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汽车自动变速器构造与维修
（第4版）
中等职业教育国家规划教材
第一节 自动变速器的组成和工作原理
第二节 自动变速器总成的拆装
小结
复习思考题
第一章 概述
Contents
学习目标
1．了解自动变速器的分类方法；
2．掌握自动变速器的基本组成及工作原理；
3．掌握自动变速器换挡杆的正确使用方法；
4．了解自动变速器总成的拆装方法。
第一章 概述
第一节 自动变速器的组成和工作原理
自动变速器（Automatic Transmission，AT）是指汽车驾驶中离合器的操纵和变速器的操纵都实现了自动化的变速装置。目前，自动变速器的自动换挡等过程都是由自动变速器的电子控制单元（英文缩写为ECU，俗称电脑）所控制，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
自动变速器可以按传动原理、驱动方式、前进挡的挡位数不同等来分类。
1．按传动原理分类
自动变速器按传动原理的不同，可以分为液力自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）和双离合器自动变速器（DCT），如图1-1所示。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
图1-1 自动变速器按传动原理分类
（1）液力自动变速器是目前应用最广泛、技术最成熟的自动变速器。按控制方式的不同，液力自动变速器可以分为液控液力自动变速器和电控液力自动变速器，目前乘用车上都是采用电控液力自动变速器；按齿轮变速机构结构的不同，液力自动变速器又可以分为行星齿轮自动变速器和平行轴式自动变速器，行星齿轮自动变速器应用最广泛，平行轴式自动变速器只在本田等个别车系中应用。行星齿轮自动变速器又可以分为辛普森式自动变速器、拉威娜式自动变速器等形式。
（2）无级变速器（CVT）是采用传动带（链）和工作直径可变的主、从动带（链）轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，这也是一种具有广阔发展前景的自动变速器。
（3）双离合器自动变速器（DCT）也称为直接换挡变速器（DSG），双离合器自动变速器是基于手动变速器发展而来的，并且综合了手动变速器与液力自动变速器的优点。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
2．按驱动方式分类
自动变速器按驱动方式的不同，可以分为自动变速器（Automatic Transmission）和自动变速驱动桥（Automatic Transaxle），如图1-2所示。
自动变速器用于发动机前置后轮驱动车辆的布置形式，变速器与主减速器、差速器分开，而自动变速驱动桥用于发动机前置前轮驱动车辆的布置形式，变速器与主减速器、差速器制成一个总成。
3．按前进挡的挡位数分类
按自动变速器前进挡的挡位数的不同，自动变速器可以分为四挡、五挡、六挡自动变速器等。目前比较常见的是四挡和五挡自动变速器，在某些高级乘用车中采用六挡自动变速器。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
图1-2 自动变速器和自动变速驱动桥
二、自动变速器的基本组成和工作原理
1．基本组成
自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行元件、液压控制系统、电子控制系统及冷却滤油装置等组成，如图1-3所示。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
图1-3 自动变速器的结构
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（AutomaticTransmission Fluid，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ATF循环流动，将发动机的动力传递给自动变速器齿轮变速机构，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，具有一定的降速增矩功能。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挡或R挡）的情况下，汽车可以处于停车状态。
2）齿轮变速机构
齿轮变速机构可形成不同的传动比，组合成自动变速器不同的挡位。目前，绝大多数电控液力自动变速器采用行星齿轮变速机构进行变速。
3）换挡执行元件
换挡执行元件主要是用来控制齿轮变速机构部件的运动状态，改变动力传递的方向和传动比，主要由多片离合器、制动器和单向离合器等组成。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
4）液压控制系统
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（如离合器油缸、制动器油缸等）组成液压控制回路。汽车行驶中根据驾驶人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齿轮变速机构的自动换挡。
5）电子控制系统
电子控制系统主要包括各类传感器及开关、电子控制单元（ECU）和执行器等。电子控制系统中的传感器及开关将发动机工况、车速等信号传递给ECU，经ECU处理后发出控制指令给执行器，执行器和液压系统按一定规律控制换挡执行元件工作，实现自动变速器的自动换挡。
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，同时还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，其温度将会升高。ATF温度升高将导致ATF黏度下降，传动效率降低，因此，必须对ATF进行冷却，保持其温度在80～90℃。ATF是通过油冷却器与冷却液或空气进行热量交换的。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，以减少机件的磨损，防止液压油路的堵塞和控制阀的卡滞。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
2．基本工作原理
电控液力自动变速器的组成和原理如图1-4所示，自动变速器是通过各种传感器将发动机的转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、ATF温度等参数信号输入ECU，ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出动作控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU的动作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，从而实现自动换挡过程。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
图1-4 电控液力自动变速器的组成和原理图
三、自动变速器换挡杆的使用
常见的换挡杆位置大多布置在转向柱上或驾驶室地板上，如图1-5所示。
乘用车自动变速器的换挡杆通常有6个或7个挡位，如图1-6所示，其功能见表1-1。
注意：发动机只有在换挡杆置于N挡或P挡时才能起动，此功能靠驻车挡/空挡位置开关（又称空挡起动开关）来实现。
第一节 自动变速器的组成和工作原理
图1-5 换挡杆的位置
图1-6 自动变速器换挡杆位置示意图
第一节 自动变速器的组成和工作原理
第一节 自动变速器的组成和工作原理
第二节 自动变速器总成的拆装
一、实训器材
（1）车辆：丰田卡罗拉乘用车（装有U341E型自动变速器）。
（2）普通工具：举升机、组合扳手、螺丝刀、钳子、扭力扳手。
（3）检测工具：游标卡尺、直尺。
（4）其他：磁力护裙、转向盘护套、换挡杆手柄套、脚垫和座位套、丰田原厂黏合剂1324、THREE BOND 1324或同等产品、丰田原厂ATF WS自动变速器油液。
二、准备工作
（1）汽车进入工位前，将工位清理干净，准备好相关的器材。
（2）将汽车停驻在举升机中央位置。
（3）拉紧驻车制动器操纵杆，并将换挡杆置于P位置（图1-7）。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-7 换挡杆置于P位置
（4）套上转向盘护套、换挡杆手柄套和座位套，铺设脚垫。
（5）在车内拉动发动机舱盖手柄，在车外打开并支撑发动机舱盖（图1-8）。
（6）粘贴翼子板和前脸磁力护裙。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-8 支撑发动机舱盖
三、操作步骤
拆装丰田卡罗拉乘用车U341E型自动变速器相关部件如图1-9～图1-16所示。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-9 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（一）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-10 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（二）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-11 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（三）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-12 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（四）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-13 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（五）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-14 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（六）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-15 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（七）
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-16 拆装U341E型自动变速器相关部件分解图（八）
1．自动变速器总成的拆卸
自动变速器总成的拆卸可参考照图1-9～图1-16进行，也可参考自动变速器总成的安装相反的顺序进行。
2．自动变速器总成的安装
（1）检查液力变矩器总成。
（2）安装液力变矩器总成。
①如图1-17所示，使用游标卡尺，测量发动机自动变速器装配部件与飞轮和液力变矩器装配部件之间的尺寸A。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-17 自动变速器总成的安装（一）
②如图1-18所示，将键放在前机油泵主动齿轮顶部，并在壳体上做好装配标记。
③如图1-19所示，在液力变矩器上做好装配标记，以清晰指示它的凹槽。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-18 自动变速器总成的安装（二）
图1-19 自动变速器总成的安装（三）
④如图1-20所示，对准壳体和液力变矩器上的装配标记，将输入轴花键装配到涡轮转子花键上。
⑤如图1-21所示，转动液力变矩器，将定子轴花键装配到定子花键上。
注意：转动液力变矩器约180°。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-20 自动变速器总成的安装（四）
图1-21 自动变速器总成的安装（五）
⑥如图1-22所示，转动液力变矩器，再次对准壳体和液力变矩器上的标记，将机油泵主动齿轮键装配到液力变矩器键槽中。
注意：转动时请勿过度推动液力变矩器。
⑦用游标卡尺和直尺，测量如图1-23所示的尺寸B，检查并确认尺寸B比在步骤①测量的尺寸A大。标准：（A＋1）mm或更大。
注意：用测量值减去直尺的厚度以得到尺寸B。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-22 自动变速器总成的安装（六）
图1-23 自动变速器总成的安装（七）
（3）安装速度表从动齿轮孔盖分总成。如图1-24所示，用螺栓将速度表从动齿轮孔盖分总成安装至自动变速器，拧紧力矩：7.0N·m。
（4）安装变速器1号控制拉索支架。如图1-25所示，用2个螺栓将变速器1号控制拉索支架安装至自动变速器，拧紧力矩：12N·m。连接两个连接器，并将卡夹安装至自动变速器。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-24 自动变速器总成的安装（八）
图1-25 自动变速器总成的安装（九）
（5）安装变速器加油管分总成。如图1-26所示，在新O形密封圈上涂ATF，并将其安装至变速器加油管分总成。用螺栓将变速器加油管分总成安装至自动变速器，拧紧力矩：12N·m。将变速器油位计分总成安装至变速器加油管分总成。
（6）安装机油冷却器管分总成。如图1-27所示，用2个软管卡夹将2个机油冷却器软管连接至2个接头。用螺栓将机油冷却器管分总成安装至自动变速器，拧紧力矩：5.5N·m。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-26 自动变速器总成的安装（十）
图1-27 自动变速器总成的安装（十一）
（7）安装变速器控制拉索支架。如图1-28所示，用螺栓将变速器控制拉索支架安装至自动变速器，拧紧力矩：5.0N·m。将卡夹连接至变速器控制拉索支架上，并将转速传感器连接器连接至转速传感器。
（8）安装发动机后悬置支架。如图1-29所示，用3个螺栓将发动机后悬置支架安装至自动变速器，拧紧力矩：45N·m。用线束卡夹将线束安装至发动机后悬置支架。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-28 自动变速器总成的安装（十二）
图1-29 自动变速器总成的安装（十三）
（9）安装发动机前悬置支架。如图1-30所示，用4个螺栓将发动机前悬置支架安装到自动变速器上，拧紧力矩：64N·m。
（10）安装发动机左侧悬置支架。如图1-31所示，用3个螺栓将发动机左侧悬置支架安装至自动变速器，拧紧力矩：64N·m。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-30 自动变速器总成的安装（十四）
图1-31 自动变速器总成的安装（十五）
（11）安装自动变速器总成。如图1-32所示，用7个螺栓将自动变速器安装至发动机，拧紧力矩：30N·m。
（12）安装起动机总成。
（13）安装飞轮壳侧盖。
（14）安装发动机后悬置隔振垫。
（15）安装带自动变速器的发动机总成。
（16）安装前横梁。
（17）安装前悬架横梁分总成。
（18）安装左前悬架横梁后支架。
（19）安装右前悬架横梁后支架。
（20）安装左前悬架横梁加强件。
（21）安装右前悬架横梁加强件。
（22）安装发动机前悬置下支架加强件。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-32 自动变速器总成的安装（十六）
（23）安装飞轮和液力变矩器固定螺栓。如图1-33所示，在6个液力变矩器固定螺栓尖头的两圈螺纹上滴几滴黏合剂（丰田原厂黏合剂1324、THREE BOND 1324或同等产品）。用扳手固定曲轴传动带轮螺栓，再安装6个液力变矩器固定螺栓，拧紧力矩：28N·m。
注意：先安装黑色螺栓，然后安装其余5个螺栓。
（24）如图1-34所示，安装飞轮壳底罩至自动变速器。
第二节 自动变速器总成的拆装
图1-33 自动变速器总成的安装（十七）
图1-34 自动变速器总成的安装（十八）
（25）安装前桥左半轴总成。
（26）安装前桥右半轴总成。
（27）安装带左车桥轮毂的转向节。
（28）安装带右车桥轮毂的转向节。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（29）安装左前悬架下臂。
（30）安装右前悬架下臂。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（31）安装左前稳定杆连杆总成。
（32）安装右前稳定杆连杆总成。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（33）连接左侧横拉杆接头分总成。
（34）连接右侧横拉杆接头分总成。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（35）安装左前轮转速传感器。
第二节 自动变速器总成的拆装
（36）安装右前轮转速传感器。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（37）安装左前桥轮毂螺母。
（38）安装右前桥轮毂螺母。
注意：执行与左侧相同的操作程序。
（39）安装前排气管总成。
（40）安装氧传感器。
（41）安装转向柱1号孔盖分总成。
（42）安装2号转向中间轴总成。
（43）安装转向柱孔盖消声板。
（44）安装线束。
（45）安装带传动带轮的压缩机总成。
（46）安装发电机总成。
（47）安装多楔带。
（48）调整多楔带。
（49）检查多楔带。
（50）连接燃油管分总成。
第二节 自动变速器总成的拆装
（51）连接加热器进水软管。
（52）连接加热器出水软管。
（53）连接止回阀软管接头。
（54）连接机油冷却器软管。
（55）安装变速器控制拉索总成。
（56）连接散热器出水软管。
（57）连接散热器进水软管。
（58）安装蓄电池托架。
（59）安装蓄电池。
（60）安装空气滤清器壳。
（61）安装空气滤清器盖分总成。
（62）安装前轮。
（63）添加发动机冷却液。
（64）添加自动变速器油。油液类型：丰田原厂ATF WS；容量：2.9L。
（65）检查自动变速器油液面高度。
（66）检查自动变速器油是否有泄漏。
（67）检查燃油是否有泄漏。
第二节 自动变速器总成的拆装
（68）检查冷却液是否有泄漏。
（69）检查机油是否有泄漏。
（70）检查废气是否有泄漏。
（71）调整换挡杆位置。
（72）检查换挡杆位置。
（73）安装发动机2号底罩。
（74）安装发动机1号底罩。
（75）安装发动机后部左侧底罩。
（76）安装发动机后部右侧底罩。
（77）检查点火正时。
（78）检查发动机怠速转速。
（79）检查CO/HC排放量。
（80）检查并调整前轮定位。
（81）安装2号汽缸盖罩。
（82）安装散热器上空气导流板。
（83）进行初始化。
（84）检查防抱死制动系统（ABS）的转速传感器信号。
第二节 自动变速器总成的拆装
小结
1．自动变速器按传动原理的不同，可以分为液力自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）和双离合器自动变速器（DCT）；自动变速器按驱动方式的不同，可以分为自动变速器和自动变速驱动桥；按自动变速器前进挡的挡位数的不同，自动变速器可以分为四挡、五挡、六挡自动变速器等。
2．自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行元件、液压控制系统、电子控制系统及冷却滤油装置等组成。
3．乘用车自动变速器的换挡杆通常有6个或7个挡位，如P、R、N、D、3、2、1。发动机只有在换挡杆置于N挡或P挡时才能起动，此功能靠驻车挡/空挡位置开关（又称空挡起动开关）来实现。
小结
复习思考题
一、选择题
1．目前，乘用车自动变速器换挡杆通常有（ ）挡位。
A．2个或3个 B．4个或5个 C．6个或7个
2．以下（ ）符号表示自动变速器处于空挡。
A．D B．N C．R
3．换挡杆在（ ）位时，液压控制系统倒挡油路被接通，自动变速器处于倒挡状态，驱动车轮反转，汽车实现倒车行驶。
A．D B．N C．R
二、判断题
1．自动变速器的作用是连接发动机和驱动车轮。（ ）
2．自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行元件、液压控制系统、电子控制系统等组成。（ ）
3．换挡杆在N位置时，驻车锁定机构将变速器的输出轴锁住，使驱动车轮不能转动，可防止车辆移动。（ ）
三、简答题
1．简述自动变速器基本组成及各部分的功用。
2．简述自动变速器基本工作原理。
3．自动变速器各挡位名称及功用是什么
复习思考题
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