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汽车底盘电控技术(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

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书名:汽车底盘电控技术(第2版)pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:李培军著

出版社:人民邮电出版社有限公司

出版时间:2015-08-01

书籍编号:30629715

ISBN:9787115392947

正文语种:中文

字数:161536

版次:2

所属分类:教材教辅-中职/高职

全书内容:

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图书在版编目(CIP)数据


汽车底盘电控技术/ 李培军 主编. --2版.--北京:人民邮电出版社,2015.08


职业院校汽车类“十二五”规划教材


ISBN 978-7-115-39294-7


Ⅰ.①汽… Ⅱ.①李… Ⅲ.①汽车-底盘-电气控制系统-高等职业教育-教材 Ⅳ.①U463.6


中国版本图书馆CIP数据核字(2015)第141168号

◆主 编 李培军


副 主 编 宫玉斌 王慧怡 孙 涛


责任编辑 刘盛平


责任印制 杨林杰


◆人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号


邮编 100164  电子邮件 315@ptpress.com.cn


网址 http://www.ptpress.com.cn


北京天宇星印刷厂印刷


◆ 开本:787×1092 1/16


印张:18.25  2015年8月第2版


字数:453千字  2015年8月北京第1次印刷

定价:39.80元


读者服务热线:(010)81055256 印装质量热线:(010)81055316


反盗版热线:(010)81055315

内容提要


本书采用情境教学的模式,对汽车底盘电控系统的结构及检修方法进行了系统讲解,并按知识体系将每个学习情境分解成几个学习任务,内容由浅入深,理论与实践结合紧密,易于读者系统掌握。


本书包括电控自动变速器结构与检修、新型电控变速器结构与检修、电控防抱死制动系统结构与检修、驱动防滑控制系统结构与检修、电控悬架系统结构与检修、电控动力转向系统结构与检修6个学习情境,每个教学情境中的学习任务按照“任务分析”→“相关知识”→“任务实施”→“知识与技能拓展”的思路进行编写,实践操作环节按维修厂的实际维修流程编写。


本书可作为高职高专院校汽车电子技术、汽车检测与维修等相关专业的教材,也可作为成人教育、汽车行业培训等相关课程的参考教材。

第2版前言


随着电子控制技术在汽车底盘上的应用,底盘控制技术越来越复杂,从事汽车技术服务的相关人员急需了解目前应用在汽车上的底盘电控技术,为了让从事高职高专院校汽车相关专业的教学人员以及广大从事汽车技术服务行业的技术人员能够系统地掌握汽车底盘电控技术,特编写此书。


本书以“以行业需求为导向、以能力为本位”的先进职业教育理念为指导,按照职业教育的特点进行编写。通过6个学习情境,将当今应用在汽车底盘上的各电控系统的结构、原理、检测、故障诊断等紧密结合起来,介绍给读者。


本书的参考学时为90学时,其中理论环节为48学时,实践环节为42学时,各部分的参考学时参见下面的学时分配表。

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本书由辽宁省交通高等专科学校李培军任主编,武汉船舶职业技术学院宫玉斌、长春汽车工业高等专科学校王慧怡、辽宁省交通高等专科学校孙涛任副主编,参加本书编写的还有辽宁交通高等专科学校的张凤云、康爱琴、项仁峰、李春芳、卢中德、黄宜坤、李泰然、郑宏军,长春汽车高等专科学校李明清、王立超等。本书在编写过程中,还得到了一汽大众沈阳汇众4S店孙立军先生、鞍山衡业奥迪4S店满意先生、中华联合保险公司杨晓汩先生、沈阳信宝行宝马4S店柴肖南先生等的大力支持与帮助,并参阅了许多国内外公开出版的文献,在此一并表示感谢。


由于编者水平及编写时间有限,书中难免存在不妥和错漏之处,恳请广大读者批评指正。


编者


2015年2月

学习情境一 电控自动变速器结构与检修


任务一 电控自动变速器概述


一、任务分析


随着电子技术和计算机技术的迅速发展,由微型计算机控制的自动变速器已经在各种车辆上得到了广泛的应用和普及。使用自动变速器的车辆,驾驶员不需经常地变化挡位,自动变速器会根据汽车道路行驶条件和载荷情况,以最低油耗及最佳换挡时间进行自动换挡,使自动变速器的综合性能指标均达到最佳优化水平。读者首先要了解自动变速器分类、组成等相关的基础知识,为进一步掌握自动变速器的结构打下基础。


二、相关知识


自动变速器(Automatic Transmission,AT)是指汽车驾驶中离合器和变速器的操纵都实现自动化的变速装置,目前自动变速器的自动换挡过程都是由自动变速器的电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)控制的,因此自动变速器又可简称为EAT、ECAT、ECT等。


(一)自动变速器的分类


自动变速器可以按车辆驱动方式、控制方式、变速机构、挡位数的不同来分类。


1.按驱动方式分类


自动变速器按照汽车驱动方式的不同,可分为前驱动自动变速器和后驱动自动变速器两种。


前驱动自动变速器与驱动桥合为一体,又常称为自动传动桥;后驱动自动变速器用于发动机前置后轮驱动的布置形式,变速器与主减速器、差速器分开。这两种自动变速器在结构和布置上有很大的不同,如图1-1所示。


2.按控制方式分类


自动变速器按照控制方式的不同,可分为液压控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。目前各大汽车制造厂商生产的自动变速器都采用了电子控制自动变速器。

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图1-1 前驱和后驱自动变速器


3.按照变速机构分类


按照变速机构的不同,自动变速器又可分为行星齿轮自动变速器和非行星齿轮自动变速器(又称平行轴式变速器)。行星齿轮自动变速器应用最广泛,其又可以分为辛普森式、拉威娜式和串联式。非行星齿轮自动变速器应用较少,只在本田等个别车系中应用。


4.按自动变速器前进挡的挡位数分类


按照自动变速器换挡杆置于前进挡时的挡位数,可以分为四挡、五挡、六挡等自动变速器,目前比较常见的是五挡和六挡自动变速器。


(二)自动变速器的基本组成


液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统、电子控制系统、冷却滤油装置等组成。


1.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。它是一个通过自动变速器油(ATF)传递动力的装置,可以实现动力的柔和传递。液力变矩器的主要作用是利用油液循环流动将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴,并能根据汽车行驶阻力的变化,在一定范围内自动改变传动比和扭矩比,具有一定的减速增扭功能。液力变矩器还具有自动离合器的功用,在发动机不熄火、自动变速器位于动力挡(D位或R位)的情况下,汽车可以处于停车状态。


2.齿轮变速机构


齿轮变速机构是实现变速或变向传递动力的机构。自动变速器中的齿轮变速机构所采用的形式有行星齿轮式和非行星齿轮式(普通齿轮式)两种。采用非行星齿轮式的变速器,由于尺寸较大,最大传动比较小,只有少数车型(如本田汽车)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。


3.换挡执行机构


换挡执行机构主要是用来改变齿轮变速机构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,它主要由多片式离合器、制动器、单向超越离合器等组成。


4.液压操控系统


自动变速器的液压操控系统主要包括供油部分和液压控制部分。供油部分由油泵、调压阀、油箱、过滤器、管道等组成。液压控制部分由各种控制阀和相应的油路所组成。各种控制阀和油路设置在一个板块内,称为阀体总成。液压控制系统是由油泵、各种控制阀及与之相连通的液压换挡执行元件(如离合器、制动器)组成的液压控制回路。汽车行驶中根据驾驶员的要求和行驶条件的需要,控制离合器和制动器工作状况的改变来实现变速器的自动换挡。


5.电子控制系统


电子控制系统将自动变速器的各种控制信号输入ECU,经ECU处理后发出控制指令,控制各种电磁阀的接通或断开,通过控制液压系统控制换挡离合器和制动器的供油油路,使离合器接合或分开、制动器制动或释放,实现自动换挡,并改善换挡性能。


6.冷却滤油装置


自动变速器油(ATF)在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量,并且还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量,油温会升高。油温升高将导致自动变速器油黏度下降,传动效率降低,因此必须对ATF进行冷却,保持油温在80℃~90℃。ATF是通过油冷却器与冷却水或空气进行热量交换来实现冷却的。自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质,由滤油器从油中过滤分离出去,以减小机械的磨损、液压油路的堵塞和控制阀的卡滞。


(三)自动变速器工作原理


1.液控自动变速器的工作原理


液控自动变速器工作原理如图1-2所示。它是通过机械传动方式,将汽车行驶时的车速和节气门开度这两个主控制参数转变为液压控制信号;液压控制系统的阀板总成中的各控制阀根据这些液压控制信号的变化,按照设定的换挡规律,操纵换挡执行元件动作以实现自动换挡。

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图1-2 液控自动变速器工作原理图


2.电控自动变速器的工作原理


电控自动变速器的工作原理如图1-3所示。它是通过各种传感器,将发动机的转速、节气门开度、车速、发动机水温、ATF油温等参数信号输入ECU。ECU根据这些信号,按照设定的换挡规律,向换挡控制电磁阀发出控制信号,换挡电磁阀再将ECU的控制信号转变为液压控制信号,阀板中的各控制阀根据这些液压控制信号,控制换挡执行元件的动作,从而实现自动换挡。

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图1-3 电控自动变速器工作原理图


(四)自动变速器挡位


自动变速器的换挡操纵方式有按钮式和换挡手柄式两种。驾驶员通过操纵按钮或换挡手柄进行挡位选择,使车辆前进、停止或倒退。按钮一般布置在仪表板上,换挡手柄可布置在转向柱或驾驶室地板上,如图1-4所示。


自动变速器换挡手柄一般设有P(停车挡)、R(倒挡)、N(空挡)、D(前进挡)、2(S)和1(L)(前进低挡)和O/D(超速挡)开关,如图1-5所示,有的自动变速器换挡手柄设有P、R、N、O/D、3挡、2挡、1挡。其中O/D挡为超速挡,3挡、2挡、1挡为低速挡。

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图1-4 换挡操纵手柄在车上的布置

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图1-5 自动变速器换挡杆位置示意图


换挡手柄在不同位置的功能如表1-1所示。


表1-1 自动变速器各挡位名称及功用

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(五)自动变速器的优点和缺点


1.自动变速器的优点


①操纵简单省力,减轻驾驶员的劳动强度,提高行车安全性,行驶平稳舒适性好。


②有效地衰减传动系扭转振动,并防止传动系过载。


③延长发动机及传动部件寿命,改善和提高汽车的动力性。


④减少燃油消耗,降低排放污染。


2.自动变速器的缺点


①与手动变速器相比结构较为复杂,制造难度大,生产成本高。


②维修困难,维修费用高。


③传动效率低。


任务二 液力变矩器结构及检修


一、任务分析


液力变矩器安装在发动机的飞轮上,是构成自动变速器不可缺少的重要组成部分。液力变矩器的结构和性能直接决定自动变速器的传动效率。因此,读者需要了解液力变矩器的功用,掌握其结构、工作过程、检修方法等相关知识。


二、相关知识


(一)液力变矩器的功用与组成


1.液力变矩器的功用


液力变矩器位于发动机和齿轮变速器之间,以ATF为工作介质,主要完成以下功用。


(1)传递动力


发动机的动力通过液力变矩器的主动元件,再通过ATF传给液力变矩器的从动元件,最后传给变速器。由于采用ATF传递动力,液力变矩器的动力传递柔和,且能防止传动系统过载。


(2)无级变速


根据工况的不同,液力变矩器可以在一定范围内实现转速和扭矩的无级变化。


(3)自动离合


液力变矩器由于采用ATF传递动力,当踩下制动踏板时,发动机也不会熄火,此时相当于离合器分离;当抬起制动踏板时,汽车可以起步,此时相当于离合器接合。


(4)降速增矩、缓冲振动


在涡轮转速较低时,液力变矩器可增大发动机的输出扭矩及减小变速器的输出转速,易于车辆起步;由于采用ATF作为传力介质,故可减小发动机的振动。


(5)驱动油泵


ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力,而油泵一般是由液力矩器壳体驱动的。


2.液力变矩器的组成


液力变矩器一般由泵轮、导轮、涡轮、单向离合器和锁止机构组成,如图1-6所示。

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图1-6 液力变矩器的组成


(1)泵轮


泵轮位于液力变矩器的后端,与变矩器壳体刚性连接,变矩器壳体总成用螺栓固定于发动机曲轴后端,随发动机曲轴一起旋转。因此,泵轮是液力变矩器的输入元件,将发动机的机械能转变为ATF的液力能以驱动涡轮旋转,同时,泵轮还是自动变速器油泵的驱动装置。


(2)涡轮


涡轮位于泵轮前方,涡轮通过花键孔与自动变速器的输入轴相连,是液力变矩器的输出元件。涡轮上也装有弯曲方向与泵轮叶片相反的叶片,其叶片与泵轮叶片相对放置,中间留有3mm的间隙。涡轮是自动变速器的输入元件,将ATF液力能转变为机械能,传给变速器。


(3)导轮


导轮是液力变矩器的反应元件,位于泵轮和涡轮之间,其上也装有许多弯曲的叶片,通过单向离合器单方向固定在导轮轴或导轮套管上。因此,导轮只能向一个方向自由转动,可以在汽车起步和低速行驶时,增大变速器的输入扭矩。


(4)单向离合器


单向离合器又称为自由轮机构或超越离合器,其功用是实现导轮的单向锁止。常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种。楔块式单向离合器的结构和工作原理如图1-7所示。当外座圈顺时针转动时,外座圈和内座圈的相对运动使楔块顺时针转动,因此,楔块不干涉外座圈的顺时针旋转;当外座圈逆时针旋转时,外座圈和内座圈的相对运动使楔块逆时针转动,楔块将内外座圈锁成一体。

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图1-7 楔块式单向离合器的结构与原理图


(5)锁止离合器机构


由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失,其效率不如普通机械式变速器高,为了提高液力变矩器在高转速比工况下的效率,绝大部分液力变矩器中都增设了锁止机构,使变矩器输入轴与输出轴刚性连接,提高传动效率,提高汽车在正常行驶时的燃油经济性,并防止ATF过热。目前多数液力变矩器上采用锁止离合器作为锁止装置,其接合和分开是由液力变矩器中的液压油的流向改变决定的,如图1-8所示。当车辆起步、低速或在坏路面上行驶时,此时ATF按图1-8(a)所示的方向流动,锁止离合器分离,此时液力变矩器具有变矩作用;当车速增高时,自动变速器油按图1-8(b)所示的方向流动,锁止离合器接合(锁止),将涡轮与泵轮连接成一体,此时液力变矩器无变矩作用。

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图1-8 锁止离合器的结构及工作原理


(二)液力变矩器的工作原理及特性


1.液力变矩器的工作原理


液力变矩器工作时,壳体内充满ATF,发动机带动壳体旋转,壳体带动泵轮旋转,泵轮的叶片将ATF带动起来,并冲击到涡轮的叶片;如果作用在涡轮叶片上冲击力大于作用在涡轮上阻力,涡轮将开始转动,并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮,形成图1-9所示的循环流动。

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图1-9 ATF在液力变矩器中的循环流动


1—泵轮;2—导轮;3—涡轮;4—油流


上述ATF的循环流动是两种运动的合运动。当液力变矩器工作,泵轮旋转时,泵轮叶片带动ATF旋转起来,ATF绕着泵轮轴线作圆周运动;同样随着涡轮的旋转,ATF也绕着涡轮轴线作圆周运动。旋转起来的ATF在离心力的作用下,沿着泵轮和涡轮的叶片从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时,泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压。因此,ATF在作圆周运动的同时,在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮,再流向导轮,最后返回泵轮,形成在液力变矩器环形腔内的循环运动。


2.液力变矩器的工作特性


(1)扭矩放大特性


在泵轮与涡轮的转速差较大的情况下,由涡轮甩出的ATF以逆时针方向冲击导轮叶片,如图1-10所示,此时导轮是固定不动的,因为导轮上装有单向离合器,它可以防止导轮逆时针转动。导轮的叶片形状使得ATF的流向改变为顺时针方向流回泵轮,即与泵轮的旋转方向相同。泵轮将来自发动机和从涡轮回流的能量一起传递给涡轮,使涡轮输出扭矩增大。液力变矩器的扭矩放大倍数一般为2.2左右。

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图1-10 液力变矩器扭矩放大原理


1—泵轮;2—涡轮;3—导轮;4—泵轮


液力变矩器的变矩特性只有在泵轮与涡轮转速相差较大的情况下才成立,随着涡轮转速的不断提高,从涡轮回流的ATF油会按顺时针方向冲击导轮。若导轮仍然固定不动,ATF油将会产生涡流,阻碍其自身的运动。为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器。单向离合器在液力变矩器中起单向导通的作用,当涡轮与泵轮转速相差较大时,单向离合器处于锁止状态,导轮不能转动。涡轮转速升高到一定程度后,单向离合器处于解锁状态,允许导轮按涡轮的旋转方向转动,避免涡流的产生,使油液顺利回流至泵轮。


(2)耦合工作特性


液力变矩器工作时,当涡轮转速达到泵轮转速的85%~90%时,单向离合器解锁,液力变矩器进入耦合工作区,即导轮空转,变矩器不能改变输出扭矩,只有液力耦合器的功能。液力变矩器进入耦合区的转速受发动机节气门开度和车速的影响而有所不同。液力变矩器在低速时按变矩器特性工作;在高速时按耦合器特性工作,高效区工作的范围有所扩大。


(3)失速特性


液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动,但泵轮仍保持旋转的现象,此时液力变矩器只有动力输入而没有输出,全部输入能量都转化成热能,因此变矩器中的油液温度急剧上升,会对变矩器造成严重危害。失速点转速是指涡轮停止转动时的液力变矩器输入转速,该转速大小取决于发动机扭矩、变矩器的尺寸和导轮、涡轮的叶片角度。


三、任务实施——液力变矩器检修


(一)检修要求及注意事项


①拆装及检修前将车辆可靠驻停。


②正确选用拆装与检修工具。


③检修前对变矩器进行清洗。


④拆卸液力变矩器时,最好打上装配位置标记,以便装复时按原位装回,避免影响动平衡。


⑤将变速器总成与液力变矩器组合时,要注意油泵驱动轴与油泵主动轮之间的配合键槽应确实对齐、插牢,否则会造成液力变矩器或油泵的损坏。


(二)检修方法及步骤


1.检查液力变矩器的外部


目视检查液力变矩器的外部有无损坏和裂纹,油泵驱动毂外径有无磨损、缺口有无损伤。如有异常应更换液力变矩器。


2.单向离合器检修


单向离合器的检查如图1-11所示。用专用工具插入油泵驱动毂和单向离合器外座圈的槽口中,然后用手指压住单向离合器的内座圈并转动它,检查是否顺时针转动平稳而逆时针方向锁止。如果单向离合器损坏则需要更换液力变矩器总成。


3.液力变矩器内部干涉的检查

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图1-11 检查单向离合器


液力变矩器内部干涉主要指导轮和涡轮、导轮和泵轮之间的干涉。如果有干涉,液力变矩器运转时会有噪声。


导轮和涡轮之间的干涉检查如图1-12所示。将液力变矩器与飞轮连接侧朝下放在台架上,然后装入油泵总成,确保液力变矩器油泵驱动毂与油泵主动部分接合好。把变速器输入轴(涡轮轴)插入涡轮轮毂中,使油泵和液力变矩器保持不动,然后顺时针、逆时针反复转动涡轮轴,如果转动不顺畅或有噪声,则更换液力变矩器。


导轮和泵轮之间的干涉检查如图1-13所示,将油泵放在台架上,并把液力变矩器安装在油泵上,旋转液力变矩器使液力变矩器的油泵驱动毂与油泵主动部分接合好,然后固定住油泵并逆时针转动液力变矩器;如果转动不顺畅或有噪声,则更换液力变矩器。

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图1-12 导轮和涡轮之间的干涉检查

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图1-13 导轮和泵轮之间的干涉检查


4.液力变矩器轴套径向跳动检查


将液力变矩器所在位置做个标记,暂时装到飞轮上,用百分表检查变矩器轴套的径向跳动误差,如图1-14所示。如果径向跳动超过0.30mm,则重新调整液力变矩器的安装方位;如果径向跳动过大,而仍然得不到修正,则应更换液力变矩器。


5.锁止离合器检修


锁止离合器的常见故障有不锁止和常锁止。不锁止的现象是车辆的油耗高、发动机高速运转而车速不高。具体检查时要相应检查电路部分、阀体部分以及锁止离合器本身。常锁止的现象是发动机怠速正常,但换挡杆置于动力挡(R、D、2、L)后发动机熄火。

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图1-14 液力变矩器轴套径向跳动检查


可将车速稳定在80km/h范围,在保持车速稳定的同时,轻踩制动踏板,此时应解除锁止,即发动机转速和进气管真空度都有所增加,如果无任何变化,则锁止离合器没有正常工作,可能根本就没锁止,也可能根本就不解除锁止。


若汽车保持稳定的80km/h车速,突然紧急制动,发动机熄火,说明锁止离合器不能解除锁止。


四、知识与技能拓展——四元件液力变矩器


为了使液力变矩器工作效率在进入耦合区之前不会显著下降,可采用两个导轮,分别安装在各自的单向离合器上,形成双导轮,即四元件液力变矩器,如图1-15所示。

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图1-15 四元件液力变矩器示意图


1—起动齿圈;2—变矩器壳;3—曲轴凸缘;4—第一导轮(Ⅰ);5—涡轮;6—泵轮;7—第二导轮(Ⅱ);8—自由轮机构;9—输出轴;10—导轮固定套管


四元件液力变矩器中的两个导轮具有不同的叶片进口角度,在低转速比时,两个导轮均被单向离合器锁住,按变矩器工况工作。在中转速比时,涡轮出口液流开始冲击第一导轮叶片背面,第一单向离合器松开,第一导轮与涡轮同向旋转,仅第二导轮仍在起变矩作用。在高速比时,涡轮出口液流开始冲击第二导轮叶片背面,其单向离合器松开,第二导轮也与涡轮作同向旋转,变矩器全部转入耦合器工况工作。四元件液力变矩器虽然可增大变矩器的高效率工作范围,但结构更加复杂,因此,近年来已很少使用。


任务三 齿轮变速机构结构及检修


一、任务分析


齿轮变速机构是自动变速器的重要组成部分,与液力变矩器串联组合,可以使扭矩、转速的变化范围再扩大2~4倍,以满足汽车行驶的要求,同时实现倒挡和空挡。通过本任务的学习,可以让读者更好地掌握行星齿轮变速机构的结构、工作过程、检修等相关知识,便于更好地理解自动变速器的换挡过程及各挡位的工作情况。


二、相关知识


齿轮变速机构可分为行星齿轮变速机构和非行星齿轮变速机构,目前多数齿轮变速机构都采用行星齿轮变速机构。行星齿轮变挡机构由行星齿轮机构和换挡执行机构组成,执行机构根据自动变速器控制系统的命令来接合或分离、制动或放松行星齿轮机构的某个元件,以改变动力传递路线来实现传动比的变化。


(一)行星齿轮机构


行星齿轮机构根据其组合形式的不同可分为单排行星齿轮机构和双排行星齿轮机构。


1.单排行星齿轮变速机构


如图1-16所示,单排行星齿轮机构主要由一个太阳轮(或称为中心轮)、一个带有若干个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成。


齿圈上制有内齿,其余齿轮均为外齿。太阳轮位于机构的中心,行星轮与之外啮合,行星轮与齿圈内啮合。通常行星轮有3~6个,通过滚针轴承安装在行星齿轮轴上,行星齿轮轴对称、均匀地安装在行星架上。行星齿轮机构工作时,行星轮除了绕自身轴线的自转外,同时还绕着太阳轮公转,行星轮绕太阳轮公转,行星架也绕太阳轮旋转。由于太阳轮与行星轮是外啮合,所以二者的旋转方向是相反的;而行星轮与齿圈是内啮合,所以二者的旋转方向是相同的。


设太阳轮、齿圈、行星架的转速分别为n1n2n3,齿数分别为z1z2z3,齿圈齿数与太阳轮齿数之比为α,即α=z2/z1。根据能量守恒定律,由作用在单排行星齿轮机构各元件上的力矩和结构参数,可得出表示单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式为


n1+αn2-(1+α)n3=0

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图1-16 单排行星齿轮机构


1—太阳轮;2—齿圈;3—行星架;4—行星轮


由上式可知,单排行星齿轮机构有两个自由度,通过对太阳轮、齿圈和行星架三者中的某个元件的运动进行约束和限制,则机构就可以得到一个自由度,整个行星齿轮机构就可以以一定的传动比传递动力,如图1-17所示。

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图1-17 单排行星齿轮机构的动力传动方式


1—太阳轮;2—齿圈;3—行星架;4—行星轮

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①齿圈为主动件(输入),行星架为从动件(输出),太阳轮固定,如图1-17(a)所示。此时,n1=0,则传动比i23


i23=n2/n3=1+1/α>1


由于传动比大于1,说明为减速传动,可以作为降速挡。


②行星架为主动件(输入),齿圈为从动件(输出),太阳轮固定,如图1-17(b)所示。此时,n1=0,则传动比i32


i32=n3/n2=α/(1+α)<1


由于传动比小于1,说明为增速传动,可以作为超速挡。


③太阳轮为主动件(输入),行星架为从动件(输出),齿圈固定,如图1-17(c)所示。此时,n2=0,则传动比i13


i13=n1/n3=1+α>1


由于传动比大于1,说明为减速传动,可以作为降速挡。


对比这两种情况的传动比,由于i13>i23,虽然都为降速挡,但i13是降速挡中的低挡,而i23为降速挡中的高挡。


④行星架为主动件(输入),太阳轮为从动件(输出),齿圈固定,如图1-17(d)所示。此时,n2=0,则传动比i31


i31=n3/n1=1/(1+α)<1


由于传动比小于1,说明为增速传动,可以作为超速挡。


⑤太阳轮为主动件(输入),齿圈为从动件(输出),行星架固定,如图1-17(e)所示。此时,n3=0,则传动比i12


i12=n1/n2=-α


由于传动比为负值,说明主从动件的旋转方向相反;又由于α>1,说明为减速传动,可以作为倒挡。


⑥若使太阳轮、齿圈和行星架3个元件中的任何2个元件连为一体转动,即n1=n2,n1=n3或n2=n3时,则可以得到n3=n1=n2,传动比i=1。整个行星齿轮机构中所有元件之

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