速AT變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）5速AT變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)熊亮西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400716摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技的進(jìn)步，在現(xiàn)代汽車中自動(dòng)變速器的裝備率是與日俱增，這是因?yàn)樽詣?dòng)變速器相對(duì)機(jī)械式變速器來(lái)說(shuō)有這諸多的優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)變速器分為三類：AT、AMT、CVT。這三種自動(dòng)變速器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。本文研究的是5速的AT變速器，這是因?yàn)楝F(xiàn)在在我國(guó)的汽車中4速的AT變速器運(yùn)用較多，但是5速AT比起4速AT有諸多的優(yōu)點(diǎn)而且5速AT的工作原理和4速AT是一樣的，兩者的齒輪機(jī)構(gòu)可以說(shuō)是可以共用的，從各個(gè)方面考慮5速AT比4速AT更有研究的價(jià)值。本文主要研究了5速AT變速器的工作原理、齒輪機(jī)構(gòu)、各檔動(dòng)

2、力傳遞路線和電子控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器; 5速AT; 控制系統(tǒng) THE DESIGN OF OPERATING MECHANISM FOR 5-speed ATXiong LiangCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：With the progress of the times and advances in technology,The equipped with automatic transmission rate is increa

3、sing In modern vehicles, Because of the automatic transmission is better than mechanical transmission. Automatic transmission is divided into three categories:AT、AMT、CVT.There are advantages and disadvantages of the three automatic transmission. This study is the 5-speed AT transmission, This is bec

4、ause of 4-speed AT vehicles are more than 5-speed AT,but 5-speed AT is better than 4-speed AT and 4-speed AT works as the same as the 5-speed AT,they can use the same gear, 5-speed AT into account all aspects from the 4-speed AT is more than the value of research. This paper studies the 5-speed AT t

5、ransmission works, gear, Power transmission and Electronic Control System.Key Words: Automatic Transmission ;5-speed AT ; Control System0文獻(xiàn)綜述0.1自動(dòng)變速器的發(fā)展簡(jiǎn)史及類型 1908年, 福特T型車最早采用一種兩個(gè)速比的自動(dòng)變速器。其構(gòu)造是采用多組齒輪, 并且分成中央齒輪和周邊齒輪, 最外邊則是一個(gè)轉(zhuǎn)輪, 隨著中央齒輪從發(fā)動(dòng)機(jī)引入的扭矩不同, 齒輪組相機(jī)行事, 從而得到低不一的轉(zhuǎn)速, 包括倒車檔的反向旋轉(zhuǎn)。從那以后, 自動(dòng)變速器的構(gòu)造原理并無(wú)大的改變,

6、但材料技術(shù)的進(jìn)步與潤(rùn)滑油性能的提高, 使這種變速器的速比更為豐富。美國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)之前就生產(chǎn)過(guò)一種3 個(gè)速比的自動(dòng)變速器, 只要把變速桿推至D的位置上, 便可由油門(mén)踏板隨意地改變車速。傳統(tǒng)的離合器由一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)換器所取代。后來(lái), 又有人發(fā)明了渦流轉(zhuǎn)換器的鎖止機(jī)構(gòu), 消除了加速時(shí)打滑的感覺(jué), 從而大大地降低了油耗。轉(zhuǎn)輪式自動(dòng)變速器存在一個(gè)缺點(diǎn), 即起步加速時(shí)令人有一種車輪打滑的感覺(jué), 于是駕車人會(huì)猛加油門(mén), 但車速又并不隨即增高。駕車者根本無(wú)需扳動(dòng)手柄, 便可以輕松自如地改變車速。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火裝置的不斷完善, 自動(dòng)變速器也有新的花樣, 如設(shè)置了“運(yùn)動(dòng)式”或“雪地行駛”等不同的操控方

7、式，有的在儀表盤(pán)上設(shè)有一個(gè)印有S 字母的按鈕, 可以在加速時(shí)變得格外迅捷；或者印有雪花圖案代表雪地行駛的按鈕, 可避免在起步時(shí)打滑。更有甚者, 新一代“隨機(jī)應(yīng)變式”變速器還可以順應(yīng)駕車者不同的習(xí)慣、相應(yīng)的反應(yīng)、使駕駛變得更加得心應(yīng)手。近年, 保時(shí)捷公司又發(fā)明了一種“手控/自動(dòng)變速器”, 憑靠一組復(fù)雜的電子裝置, 可以使駕車者在自動(dòng)與手動(dòng)變速之間任意選擇。例如, 在市內(nèi)行駛時(shí), 由于需要頻繁地變換速度, 使用自動(dòng)變速器便顯得非常方便；而一旦來(lái)到高速公路或其它開(kāi)闊的地方, 則又可將自動(dòng)變速的功能關(guān)掉, 轉(zhuǎn)為由手控制, 以此來(lái)領(lǐng)略駕車中的多種樂(lè)趣，這一點(diǎn)已逐漸成為高檔車的特性。目前使用的汽車自動(dòng)變速

8、器主要有3種類型：液力自動(dòng)變速器(AutomaticTransmission，簡(jiǎn)稱“AT”)；電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automatic MechanicalTransimission，簡(jiǎn)稱“AMT”)；機(jī)械無(wú)級(jí)變速器(Continuously Variable Transmission，簡(jiǎn)稱“CVT )1。液力自動(dòng)變速器的基本結(jié)構(gòu)是由液力變矩器與動(dòng)力換檔的輔助變速裝置組成。液力變矩器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。液力變矩器可在一定范圍內(nèi)自動(dòng)無(wú)級(jí)地改變轉(zhuǎn)矩比和傳動(dòng)比，以適應(yīng)行駛阻力的變化。但是由于液力變矩器變矩系數(shù)小，不能完全滿足汽車使用的要求

9、，所以，它必須與齒輪變速器組合使用，擴(kuò)大傳動(dòng)比的變化范圍。目前，絕太多數(shù)液力自動(dòng)變速器都采用行星齒輪系統(tǒng)作為輔助變速器。行星齒輪系統(tǒng)主要由行星齒輪機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)改變動(dòng)力傳遞路線得到不同的傳動(dòng)比。由此可見(jiàn)，液力自動(dòng)變速器實(shí)際上是能實(shí)現(xiàn)局部無(wú)級(jí)變速的有級(jí)變速器。液力自動(dòng)變速器是目前使用最多的自動(dòng)變速器。采用此種類型的自動(dòng)變速器，免除了手動(dòng)變速器繁雜的操作，使開(kāi)車變得省力。同時(shí)，電子控制也使自動(dòng)切換速度柔和、平順，因此汽車具有良好的乘坐舒適性和安全性、優(yōu)越的動(dòng)力性和方便的操縱性。但這種變速器效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器是一種由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級(jí)式自動(dòng)變速器

10、。這種變速器主要包括3個(gè)部分：自動(dòng)離合器、齒輪式機(jī)械變速器和電子控制系統(tǒng)。它基本保留了原離合器和手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)，只是將換檔桿改為液壓(氣壓或電)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電子控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器送來(lái)的車輛當(dāng)前的車速、加速度、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等參數(shù)決定換檔點(diǎn)的選擇，通過(guò)指令控制離合器分合與發(fā)動(dòng)機(jī)供油或斷油，對(duì)變速器發(fā)出換檔指令并實(shí)現(xiàn)換檔。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器是一種由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級(jí)式自動(dòng)變速器。這種變速器主要包括3個(gè)部分：自動(dòng)離合器、齒輪式機(jī)械變速器和電子控制系統(tǒng)。它基本保留了原離合器和手動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)，只是將換檔桿改為液壓(氣壓或電)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電子控制系統(tǒng)根據(jù)傳感器送來(lái)的車輛當(dāng)前的車速、加速度、節(jié)氣門(mén)

11、開(kāi)度等參數(shù)決定換檔點(diǎn)的選擇，通過(guò)指令控制離合器分合與發(fā)動(dòng)機(jī)供油或斷油，對(duì)變速器發(fā)出換檔指令并實(shí)現(xiàn)換檔。電控系統(tǒng)可存儲(chǔ)多種規(guī)律提供駕駛員選用，不僅有經(jīng)濟(jì)性規(guī)律、動(dòng)力性規(guī)律，而且還有防污染規(guī)律以及適應(yīng)駕駛員愛(ài)好的規(guī)律等。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器具有液力自動(dòng)變速器自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)，又保留了原手動(dòng)變速器齒輪傳動(dòng)效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)處，其性能價(jià)格比較高，生產(chǎn)改造投入較少。其缺點(diǎn)是非動(dòng)力換檔，這可通過(guò)電控軟件方面得到一定彌補(bǔ)。機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器種類很多，有實(shí)用價(jià)值的僅有V形金屬帶式。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器屬摩擦式無(wú)級(jí)變速器，其傳動(dòng)與變速的關(guān)鍵件是具有V型槽的主動(dòng)錐輪、從動(dòng)錐輪和金屬帶，金屬帶安裝在主動(dòng)錐輪和從

12、動(dòng)錐輪的V形槽內(nèi)。每個(gè)錐輪由一個(gè)固定錐盤(pán)和一個(gè)能沿軸向移動(dòng)的可動(dòng)錐盤(pán)組成，來(lái)自液壓系統(tǒng)的壓力分別作用到主、從動(dòng)錐輪的可動(dòng)錐盤(pán)上，通過(guò)改變作用到主、從動(dòng)錐輪可動(dòng)錐盤(pán)上液壓力的大小，便可使主、從動(dòng)錐輪傳遞扭矩的節(jié)圓半徑連續(xù)發(fā)生變化，從而達(dá)到無(wú)級(jí)改變傳動(dòng)比的目的。機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器傳動(dòng)比連續(xù)，傳遞動(dòng)力平穩(wěn)，操縱方便，同時(shí)因加速時(shí)無(wú)需切斷動(dòng)力，因此汽車乘坐舒適，超車加速性能好。特別值得一提的是，由于可使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在其經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而大大改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。但與齒輪傳動(dòng)相比，效率并不高，且此種變速器起動(dòng)性能差，需另加起動(dòng)裝置，制造困難，價(jià)格也較高。0.2 我國(guó)自動(dòng)變速器應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r作為20世紀(jì)

13、90年代汽車界關(guān)注焦點(diǎn)的電控機(jī)械自動(dòng)變速器技術(shù)，也被國(guó)家列為“九五”重點(diǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都先后參與到電控機(jī)械自動(dòng)變速器的研究開(kāi)發(fā)中。其中吉林工業(yè)大學(xué)、大連齒輪箱廠、重慶歐翔電子公司和北京理工大學(xué)等單位在此項(xiàng)技術(shù)上都取得了可喜的成就。吉林工業(yè)大學(xué)不僅在理論研究方面有很多成就，而且開(kāi)發(fā)出的桑塔納2000型電控機(jī)械式自動(dòng)變速器在l998年也通過(guò)了國(guó)家級(jí)的樣機(jī)鑒定。適用于各類汽車要求研制成功的電動(dòng)式AMT，目前有華崴集團(tuán)等幾家，華崴集團(tuán)居領(lǐng)先地位，已有實(shí)驗(yàn)樣車。該公司專利產(chǎn)品有“車輛自動(dòng)換檔控制器”及“車輛自動(dòng)離合器控制器”。適用重載并有壓縮空氣汽車的動(dòng)式AMT研究的，有清華大學(xué)

14、汽車系、吉林大學(xué)汽車系。吉林大學(xué)葛安林教授的專利技術(shù)“電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速方法及裝置”；合肥工業(yè)大學(xué)通過(guò)?；鸺鞍不帐“l(fā)改委的技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目等的資助，對(duì)車輛自動(dòng)傳動(dòng)裝置進(jìn)行了多年研究，研制了樣機(jī)，正處于裝車試驗(yàn)階段適用于高檔高速跑車的液動(dòng)式AMT 研究的，有吉林大學(xué)液力研究所、北京理工大學(xué)及重慶醫(yī)療機(jī)械工業(yè)公司，已有實(shí)驗(yàn)樣車。由于液力元件價(jià)格高昂、制造及使用困難，國(guó)產(chǎn)元器件不過(guò)關(guān)，研制進(jìn)展緩慢。國(guó)產(chǎn)AMT產(chǎn)品至今尚無(wú)大批量產(chǎn)品上車，只有樣車。近年來(lái)我國(guó)在自動(dòng)變速器這一塊發(fā)展很迅速。在商用車領(lǐng)域，2008年一汽、重汽已成功研發(fā)出自己的重型電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，2009年重汽集團(tuán)的電控機(jī)械式自動(dòng)變

15、速器已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，裝配電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的重汽豪沃A7已成功上市。在乘用車方面，2009年4月9日，我國(guó)首款擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轎車電控機(jī)械式自動(dòng)變速器在重慶青山變速器公司投產(chǎn)，并已成功配裝在江淮同悅轎車上2。2006年，吉利汽車公司在研制出首款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三擋液力自動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上，又推出了四擋液力自動(dòng)變速器，并已裝配在吉利熊貓轎車上。2009年，吉利汽車公司收購(gòu)了澳大利亞DSI自動(dòng)變速器公司，通過(guò)收購(gòu)，吉利在原有小扭矩自動(dòng)變速器自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步豐富了產(chǎn)品線，強(qiáng)化了吉利自動(dòng)變速器的研發(fā)與生產(chǎn)能力。長(zhǎng)城等汽車企業(yè)也在研發(fā)四擋液力自動(dòng)變速器。代表液力自動(dòng)變速器最高水平的8

16、A T也有了突破性進(jìn)展。2009年6月17日，濰坊盛瑞傳動(dòng)機(jī)械股份有限公司與英國(guó)里卡多公司舉行8A T項(xiàng)目工程化合作鑒字儀式，標(biāo)志著該公司8A T研發(fā)項(xiàng)目已完成，開(kāi)始進(jìn)入工程開(kāi)發(fā)階段，不久之后自主品牌八擋液力自動(dòng)變速器將面世。在2007年北京車展上，吉利自主研發(fā)的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器和王國(guó)斌發(fā)明的活齒無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器樣機(jī)已經(jīng)亮相。洛陽(yáng)聯(lián)合和湖南容大研發(fā)的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器產(chǎn)品已裝車路試，產(chǎn)業(yè)化有待實(shí)現(xiàn)突破。2007年，我國(guó)科技部“十一五”“863”計(jì)劃將雙離合自動(dòng)變速器列為“汽車開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)”重大項(xiàng)目，由重慶青山、吉利、杭齒三家公司承擔(dān)。2008年，上汽和華晨宣布聯(lián)合開(kāi)發(fā)雙離合自動(dòng)變速器。同年，在國(guó)家發(fā)改

17、委支持下，國(guó)內(nèi)12家汽車企業(yè)聯(lián)合成立了“中發(fā)聯(lián)”與美國(guó)的博格華納公司進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)雙離合自動(dòng)變速器。在2009年上海車展上，吉利汽車公司展出了我國(guó)第一款自主研發(fā)的七擋雙離合自動(dòng)變速器，據(jù)說(shuō)吉利汽車公司已經(jīng)基本掌握了雙離合自動(dòng)變速器的關(guān)鍵技術(shù)及雙離合自動(dòng)變速器的開(kāi)發(fā)流程2。盡管我國(guó)自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)了一定的技術(shù)突破，有的企業(yè)研發(fā)出了樣品，有的還進(jìn)行了量產(chǎn)，但總的來(lái)說(shuō)自主產(chǎn)品技術(shù)含量較低，產(chǎn)業(yè)化水平不高，還處于初級(jí)發(fā)展階段，與汽車發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距。如目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣的液力自動(dòng)變速器，國(guó)外汽車發(fā)達(dá)國(guó)家已基本淘汰了三擋、四擋液力自動(dòng)變速器，大量應(yīng)用油耗更低的五擋、六擋甚至八擋液力自動(dòng)變速器

18、，目前，我國(guó)還僅僅是產(chǎn)業(yè)化了四檔液力自動(dòng)變速器，而且數(shù)量不大。即使已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品其可靠性也有待于得到市場(chǎng)的檢驗(yàn)，自主技術(shù)成熟度也不高，有待于進(jìn)一步的發(fā)展和完善。有的企業(yè)盡管是自主開(kāi)發(fā)，但是一些核心技術(shù)、精度要求特別高的一些關(guān)鍵零部件仍然需要進(jìn)口或合作開(kāi)發(fā)，如重型集團(tuán)開(kāi)發(fā)的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)就是英國(guó)威伯特公司的，在液力自動(dòng)變速器上使用的高效能的液力變矩器就需要進(jìn)口等等。面對(duì)跨國(guó)公司的技術(shù)壟斷或處于技術(shù)制高點(diǎn)，我們不能坐以待斃，必須加快發(fā)展自己的自動(dòng)變速器技術(shù)。1 引言1.1 自動(dòng)變速器與手動(dòng)機(jī)械式變速器相比較1.1.1 AT變速器的優(yōu)點(diǎn)AT變速器與手動(dòng)機(jī)械式變速器相比較有如下優(yōu)點(diǎn)：（

19、1）操縱輕便并提高行車安全性裝備液力自動(dòng)變速器的汽車，采用液壓操控或電子控制，使換擋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，比普通機(jī)械變速器換擋要簡(jiǎn)單輕便得多，由于簡(jiǎn)化操作，使得駕駛員可以把注意力從頻繁的換擋操縱中解放出來(lái)，集中精力于觀察道路狀況和交通情況，提高行車安全性。（2）提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命 液力傳動(dòng)對(duì)震動(dòng)能起一定的吸收、衰減和緩沖作用，大大減少?zèng)_擊的動(dòng)載荷。這提高了相關(guān)機(jī)件的使用壽命。采用液力自動(dòng)變速器的汽車與采用機(jī)械式變速器的汽車相比，前者發(fā)動(dòng)機(jī)壽命可提高85%，變速器壽命提高1到2倍，傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)半軸壽命可提高75%到100%。（3）提高汽車通過(guò)性 采用液力自動(dòng)變速器的汽車，起步容易而且平穩(wěn)，它的穩(wěn)

20、定車速可以降低到很低，而且即使行駛阻力很大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也不至于熄火。在特別困難路面上行駛時(shí)，換擋沒(méi)有功率間斷，不會(huì)出現(xiàn)停車現(xiàn)象。（4）具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性 目前，液力自動(dòng)變速器都采用了液力變矩器，它能自動(dòng)適應(yīng)汽車驅(qū)動(dòng)輪負(fù)荷的變化，當(dāng)行駛阻力增大時(shí)，汽車自動(dòng)降低速度，使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)行駛阻力減小時(shí)，車速增加，減小驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。另外，自動(dòng)變速是按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳使用要求進(jìn)行的，以使整車獲得最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，消除了對(duì)駕駛員換擋的依賴。因此，液力變矩器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，大大減少了行駛過(guò)程中的換擋次數(shù)，另一方面隨時(shí)處于最佳檔位行駛，這樣提高了汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和平均速度。（5）減輕

21、空氣污染在手動(dòng)換擋變速器中，由于經(jīng)常換擋，經(jīng)常切斷動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化較大，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化急劇，非穩(wěn)定工況強(qiáng)烈，從而導(dǎo)致排氣中的污染物較多。而自動(dòng)換擋屬于動(dòng)力換擋，發(fā)動(dòng)機(jī)工況相對(duì)比較穩(wěn)定，且能把發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)在較小污染的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，從而使污染降低。1.1.2 AT變速器的缺點(diǎn) AT自動(dòng)變速器相對(duì)于手動(dòng)機(jī)械式變速器來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多，精密度高的零件變多，制造變得困難，成本增加，相應(yīng)的維修技術(shù)要求較高。另外就是傳動(dòng)效率較低，對(duì)液力變矩器而言，最高效率一般只有82%到86%左右，而機(jī)械的齒輪傳遞效率可達(dá)到95%到97%。由于傳動(dòng)效率低，是汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有所降低。1.2 AT自動(dòng)變速器與其他自動(dòng)變

22、速器相比較 AT自動(dòng)變速器與其他自動(dòng)變速器的比較如下表1.1所示表1.1 其他形式自動(dòng)變速器與AT 的性能比較Tab1.1 Performance Comparison Of AT、CVT and AMT項(xiàng)目ATCVTAMT駕駛性佳特佳中佳可靠性佳中佳輸入扭力容量大小大傳動(dòng)效率大約85%約90%93%基本前進(jìn)擋數(shù)4 擋無(wú)級(jí)5 擋機(jī)械結(jié)構(gòu)高中高（但不適合后輪傳動(dòng)）中油壓系統(tǒng)高中高中控制系統(tǒng)中高高高產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間1930年1980年1990年開(kāi)發(fā)費(fèi)用（以AT 為1）110.7生產(chǎn)成本（以AT 為1）110.72 AT變速器的工作原理和基本組成AT傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與手動(dòng)檔相比，在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的

23、不同。手動(dòng)檔主要由齒輪和軸組成，通過(guò)不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而AT傳動(dòng)系統(tǒng)是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。其中，液力變扭器是AT最具特點(diǎn)的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，并傳遞扭矩，同時(shí)具有離合作用。泵輪和渦輪是一對(duì)工作組合，它們就好似相對(duì)放置的兩臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動(dòng)能傳遞的媒介，如果用液體代替空氣成為傳遞動(dòng)能的媒介，泵輪就會(huì)通過(guò)液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過(guò)反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變速變矩了。由于液力變矩器自動(dòng)變速變矩范圍

24、不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪來(lái)提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作的變化而自行操縱行星齒輪，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速變矩。輔助機(jī)構(gòu)自動(dòng)換檔不能滿足行駛上的多種需要，例如停泊、后退等，所以還設(shè)有干預(yù)裝置(即手動(dòng)撥桿)，標(biāo)志P(停泊)、R(后位)、N(空位)、D(前進(jìn)位)，另在前進(jìn)位中還設(shè)有“2”和“1”的附加檔位，用以起步或上斜坡之用。由于將其變速區(qū)域分成若干個(gè)變速比區(qū)段，只有在規(guī)定的變速區(qū)段內(nèi)才是無(wú)級(jí)的，因此AT實(shí)際上是一種介于有級(jí)和無(wú)級(jí)之間的自動(dòng)變速器。一般來(lái)說(shuō)電控液力式自動(dòng)變速器AT系統(tǒng)由以下四大部分組成：被控制對(duì)象、電子控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。(1)被控制對(duì)象電控液力式自動(dòng)變速器A

25、T系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，并不是孤立的、單純控制變速器就能實(shí)現(xiàn)的，需要對(duì)變速器、離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合的控制，才能達(dá)到自動(dòng)控制的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速的效果。因此被控制對(duì)象包含變速器、離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)。(2)電子控制器電子控制器接受換檔范圍及換檔規(guī)律選擇機(jī)構(gòu)和控制參數(shù)信號(hào)發(fā)生器傳來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行比較和處理，并按照預(yù)定的換檔規(guī)律選擇檔位和換檔時(shí)刻，同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的換檔指令令換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行換檔。它是系統(tǒng)的核心部分，主要包括各信號(hào)處理單元、CPU單元、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元、驅(qū)動(dòng)電路單元、顯示單元、電源單元等。(3)傳感器傳感器為換檔控制器提供控制參數(shù)信號(hào)。常用傳感器有速度傳感器(包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速傳

26、感器)、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、檔位傳感器、加速度傳感器等。(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受換檔控制器的指令，完成變速器中檔位的變換。包括離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由節(jié)氣門(mén)開(kāi)度自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、選換檔自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、坡道啟動(dòng)輔助裝置等組成。3 AT自動(dòng)變速器的具體組成AT自動(dòng)變速器可以分為液力機(jī)械式自動(dòng)變速器和電子控制式自動(dòng)變速器，現(xiàn)由于電子控制技術(shù)的成熟，并且電控操縱式有如下優(yōu)點(diǎn)：電控單元可以實(shí)現(xiàn)更合理更復(fù)雜的換擋控制，可以獲得更理想的燃油經(jīng)濟(jì)性；簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)，從而使結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕；控制精度高、反應(yīng)快且動(dòng)作準(zhǔn)確；適應(yīng)性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)周期短；便于整車

27、的控制系統(tǒng)（如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、巡航控制、牽引控制、制動(dòng)系統(tǒng)控制等）集成，控制系統(tǒng)兼容性好。所以的AT自動(dòng)變速器都是采用電子控制式的。電子控制式自動(dòng)變速器，它主要由液力變矩器、行星齒輪變速系統(tǒng)、換擋執(zhí)行系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)五部分組成。3.1 液力變矩器液力變矩器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以自動(dòng)變速器油為（ATF）工作介質(zhì)，完成以下公用：（1）傳遞扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)液力變矩器的主動(dòng)元件，在通過(guò)ATF傳給它的從動(dòng)元件，最后給變速器。（2）無(wú)極變速，根據(jù)工況的不同，液力變矩器可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的無(wú)極變化。（3）自動(dòng)離合，液力變矩器采用ATF傳遞動(dòng)力，起著離合器的作用。（4）驅(qū)動(dòng)油

28、泵，ATF工作時(shí)需要油泵提供一定的壓力，油泵一般由液力變矩器的殼體驅(qū)動(dòng)。另外液力變矩器還有著防止傳動(dòng)系過(guò)載的功能。 現(xiàn)在的液力變矩器絕大部分都帶有鎖止離合器，因?yàn)閹в墟i止離合器的當(dāng)汽車在平穩(wěn)路面行駛時(shí)，鎖止離合器發(fā)生作用，變速器泵輪和渦輪直接機(jī)械連接，能提高汽車的效率。所以我們選擇的是帶鎖止離合器的液力變矩器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1所示圖3.1 液力變矩器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3.1 Schematic diagram of torque converter3.2 行星齒輪變速系統(tǒng)圖3.2 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)Fig.3.2 Single Top Star Gear星齒輪變速系統(tǒng)的主要工作機(jī)構(gòu)是行星齒

29、輪齒輪排，通過(guò)行星排中各齒輪之間的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的改變從而實(shí)現(xiàn)汽車的變速。我們來(lái)看看行星齒輪排的工作原理，行星齒輪排結(jié)構(gòu)如圖所示。一個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)分為太陽(yáng)輪、齒圈、行星輪和行星架。行星排的運(yùn)動(dòng)可以看成是兩部分運(yùn)動(dòng)的合成：（1）行星架帶著其上個(gè)齒輪以行星架轉(zhuǎn)速做整體轉(zhuǎn)動(dòng)，這是牽連運(yùn)動(dòng)，連運(yùn)動(dòng)中各齒輪不產(chǎn)生嚙合傳動(dòng)；（2）行星架上相互嚙合的齒輪相對(duì)行星架做嚙合運(yùn)動(dòng)，這是相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所以如果將一個(gè)行星排中的三個(gè)元件：太陽(yáng)輪、齒圈、行星架分別作為主動(dòng)件和固定件，就可以組成單排行星傳動(dòng)裝置，有兩個(gè)減速，兩個(gè)增速，兩個(gè)倒檔，共計(jì)六種傳遞方案。 3.3 液壓操縱系統(tǒng)3.3.1 供油調(diào)壓和流量控制系統(tǒng)提供

30、壓力油源，保證變矩器供油，向整個(gè)油壓操縱系統(tǒng)提供一定壓力和足夠流量的油液，按需調(diào)節(jié)壓力和流量。該系統(tǒng)最關(guān)鍵的是需要一個(gè)油泵，油泵的類型可以分為定量泵和變量泵。該系統(tǒng)中還有主調(diào)壓閥，主調(diào)壓閥可以分為幾類：1是定量泵、定壓式調(diào)壓閥，2是定量泵有級(jí)變壓式調(diào)壓閥。3.3.2 換擋操縱系統(tǒng)保證正確的操縱控制結(jié)合元件的接合和分離，以實(shí)現(xiàn)換擋。3.3.3 換擋品質(zhì)控制系統(tǒng)控制換擋過(guò)度過(guò)程：控制正在分離的結(jié)合元件和正在接合的結(jié)合元件之間轉(zhuǎn)換搭接，控制分離的結(jié)合元件油壓下降特性和接合的結(jié)合元件油壓上升特性，以實(shí)現(xiàn)迅速平穩(wěn)的換擋。3.3.4 變矩器供油和閉鎖控制系統(tǒng)和冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)變矩器供油和閉鎖控制系統(tǒng)：保證向變

31、矩器供油，保持足夠的油壓，防止液力變矩器產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，補(bǔ)償液力變矩器中工作液體的漏損，以完成傳遞動(dòng)力的功能。操縱控制變矩器閉鎖離合器的接合和分離以及閉鎖離合器的接合程度，保持一定的打滑率6。3.3.5 電子控制系統(tǒng)動(dòng)變速器的操縱是自動(dòng)操縱系統(tǒng)，它可以分為液控式（全液壓）操縱系統(tǒng)和電控式操縱系統(tǒng)兩種。電子控制系統(tǒng)包括傳感器、電控單元（ECU）、執(zhí)行器以及各種控制開(kāi)關(guān)等。電子控制系統(tǒng)的組成框圖如圖3.2下：圖3.2 電子控制系統(tǒng)組成框圖Fig.3.2 block diagram of electronic control system 電子控制單元（ECU）根據(jù)傳感器傳來(lái)的電信號(hào)，即車速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)

32、荷等參數(shù)轉(zhuǎn)變的電信號(hào)，按照設(shè)定的換檔程序?qū)@些信號(hào)進(jìn)行比較計(jì)算，作出是否需要換檔的判斷。當(dāng)需要換檔時(shí)，通過(guò)電磁閥操縱液壓的換檔閥去控制執(zhí)行裝置的油路，實(shí)現(xiàn)換檔7. 在電子控制系統(tǒng)中，ECU根據(jù)各種傳感器傳回的數(shù)據(jù)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行分析，然后通過(guò)控制各種液壓閥來(lái)執(zhí)行換擋操作。那么智能控制軟件系統(tǒng)的程序框圖如圖3.3所示下：檔位選擇手動(dòng)干預(yù)手動(dòng)換擋選檔桿位置模式選擇鍵起步操縱評(píng)價(jià)油門(mén)操縱評(píng)價(jià)強(qiáng)制低檔評(píng)價(jià)行駛操縱評(píng)價(jià)制動(dòng)操縱評(píng)價(jià)司機(jī)類型識(shí) 別行駛模式選擇加修正環(huán)境條件識(shí) 別高原識(shí)別冬天模式識(shí)別山路掛車識(shí)別行駛狀況識(shí) 別曲線行駛識(shí)別市區(qū)工況識(shí)別下坡行駛識(shí)別圖3.3 智能控制軟件系統(tǒng)的程序框圖Fig.3.

33、3 block diagram of intelligent control software system根據(jù)這個(gè)框圖，我們就能對(duì)ECU的控制方式進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)控制。4 AT5速與4速的比較4.1 兩者使用優(yōu)缺點(diǎn)的比較5速與4速自動(dòng)變速器相比較，最本質(zhì)的區(qū)別就是結(jié)構(gòu)上使5速比4速多了一個(gè)前進(jìn)檔位。就汽車而言，增加變速器的檔數(shù)，能夠改善汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速，并且增加變速器的檔數(shù)會(huì)是變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換擋工作容易，減小換擋沖擊，提高了汽車的乘坐舒適性。雖然增加一個(gè)檔位會(huì)使變速器的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，增加了制造成本，但是在一些中檔以上的車上，運(yùn)用5速

34、自動(dòng)變速器的越來(lái)越多。由于5速相對(duì)于4速而言的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用的越來(lái)越多，所以研究5速AT變速器的是很有必要的。4.2 兩者結(jié)構(gòu)上的比較5速與4速自動(dòng)變速器從結(jié)構(gòu)上相比較，按采用辛普森式行星齒輪的自動(dòng)變速器來(lái)說(shuō)，齒輪結(jié)構(gòu)這塊是一樣的，都是采用了3組行星齒輪排如圖4.1與圖4.2所示，那么這兩者之間的區(qū)別就在操縱機(jī)構(gòu)這一塊，5速想比于4速來(lái)說(shuō)要多一些的控制油路等，那么相比而言布置上就復(fù)雜一些。那么我們可以看出5速相對(duì)于4速而言，在結(jié)構(gòu)上相差的東西并不是很多，所有我們研究相對(duì)于4速來(lái)說(shuō)有許多優(yōu)點(diǎn)的5速來(lái)說(shuō)很有實(shí)際意思的。圖4.1 5速AT變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)圖Fig.4.1 transmission pl

35、anetary gear mechanism of 5-speed AT圖4.2 4速AT變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)圖Fig4.2 transmission planetary gear mechanism of 4-speed AT4.3 兩者原理上的比較4速與5速自動(dòng)變速器都是由一個(gè)超速行星齒輪排和一個(gè)雙排辛普森齒輪機(jī)構(gòu)組成。其實(shí)兩者的基本原理都是一樣。我們以4速的為例子來(lái)講下一下工作原理，由于其結(jié)構(gòu)是由兩部分組成，那我們先說(shuō)明一下超速行星齒輪排其結(jié)構(gòu)如下圖4.3所示其中C表示的離合器B表示制動(dòng)器，其工作情況由表4.1。圖4.3 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)Fig.4.3 Single Top Star Ge

36、ar表4.1 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)換擋表 Tab.4.1 shift of Single-ranked star gear檔位CB傳動(dòng)比1×12×注：為齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比，表示元件工作，×表示元件不工作。雙排辛普森齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.4所示：圖4.4 雙排辛普森齒輪機(jī)構(gòu)Fig.4.4 Double Simpson Gear其中1-輸入軸、2-公共太陽(yáng)輪、3-前行星齒輪、4-前行星架、5-前齒圈、6-后行星齒輪、7-后行星架、8-后齒圈、9-輸出軸、-前進(jìn)擋離合器、-高倒檔離合器、-制動(dòng)器、-制動(dòng)器。表4.2 雙排辛普森齒輪機(jī)構(gòu)換擋表Tab.4.2 gear

37、shift of Double Simpson Gear檔位傳動(dòng)比1××2××3××1R××-注： 為齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比，表示元件工作，×表示元件不工作。由以上兩個(gè)表我們可以看出將超速行星排和辛普森行星齒輪組竄連起來(lái)的變速器從理論上來(lái)說(shuō)可以得到8個(gè)檔位。 5速與4速變速器沖原理上來(lái)比較，5速比4速就是多了一個(gè)檔位，也就是多了一個(gè)傳動(dòng)比，一個(gè)行星齒輪排能實(shí)現(xiàn)3個(gè)傳動(dòng)比，也就是從理論說(shuō)對(duì)于3個(gè)行星齒輪排的變速器完全能實(shí)現(xiàn)更多的檔位，但是由于傳動(dòng)比的關(guān)系，一些檔位的傳動(dòng)比之間是十分相近的，所以一些檔位時(shí)沒(méi)有實(shí)

38、際意義的，但是我們把4速變速器變成5速完全是能做到的，但是4速與5速每個(gè)檔位的傳動(dòng)比是不同的如表3.1所示，需要的就是在4速的基礎(chǔ)改變一下傳動(dòng)比，即改變一下齒輪的齒數(shù)。表4.3 4速與5速各檔位傳動(dòng)比對(duì)比數(shù)據(jù)表Tab.4.3 transmission ratio of 4-speed and 5-speed變速器型號(hào)5F31J4HP-141檔傳動(dòng)比3.801：12.412：12檔傳動(dòng)比2.131：11.369：13檔傳動(dòng)比1.364：11.000：14檔傳動(dòng)比0.935：10.739：15檔傳動(dòng)比0.685：1R檔傳動(dòng)比2.970：12.828：1 總的來(lái)說(shuō)，5速AT自動(dòng)變速器比4速的結(jié)構(gòu)并復(fù)

39、雜不了多少，并且原理也完全是建于4速的基礎(chǔ)上的，從技術(shù)上來(lái)實(shí)現(xiàn)并不算難，而且5速相比4速來(lái)說(shuō)，在使用方面有更多的優(yōu)點(diǎn)，所以說(shuō)研究5速AT自動(dòng)變速器是很有意義的，尤其是研究5速的操縱系統(tǒng)是很有意義的。5本文設(shè)計(jì)5.1 行星變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的確定 單排行星齒輪的工作原理滿足一個(gè)特征方程式：式中：、分別為太陽(yáng)輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速，為齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比。 可以看出，在太陽(yáng)輪、齒圈和行星架這3個(gè)元件中，可任選2個(gè)分別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件，而使另一個(gè)元件固定不動(dòng)（即用執(zhí)行元件使該元件轉(zhuǎn)速為零），或使其運(yùn)動(dòng)受一定的約束（即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值），則整個(gè)輪系以一定傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。下面分別討論各種情況：（1）太

40、陽(yáng)輪為主動(dòng)元件，行星架為從動(dòng)件，齒圈固定。即=0，故傳動(dòng)比（2）齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，太陽(yáng)輪固定。即=0，故傳動(dòng)比（3）太陽(yáng)輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，行星架固定。即=0，故傳動(dòng)比在此情況下，與符號(hào)相反，即表示主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，故為倒檔傳動(dòng)情況。（4）若使=，則在或時(shí)，同樣可得=。故知若使三元件中的任何兩個(gè)元件連成一體轉(zhuǎn)動(dòng)，則第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前兩者轉(zhuǎn)速相等，即行星齒輪系中所有元件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成直接檔傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=18。5.2 5速AT變速器的齒輪結(jié)構(gòu)圖5.1 5速AT變速器的齒輪結(jié)構(gòu)Fig.5.1 gear structure of 5-speed AT t

41、ransmission該自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)由三排單級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，分別稱為前行星齒輪機(jī)構(gòu)、中間行星齒輪機(jī)構(gòu)及后行星齒輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件示意圖如圖6.1所示。由圖可知，前行星架與后齒圈為一體；后行星架與中間齒圈為一體；中間行星架是動(dòng)力輸出端。換擋執(zhí)行元件包括三個(gè)離合器K1、K2、K3和三個(gè)制動(dòng)器B1、B2、B3及二個(gè)單向離合器F1、F2，各換擋執(zhí)行元件的作用見(jiàn)表5.1，不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài)見(jiàn)表5.2。表5.1 各換擋執(zhí)行元件的作用 Tab.5.1 The role of the shift actuator換擋執(zhí)行元件作用離合器K1連接前行星架和前太陽(yáng)輪離合器K

42、2連接輸入軸和中間齒圈/后行星架離合器K3連接中間太陽(yáng)輪和后太陽(yáng)輪制動(dòng)器B1固定前太陽(yáng)輪制動(dòng)器B2固定中間太陽(yáng)輪制動(dòng)器B3固定后行星架/中間齒圈單向離合器F1防止前太陽(yáng)輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)單向離合器F2當(dāng)B2工作時(shí)，防止后太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 表5.2 不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài) Tab.5.2 the Actuator status of Each gear檔位傳動(dòng)比K1K2K3B1B2B3F1F213.59××O×22.19××××31.41×××××41×

43、5;×××50.83××××R-3.16××××注：圖中標(biāo)示換擋執(zhí)行元件工作，×表示元件不工作。5.3 變速器各擋動(dòng)力傳遞路線5.3.1 一檔動(dòng)力傳遞路線一擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示，各行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如下所述。 圖5.2 一檔動(dòng)力傳遞路線Fig.5.2 power transmission line of 1 file注：其中表示換擋執(zhí)行元件工作（1）前行星齒輪機(jī)構(gòu)：輸入軸驅(qū)動(dòng)前齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，單向離合器F1鎖止(或制動(dòng)器B1工作)，阻止前太陽(yáng)輪逆

44、時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則前行星架同向減速輸出，將動(dòng)力傳遞給后齒圈。（2）后行星齒輪機(jī)構(gòu)：后齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸入端，后太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因制動(dòng)器B2、單向離合器F2(或離合器K3)工作，阻止后太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則后行星架同向減速輸出，將動(dòng)力傳遞給中間齒圈。（3）中間行星齒輪機(jī)構(gòu)：中間齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸入端，中間太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因制動(dòng)器B2工作，阻止中間太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則中間行星架同向減速旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸出端。由以上分析可知，1擋時(shí)，三個(gè)行星機(jī)構(gòu)都在執(zhí)行減速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比最大。5.3.2 二檔動(dòng)力傳遞路線二擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示，各行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如下所述。圖5.3 2檔動(dòng)力傳遞

45、路線Fig.5.3 power transmission line of 2 file注：其中表示換擋執(zhí)行元件工作（1）前行星齒輪機(jī)構(gòu)：輸入軸驅(qū)動(dòng)前齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，離合器K1工作，連接前行星架和前太陽(yáng)輪，則前行星齒輪機(jī)構(gòu)以一個(gè)整體等速旋轉(zhuǎn)，前行星架將動(dòng)力同向等速傳遞給后齒圈。（2）后行星齒輪機(jī)構(gòu)：后齒圈是動(dòng)力輸入端，其與輸入軸同向等速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因制動(dòng)器B2、單向離合器F2(或離合器K3)工作，阻止后太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則后行星架同向減速輸出，將動(dòng)力傳遞給中間齒圈。（3）中間行星齒輪機(jī)構(gòu)：中間齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸入端，中間太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因制動(dòng)器B2工作

46、，阻止中間太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則中間行星架同向減速旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸出端。 由以上分析可知，與1擋相比，2擋時(shí)只有后行星齒輪組和中間行星齒輪組在執(zhí)行減速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比小于1擋。 5.3.3 三檔動(dòng)力傳遞路線三擋動(dòng)力傳遞路線如圖4所示，各行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如下所述。圖5.4 3檔動(dòng)力傳遞路線Fig.5.4 power transmission line of 3 file注：其中表示換擋執(zhí)行元件工作（1）前行星齒輪機(jī)構(gòu)：輸入軸驅(qū)動(dòng)前齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，離合器K1工作，連接前行星架和前太陽(yáng)輪，則前行星齒輪機(jī)構(gòu)以一個(gè)整體等速旋轉(zhuǎn)，前行星架將動(dòng)力同向等速傳遞給后齒圈。 （2）后行星齒輪機(jī)構(gòu)：后齒圈與輸入軸等速順時(shí)

47、針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)離合器K2工作，連接輸入軸和中間齒圈/后行星架，后行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈和行星架被同時(shí)以輸入軸轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，則后行星架同向等速輸出，將動(dòng)力傳遞給中間齒圈。 （3）中間行星齒輪機(jī)構(gòu)：離合器K2工作，連接輸入軸和中間齒圈，離合器K2和后行星架同時(shí)驅(qū)動(dòng)中間齒圈順時(shí)針與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸入端；中間太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因制動(dòng)器B2工作，阻止中間太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則中間行星架同向減速輸出，是動(dòng)力輸出端。由以上分析可知，3擋時(shí)，前、后行星齒輪機(jī)構(gòu)都是同向等旋轉(zhuǎn)，只有中間行星齒輪機(jī)構(gòu)在執(zhí)行減速運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比小于2擋。5.3.4 四檔動(dòng)力傳遞路線圖5.5 4檔動(dòng)力傳遞路線Fig.5.5 power

48、 transmission line of 4 file注：其中表示換檔執(zhí)行元件工作四檔動(dòng)力傳遞路線如圖所示，四檔時(shí)離合器K1、K2、K3都工作。由以上1、2、3擋動(dòng)力傳遞路線分析可知，離合器K1工作時(shí)，前行星齒輪機(jī)構(gòu)為直接傳動(dòng)；離合器K2工作時(shí)，后行星齒輪機(jī)構(gòu)為直接傳動(dòng)；離合器K3工作時(shí)，中間太陽(yáng)輪和后太陽(yáng)輪連接為一體，則中間太陽(yáng)輪以輸入軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因中間行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈和太陽(yáng)輪同時(shí)以輸入軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即中間行星齒輪機(jī)構(gòu)也為直接傳動(dòng)，總傳動(dòng)比為1：1。5.3.5 五檔動(dòng)力傳遞路線五檔動(dòng)力傳遞路線如圖5.6所示，各行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如下所述。 圖5.6 5檔動(dòng)力傳遞路線Fig.5.6 powe

49、r transmission line of 5 file注：其中表示換擋執(zhí)行元件工作（1）前行星齒輪機(jī)構(gòu)：輸入軸驅(qū)動(dòng)前齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，單向離合器F1鎖止(或制動(dòng)器B1工作)，阻止前太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則前行星架同向減速輸出，將動(dòng)力傳遞給后齒圈。（2）后行星齒輪機(jī)構(gòu)：后行星齒輪機(jī)構(gòu)有兩組輸入，一是后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)；二是離合器K2工作，連接輸入軸和中間齒圈/后行星架，即后行星架也與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，則后太陽(yáng)輪順時(shí)針增速旋轉(zhuǎn)。后太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速可以這樣理解：后行星架被以輸入軸轉(zhuǎn)速等速驅(qū)動(dòng)，如果后齒圈固定，則后太陽(yáng)輪為同向增速旋轉(zhuǎn)；如果后齒圈也被以輸入軸轉(zhuǎn)速等速驅(qū)動(dòng)，則后太陽(yáng)輪

50、為等速旋轉(zhuǎn)現(xiàn)在后齒圈被減速驅(qū)動(dòng)，則后太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速介于以上兩種情況之間。（3）中間行星齒輪機(jī)中間行星齒輪機(jī)構(gòu)也有兩組輸入，一是離合器K2工作，連接輸入軸和中間齒圈/后行星架，即中間齒圈與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)；二是離合器K3工作，使中間太陽(yáng)輪和后太陽(yáng)輪連接為一體，即同向增速旋轉(zhuǎn)，則中間行星架同向增速旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)比小于1，為超速擋。中間行星架的轉(zhuǎn)速可以這樣理解：中間齒圈被以輸入軸轉(zhuǎn)速等速驅(qū)動(dòng)，如果中間太陽(yáng)輪固定，則中間行星架為同向減速旋轉(zhuǎn)；如果中間太陽(yáng)輪也被以輸入軸轉(zhuǎn)速同向等速驅(qū)動(dòng)，則中間行星架為同向等速輸出；現(xiàn)在，中間太陽(yáng)輪被同向增速驅(qū)動(dòng)，則中間行星架同向增速旋轉(zhuǎn)13。 5.3.6 R擋動(dòng)力傳遞路線R擋動(dòng)

51、力傳遞路線如圖5.7所示，各行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)如下所述。 圖5.7 R檔動(dòng)力傳遞路線Fig.5.7 power transmission line of R file注：其中表示換擋執(zhí)行元件工作 （1）前行星齒輪機(jī)構(gòu)：輸入軸驅(qū)動(dòng)前齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前太陽(yáng)輪有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，單向離合器F1鎖止(或制動(dòng)器B1工作)，阻止前太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則前行星架同向減速輸出，將動(dòng)力傳遞給后齒圈。（2）后行星齒輪機(jī)構(gòu)：后齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，是動(dòng)力輸入端。制動(dòng)器B3工作，固定后行星架，則后太陽(yáng)輪反向增速旋轉(zhuǎn)，即逆時(shí)針增速旋轉(zhuǎn)。（3）中間行星齒輪機(jī)構(gòu)：離合器K3工作，將后太陽(yáng)輪和中間太陽(yáng)輪連接為一體，則中間太陽(yáng)輪也逆時(shí)

52、針旋轉(zhuǎn)，是中間行星齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸入端。制動(dòng)器B3工作，固定中間齒圈，則中間行星架相對(duì)于中間太陽(yáng)輪同向減速旋轉(zhuǎn)，即相對(duì)于輸入軸逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)13。由以上分析可知，R1擋時(shí)，前行星齒輪機(jī)構(gòu)為同向減速旋轉(zhuǎn)；后行星齒輪機(jī)構(gòu)為反向增速旋轉(zhuǎn)中間行星齒輪機(jī)構(gòu)為同向減速運(yùn)動(dòng)?？偟膫鲃?dòng)比為反向減速，即中間行星架逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)。5.4 自動(dòng)變速器的電子控制系統(tǒng) 自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)的組成如圖5.8所示，它由以下三個(gè)基本部分組成：圖5.8 自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)Fig.5.8 Electronic Control System of Automatic Transmission5.4.1信號(hào)輸入傳感器和各種控制

53、開(kāi)關(guān) 通過(guò)各種傳感器和各種控制開(kāi)關(guān)箱控制器輸入車輛行駛情況、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器工況以及司機(jī)操縱要求等信息，從輸入信號(hào)類型來(lái)看，歸納起來(lái)有以下三種輸入量：（1） 模擬量 例如節(jié)氣門(mén)位置傳感器，變速器油溫傳感器等。（2） 脈沖量 例如車速傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，變速器輸入軸傳感器等。（3） 開(kāi)關(guān)量 例如選檔桿位開(kāi)關(guān)，行駛模式開(kāi)關(guān)，低檔開(kāi)關(guān)，制動(dòng)開(kāi)關(guān)，空調(diào)開(kāi)關(guān)和巡航控制開(kāi)關(guān)等。5.4.2 微機(jī)控制部分 微機(jī)控制部分一般也稱為電子控制單元（ECU）。電子控制單元接受各種輸入信號(hào)，進(jìn)行處理，做出判斷，發(fā)出控制命令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器各種控制，并實(shí)現(xiàn)與其他控制器（發(fā)動(dòng)機(jī)等）和檢測(cè)儀器等的通信聯(lián)絡(luò)。5.4.3 輸

54、出執(zhí)行部分主要是各種電磁閥，通過(guò)電磁轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)各種控制功能，通過(guò)開(kāi)關(guān)電磁閥實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)型控制，通過(guò)比例電磁閥實(shí)現(xiàn)比例型控制7。5.5 ECU控制流程圖自定變速器能進(jìn)行自動(dòng)變速是因?yàn)镋CU接受到各種傳感器傳回的信號(hào)，然后通過(guò)ECU的計(jì)算處理，然后決定是否對(duì)液壓操縱系統(tǒng)中的電磁閥進(jìn)行通電，這樣改變液壓油的流向，從而使需要的換擋執(zhí)行元件（離合器、制動(dòng)器、單向自動(dòng)器）工作，這樣使變速器的動(dòng)力傳遞路線改變，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)換擋。自動(dòng)變速器排擋桿在不同位置時(shí)ECU的控制思路大體上一致的，我們?cè)谶@只說(shuō)明汽車換擋閥在N位和在L位時(shí)的大概的流程，其他情況的換擋流程都差不多，只是執(zhí)行元件的工作狀況不同

55、。5.5.1 N位換擋流程圖 排檔桿N位轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)節(jié)氣門(mén)位置傳感器等ECU分析計(jì)算控制K3、B1、B2、F1、F2對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁閥離合器K3 工作制動(dòng)器B1、B2 工作單向離合器F1、F2 工作掛入一檔圖5.9 N位換擋流程圖Fig.5.9 Shift flowchart of N file汽車檔位在N位時(shí)，ECU接受各個(gè)傳感器輸入的信號(hào)然后經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，然后控制離合器K3，制動(dòng)器B1、B2和單向離合器F1、F2相對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁閥，然后使離合器K3，制動(dòng)器B1、B2和單向離合器F1、F2工作，實(shí)現(xiàn)變速器掛入一檔。5.5.2 L位換擋流程圖排檔桿L位轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)節(jié)氣門(mén)位置傳感器等ECU分析計(jì)算控制K1、K3、B1、B2、F1、F2對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁閥離合器K1、K3 工作制動(dòng)器B1 停止工作制動(dòng)器B2 工作 單向離合器F1停止工作單向離合器F2 工作由一檔掛入二檔圖5.10 N位換擋流程圖Fig.5