汽车自动变速器结构原理与故障分析.docx

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1、第一章 汽车自动变速器技术发展1.1汽车自动变速器的发展历程1914年德国奔驰汽车公司推出第一台全自动齿轮变速器，第一次实践了汽车的自动变速。但是，由于当时技术复杂和价格昂贵，这种技术并未得到普遍认可。20世纪30年代为了解决城市公共汽车频繁起步带来的麻烦，提高乘坐舒适性，自动变速器技术开始与公共汽车。第二次世界大战期间，利用自动变速器的军用越野车大大提高了越野通用性，体现出自动变速器的另一个长处。1940年美国通用奥兹莫比尔汽车公司在其批量生产的轿车上装用了带有液力元件的自动变速器直到1948年Dynaflow全自动变速器的问世，现代汽车自动变速器的雏形基本形成随后的近半个世纪以来，自动变速

2、器技术逐渐发展，自动换挡系统从全液压控制型电子液压控制执行型，特别是近二十年伴随计算机技术的飞速发展，自动变速控制技术日臻成熟，自动变速器在轿车和城市大型客车上的使用已开始普及。 经过几十年的发展，自动变速器已经出现了多种类型，其中包括液力机械式自动变速器(Automatic Transmission ,简称AT) 、机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission ,简称AMT)和无级自动变速器(Continuously Variable Transmission ,简称CVT)等三种结构形式1.2自动变速器的分类及功能1.2.1液力自动变速器液力自动变速

3、器已走过了六十多年的历史，其技术成熟，性能可靠。对液力自动变速器的研究，主要围绕提高效率而展开。20 世纪60年代研究重点是采用多元件工作轮，)70年代是使用闭锁离合器，80年代则采取增加行星齿轮变速器档位的方法及使用电子控制。最近几年，传统的液力自动变速器通过采用CAD/CAM技术来提高液力变矩器效率，增加行星齿轮变速器的档位以及电子技术的应用，液力自动变速器的性能已相当完善。现在的液力自动变速器可通过微电脑对整个传动系统进行控制。由各种电子传感器和微电脑组成的电控单元，根据各传感元件输入的信号确定换档和锁定时机，发出信号，控制执行元件，电磁阀动作，完成电控单元下达的换档、锁止等命令。200

4、2年，通用汽车公司和福特汽车公司达成协议，共同开发用于前轮驱动汽车的6档自动变速器，预计其燃油经济性将比传统4档自动变速器提高4%8%，此种变速器有望在2005年后投入使用。ZF分司也正在研究)档自动变速器7P-transimssion,该变速器用由双片飞轮组成的湿式离合器代替变换器，能提高加速性能和燃油经济性，减小排放，而且与5档自动变速器相比，体积更小，质量更轻。液力自动变速器的应用范围广，可装备轿车、客车、货车等各种车型，在汽车自动变速器行业中占有主导地位。1.2.2电控机械式自动变速器继1984年日本五十铃公司在世界上率先研制成功电子控制全机械式有级自动变速器“NAVI-5”并装于AS

5、KA轿车上后，世界上许多汽车制造公司竞相进行了类似的开发研制工作。1996年宝马M3轿车所采用的“M序列式变速器”，以全新的电液控制系统代替了传统的机械式变速器的操纵系统，并可选择自动变速和手动变速两种模式。ZF公司也推出了其电控机械自动变速器新产品ASTRONIC系列。1998年德国大众Lupo轿车安装了电控机械式自动变速器，其百公里油耗为2.99L，显示了非常光明的前景。先进的电控机械式自动变速器，均装有电控单元，它是变速器的核心。将车辆的行驶状况与希望实现的状况进行实时比较，并发出控制命令，改变变速器的档位、离合器的分离与结合以及油门的开度，实现自动选择最佳档位和最佳换档时间。在几种自动

6、变速器中，电控机械式的性能价格比最高。在中低档轿车、城市客车、军用车辆、载货车等方面应用前景较广阔。1.2.3无级自动变速器自从冯杜纳博士的VDT公司于20世纪80年代研制成功金属带式无级变速器并使之进入商品化阶段后，目前世界上已出现了一批生产金属带式无级变速器的厂家。日本本田汽车公司和VDT变速器公司共同研制的新型无级变速器已装备在了本田1996CivicHX型轿车上。包括通用汽车公司在内的国外企业都在加速发展无级自动变速器技术。据统计，截止1996年底，装备金属带式无级变速器的轿车已达120多万辆， 所装轿车发动机的排量多在0.6-3.3L之间。金属带式无级速器商品化的时间虽不长，在汽车变

7、速器中的占有率也仅占1%，其中90%在日本，10%在欧洲，但因其理论上性能优越，被视为自动变速器的主要发展方向之一1.3汽车自动变速器的作用与在技术上的突破汽车传动系统中的变速器控制自动化是汽车发展的较高级阶段，自动变速器能根据车速与发动机负荷的变化情况及时自动的进行传动比转换，从而使操作简单省力，将驾驶员从频繁的换挡操作中解脱出来，最大程度的消除了驾车者换挡技术的差异。2009年6月30日，在历经多年研制之后，中国在自动变速器领域取得了实质性的突破：国产第一台拥有完全自主知识产权的高端自动变速器欧意德全电控、低噪音、高传动比、高适用性4速自动变速器在中国最大的发动机及变速器生产基地内蒙古欧意

8、德发动机公司试生产成功，从而填补了中国在核心零部件制造领域的又一项空白。据悉，该型号自动变速器不久将正式应用于中高端乘用车上，而该公司研发的6速自动变速器的量产也已被提上日程。1.4汽车动变速器的发展趋势作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但，传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我们想要知道的是

9、，自动变速器的未来究竟将走向何方？在当前多种技术的研发中，自动变速器技术逐渐呈现出了比较明显的三大发展趋势，一是以德国大众汽车公司为代表的双离合技术，二是无级变速技术即CVT技术，三是多家公司已然推出的多挡位技术1.4.1双离合技术双离合变速器(Dual Clutch Transmission) DCT有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。而传统的手动变速器使用一台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。双离合变速器

10、(Dual Clutch Transmission) DCT有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。而传统的手动变速器使用一台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。 与传统的手动变速器相比，DSG使用更方便，因为说到底，它还是一个自动变速器，只是使用了DCT的新技术，使得手动变速器具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性，DCT比手动变速器换挡更快速、顺畅，动力输出不间断。基于DCT的特性及操作模式，DCT系统能

11、带给驾驶者有如驾驶赛车般的感受。另外，它消除了手动变速器在换挡时的扭矩中断感，使驾驶更灵敏。1.4.2无级变速技术CVT技术无级变速箱CVT（Continuously Variable Transmission)的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形传动轮上，传动轮的外径大小靠油压大小进行无级的调节。起步时，主动轮直径变为最大直径，而被动轮变为直径最小，最大轮带动最小轮，以最大的动力克服起步时的巨大阻力。在行驶中，当慢速行驶时可以令主动带轮的凹槽宽度大于被动带轮凹槽，主动带轮半径仍大于被动带轮半径，即小轮带大

12、轮，因此能传递较大的扭矩；当汽车逐渐转为高速时，液压系统迫使主动带轮的直径逐渐变小，而被动带轮的直径正好相反，在逐渐变大，从而逐渐实现了小轮带大轮1.4.3多档位技术汽车自动变速器向多档位方向发展，5档或者6档自动变速器将逐步取代4档自动变速器的主导地位。档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换档平顺性。例如宝马7系或奥迪A8装配ZF产的6档自动变速器（ZF6H26），齿数比分别是1档4.7、2档2.34、3档1.52、4档1.14、5档0.87、6档0.69。某款3.0升高级轿车的4档自动变速器齿轮比分别是1档2.78、2档1.54、

13、3档1.00、4档0.69。两者对比，显然ZF6档自动变速器具有更大的速比和更小的速比级差，因此变速时也就更加平顺。但是，档位越多意味着变速器越复杂，执行元件和齿轮数目会随之增加，不但成本增加，体积和重量也会增大，对于前轮驱动的汽车而言还会增加动力传动系统布置的困难。因此，为了缩小体积和减轻重量，要采用紧凑化设计，简化内部结构，引入电子控制系统，采用轻质材料。 第二章 汽车自动变速器液压控制系统2.1液压控制系统的组成自动变速器的自动控制是依靠由动力元件、执行机构和控制机构组成的液压控制系统来完成的。动力元件是油泵；执行机构包括各离合器、制动器的各液压缸；控制机构包括主油路调压阀、手动阀、换挡

14、阀及锁止离合器控制阀等。它们都安装在自动变速器上。电控液力自动变速器中的液压控制系统由油泵、阀体、储能器、执行机构和连接管路组成，主要控制换挡执行机构的工作，根据汽车运行状态将压力油调压后作用于液力变矩器、离合器及制动器。2.2液力变矩器的基本原理液力变矩器是一种液力传动装置，它以液体为工作介质来进行能量转换。它的能量输入部件称为泵轮，以“B”表示；它和发动机的输出轴相连，并将发动机输出的机械能转换为工作介质的动能。能量输出部件为涡轮，以“T”表示；它将液体的动能又还原为机械能输出。2.2.1液力偶合器的工作原理 如图2-1所示为液力偶合器原理图。泵轮2固定在发动机曲轴上，为能量输入端，涡轮4

15、固定在输出轴5上，为输出端。泵轮和涡轮之间有2-4mm的间隙，整个偶合器充满了液体工作介质。发动机曲轴，2-泵轮，3-偶合器壳体，4-涡轮，5-偶合器输出轴图2-1 液力偶合器2.2.1.1泵轮的运动 发动机启动后，曲轴1旋转并带动泵轮2同步旋转。充满在泵轮叶片间的工作液体随着泵轮同步旋转，这是工作液体绕传动轴的牵连运动。 在离心惯性力的作用下，工作液体在绕传动轴坐牵连运动的同时，它沿叶片间的通道从内缘向外缘流动，这是流体和叶片间的相对运动，并于泵轮的外缘流入涡轮。2.2.1.2涡轮的运动 工作液体流入涡轮后，把从泵轮处获得的能量（动量）传递给涡轮，使涡轮旋转。从涡轮外缘（涡轮入口）流入的液体

16、，既随涡轮旋转作牵连运动，又从外缘向内缘（涡轮出口）流动，这是涡轮叶片和流体的相对运动，最后，流体经涡轮内缘又流回泵轮。2.2.2液力偶合器和液力变矩器的能量转换原理2.2.2.1液力偶合器的能量转换流体在偶合器（变矩器）内的循环流动是一个相当复杂的三维流动，流体与工作叶片间的相互作用也相当复杂。因此，分析这类问题时，在流体力学方面作了一系列假定后，一般用一元流束理论来描述。对于专业性较强的一些描述方式和术语，不作介绍。2.2.2.2变矩器的能量传递原理（见图2-2） 液力变矩器与液力偶合器在结构上的最大区别就是液力变矩器比液力偶合器多加装了一个固定的流体导向装置导轮。图2-2所示为最简单的液

17、力变矩器的结构简图。它由泵轮1、涡轮2和导轮3等三个基本组件组成。 当泵轮1由发动机驱动旋转时，工作液体泵轮的外端出口b 甩出（R2即表示泵轮叶片出口在中间旋转曲面上的半径）而进入涡轮，然后自涡轮的C端（R3表示涡轮叶片出口在中间旋转曲面的半径）流出而进入导轮，再经导轮a端流入端流入泵轮而形成环流泵。11-泵轮，2-涡轮，3-导轮 图2-2 变矩器结构图2.2.3单向离合器和锁止离合器的应用 涡轮转速升高以后，由涡轮流出流体的绝对速度的方向改变，使这些流体冲击导轮叶片的背部而引起了导轮流进泵轮的流体的方向改变而使流体对泵轮产生了一个阻滞泵轮运动的力矩。要改变这种状况，关键是改变导轮流出流体绝对

18、速度方向的改变。2.2.3.1单向离合器的作用当涡轮的转速不高，由于涡轮出口流体力图使导轮反转（指和泵轮转向相反），此时单向离合器反向锁止，导轮被固定不动。最终使涡轮的输出力矩大于泵轮力矩。当涡轮转速再升高，涡轮出口流体开始冲击导轮叶片背部，导轮旋转，导轮出口流体的绝对速度改变，使导轮输出力矩保持在偶合状态。2.2.3.2锁止离合器的作用当涡轮转速达到一定值以后，它就只能工作在耦合器的工作状态，成为一个耦合器。当汽车处于高速轻载时，其效率必然很低。当汽车高速轻载时，把变矩器的泵轮和涡轮直接锁止在一起形成机械传动，充分发挥机械传动效率高的特点，汽车在良好路面行驶时，通过锁止装置把泵轮和涡轮锁止在

19、一起，使汽车高速行驶时的效率大为提高。2.3油泵液压系统的动力源主要是油泵。在自动变速器中的电液控制系统中所用的油泵大致有三种类型。一种是齿轮泵，一种是转子泵，第三种是叶片泵。2.3.1齿轮式油泵的结构和原理在自动变速器中所用的齿轮泵一般是内啮合齿轮泵。泵主要由泵体、从动论（齿圈）、主动轮和导轮轴组成。由于从动论是一个齿圈且较大，而主动轮是一个较小地外齿轮，所以，在主、从动齿轮之间的空隙用一个月牙型隔板把这个容腔分为两部分。其中一腔是进油腔（或称吸油腔），另一腔是压油腔（或称排油腔）。2.3.2转子式油泵的结构与原理转子泵实际也是内啮合齿轮泵系列中的一种。但它的齿型不是一般的渐开线齿轮而多用摆

20、线，所以又称为摆线转子泵。它主要由一对内啮合的转子组成。内转子为外齿轮，且为主动件；外转子为内齿轮，是从动件。内转子一般比外转子少一个齿。内外转子之间是偏心安装。内转子的齿廓和外转子的齿廓是由一对共轭曲线组成，因此内转子上的齿廓和外转子上的齿廓相啮合，就形成了若干密封容腔。2.3.3叶片泵的结构和原理自动变速器叶片泵的工作原理如图2-3，和普通液压传动用的单作用叶片泵的工作原理一样。这种油泵由转子1、定子2和叶片3及端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子之间有偏心距e。叶片装在转子槽中，并可在槽中滑动。当转子回转时，由离心力的作用，使叶片紧贴在定子内壁，在定子、转子、叶片和端盖间就形成了

21、若干个密封空间。图2-3 叶片泵原理图1 转子 2 叶片 3 定子2.3.4变量泵的结构与原理上述三种油泵的排量都是固定不变的，称为定量泵。为保证自动变速器的正常工作，油泵的排量应足够大，以便在发动机怠速运转的低速工况下也能为自动变速器各部分提供足够大的流量和压力的液压油。定量泵的泵油量是随转速的增大而成正比的增加的。当发动机在中高速运转时，油泵的泵油量将大大的超过自动变速器的实际需要，此时油泵泵出的大部分液压油将通过油压调节阀返回油底壳。由于油泵泵油量愈大，其运转阻力也愈大，因此这种定量泵在高转速时，过多的泵油量使阻力增大，从而增加了发动机的负荷和油耗，造成了一定的动力损失。为了减少油泵在高

22、速运转时泵油量过多而引起的动力损失，目前用于汽车自动变速器的叶片泵大部分都设计成排量可变的形式（称为变量泵或可变排量式叶片泵）。采用这种油泵的车型有福特、马自达、大宇等轿车。这种叶片泵的定子不是固定在泵壳上，而是可以绕一个销轴做一定的摆动，以改变转子与定子的偏心距，从而改变油泵的排量。在油泵运转时，定子的位置由定子侧面控制腔内来自油压调节阀的反馈油压来控制。当油泵转速过低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油路关小，使反馈压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心距油泵的排量随之增大；当油泵转速增高时，泵油量增大，出油压力随之上升，推动油压调节阀将反馈油

23、路开大，使控制腔内的反馈油压上升，定子在反馈油压的推动下绕销轴向逆时针方向摆动，定子与转子的偏心距减小，油泵的排量也随之减小，从而降低了油泵的泵油量。2.4自动变速器的机械变速机构手动变速器一般用外啮合普通齿轮变速机构，而自动变速器一般用内啮合的行星齿轮机构。和普通手动变速器相比，在传递同样功率的条件下，内啮合行星齿轮机构可以大大减小变速机构的尺寸和重量；并可以实现同向、同轴减速传动。此外，由于采用内啮合传动，变速过程中动力不间断，加速性好，工作可靠。2.4.1行星齿轮机构的基本结构和工作原理 行星齿轮机构按照齿轮排数不同。可以分为单排和多排行星齿轮机构。 多排行星齿轮机构一般由几个单排行星齿

24、轮机构组成。 在自动变速器中一般应用2-3个单排行星齿轮机构组成一个多排行星齿轮机构。 但单排行星齿轮机构是分析多排行星齿轮机构的基础。2.4.1.1单排行星齿轮机构和它的传动原理 一个单排行星齿轮机构由太阳轮1、行星齿轮和行星齿轮架2及环齿圈3组成。 由于行星齿轮和行星架是一个整体（以下简称行星架），所以，在一个行星排中只有三个基本组件：太阳轮、行星架和环齿圈。2.4.1.2单排行星齿轮机构的组合方式 由于单排行星轮机构有两个自由度，因此，它没有固定的传动比，不能直接用于变速传动，也就不能传递功率。 所以，行星排在传递功率时，三组件中的一个必须被锁止，使其它二个组件中的一个为主动件，另一个为

25、从动件。通过这两个组件才可能传递功率，也才有固定的传动比。 一个行星排可以得到八种不同的组合方式。2.4.2变速机构中换档执行机构与工作原理 内啮合式的行星齿轮机构，通过对行星排基本独立组件采取不同的约束，就可以改变传动关系而得到不同的传动比，使自动变速器得到不同的档位。 对行星排各基本独立组件进行约束的机构，就是换档执行机构。换档执行机构由离合器、制动器和单向离合器组成。2.4.2.1离合器 离合器是换档执行机构中进行连接的主要组件。 离合器连接输入轴与行星齿轮机构，把液力变矩器输出的动力传递给行星齿轮机构；或把行星排的某两个组件连接在一起，使之成为一个整体。 直接离合器：直接离合器把输入轴

26、与输出动力传递至双行星排的共享太阳轮。 前进离合器：前进离合器C1则是输入轴和前环齿圈之间的连接件。直接离合器和前进离合器都是把动力由输入轴传递至行星排，而在超越离合器C0则是可以实现行星排中两个独立组件之间的连接。在超速行星排中，如果超越离合器啮合，则把超速行星架和超速太阳轮连接为一体。使超速行星排形成直接传动。2.4.2.2单向离合器 单向离合器又称自由轮离合器，在液力变矩器和行星排中均有应用。 在行星排中，它用来锁止某一个组件的某种转向。它同时还具有固连作用，当与之相连组件的受力方向与锁止方向相同时，该组件在即被固连；当受力方向与锁止方向相反时，该组件即被释放。 单向离合器的锁止和释放完

27、全由与之相连组件的受力方向来控制。常见的单向离合器有滚柱式和楔块式两种。 滚柱式单向离合器一般由内环、外环、滚柱和保持弹簧组成。内环通过内花键的形式和行星排的某个组件相连；外环通过外花键的形式与行星排的另一个组件或变速器壳体相连。 总归，单向离合器的内环和外环，一个连接旋转件而另一个连接固定件，滚柱弹簧安装在外环（或内环） 的斜槽内，弹簧的弹力将滚柱推向较窄的一端。2.4.2.3制动器 自动变速器中的制动器是用来固定行星排中的某个基本组件。 通过制动器的结合，把行星排中的某个组件和变速器壳体连接起来，使之不能转动。 自动变速器中的制动器有两种，一种是片式制动器；一种是带式制动器。带式制动器又称

28、制动带。 片式制动器：片式制动器主要由制动鼓、制动片（钢片和摩擦片）、制动毂、回位弹簧及弹簧座等组成。带式制动器：带式制动器的主要零件为制动鼓、制动带、油缸、活塞弹簧等。2.5液压控制系统的工作原理汽车自动变速器的电液控制系统虽然随着汽车型号的变化、汽车厂家的变化或电液结合部分的改进而呈现不同的控制模式，但作为一个电液自动控制系统，它和其它电液自动控制系统一样，都可以把它们归结为具有共性的四个部分：液压系统的动力源：液压系统是一个应用油泵把机械能转化为液压油的压力能的传动与控制的系统。液压系统的动力源通过能量传递介质压力油（ATF）向整个液压系统提供能量。液压油既是能量传递的介质，也是自动变速

29、器机械部件润滑的主要介质。自动变速器中的油泵一般应用齿轮泵、转子泵或叶片泵（变量泵）。电液控制系统的信号源：信号源向电液控制系统提供各种换档控制需要的控制信号。在全液压式自动变速器中，这种信号源主要是节气门阀（Throttle valve）和速控阀(Governor)。电液液压控制系统中的液压控制机构：液压控制机构主要由换档机构和缓冲安全机构组成。无论在全液压式自动变速器或电控式自动变速器中均占液压控制机构有相当重要的地位。液压控制机构主要由手动阀、换档阀、调压阀、电磁阀（含脉宽调制比例阀）及一些辅助控制阀组成。执行机构：在自动变速器的液压控制系统中，其执行机构却一般是柱塞式单作用油缸，它的回

30、程一般必须用弹簧来保证。液压控制系统中的执行机构主要用来推动各种离合器和制动器。所以，在实际制作中，把油缸和离合器或制动器作为一个部件。2.5.1电液控制系统中的液压控制机构自动变速器的换档主要通过液压控制机构控制主油路的流向，推动和改变液压执行机构，然后使行星齿轮机构的啮合关系发生变化而得到不同的传动速比。整个液压控制机构除前述的动力源、信号源外，还包括压力-流量控制阀、手动换档阀、各档换档阀和一些辅助的控制阀。在自动变速器中的液压元件也和普通的液压控制系统一样，可以分为压力阀、方向阀流量阀等，但由于自动变速器结构紧凑，有些阀具有综合功能。2.5.1.1主调节阀自动变速器中的主压力调节阀，其

31、作用相似于液压系统中的溢流阀，它调节自动变速器液压控制系统主油路的压力和流量。这种主压力调节阀采用阶梯式滑阀。它可以根据来自控制系统中其它几个控制阀的反馈油压的变化来改变所调节的主油路油压的大小。动作原理：当手动阀没有处于倒档状态时，倒档反馈压力所产生的作用力不存在。所以主油路压力较小.当油门增大、发电机转速升高时，油泵的输出流量增大，引起上腔压力增大，阀芯下移，阀口开口量加大。2.5.1.2二次调节阀二次调节阀又称调节阀。自动变速器中的辅助调节阀，主调节阀通过油口进入辅助调节阀，通过油路接到变矩器油路（中间经变矩器的锁止继动阀）；通过辅助调节阀的油路接入润滑油路。油路通油泵入口，该油路是一条

32、泄油路。辅助调节阀并联在变矩器油路上，就是为了进一步降低压力。一般变矩器的供油压力为0.2MPa，最大值一般为0.39Mpa。其工作原理和主节筏一样。一、方向控制阀1手动控制阀手动控制阀，它和驾驶室的换档操纵手柄相连。当操纵手柄选择了不同的档位时，手动控制阀处于不同的工位，把油泵来油转换到不同的油口，连接到不同换档阀。不同的自动变速器，该阀的转换方向也不一样，但原理却没有什么不同。动作原理：驾驶室的操纵手柄一般有六个位置：P、R、N、D、2、L（有一些有七个位置）。该手动阀对应也有六个工位。由于该阀有4个工作出油口，定义为“2”、“D”、“P”、“ R”;一个进油口（和油泵出口相连），两个泄油

33、口，共七个进出油口；根据液压系统的一般规则，可以把这个手动阀简化为一个六位七通手动换向阀。如图2-39所示。手动阀的四个出油口根据手动阀的六个位置P、R、N、D、2、L组成了不同的输出形式。2.换档阀（液动方向阀）在自动变速器中，换档阀的动作直接决定了自动变速器的升降档。而换档的时机取决于在换档阀两端的节气门油压和速控阀油压。从整个换档过程可以看出，换档阀动作是由作用于换档阀两端的油压来决定的，所以，把它归类于液动方向阀。（1） 1-2档换档阀1-2档换档阀由两部分组成：1-2档换档阀和低速滑行调节阀。在全液压式的自动变速器中，这两个阀组合在一起，而在电控式自动变速器中,这两者是分开的。（2）

34、2-3档换档阀2-3档换档阀由换档阀主阀和中间换档阀组成。当1-2档换档阀动作，自动变速器升入二档，并把手动阀在“D”位时的“D”口压力油经1-2档换档阀接到了2-3档换档阀。此时，2-3档换档阀并不动作，倒档离合器B3的回油经该阀通到手动阀“R”油路回油。（3）3-4档换档阀3-4档换档阀的上部一个强制降档柱塞，弹簧下端才是换档阀。3-4档换档阀和电磁阀一起工作。电磁阀开关安装在驾驶室仪表板或换档操纵手柄上，俗称O/D开关。电磁阀控制着换档阀上腔强制降档柱塞的控制油路的通断。其工作原理如图所示。2.5.2.3辅助控制阀在自动变速器的电液控制系统中除了上述主要的控制阀外，还有很多其它的辅助控制

35、阀。这些控制阀基本是一些单边控制阀或双边控制阀。一般来说，在系统中它主要起一个减压或节流的作用。1.顺序阀（1）倒档制动顺序阀倒档顺序阀可以看成为一个普通的压力顺序阀。（2）倒档离合器顺序阀倒档离合器顺序阀主要控制倒档离合器（又称后离合器）的外活塞。2.其它辅助液压控制阀在自动变速器液压系统中，除了以上的主要控制阀和顺序阀以外，还有一部分辅助液压控制阀。这些辅助液压控制阀多是单边或双边控制阀，这些单双边控制阀的阀口，在液压系统中起节流或减（稳）压作用。如随动阀等。 3.电磁阀随着自动变速器控制技术的发展，由全液压控制发展到电液控制，继而发展到了智能控制。在液压控制和电液控制中，主要应用了普通电

36、磁阀（即开关式电磁阀）和比例电磁阀，后者主要是脉宽调制式的比例电磁阀。（1）普通开关式电磁阀开关式电磁阀在油路中主要起关断或开通某条油路的作用。（2）比例电磁阀普通脉冲电磁阀它是一种普通的脉冲电磁阀，可以把它看作一种高速开关阀，这种阀和普通的开关电磁阀一样，只有开、关两种工作状态，不过它采用脉宽调制的方法来控制开关阀的开启时间和关闭时间。这种周期T不变，通过改变导通时间来改变占空比的控制方式称为脉宽调制式（PWM）。4.球阀在自动变速器中有很多球阀，在系统图中也可以看到它们有各种符号。作为球阀的一种最基本的应用就是作为单向阀来使用。在自动变速器中，除了作为单向阀使用外，它还有其它的一些功用。四

37、减振器在自动变速器中，为了防止离合器或制动器的过快啮合而引起换档冲击，除了在控制阀上采取了一定的措施以外，还在某些制动器或离合器（例如第二制动器、前后离合器）的进油路上并联一个减振器（即蓄能器）。第三章 汽车自动变速器常见故障及分析一、自动变速器油路故障的诊断1、故障现象 （1）无论操纵手柄位于倒挡、前进挡或前进低挡，汽车都不能行驶； （2）冷车起动后汽车能行驶一小段路程，但热车状态下汽车不能行驶。 2、故障原因 （1）油泵损坏。 （2）自动变速器油底渗漏，液压油全部漏光。 （3）油泵进油滤网堵塞。 （4）主油路严重泄漏。 （5）操纵手柄和手动阀摇臂之间的连杆或拉索松脱，手动阀保持在空挡或停车

38、挡位置。 3、故障诊断与排除 （1）检查自动变速器内有无液压油。其方法是：拔出自动变速器的油尺，观察油尺上有无液压油。若油尺上没有液压油，说明自动变速器内的液压油已漏光。对此，应检查油底壳，液压油散热器、油管等处有无破损而导致漏油。如有严重漏油处，应修复后重新加油。 （2）若冷车起动时主油路有一定的油压，但热车后油压即明显下降，说明油泵磨损过甚。对此，应更换油泵。 （3）拆下主油路测压孔上的螺塞，起动发动机，将操纵手柄拨至前进挡或倒挡位置，检查测压孔内有无液压油流出。 （4）若主油路测压孔内只有少量液压油流出，油压很低或基本上没有油压，应打开油底壳，检查油泵进油滤网有无堵塞。如无堵塞，说明油泵

39、损坏或主油路严重泄漏，对此，应拆卸分解自动变速器，予以修理。 （5）若主油路侧压孔内没有液压油流出，应打开油底壳，检查手动阀摇臂轴与摇臂间有无松脱，手动阀阀芯有无折断或脱钩。若手动阀工作正常，则说明油泵损坏。对此，应拆卸分解自动变速器，更换油泵。 （6）检查自动变速器操纵手柄与手动阀摇臂之间的连杆或拉索有无松脱。如果有松脱，应予以装复，并重新调整好操纵手柄的位置。 （7）若测压孔内有大量液压油喷出，说明主油路油压正常，故障出在自动变速器中的输入轴，行星排或输出轴。对此，应拆检自动变速器。 二、自动变速器打滑故障的诊断 1、故障现象 （1）起步时踩下油门踏板，发动机转速很快升高但车速升高缓慢。

40、（2）行驶中踩下油门踏板加速时，发动机转速升高但车速没有很快提高。 （3）平路行驶基本正常，但上坡无力，且发动机转速很高。 2、故障原因 （1）液压油油面太低。 （2）液压油油面太高，运转中被行星排剧烈搅动后产生大量气泡。 （3）离合器或制动器摩擦片、制动带磨损过甚或烧焦。 （4）油泵磨损过甚或主油路泄漏，造成油路油压过低。 （5）单向超越离合器打滑。 （6）离合器或制动器活塞密封圈损坏，导致漏油。 （7）减振器活塞密封圈损坏，导致漏油。 3、故障诊断与排除 打滑是自动变速器中最常见的故障之一。虽然自动变速器打滑往往都伴有离合器或制动器摩擦片严重磨损甚至烧焦等现象，但如果只是简单地更换磨损的摩

41、擦片而没有找出打滑的真正原因，则会使修后的自动变速器使用一段时间后又出现打滑现象。因此，对于出现打滑的自动变速器，不要急于拆卸分解，应先做各种检查测试，以找出造成打滑的真正原因。 （1）对于出现打滑现象的自动变速器，应先检查其液压油的油面高度和品质。若油面过低或过高，应先调整至正常后再做检查。若油面调整正常后自动变速器不再打滑，可不必拆修自动变速器。 （2）检查液压油的品质。若液压油呈棕黑色或有烧焦味，说明离合器或制动器的摩擦片或制动带有烧焦，应拆修自动变速器。 （3）做路试，以确定自动变速器是否打滑，并检查出现打滑的挡位和打滑的程度。将操纵手柄拨入不同的位置，让汽车行驶。若自动变速器升至某一

42、挡位时发动机转速突然升高，但车速没有相应地提高，即说明该挡位有打滑。打滑时发动机的转速愈容易升高，说明打滑愈严重。 根据出现打滑的规律，还可以判断产生打滑的是哪一个换挡执行元件： 若自动变速器在所有前进挡都有打滑现象，则为前进离合器打滑。 若自动变速器在操纵手柄位于D位时的1挡有打滑，而在操纵手柄位于L位或1位时的1挡不打滑，则为前进单向超越离合器打滑。若不论操纵手柄位于D位或L位或1位时，1挡都有打滑现象，则为低挡及倒挡制动器打滑。 若自动变速器只在操纵手柄位于D位时的2挡有打滑，而在操纵手柄位于S位或2位时的2挡不打滑，则为2挡单向超越离合器打滑。若不论操纵手柄位于D位或S位或2位时，2挡

43、都有打滑现象，则为2挡制动器打滑。 若自动变速器只在3挡有打滑现象，则为倒挡及高挡离合器打滑。 若自动变速器只在超速挡时有打滑现象，则为超速制动器打滑。 若自动变速器在倒挡和高挡时都有打滑现象，则为倒挡及高挡离合器打滑。 若自动变速器在倒挡和1挡时都有打滑现象，则为低挡及倒挡制动器打滑。 （4）对于有打滑故障的自动变速器，在拆卸分解之前，应先检查自动变速器的主油路油压，以找出造成自动变速器打滑的原因。自动变速器不论前进挡或倒挡均打滑，其原因往往是主油路油压过低。若主油路油压正常，则只要更换磨损或烧焦的摩擦元件即可。若主油路油压不正常，则在拆修自动变速器的过程中，应根据主油路油压，相应地对油泵或

44、阀根据进行检修，并更换自动变速器的所有密封圈和密封环。 三、换挡冲击过大故障的诊断 1、故障现象 （1）在起步时，由停车挡或空挡挂入倒挡或前进挡时，汽车震动较严重。 （2）行驶中，在自动变速器升挡的瞬间汽车有较明显的闯动。 2、故障原因 导致自动变速器换挡冲击大的故障原因很多，主要原因在于调整不当，机构元件性能下降或损坏，电子控制系统有故障，具体原因有： （1）发动机怠速过高。 （2）节气门拉索或节气门位置传感器调整不当，使主油路油压过高。 （3）升挡过迟。 （4）真空式节气门阀的真空软管破裂或松脱。 （5）主油路调压阀有故障，使主油路油压过高。 （6）减振器活塞卡住，不能起减振作用。 （7）

45、单向阀钢球漏装，换挡执行元件（离合器或制动器）接合过快。 （8）换挡执行元件打滑。 （9）油压电磁阀不工作。 （10）电脑有故障 3、故障诊断与排除 由于引起换挡冲击的原因较多，因此，在诊断故障的过程中，必须循序渐进，对自动变速器的各个部分做认真的检查。一定要在全面检测的基础上，有针对性地进行分解修理，切不可盲目地拆修。总体而言，若是由于调整不当所造成的，只要稍作调整即可排除；若是自动变速器内部控制阀、减振器或换挡执行元件有故障，应分解自动变速器，予以修理；若是电子控制系统有故障，应对电子控制系统进行检测，找出具体原因，加以排除。具体检查诊断与排除步骤如下： （1）检查发动机怠速。装用自动变速

46、器的汽车的发动机怠速一般为750r/min左右。若怠速过高，应按标准予以调整。 （2）检查节气门拉索或节气门位置传感器的调整情况。如不符合标准，应重新予以调整。 （3）检查真空式节气门阀的真空软管。如有破裂，应更换；如有松脱，应重新连接。 （4）做道路试验。如果有升挡过迟的现象，则说明换挡冲击大的故障是升挡过迟所致。如果在升挡之前发动机转速异常升高，导致在升挡的瞬间有较大的换挡冲击，则说明离合器或制动器打滑，应分解自动变速器，予以修理。 （5）检测主油路油压。如果怠速时的主油路油压高，则说明主油路调压阀或节气门阀有故障，可能是调压弹簧的预紧力过大或阀心卡滞所致；如果怠速时主油路油压正常，但起步

47、进挡时有较大的冲击，则说明前进离合器或倒挡及高挡离合器的进油单向阀阀球损坏或漏装。对此，应拆卸阀板，予以修理。 （6）检测换挡时的主油路油压。在正常情况下，换挡时的主油路油压会有瞬时的下降。如果换挡时主油路油压没有下降，则说明减振器活塞卡滞。对此，应拆检阀板和减振器。 （7）电子控制自动变速器如果出现换挡冲击过大的故障，应检查油压电磁阀的线路以及油压电磁阀工作是否正常、电脑是否在换挡的瞬间向油压电磁阀发出控制信号。如果线路有故障，应予以修复；如果电磁阀损坏，应更换电磁阀；如果电脑在换挡的瞬间没有向油压电磁阀发出控制信号，说明电脑有故障，对此，应更换电脑。 参考文献：1. 葛安林 自动变速器（二）液力变矩器 汽车技术 2001（6）2马文星 液力传动在汽车上的应用与展望 汽车技术 1991（2）3过学迅 汽车自动变速器 北京：机械工业出版社出版1999（1）4 张银生 轿车自动变速器故障诊断与分析 北京：机械工业出版社 2008（3）致谢通过写这次论文是我对汽车自动变速器的发展，应用以及其基本结构和工作原理有了一个较为深刻的认识，在论文的写作过程中，查阅了大量的资料，学会了如何去学习知识。本次论文写作是在韩冬教授的指导下完成的。在论文写作的过程中，韩冬老师给予了指导，并提供了很多与该研究相关的重要信息，培养了我对科学研究的严谨态度和创新精神。这将非常