西南大学本科毕业论文（设计）
2006年，吉利汽车公司在研制出首款具有自主知识产权的三挡液力自动变速器的基础上，又推出了四挡液力自动变速器，并已装配在吉利熊猫轿车上。2009年，吉利汽车公司收购了澳大利亚DSI自动变速器公司，通过收购，吉利在原有小扭矩自动变速器自主知识产权的基础上，进一步丰富了产品线，强化了吉利自动变速器的研发与生产能力。长城等汽车企业也在研发四挡液力自动变速器。代表液力自动变速器最高水平的8A T也有了突破性进展。2009年6月17日，潍坊盛瑞传动机械股份有限公司与英国里卡多公司举行8A T项目工程化合作鉴字仪式，标志着该公司8A T研发项目已完成，开始进入工程开发阶段，不久之后自主品牌八挡液力自动变速器将面世。
在2007年北京车展上，吉利自主研发的无级自动变速器和王国斌发明的活齿无级自动变速器样机已经亮相。洛阳联合和湖南容大研发的无级自动变速器产品已装车路试，产业化有待实现突破。
2007年，我国科技部“十一五”“863”计划将双离合自动变速器列为“汽车开发先进技术”重大项目，由重庆青山、吉利、杭齿三家公司承担。2008年，上汽和华晨宣布联合开发双离合自动变速器。同年，在国家发改委支持下，国内12家汽车企业联合成立了“中发联”与美国的博格华纳公司进行合作开发双离合自动变速器。在2009年上海车展上，吉利汽车公司展出了我国第一款自主研发的七挡双离合自动变速器，据说吉利汽车公司已经基本掌握了双离合自动变速器的关键技术及双离合自动变速器的开发流程[2]。
尽管我国自动变速器实现了一定的技术突破，有的企业研发出了样品，有的还进行了量产，但总的来说自主产品技术含量较低，产业化水平不高，还处于初级发展阶段，与汽车发达国家相比还有很大的差距。如目前技术最成熟、应用最广的液力自动变速器，国外汽车发达国家已基本淘汰了三挡、四挡液力自动变速器，大量应用油耗更低的五挡、六挡甚至八挡液力自动变速器，目前，我国还仅仅是产业化了四档液力自动变速器，而且数量不大。即使已经量产的产品其可靠性也有待于得到市场的检验，自主技术成熟度也不高，有待于进一步的发展和完善。有的企业尽管是自主开发，但是一些核心技术、精度要求特别高的一些关键零部件仍然需要进口或合作开发，如重型集团开发的电控机械式自动变速器的控制系统就是英国威伯特公司的，在液力自动变速器上使用的高效能的液力变矩器就需要进口等等。面对跨国公司的技术垄断或处于技术制高点，我们不能坐以待毙，必须加快发展自己的自动变速器技术。
6
西南大学本科毕业论文（设计）
1 引言
1.1 自动变速器与手动机械式变速器相比较 1.1.1 AT变速器的优点
AT变速器与手动机械式变速器相比较有如下优点： （1）操纵轻便并提高行车安全性
装备液力自动变速器的汽车，采用液压操控或电子控制，使换挡实现自动化，比普通机械变速器换挡要简单轻便得多，由于简化操作，使得驾驶员可以把注意力从频繁的换挡操纵中解放出来，集中精力于观察道路状况和交通情况，提高行车安全性。 （2）提高发动机和传动系的使用寿命
液力传动对震动能起一定的吸收、衰减和缓冲作用，大大减少冲击的动载荷。这提高了相关机件的使用寿命。采用液力自动变速器的汽车与采用机械式变速器的汽车相比，前者发动机寿命可提高85%，变速器寿命提高1到2倍，传动轴、驱动半轴寿命可提高75%到100%。 （3）提高汽车通过性
采用液力自动变速器的汽车，起步容易而且平稳，它的稳定车速可以降低到很低，而且即使行驶阻力很大时，发动机也不至于熄火。在特别困难路面上行驶时，换挡没有功率间断，不会出现停车现象。 （4）具有良好的自动适应性
目前，液力自动变速器都采用了液力变矩器，它能自动适应汽车驱动轮负荷的变化，当行驶阻力增大时，汽车自动降低速度，使驱动轮转矩增加，当行驶阻力减小时，车速增加，减小驱动转矩。另外，自动变速是按照系统设计的最佳使用要求进行的，以使整车获得最佳的动力性和燃油经济性，消除了对驾驶员换挡的依赖。因此，液力变矩器能在一定范围内实现无级变速，大大减少了行驶过程中的换挡次数，另一方面随时处于最佳档位行驶，这样提高了汽车的动力性、燃油经济性和平均速度。 （5）减轻空气污染
在手动换挡变速器中，由于经常换挡，经常切断动力发动机的转速变化较大，节气门开度变化急剧，非稳定工况强烈，从而导致排气中的污染物较多。而自动换挡属于动力换挡，发动机工况相对比较稳定，且能把发动机设计在较小污染的转速范围内
7
西南大学本科毕业论文（设计）
工作，从而使污染降低。 1.1.2 AT变速器的缺点
AT自动变速器相对于手动机械式变速器来说，结构要复杂得多，精密度高的零件变多，制造变得困难，成本增加，相应的维修技术要求较高。另外就是传动效率较低，对液力变矩器而言，最高效率一般只有82%到86%左右，而机械的齿轮传递效率可达到95%到97%。由于传动效率低，是汽车的燃油经济性有所降低。 1.2 AT自动变速器与其他自动变速器相比较
AT自动变速器与其他自动变速器的比较如下表1.1所示
表1.1 其他形式自动变速器与AT 的性能比较 Tab1.1 Performance Comparison Of AT、CVT and AMT
项目 驾驶性 可靠性 输入扭力容量 传动效率 基本前进挡数 机械结构 油压系统 控制系统 产品进入市场时间 开发费用（以AT 为1） 生产成本（以AT 为1）
AT 佳 佳 大 大约85% 4 挡 高 高 中高 1930年 1 1
CVT 特佳 中 小 约90% 无级
中高（但不适合后轮传动）
中高 高 1980年 1 1
AMT 中佳 佳 大 93% 5 挡 中 中 高 1990年 0.7 0.7
2 AT变速器的工作原理和基本组成
AT传动系统的结构与手动档相比，在结构和使用上有很大的不同。手动档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传动系统是由液力变矩器、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，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合，
8
西南大学本科毕业论文（设计）
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来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，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(后位)、N(空位)、D(前进位)，另在前进位中还设有“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。
一般来说电控液力式自动变速器AT系统由以下四大部分组成：被控制对象、电子控制器、传感器、执行机构。
(1)被控制对象
电控液力式自动变速器AT系统要实现其功能，并不是孤立的、单纯控制变速器就能实现的，需要对变速器、离合器、发动机进行综合的控制，才能达到自动控制的目的，实现自动变速的效果。因此被控制对象包含变速器、离合器、发动机。
(2)电子控制器
电子控制器接受换档范围及换档规律选择机构和控制参数信号发生器传来的信号，进行比较和处理，并按照预定的换档规律选择档位和换档时刻，同时发出相应的换档指令令换档执行机构进行换档。它是系统的核心部分，主要包括各信号处理单元、CPU单元、程序及数据存储器单元、驱动电路单元、显示单元、电源单元等。
(3)传感器
传感器为换档控制器提供控制参数信号。常用传感器有速度传感器(包括发动机转速、输入轴转速、车速传感器)、温度传感器、压力传感器、位移传感器、档位传感器、加速度传感器等。
(4)执行机构
执行机构接受换档控制器的指令，完成变速器中档位的变换。包括离合器执行机构和换档执行机构两部分。执行机构主要由节气门开度自动调节执行机构、离合器自动执行机构、选换档自动执行机构、坡道启动辅助装置等组成。
9
西南大学本科毕业论文（设计）
3 AT自动变速器的具体组成
AT自动变速器可以分为液力机械式自动变速器和电子控制式自动变速器，现由于电子控制技术的成熟，并且电控操纵式有如下优点：①电控单元可以实现更合理更复杂的换挡控制，可以获得更理想的燃油经济性；②简化了液压系统，从而使结构紧凑、质量轻；③控制精度高、反应快且动作准确；④适应性强，开发周期短；⑤便于整车的控制系统（如发动机控制、巡航控制、牵引控制、制动系统控制等）集成，控制系统兼容性好。所以的AT自动变速器都是采用电子控制式的。电子控制式自动变速器，它主要由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行系统、液压操纵系统和电子控制系统五部分组成。 3.1 液力变矩器
液力变矩器位于发动机和变速器之间，以自动变速器油为（ATF）工作介质，完成以下公用：（1）传递扭矩，发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，在通过ATF传给它的从动元件，最后给变速器。（2）无极变速，根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速与转矩的无极变化。（3）自动离合，液力变矩器采用ATF传递动力，起着离合器的作用。（4）驱动油泵，ATF工作时需要油泵提供一定的压力，油泵一般由液力变矩器的壳体驱动。另外液力变矩器还有着防止传动系过载的功能。 现在的液力变矩器绝大部分都带有锁止离合器，因为带有锁止离合器的当汽车在平稳路面行驶时，锁止离合器发生作用，变速器泵轮和涡轮直接机械连接，能提高汽车的效率。所以我们选择的是带锁止离合器的液力变矩器，其结构示意图如图3.1所示
10