的齿轮传动比不连续和零件数量过多的缺点，具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便等特点，实现了无级变速。由于CVT 是摩擦传动，导致效率低，所使用的传动链制造技术难、加工精度要求较高，使用的材质要求更高，维修更是困难，对这些难点仍在继续攻关中。 液力变矩器+AMT 的自动变速器将液力变矩器（TC）与固定轴机械式齿轮变速器(AMT)组合[2]，得到一种新型的自动变速系统，即：TC+AMT。TC 与AMT 共同工作，不但具有AT 的优点，大大提高了军车的通过性、越野性操纵方便性，而且具有成本低与易制造的特点。在保证汽车动力性、燃油经济性、操纵方便性等特性外，还可以实现发动机、液力变矩器和机械式自动变速器合理匹配，找到最佳工作点，达到总体效果最佳，不仅越野性、通过性好、操纵方便，而且使影响乘坐舒适性的冲击度最小，具有良好的乘坐舒适性。是一种具有良好发展前途的自动变速器，世界各国正致力于此项技术的研究和开发。 带闭锁与滑差的TC+AMT 的自动变速器液力变矩器具有的起步平稳、减振、通过性和乘坐舒适性好等优越性能，但最大的缺陷是效率低，为了提高液力变矩器的传动效率，而采用了闭锁与滑差技术。它是指在液力变矩器的泵轮与涡轮之间，安装一个可控制的离合器，当汽车的行驶工况达到设定目标时，控制离合器将泵轮与涡轮按设定的目标转速差传动（即滑差控制）或锁成一体（即闭锁控制），液力变矩器随之变为半刚性或刚性传动，这样做一方面提高传动效率[4]。闭锁后消除了液力变矩器高速比时效率的下降，理论上闭锁工况效率为1，从而使高速比工况效率大大提高；另一方面，在液力传动向机械传动转换过程中，由于采用滑差控制，不但扩大了液力变矩器的高效率范围，而且可以使传动系从液力传动平稳地过渡到闭锁后的刚性传动，特别是在闭锁开始和闭锁低速阶段，可以吸收由于闭锁产生的部分振动和冲击，按照滑差和闭锁的控制规律，使得涡轮转速逐步接近泵轮，大大减少了冲击和振动，使得乘坐舒适性得以提高。2．带有闭锁与滑差控制的液力变矩器结构特点 液力变矩器结构的方案分析图1 液力变矩器方案一 图2 液力变矩器方案二 以某公司开发的带有闭锁与滑差控制的某大型汽车液力变矩器结构简图如图1和图2所示，二者是原理相同而结构形式相异的两种液力变矩器。对于图1所示结构[5]：在液力传动时，在分离离合器后，AMT 自动变速器输入轴的转动惯量由涡轮、闭锁离合器、涡轮法兰、涡轮轴等部件的惯量组成。而原车此时的转动惯量仅为原干式离合器的从动盘和变速器一轴的惯量，新系统的转动惯量为原车的4倍。这将延长换挡时同步器接合时间，大大地影响了换挡品质的提高。图中：1 为闭锁离合器，2 为换挡离合器；对于图2所示结构[6]：在液力传动时，AMT 自动变速器输入轴的转动惯量由换挡离合器的从动片、涡轮轴、花键轴等组成。这种布置使转动惯量想比与手动装置大大的减少，而且减少了同步器的接合惯量，这不仅有利于AMT 换挡，具有工作平稳、寿命长等特点，有利于提高换挡品质，而且更加巧妙地将闭锁离合器1布置于涡轮同一侧，使得方案二的结构紧凑。 闭锁与滑差的控制（1）闭锁与滑差控制系统的液压原理图4 电控系统示意图 实现闭锁与滑差控制的动力源是液压控制系统所提供的系统压力，根据闭锁与滑差控制系统的工作原理和要求。在何时采取液力传动、滑差控制的半刚性传动还是闭锁控制的刚性传动，完全由各电磁阀综合控制的系统油压P1和P2的压差（P1-P2）来决定。（2）闭锁与滑差电控系统根据动态三参数控制理论，在保证TC+AMT 自动变速器的换挡品质的前提下，根据在线所采集的数据，监控车辆的行驶状态，按照特定控制程序和规定的换挡规律，代写毕业论文实现闭锁与滑差的精确控制。具体电控系统方块图如图4所示。有了良好的带有闭锁与滑差控制的TC+AMT 自动变速器硬件，先进的控制技术来怎是确保它的优越性能实现的根本保证。总之，开展液力变矩器的研究是提高自动变速器技术的重要环节。参考文献：1．葛安林 车辆自动变速理论与设计 北京：机械工业出版社19912. 葛安林 自动变速器（二）—液力变矩器 汽车技术 2001（6）3．马文星 液力传动在汽车上的应用与展望 汽车技术 1991（2）4．过学迅 汽车自动变速器 北京：机械工业出版社出版1999（1）5．朱经昌等 车辆液力传动 北京：国防工业出版社1983（1）6．朱经昌等 液力变矩器的设计与计算 北京:国防工业出版社1991（1）