自动变速箱的组成和工作原理.docx

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自动变速箱的组成和工作原理

自动变速箱工作原理

一、综述

如果你开过自动档的车的话，你就知道自动档和手动档有两大区别

①自动档没有离合器,不像手动.

②自动档不用换档，把档把拨到DRIVED档就行。

③自动变速箱（加上扭矩转换器TORQUECONVERTER，有的地方叫它湿式离合器）和手动变速箱（加上离合器）用完全不同的方法做到了相同的功用。

汽车中自动变速箱的位置

跟手动变速箱一样，自动变速箱的主要作用就是把引擎的输出变换出很大的速度变化范围输出到驱动轮上。

奔驰CLK自动变速箱的解剖图                   

 宝马7型的6速变速器

手动和自动变速箱之间一个很重要的不同就是，手动变速箱通过把不同直径的齿轮锁住到输出轴上来达到改变齿轮比，而自动变速箱却用同一组齿轮的不同排列来产生不同的齿轮比。

那组齿轮叫做行星齿轮。

一个自动变速箱是两个行星齿轮组合在一起组成的一个整体。

从左到右：

圈齿RING轮GEAR，行星载体PLANETCARRIER，和两个太阳齿SUNGEARS

任何行星齿轮都有三个重要组成部分：

太阳齿

行星齿和行星齿载体

圈齿

每个组成部分都可以变化成为输入，输出或者静止。

选择不同的组合，就可以得到不同的齿轮比。

这样的话一组齿轮毋需和其他齿轮联上，分开就可以输出不同的齿轮比。

把两组齿轮排成一行就可以得到四个前进档和一个倒车档。

扭矩转换器（也叫湿式离合器）TORQUECONVERTERS的工作原理

如果你读过上面关于手动变速箱的讨论，你就知道引擎是通过离合器和手动变速箱连接的。

如果没有离合器的话要停车的话就非得把引擎关掉。

但是用自动变速箱的汽车是不用离合器的。

它使用的是扭矩转换器。

现在我们来看看为什么自动变速箱需要扭矩转换器，扭矩转换器的工作原理和扭矩转换器的优点和不足。

和手动变速箱一样，自动变速箱的汽车也需要在车轮和变速箱静止时能够让引擎仍旧能够转动。

手动变速箱用的是离合器来把引擎和变速箱断开。

自动变速箱用的是扭矩转换器。

扭矩转换器在引擎和变速箱之间

扭矩转换器是一种液体耦合器FLUIDCOUPLING，它能让引擎和变速箱各自独立旋转。

如果汽车在等红灯发动机怠速，引擎的转速很低，它输入扭矩转换器的扭力就很小。

所以只要轻踩煞车就可以让汽车保持静止。

你可以试试，如果你左脚去踩一下油门的话，你的右脚就要踩重一点煞车才能让汽车保持静止。

因为你给油的话，引擎转速上升，将更多的液体抽入扭矩转换器，这样就向轮子输出了更多的扭力。

如下图所示，在扭矩转换器坚固的外壳里有四个组成部分。

泵PUMP

涡轮TURBINE

定子STATOR

变速箱液体TRAMISSIONFLUID

从左至右：

涡轮，定子，泵

扭矩转换器的外壳是固定在引擎的飞轮上的，所以它和引擎转速同步。

泵上的叶片是固定在外壳上的，所以它们和引擎转速也是同步的。

下图显示各个部件是怎样装配起来的。

扭矩转换器的泵是一种离心泵。

它转动的时候就把液体向外甩。

当液体向外甩后中心就产生了一个真空这样就可以吸入更多的液体。

液体进入了和变速箱相联的涡轮的叶片，这样涡轮就推动变速箱转动。

这样汽车就开始向前跑了。

除了不用关闭引擎能让汽车停下以外，扭矩转换器事实上在汽车起步加速时输出更大的扭矩。

现代的扭矩转换器能够把引擎的扭矩放大两到三倍。

当引擎的转速比变速箱转的快时扭矩转换器能够输出比引擎大的扭矩来了。

高速时，变速箱的速度就渐渐追上引擎的转速了。

最终两者的速度就很接近了。

当然最好是相同，因为他们转速不同的话，就有能量损耗。

这也就是为什么自动档的车比手动要耗油的原因之一。

为了解决这个问题，有些汽车上的扭矩转换器上有一个锁止离合器LOCKUP材CLUTCH。

当扭矩转换器的两半转速相近时，锁止离合器就把它们联起来，这样它们之间就没有滑动。

提高了传动效率。

二、自动变速箱的原理与使用

自动波（自动变速器）的汽车，能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯地注视路面交通而不会被换档搞得手忙脚乱。

自动波对于行外人士颇显神秘，要详细剖析自动波涉及不少专业知识，希望本文能够给大家一个初步的印象。

汽车自动波常见的有三种型式，分别是液力自动波（简称AT）、机械无级自动波（简称CVT）、电控机械自动波（简称AMT）。

目前轿车普遍使用的是AT，AT几乎成为自动波的代名词，广州本田老款使用的是四速AT自动变速器，03新款改为五速AT变速器。

　　AT：

结构与手动波相比，液力自动波（AT）在结构和使用上有很大的不同。

手动波主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。

其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。

　　原理泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。

由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。

　　辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置即手动拨杆，标志P（停泊）、R（后档）、N（空档）、D（前进）,另在前进档中还设有"2"和"1"的附加档位,用以起步或上斜坡之用。

由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。

　　优缺点AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。

但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动波灵敏，因此许多玩车人士喜欢开手动波车；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。

在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。

另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。

如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动波齿轮不受损害。

　　CVT：

采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽时，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。

CVT是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT比较具有较高的运行效率，油耗较低。

但CVT的缺点也是明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器占有率约4%以下。

　　AMT：

在机械变速器（手动波）原有基础上进行改造，主要改变手动换档操纵部分。

即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。

因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。

由于AMT能在现生产的手动波基础上进行改造，生产继承性好，投入的责用也较低，容易被生产厂接受。

AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。

据悉我国今后的汽车自动波国产化将重点发展AMT。

雅阁的自动变速器换挡操作杆有7个挡位，分为“P（驻车）”、“R（倒挡）”、“N（空挡）”、“1”“2”、“D3”、“D4”。

　　P挡位置时，变速器被用机械方式锁定，在此挡着车时，最好踩下制动踏板，以免增加起动机负荷，从P挡出来时，必须踩制动踏板，按下换挡操作杆上的解除按钮。

　　R挡操作时，一定确保车不能向前移动，如果是向前行驶中，一定要制动使车停稳再进入R挡，以免损伤变速齿轮。

　　N挡为空挡，在停车短暂等候时，不管是否灭车，都可以使用N挡，但离开车时最好使用P挡。

N挡换至其他挡位时，必须踩下制动踏板，以免伤害变速齿轮。

　　D4挡为行车挡，正常驾驶时使用此挡，变速器依据车辆行驶速度与加速，自动地选择适当的齿轮，在1～4（或5）前进挡齿轮间变换，我们行车是以D4挡为主。

　　D3挡同样为行车挡，除了只在前三个前进挡齿轮只见变换外，与D4挡基本相同，但行车时一定要注意三挡齿轮所允许的最大速度，以免损坏发动机。

在山陵地带拖车时应使用D3挡，在下陡坡时也应使用此挡，以提供发动机制动，减轻制动片磨损和磨擦产生的热量。

　　2挡时变速器被锁定在第二挡齿轮上，即使停车也不会自动换至第一挡。

上陡坡时，2挡可以提供较大动力，下陡坡时，则提高发动机制动效果。

在易滑路面或冰雪路面起动车辆，2挡可以减少车轮空转打滑。

　　1挡时变速器被锁定在第一挡齿轮上，本人经验是此挡几乎不用。

　　自动挡变速器在行车过程中由电脑控制，可以根据发动机转速和车辆行驶速度自动加减挡位，在急加速过程中，变速器会减挡以便增加动力，因此急加速时一脚油门到底，车会明显感觉座一下再加速，本人行车经验是急加速时，重踩油门到3000或4000转，收一下油门再踩，强行让变速器加挡，反复3～4次直到最高挡位，行车平稳性会好很多，提速很快，还不至于让发动机高转速工作。

　　自动变速器虽然由电脑控制换挡，但会根据你的驾驶习惯自动记忆换挡转速。

有些新手开车能明显感觉到换挡冲击，是因为平时开车不敢加油，发动机长期在低转速工作，造成变速器自动在低转速换挡，而发动机低转速时扭力输出不够，带动高挡位齿轮困难，因此会感觉换挡冲击，道理应该与手挡车速度不够时换挡冲击明显相同。

解决这一问题的关键是尽量提高发动机工作转速，尽量大脚油门加速，以提高变速箱换挡转速。

根据本人经验，以2.4为例，变速箱在2000转以下换挡时，就会感觉到换挡冲击，遇到最低的是1700转换挡，换挡冲击十分严重，这辆车高速上急加速到4000转以上，跑几个回合下来，变速器自动改为2500转换挡，几乎感觉不到换挡，只能通过换挡时转速表指针掉下来确定已经换挡，后经车主自己驾驶几天以后，又恢复1700转换挡，无奈。

　　平时驾车多注意自动变速器换挡，改变不科学的驾驶习惯，减少换挡冲击，有助于减少变速器齿轮磨损，行驶的舒适性平稳性也会大大提升。

定期检查变速箱油，让变速器在良好的环境中工作，也会使你的爱车更好更放心地为你工作。

以上全是本人驾驶经验、感性认识，欢迎拍砖探讨。

无级变速原理与操作方法--  无级变速原理与操作方法

无级变速系统（CVT，continuoslyvariabletransmission），是与前面三款变速箱结构上完全不同的东西，它的内部并没有齿轮，而是以两个可改变直径的传动轮、中间套上传动条来传动。

基本原理是将传动带两头各绕在一个锥形轮盘上，轮盘的外径大小无级地变化，便使两个轮盘之间产生从“大：

小”到“小：

大”的传动比变化，由此实现变速。

此主题相关图片如下：

锥形轮之间的传动带，过去是以皮带制作，皮带不但本身能承受的拉力有限，最要命的是它和锥轮之间的摩擦力有限，容易打滑，所以早期的CVT变速箱能承受的扭矩较小，只能用在摩托车或1.0升以下的小汽车上。

事实上无级变速目前应用最广的就是在踏板式摩托车上。

经过技术改良，皮带传动的CVT目前已可用到2.0升的汽车上，但真正彻底的解决办法，是以钢制的链条替代皮带，加强扭矩的承受能力和防止打滑。

奥迪的Multitronic无级变速系统，便是采用特制的传动钢链，它可以承受较大的扭矩，目前已用到2.8升的车上。

CVT最大的优势，是速比的改变过程是无级地进行，因而行车中没有了“换挡”的概念，乘客不会感觉到换挡冲击，动力衔接也没有了换挡所引致的“真空期”。

这令CVT行车更舒服、加速也会比逐级换挡来得快。

由于行车中减少了转速的不必要波动，对省油也大有帮助。

由于目前CVT在扭矩承受极限上，仍未达到齿轮变速箱的水平，这限制了它在高级车上的应用。

但在小排量车上，近年来CVT有快速普及的趋势。

大部分车厂的无级变速系统，都会额外增设手动模式，提供手/自动一体化的功能。

不过，由于CVT理论上有无数种速比，车厂在CVT上设置的手动换挡模式，原理上只是以电脑程序将整个传动范围划分成若干段，然后按预设的段落一段一段地去变换传动比。

只要车厂愿意，将CVT的手动模式设置成5前速、6前速甚至10前速，难度都是一样的。

CVT的手动模式只为满足一些人的驾驶心态，将原本无级的传动比划分成级，实质上乃“扬短避长”之举。

CVT驾驶操作方法

1）想快请用自动模式。

以CVT变速箱的自动模式加速，可以全程保持在发动机扭力输出最高的转速，不会有动力波动和换挡“真空期”，因此是加速最快的。

手动模式不能完全利用发动机最佳转速，加上换挡耗费时间，所以加速更慢。

2）当心斜坡溜车。

不少CVT变速箱在动力接合的初段会发生打滑，如果在斜坡起步，便不能在初段阻止车辆溜坡。

所以CVT在斜坡起步时要以手刹辅助。