马自达6轿车自动变速器虚拟仿真装配研究本科生毕业论文(编辑修改稿)

马自达6轿车自动变速器虚拟仿真装配研究本科生毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

成。 图 FS5AEL自动变速器组成图示 虚拟仿真装配技术 图 FS5AEL自动变速器组成图 在图中，动力传递系统由液力变矩器和行星齿轮机构组成，将发动机输出的动力经过传递而降低转速、增加扭矩。 电子控制系统是按照通过输入系统里的开关和传感器的信号，通过 TCM（变速器控制模块） 向液压控制系统中的线性类、ON/OFF 类电磁阀及工作循环类电磁阀输出与当前驾驶条件相吻合的信号。 而液压控制机械装置，则是根据 TCM所传递 的信号，依据每个电磁阀的操作，接通在控制阀体中的液压通道，另外同时控制离合器的结合压。 图 FS5AEL自动变速器中，动力传递的流程图、液压控制信号的传递图和电子信号传递图的组合，详细的展示了各个结构和组成关系。 图 1 动力装置 2 液压控制机械装置 3 电子控制机械装置 4 液力变矩器 5 离合器、制动器 6 虚拟仿真装配技术 行星齿轮 7 差速器 8 轮胎 9 主控制阀阀体 10 换档电磁阀 D， E （ ON/OFF 类） 11 压 力控制电磁阀 A （线性类） 12 换档电磁阀 A， B， C （工作周期型） 13 油泵 14 副控制阀体 15 压力控制电磁阀 B （工作周期型） 16 换档电磁阀 F （ ON/OFF 类） 17 油压开关信号 18 车速 19 ATF 温度 20 前进离合器鼓转速 21 发动机转速 22 节气门位置信号 23 副齿轮转速 24 动力流程图 25 液压控制信号 26 电子信号 下面为上图中传递的流程显示： 动力装置：发动力动力 —— 液力变矩器 —— 离合器、制动器 —— 行星齿轮组 ——差速器 —— 轮胎 电子控制机械装置：油压开关信 号 、车速 、 ATF 温度 、 前进离合器鼓转速 、 发动机转速 、节气门位置信号 、副齿轮转速 —— TCM（变速器控制模块） 液压控制机械装置： TCM—— 压力控制电磁阀 、换档电磁阀 F （ ON/OFF 类）压力控制电磁阀 A （线性类）、 换档电磁阀 A， B， C （工作周期型）、换档电磁阀 D，E （ ON/OFF 类） —— 主副控制阀阀体 —— 离合器和制动器的结合压 根据上述的介绍，下面分别讲述动力装置的结构组成以及其功能原理 FS5AEL自动变速器的动力装置包括液力变矩器、四对离合器、两对制动器、带式制 动器、两对单向离合器和三对单式行星齿轮。 下面分别介绍各个装置的组成及其工作原理。 1 液力变矩器 液力变矩器把动力从发动机传递至机械式变速器。 它主要由泵轮、涡轮和固定不动的导轮三部分组成，各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成，其结构示意图如图 图 液力变矩器组成图 泵轮 主动部分，将发动机动力变成油液动能 涡轮 输出部分，将动力传递至机械式变速器的输入轴 导轮 反作用元件，它通过单向离合器与变速器壳体固定 变矩器不仅能够传递转矩 ，而且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮的转虚拟仿真装配技术 速（反映着汽车行驶速度）不同而改变涡轮输出的转矩数值，在液体循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的转矩不同于从泵轮输入的转矩，因而可以随着汽车的行驶速度改变所输出的转矩。 图 力变矩器增加扭矩图 图 图中 MdMbwM 39。 在变矩器的泵轮转速和 转矩不变的条件下，涡轮转矩随其转速（反映汽车行驶速度）的变化规律，就是液力变矩器的特性。 图 图 液力变矩器的传动比 i 为输出转速（即涡轮转速 wn ）与输入转速（即泵轮转速 bn ）之比，即 1bwnni 液力变矩器输出转矩 wM 与输入转矩（即泵轮转矩 bM ）之比称为变矩系数，用 K虚拟仿真装配技术 表示，即bwMMK 上图反应了变矩系数 K和变矩器传动比 i （或涡轮转速 wn ）之间的变化关系 可以得到，变矩系数 K是随着涡轮转速的改变而连续变化的，当汽车起步、上坡或者遇到较大的阻力的过程中，假如发动机的转速和负荷不变，即从泵轮输入的转速和转矩不变，这时候，汽车车速会相应的降低，即涡轮的转速降低，从而由图中得知，变矩器传动比会降低，而变矩系数会相应的增大，即涡轮所输出的扭矩会相应的增大，使得驱动车轮获得较大的扭矩，保证汽车在行 进过程中克服遇到的阻力而继续前行，所以变矩器是一种随着汽车行驶阻力的不同而自动改变输出扭矩的无级变速器，另外还具有保证汽车平稳起步，减缓扭转振动等功能。 2 行星齿轮变速系统 液力变矩器虽然在一定范围内能够改变转矩比和传动比，但是其变矩系数不大，变矩的范围不宽广，所以难以满足汽车使用的要求，为了提高自动变速器输出扭矩的变化范围，在具有液力变矩器的前提下，添加一个齿轮式变速器与其相结合，这中变速器称为液力机械式变速器，而这个齿轮式变速器多数是行星齿轮变速器。 1）单排行星齿轮变速器的工作原理 为 了了解行星齿轮变速器的变速工作原理，必须先了解其组成中最基本的单排行星齿轮结构的运动规律，图 ，图中标出了行星轮所受到的作用力。 1— 太阳轮 2— 齿圈 3— 行星架 4— 行星轮 作用于太阳轮 1上的力矩 111 rFM 作用于齿圈 2上的力矩 虚拟仿真装配技术 222 rFM  作用于行星架 3上的力矩 333 rFM 令齿圈与太阳轮的齿数比为α，则 1212 rrzz  因而 12 rr  13 21 rr  由行星齿轮 4的力平衡条件得 21 FF 13 2FF  代入上面的力矩公式，根据能量守恒定律，三个元件上输入和输出的功率的代数和应为零，故通过转换得到以下式子 0)1( 321  nnn  通过上式可以看出，在太阳轮、齿圈和行星架这 3个零件之中，可以任意选两个零件，一个作为主动件，一个作为从动件，而使第三个零件固定不动，即第三个零件的转速为零，或者让第三个零件的运动受到一定的限制，使其转速固定，则整个行星齿轮组以一定的传动比传动动力，而通过三个零件的各种限制条件，可以得到不同的传动比，这就是单排行星齿轮传动最基本的原理，下面分别讨论各种条件 太阳轮 1作为主动件，行星架 3为从动件，齿圈 2固定，此时式中 02n 则得 到的传动比 123113 11 zznnr   齿圈 2为主动件，行星架 3为从动件，太阳轮 1固定，此时式中 01n 则得到的传动比 213223 11 zznnr   太阳轮 1为主动件，齿圈 2为从动件，行星架 3固定，此时式中 03n 则得到的传动比 122112 zznnr   这种条件下，与符号相反，表示主动轴输入和从动轴输出的旋转方向相反，于是汽车就出现了倒档传动情况 这种传动很好的解决了汽车倒档的问题，不同于传统的手动变速器，还需在变速虚拟仿真装配技术 器整体中添加一根倒档轴和相应的传动齿轮。 ④若要使得太阳轮和齿圈的转速想同，即 21 nn 则 21113 1 nnnnn   所以，当三个元件中的任意两个零件连成一体转动时，第三个零件的转速和前两个转动零件的转速相同，即行星齿轮组中所有元件都没有相对运动的情况，就是一个整体的运动，从而变成从液力变矩器输入，直接从变速器输出的一端输出，这就是直接档传动，传动比就是 1 2） FS5AEL自动变速器齿轮组结构 在变速器内部有 3个行星齿轮组，分别称为前行星齿轮组、后行星齿轮组和副行星齿轮组。 其中，前、后行星齿轮组是改进型辛普森行星齿轮机构，辛普森行星齿轮结构是由两排行星齿轮共用一个太阳轮而组成的复合式行星齿轮机构。 即 前行星齿轮组的前中心齿轮和副行星齿轮组的副中心齿轮在同一根轴上，而且齿数相同，前内齿轮与后排行星架为一体，前排行星架与后排内齿轮为一体，是动力输出端．两个太阳轮为独立运动。 副行星齿轮组是一个单级行星齿轮机构，它在 1— 4挡和 R挡时执行减速运动，在 5挡时是直接传动。 1 前行星齿轮和后行星齿轮 前行星齿轮机构与单向离合器的外座圈整合在一起，并与低速档和倒档制动器的驱动盘啮合。 因此，在前行星齿轮转动时，单向离合器的外座圈与低速档和倒档制动器的驱动盘同时转动。 前中心齿轮安装在前小齿轮内部，前内齿轮安装在前 小齿轮外部。 前中心齿轮与前进离合器从动盘毂啮合，前内齿轮与后行星托板啮合。 后行星齿轮与后小齿轮的内部装有后中心齿轮，其外部有后内齿轮。 后中心齿轮通过 24 制动鼓与涡轮轴啮合，后内齿轮通过前行星架与主齿轮啮合。 图。 前行星齿轮和后行星齿轮结构示意图 虚拟仿真装配技术 1 输入 2 前进离合器 3 1 号单向离合器 4 前行星齿轮架 5 前中心齿轮 6 前小齿轮 7 前内齿轮 8 第一轴传动齿轮 • 由于离合器和或制动器接合 / 分离的原因，前行星齿轮和后行星齿轮起到传动的作用，将涡轮轴输送的驱动力进行转换，并输送到中心齿轮。 2 副行星齿轮 在副行星齿轮中，副中心齿轮安装在此小齿轮内部，副内部齿轮安装在其外部。 副中心齿轮与直接离合器鼓相连，副齿轮与副内部齿轮相连。 副行星架与副轴整合，并与离合器的驱动盘相连接。 图 副行星齿轮结构组图 9 二档齿轮 10 副小齿轮 11 减速制动 12 2 号单向离合器 13 副中心齿轮 14 副内齿轮 15 驱动齿轮 16 齿圈（差速器） 17 输出 • 由于离合器和 / 或制动器接合 / 分离的原因，副中心齿轮起到传动的作用，将涡轮轴输送的驱动力进行转换，并输送到输出齿轮。 3 离合器与制动器 在 FS5AEL自动变速器动力装置中，包括几对离合器与制动器，离合器有前进离合器、 34离合器、倒档离合器、直接离合器和 2号单向离合器。 制动器包括 24制动带、低速档和倒档制动器和减速制动器。 1） 离合器 离合器基本结构如图。 在图 A 中，液体在离 合器盘（驱动盘，从动盘）中，因为液体在各个盘上滑动，不能传递动力。 图 B 显示当液压作用于活塞上时的离合器状态；驱动盘和从动盘紧紧地压在一起，将离合器鼓旋转速度传递到轮毂。 当活塞内的液压消除后，因为复位弹簧的作用，离合器松开并回到 图 A所示的状态。 虚拟仿真装配技术 离合器基本结构示意图 1 活塞 2 离合器鼓 3 离合器从动盘毂 前进离合器 • 将输入扭矩从汽轮机轴传送至前中心齿轮。 • 在 第一、第二、第三档位的前进档运作。 图 为前进离合器组成机构模型图 图 34 离合器 • 将输入扭矩从汽轮机轴传送至后行星齿轮后架。 • 在第三、第四、第五档位的前进档运作。 倒档离合器 • 将输入扭矩从汽轮机轴传送至后中心齿轮。 • 当车辆倒退时运作。 直接离合器 • 把副行星齿轮架与副中心齿轮接合。 • 在第五档位运作。 虚拟仿真装配技术 单向离合器概述 1 号单向离合器 •1 号单向离合器锁住前内齿轮的 反时针方向旋转（从液力变矩器侧看去） 1 号单向离合器在 1GR 的 D、 M 档运作。 2 号单向离合器 •2 号单向离合器锁定直接离合器鼓的顺时针方向（从液力变矩器一侧看）转动。 2 号单向离合器 1GR、 2GR、 3GR和 4GR 的 D、 M 档运作。 单向离合器结构 1 号单向离合器 •单向离合器的外座圈与前内齿轮整合，并且单向离合器的内座圈固定在变速驱动桥箱上。 2 号单向离合器 •单向离合器的外座圈与直接离合器鼓整合，并且单向离合器的内座圈固定在变速驱动桥箱上。 单向离合器操作 1 号单向离合器 •单向离合器 外座圈（前内齿轮）可顺时针方向（从液力变矩器一侧看）自由转动，但在外座圈试图逆时针转动时，斜撑挡圈升起，阻止其按逆时针方向转动。 图 1号单向离合器示意图 1 单向离合器外座圈（。