自动变速器教案二

汽车工程系教案200/200学年第学期课程名称：汽车构造（二）授课教师：班级：第05讲题目：第四章自动变速器第05讲行星齿轮变速器的结构原理第周星期本讲教学目标：知识点·行星齿轮变速机构的结构及其工作原理·行星齿轮变速器执行元件的工作原理能力点·通理解掌握行星齿轮变速器的工作特点·能够理解自动变速器执行元件的原理本讲主要内容：·行星齿轮变速机构的结构与工作原理·自动变速器执行元件的工作原理本讲教学要求及适合专业：·汽车检测与维修专业（2课时）·简介·自动变速器执行元件的工作原理·重点讲解·行星齿轮机械变速器工作原理教学重点：·行星齿轮机械变速器工作原理教学难点：·行星齿轮机械变速器工作原理教学方法及手段：导入、重点介绍、简介、对比介绍、归纳小结、多媒体作业或课外阅读资料：1．叙述行星齿轮机械变速机构的变速原理2．结合图示，能正确说明行星齿轮机械变速机构的动力传递路线。3．自动变速器执行元件有那几种类型并简单说明它们的工作原理。上一讲回主页下一讲不同专业本章内容比较：·汽车检测与维修专业（2课时）·简介自动变速器执行元件的工作原理。在《自动变速器》课中重点讲解·重点讲解行星齿轮变速机构的结构与工作原理·汽车维修与营销专业（1课时）·简介自动变速器执行元件的工作原理·重点讲解行星齿轮变速机构的结构与工作原理·汽车制造与维修专业（1课时）·简介自动变速器执行元件的工作原理·重点讲解行星齿轮变速机构的结构与工作原理·汽车电子技术专业（1课时）·简介自动变速器执行元件的工作原理·重点讲解行星齿轮变速机构的结构与工作原理本讲教学内容：由普通机械变速器的变速机构导入本讲内容：重点介绍：·要求掌握行星齿轮变速机构的组成结构·所有专业要求一致一、行星齿轮变速机构的结构与工作原理·液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩，但变矩比不大，变速范围不宽，远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩，扩大其变速范围，提高汽车的适应能力，在液力变矩器后面又装一个辅助变速器――有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。·行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成．行星排的多少与档数的多少有关，其基本结构和工作原理，可用最简单的单排行星齿轮机构说明。1、单排行星齿轮机构的结构组成（1）单排行星齿轮机构的三个基本元件是：太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。（2）太阳齿轮位于中心位置；几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上，这些行星齿轮与太阳齿轮相啮合，并一般均匀布置在太阳齿轮周围；外面是同行星齿轮相啮合的齿圈。（3）单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁关系，可得出不同的传动状态。重点介绍：·要求掌握行星齿轮变速机构的变速原理·所有专业要求一致·利用实物演示的方式重点讲解行星齿轮变速机构的变速原理2、行星齿轮工作原理(1)行星齿轮机构运动规律·设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。则根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式：·n1+αn2-(1+α)n3=0和Z1+Z2=Z3（2）行星齿轮机构各种运动情况分析·由上式可看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动(即使该元件转速为0)，或使其运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值)，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。固定件主动件从动件转速旋转方向齿圈太阳轮行星架减速与主动件同向行星架太阳轮加速太阳轮齿圈行星架减速与主动件同向行星架齿圈加速行星架太阳轮齿圈减速与主动件反向齿圈太阳轮加速·在n3=n1或n2=n3时，同时可得n1=n2=n3。故，若使三元件中的任何两个元件连成一体旋转，则第三元件转速必与二者转速相等，即行星排按直接挡传动，传动比i=1·即所有元件都不受约束，可以自由转动，则行星齿轮机构失去传动作用，此种状态相当于空挡。所有专业要求一致：重点掌握：·要求学生理解掌握行星齿轮机构在自动变速器上的应用3、行星齿轮机构在自动变速器上的应用·在现代汽车行星齿轮变速器中，广泛地采用了辛普森式（Simpson）双排行星齿轮机构和腊文脑（Ravigneaux或译为拉维奈尔赫）式复合行星齿轮机构。腊文脑式复合行星齿轮系统的结构特点为：两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星齿轮架。行星齿轮架上的两套行星齿轮互相啮合。其中，短行星齿轮与小太阳齿轮相啮合，长行星齿轮与大太阳齿轮相啮合。辛普森式行星齿轮系统由共用一个太阳齿轮的前、后两排行星齿轮机构组成。下图为丰田A340E自动变速器的行星齿轮机构·有三个行星排，可组合出四个档位·不同行星排有的元件是公用的·固定元件的动作由制动器和单向离合器完成汽检专业要求：简要介绍：·要求学生了解自动变速器换档执行机构结构原理及其特性，在《自动变速器》课中重点讲解汽贸、汽车和汽电专业要求：简单介绍：·要求学生了解自动变速器换档执行机构结构原理及其特性·左图为换档离合器二、自动变速器换档执行机构·自动变速器换档执行机构与普通手动变速器换档执行机构不同，自动变速器的离合器、制动器、单向锁止离合器代替了普通手动变速器中的同步器，而且完全由电、液系统实现自动控制。·行星齿轮变速器的换档执行元件包括换挡离合器、换挡制动器和单向离器。简单介绍：·要求学生了解换挡离合器结构原理及其特性·所有专业要求一致1、离合器的结构原理·换挡离合器为湿式多片离合器，当液压使活塞把主动片和从动片压紧时，离合器接合；当工作液从活塞缸排出时，回位弹簧使活塞后退，使离合器分离。（1）离合器的作用·连接作用将行星齿轮机构中某一元件与输入部分相连，使该元件成为主动元件。·连锁作用将行星齿轮机构中任意二元件连锁为一体，使三个元件具有相同的转速。这时行星齿轮机构作为一个刚性整体，实现直接传动。（2）离合器的组成·摩擦片一般用纸质浸树脂材料做成，也有用铜基烧结粉末冶金做成。一般自动变速器的离合器摩擦片的个数为3～5个，其中低速档和倒档离合器摩擦片的个数较多。·压板一般用特殊钢制成，形状为圆盘形，外圆带齿。压板与摩擦片配合成对，但也有部分车型在相邻摩擦片之间放多个压板，这是为了调整间隙。·活塞一般用铝合金制成，表面镀有软金属，形状为环状圆柱形，端面有止回阀和弹簧座。·离合器鼓和缸体一般由铸铁做成，内有液压缸体及相关油道，摩擦片与压板均装于离合器鼓内并用卡簧将压板限位。·密封圈一般由橡胶做成，在活塞内外各一个。密封圈常用的有O型及开口型密封圈，O型密封圈无方向性，但开口型密封圈安装，开口必对缸体。·碟形弹簧有些自动变速器的离合器中装有碟形弹簧，目的是为了减轻活塞工作时的冲击，同时活塞回位时又可充当回位弹簧。安装时，碟形弹簧小端对着活塞。·档圈离合器压板最外面一块由于承受较大的冲击力，因此厚度比其他压板大很多（约2—3倍），其平整面安装时对着摩擦片。（3）离合器接合·当控制油液流至活塞缸时，推动单向阀钢球，使其关闭单向阀。活塞克服回位弹簧力的作用将摩擦片与钢片压紧，产生摩擦力。动力输出。（4）离合器分离·当控制油压减小时，，使单向阀在离心力的作用下离开阀座，活塞缸缘的油液经单向阀流出。回位弹簧的作用，活塞返回到原位，离合器分离。（5）离合器的组合应用·离合器C1起作用时，动力从输入轴传到齿圈。·离合器C2起作用时，动力从输入轴传到太阳轮。·离合器C1及C2同时接合，是直接挡。·与换挡离合器对比介绍所有专业要求一致：简单介绍：·要求学生了解换挡制动器结构原理及其特性·图4-1为片式换挡制动器·行星齿轮变速器的单向离合器与液力变矩器中的单向离合器结构相同。归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容2、制动器结构原理·换挡制动器通常有两种形式：一种是湿式多片制动器，其结构与湿式多片离合器基本相同，不同之处是制动器用于连接转动件和变速器壳体，使转动件不能转动。换挡制动器的另一形式是外束式带式制动器。1）制动器的作用·将行星齿轮机构中某一元件与变速器壳体相连，使该元件受约束而固定，制动器有盘式制动器和带式制动器，盘式制动器结构和工作原理与离合器完全相同，只不过在作用上有所不同。盘式制动器连接运动元件与变速器壳体，而离合器连接的是两个运动元件。图3-12）带式制动器·组成：其主要组成部件包括制动带、液压缸和推杆等，制动鼓通常就是离合器的外壳。·原理：当压力油从活塞右端进入时，作用在活塞上的油压克服弹簧力及活塞左端残余油压，活塞被推向左端，通过推杆使制动带抱紧离合器的外壳，起制动作用；当需要解除制动时，压力油从活塞左端进入，而活塞的右端卸压，活塞在油压和弹簧力作用下迅速右移，制动带释放。上一讲回主页下一讲