【正文】 K1 K2 K3 F K0 1H O O 1M O O O 2H O O 2M O O O 3H O O 3M O O O 4H O O 4M O O O R O O 注： H— hydraulic 液壓 M— mechanical 機(jī)械 O— 結(jié)合 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案 實(shí)驗(yàn)臺(tái)共設(shè)計(jì)隱蔽式可控故障點(diǎn) 40 處，最大程度的接近實(shí)際故障，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，在有故障與無(wú)故障兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。這樣動(dòng)力通過(guò)離合器 K3驅(qū)動(dòng)行星齒輪架繞大太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)大太陽(yáng)齒輪被固定，動(dòng)力得以通過(guò)齒圈輸出。 變速器處于機(jī)械 3擋時(shí)， J217 控制電磁閥 N90 使離合器 K3接合，直接驅(qū)動(dòng)行星齒輪架，手動(dòng)閥控制離合器 K K2 接合，行星齒輪組被鎖定，動(dòng)力直接通過(guò)離合器K3進(jìn)行傳遞。動(dòng)力傳遞由渦輪軸 → 離合器 → 小太陽(yáng)齒輪 → 短行星齒輪 → 長(zhǎng)行星齒輪 → 齒圈。 圖 210 大眾 01M自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 傳動(dòng)路線 當(dāng) 手動(dòng)閥位于 “D” 擋時(shí)，變速器的各擋傳動(dòng)路線如下 ： 1擋時(shí)， J217 通過(guò)控制電磁閥 N91 使離合器 K1 接合 ， 太陽(yáng) 輪參加工作，行星齒輪架固定不動(dòng)，動(dòng)力傳遞由渦輪軸 → 離合器 K1→ 小太陽(yáng)齒輪 → 短行星齒輪 → 長(zhǎng)行星齒輪 → 齒圈。如果離合器 K1 工作，就會(huì)驅(qū)動(dòng)小太陽(yáng)齒輪。其中行星齒輪組是由 1個(gè)小太陽(yáng)齒輪、 1 個(gè)大太陽(yáng)齒輪、 3 個(gè)短行星齒輪、 3 個(gè)長(zhǎng)行星齒輪、行星齒輪架及齒圈組成。當(dāng)鎖止離合器接合時(shí)，變速器的前進(jìn)擋由液力變矩器的打滑方式變?yōu)闄C(jī)械直接驅(qū)動(dòng)的方式。從理論上講，變速器的每個(gè)擋位又分液壓和機(jī)械 2種狀態(tài)。變速器的殼體為整體式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括行星齒輪、閥體、離合器及制動(dòng)器等。 如1 2 3 4 5 6 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 29為 大眾 01M自動(dòng)變速器執(zhí)行器元件實(shí)物圖 圖 29 大眾 01M自動(dòng)變速器 執(zhí)行器 元件 實(shí)物 圖 電控系統(tǒng) 自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)（圖 29）包括有控制單元 (J217)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 (J220)閥體、變速器油溫度傳感器 (G93)、多功能開(kāi)天 (F125)、變速器轉(zhuǎn)速傳感器 (G38)、車速傳感器 (G68)、換擋桿鎖止電磁閱 (N110)、 強(qiáng)制 換低擋開(kāi)關(guān) (F8)、制動(dòng)指示燈開(kāi)關(guān)(F)、啟動(dòng)鎖止和倒車燈繼電器 (J226)、還包括發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的一些傳感器；如 踏板位置傳感器 (G7 G185)、 節(jié)氣門位置傳感器 (G18 G188)、 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器 (G28) 離合器 K1 結(jié)構(gòu)圖 離合器 K2 結(jié)構(gòu)圖 離合器 K3 結(jié)構(gòu)圖 制動(dòng)器 B1 結(jié)構(gòu)圖 制動(dòng)器 B2 結(jié)構(gòu)圖 單向離合器 F結(jié)構(gòu)圖圖 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 等。兩個(gè)行星排齒圈共用，行星架共用。 （ 圖 26為滑閥箱結(jié)構(gòu)圖 ） 圖 26 01M滑閥箱結(jié)構(gòu)圖 吸油腔 壓油腔 隔板 電磁閥體 機(jī)械閥體 油道 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 機(jī)械系統(tǒng) 一、 拉維那行星齒輪機(jī)構(gòu) 大太陽(yáng)輪 ； 小太陽(yáng)輪 ； 短行星齒輪 ； 長(zhǎng)行星齒輪 ； 行星架 ； 齒圈 圖 27 大眾 01M自動(dòng)變速器拉維那行星齒輪機(jī)構(gòu)元件圖 （如 圖 27所 示） 拉維那式行星齒輪 換擋機(jī)構(gòu) 的主要特點(diǎn)是： 兩個(gè)行星排實(shí)現(xiàn)四個(gè)前進(jìn)檔，一個(gè)倒檔。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 25 01M自動(dòng)變速器油泵 三、 滑閥箱 滑閥箱集成了自動(dòng)變速器液壓部分的機(jī)械閥體、電磁閥體與油路， 是液壓系統(tǒng)的核心部件 。當(dāng)液力變矩器的泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 中央的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒圈一同旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，吸油腔內(nèi)的體積增大，而壓油腔的體積減小，從而在吸油腔內(nèi) 產(chǎn)生真空，吸入自動(dòng)變速器油；在壓油腔產(chǎn)生壓力，將自動(dòng)變速器油壓出。 油泵的主動(dòng)齒輪（內(nèi)齒輪）與自動(dòng)變速器泵輪剛性連接，就是說(shuō)泵輪旋轉(zhuǎn)（發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)）油泵主動(dòng)齒輪（內(nèi)齒輪） 就會(huì) 旋轉(zhuǎn) 。 工作原理如圖 25 所示。自動(dòng)變速器的油泵為自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，是自動(dòng)變速器的“心臟” 。有些車型的液力變矩器的鎖止離合器盤上還裝有減振彈簧，以減小鎖止離合器在結(jié)合時(shí)瞬間產(chǎn)生的沖擊力。由于壓盤背面的液壓油壓力仍天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 為變矩器壓力，從而使壓盤在前后兩面壓力差的作用下壓緊在主 動(dòng) 盤（變矩器殼體）上 (圖 24 b)，這時(shí)輸入變矩器的動(dòng)力通過(guò)鎖止離 合器的機(jī)械連接，由壓盤直接傳至渦輪輸出，傳動(dòng)效率為 100%。當(dāng)車速較 低時(shí)，鎖止控制閥讓液壓油從油道 B進(jìn)入變矩器，使鎖止離合器壓盤兩側(cè)保持相同的油壓，鎖止離合器處于分離狀態(tài)，這時(shí)輸入變矩器的動(dòng)力完全通過(guò)液壓油傳至渦輪 (如下圖 24 a）。 液力變矩器（如圖 23）由渦輪、泵輪、導(dǎo)輪組成、泵輪與外殼一起固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上、渦輪用花鍵與渦輪軸連接在一起；導(dǎo)輪用單向離合器保持固定，單向離合器的內(nèi)圈固定在環(huán)形轂上，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速低時(shí)，單向離合器為鎖止 狀態(tài)，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，液壓油會(huì)從反面沖擊導(dǎo)輪．單向離合器失去自鎖作用，而自由轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)變矩器就變成一個(gè)液力偶合器，以使傳功效率提高。 圖 21 大眾 01M自動(dòng)變速器外觀 圖 22 大眾 01M自動(dòng)變速器示意圖 1 4擋制動(dòng)器 B2 2倒擋離合器 K2 31至 3擋離合器 K1 4 4擋離合器 K3 5倒檔制動(dòng)器 B1 6單向離合器 F 7裝在液力變矩器內(nèi)的鎖止離合器 K0 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 液 壓系統(tǒng) 一、 液力變矩器 液力變矩器位于自動(dòng)變速器的最前端，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，其作用與采用手動(dòng)變速器的汽車中的離合器相似。 機(jī)械系統(tǒng)由 拉維那結(jié)構(gòu)的行星齒輪機(jī)構(gòu) 和執(zhí)行器組成 ， 執(zhí)行器 是由 3個(gè)多片離合器 (1 至 3 檔 離合器 K1； 4 擋離合器 K3； 倒擋離合器 K2)和兩個(gè)制動(dòng)器 ( 4 擋制動(dòng)器 B2； 倒擋制動(dòng)器 B1)組成 ， 在 拉維那 行星齒輪機(jī)構(gòu)與執(zhí)行器的共同作用下，變速器 可實(shí)現(xiàn) 4個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 大眾 01M 自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理分析 大眾 01M自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)組成 大眾 寶來(lái)車型搭載的 01M自動(dòng) 變速器 型號(hào)為 FDH（如圖 21， 22所示） ,此變速器 為電液 控制 4擋自動(dòng)變速器。 全部設(shè)計(jì)工作完成之后，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作。要求自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架牢固穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊布局合理，方便試驗(yàn)操作與教學(xué)。較全面的講解了 01M自動(dòng)變速器的工作原理與故障排除。 在完成了自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)面板的設(shè)計(jì)之后，制作 與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相配套的教學(xué)課件。二極管試燈的依次閃爍可以模擬自動(dòng)變速器油在油路中的流動(dòng)，在教學(xué)中可以 使學(xué)生更直觀地了解自動(dòng)變速器內(nèi)部的工作狀態(tài)。 實(shí)驗(yàn)臺(tái)儀表以及檔位顯示用來(lái)直觀地觀察發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)或自動(dòng)變速器系統(tǒng)的工作狀態(tài)， 其中包括一個(gè)主油壓觀察表，一個(gè)檔位顯示和六個(gè) 傳感器 電壓顯示儀表 。 故障點(diǎn)設(shè)計(jì)為斷路故障， 40 個(gè)故障點(diǎn)中有發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng) 故障點(diǎn) 14 個(gè) 、 自動(dòng)變速器 系統(tǒng) 故障點(diǎn) 26個(gè) ，由開(kāi)關(guān)進(jìn)行 控制； 40 個(gè)故障點(diǎn)也可以當(dāng)做測(cè)試點(diǎn)，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)或自動(dòng)變速器系統(tǒng)的工作特性。 自動(dòng)變速器電路圖參考寶來(lái)車型搭載的 FDH 自動(dòng)變速器原廠電路圖 進(jìn)行設(shè)計(jì) 并將原廠電路圖進(jìn)行簡(jiǎn)化 ，做到準(zhǔn)確、清晰、易讀。同時(shí)研習(xí)了大眾車系電路圖的繪制方法，為繪制變速器電路圖做好準(zhǔn)備。 7. 設(shè)置了培訓(xùn)用的課件以及題庫(kù)，用來(lái)進(jìn)行培訓(xùn)以及檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。 5. 可設(shè)置故障，進(jìn)行自動(dòng)變速器故障診斷與排除的實(shí)際操作。 3. 可操作控制按鈕觀察面板上的自動(dòng)變速器各檔位油路走向。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一臺(tái)多功能的電控自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，選用了具有代表性的大眾 01M自動(dòng)變速器為設(shè)計(jì)對(duì)象，其具有以下功能： 1. 可進(jìn)行自動(dòng)變速器的操作，了解自動(dòng)變速器的使用方法及使用注意事項(xiàng)。近年來(lái)，由于 自動(dòng)變速器 具 有 操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代轎車配置的一種發(fā)展方向。 汽車自動(dòng)變速器早在 1940 年已經(jīng)應(yīng)用在美國(guó)通用的奧茲莫比爾汽車上，這是一臺(tái)串聯(lián)式行星齒輪結(jié)構(gòu)的液控變速器。與之關(guān)系密切的汽車維修業(yè)也隨著汽車高科技化的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的面貌。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引 言 設(shè)計(jì) 的目的與意義 自汽車誕生以來(lái)，汽車維修業(yè)便一直伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而成長(zhǎng)，汽車維修已成為交通運(yùn)輸業(yè)必不可少的服務(wù)性支柱與保障。尤其是近幾十年來(lái)，由于汽車科技和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，使得汽車電子化的進(jìn)程日益加快，各種高新技術(shù)紛紛涌進(jìn)汽車王國(guó)。汽車維修制度的改革和發(fā)展及汽車維修技術(shù)的變革，促使汽車維修人員培訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)設(shè)備都應(yīng)作出相應(yīng)的改革，因?yàn)樵诂F(xiàn)代汽車維修中，有故障的車輛先用檢測(cè)診斷儀器或設(shè)備進(jìn)行相應(yīng) 的檢查，而后由維修技術(shù)人員基于自己的知識(shí)能力和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行綜合分析后作出相應(yīng)的診斷，接下來(lái)再由主修人員獨(dú)立或指導(dǎo)輔修人員完成故障排除或修理任務(wù)，查找故障所占的時(shí)間達(dá)總維修時(shí)間的 70%以上，因此開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能進(jìn)行故障模擬和故障分析診斷的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于汽車維修從業(yè)人員的培訓(xùn)，提高汽車維修人員素質(zhì)，從而達(dá)到提高維修質(zhì)量和效率的目的。距今 60 多年，汽車自動(dòng)變速器已經(jīng)發(fā)生了重大的變化。 自動(dòng)變速器的普及也給汽車維修行業(yè)提出了新的要求，同時(shí)需要更多的具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，能夠進(jìn)行自動(dòng)變速器維修的從業(yè)者，所以設(shè)計(jì)能夠用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)是十分必要的。 2. 可依據(jù)實(shí)物、電控原理圖講解自動(dòng)變速器的構(gòu)造、元件組成、控制原理、傳動(dòng)路線等理論知識(shí)。 4. 可通過(guò)觀察窗觀察到自動(dòng)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。 6. 可進(jìn)行故障碼及數(shù)據(jù)流的讀取。 設(shè)計(jì) 與制作 的主要工作 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 在設(shè)計(jì) 自動(dòng)變速器 實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，系統(tǒng) 地 了解 了大眾 01M 自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及各元件間的線路連接。 在上述準(zhǔn)備工 作完成后，開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的設(shè)計(jì)，面板主要包括大眾 01M自動(dòng)變速器電路圖、實(shí)驗(yàn)臺(tái)儀表以及檔位顯示 、 01M 自動(dòng)變速器油路走向 、電路元件說(shuō)明四 個(gè)部 分，力求做到布局科學(xué)合理，便于實(shí)訓(xùn)教學(xué)。 自動(dòng)變速器電路圖設(shè)計(jì)完成之后開(kāi)始進(jìn)行故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置， 此實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路圖上設(shè)置了 40 個(gè)故障點(diǎn)， 10 個(gè)測(cè)量點(diǎn)。 10 個(gè)測(cè)量點(diǎn)只是為測(cè)量電路的工作特性而設(shè)置的，在測(cè)量點(diǎn)中還特意為 CAN 總線留下了測(cè)量點(diǎn)，用來(lái)觀察 CAN總線的工作波形。 01M 自動(dòng)變速器油路走向圖是由 01M 自動(dòng)變速器油路圖與二極管試燈組成，二極管試燈分布在自動(dòng)變速器油路圖上。 電路元件說(shuō)明布置在實(shí)驗(yàn)面板的后面，對(duì)電路圖中的代表各電器元件的數(shù)字與字母進(jìn)行解釋、說(shuō)明。教學(xué)課件包含了 01M自動(dòng)變速器機(jī)械、電控以及液壓方面的內(nèi)容。 然后進(jìn)行臺(tái)架結(jié)構(gòu)和變速器動(dòng)力和阻力模擬的設(shè)計(jì)。變速器由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在加速踏板的控制下，通過(guò)變頻器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行模擬 ，由盤式制動(dòng)器對(duì)變速器進(jìn)行加載及起到制動(dòng)減速作用。主要包含實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架制作、實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的制作、實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制線路的連接、實(shí)驗(yàn)臺(tái)調(diào)試四部分工 作。 01M 自動(dòng)變速器由機(jī)械 系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成。 執(zhí)行器是受 電控以及 液壓系統(tǒng) 共同控制的。它利用油液循環(huán)流動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的變化將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞自動(dòng)變速器的輸入軸，并能根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地、無(wú)級(jí)地改變傳動(dòng)比和扭矩比，具有一定的減速增扭功能。 1變矩器殼 2鎖止離合器壓盤 3渦輪 4泵輪 5變矩器軸套 6輸出軸花鍵套 7導(dǎo)輪 圖 23 帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器 自動(dòng)變速器電腦根據(jù)車速、節(jié)氣門開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器液壓油溫度、操縱手柄位置、控制模式等因素，按照設(shè)定的鎖止控制程序向鎖止電磁閥發(fā)出控制信號(hào)，操縱鎖止控制閥，以改變鎖止離合器壓盤兩側(cè)的油壓，從而控制鎖止離合器的工作。 當(dāng)汽車在良好道路上高速行駛，且車速、節(jié)氣門開(kāi)度、變速器液壓油溫度等因素符合一定要求時(shí)，電腦即操縱鎖止控制閥，讓液壓油從油道 C 進(jìn)入變矩器，而讓油道B與泄油口相通，使鎖止離合器