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1、-毕业设计（论文）-自动变速箱液压系统的设计-第 35 页摘 要自动变速器（AT）是现代车辆传动系统中的重要部件。汽车自动变速器技术在国外已处于成熟发展阶段，而我国技术水平相对落后。国内的自动变速器主要以进口为主，国内的自动变速器技术，尤其是自动变速器液压系统的开发设计能力与国外技术相比有一定差距，缺乏在自动变速器液压系统上一定的设计与研究开发能力。本文基于自动变速箱液压系统的工作原理，对轿车AT变速箱进行了液压系统方案设计，以液压系统功能要求作为依据，经理论计算得到执行元件离合器的参数，确定工况图分析液压系统的四个部分绘制出液压系统原理图。然后计算液压泵，蓄能器等液压元部件的参数进行了选型，
2、对换挡滑阀进行了设计计算。根据液压系统设计方案原理图，在仿真软件 AMESim环境下建立了液压系统中部分阀的仿真模型并进行仿真分析，验证了计算的正确性。关键词：自动变速器；液压系统；换挡滑阀；仿真分析AbstractAutomatic transmission (AT) is an important part of modern vehicle transmission system. Automatic transmission technology has been in the mature stage of development in foreign countries, and
3、Chinese technical level is relatively backward. Domestic automatic transmission mainly to import the main domestic automatic transmission technology, especially automatic transmission hydraulic system development and design capabilities compared with foreign technology has a certain gap, the lack of
4、 automatic transmission in the hydraulic system on a certain design and research and development capabilities.Based on the working principle of the automatic transmission hydraulic system, the design of the hydraulic system of the AT gearbox is carried out. Based on the hydraulic system functional r
5、equirements, the parameters of the actuator clutch are calculated and the parameters of the hydraulic system are determined. Part of the hydraulic system to draw a schematic diagram. And then calculate the hydraulic pump, accumulator and other hydraulic components of the parameters were selected, th
6、e shift valve was designed and calculated. According to the schematic diagram of the hydraulic system design scheme, the simulation model of the partial valve in the hydraulic system is established under the simulation software AMESim and the simulation analysis is carried out to verify the correctn
7、ess of the calculation.Keywords: Automatic transmission；Hydraulic system；Shift slide valve；Simulation analysis目录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 研究背景及意义21.2 自动变速器的液压系统研究现状31.3 本文研究的主要内容62 AT变速器液压系统的方案设计82.1AT液压系统设计要求82.2供油调压和流量控制系统102.3换挡操纵液压系统112.4换挡品质控制系统122.5冷却和润滑系统142.6液压系统原理图142.7本章小结153 液压系统元部件的参数计算和选型
8、163.1 换挡执行元件湿式离合器163.1.1 湿式换挡离合器各挡位压紧力计算163.1.2 湿式换挡离合器中流量的计算183.1.3 执行元件湿式离合器工况图183.2 换挡执行元件制动器参数计算193.3 液压泵的计算选型213.4 蓄能器的计算选型223.5 换挡滑阀的设计233.5.1 换挡滑阀的概述233.5.2 电磁阀控制油路参数确定243.5.3 换挡阀相关参数确定253.6 其他元部件的选型283.7 本章小结294 液压系统的建模与仿真分析304.1 AMEsim仿真软件简介304.2 液压部分系统建模与仿真分析314.2.1 压力控制阀模拟仿真314.2.2 主油路调压阀
9、模拟仿真324.2.3 换挡机构模拟仿真344.3 章节小结365 总结与展望375.1 总结375.2 展望38参考文献39致 谢41附 录421 绪 论汽车变速器的目的是传递动力，并在动力的传递过程中改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件。通过人工操作的变速器在换档时转速变化突然，容易使发动机处于非稳态工况下，致使汽车排出的有害物质多,污染较严重，为了保证发动机在行驶过程中处于良好的工作状态，自动变速器的使用起了重要作用，这不仅有利于减轻驾驶员的体力消耗和提高驾驶与乘坐的舒适性，而且也减少污染，保护环境1-2。自动变速器(AT，Auto Transmissio
10、n)，主要由液力变矩器、液压操纵控制系统和行星齿轮机构等三个基本部分构成。自动变速器一般通过在液压作用力的传递及行星齿轮组结合和分离两者之间作用变换的方式来实现改变速度和改变扭矩的目的。与传统的手动变速器之间的比较，虽然自动变速器在结构上较为复杂，但是在使用上变得非常简便。对于手动变速箱来说，它实现换挡的方式是通过选择不同的齿轮组的组合；但是对于自动变速箱为了实现改变速度和改变扭矩的功能是利用液压作用力传递控制离合器、制动器以及单向离合器的结合和分离来选择行星齿轮的组合方式3。在微机技术和电子技术的发展下，从60年代末期开始，采用电子技术控制的液压操纵系统慢慢出现。1969年，法国的雷诺公司在
11、R16TA轿车上第一个装用了电子控制的液压换档系统。70年代之后，电子控制技术发展逐步实用化。80年代初，在轿车上已经开始使用装有电子控制闭锁离合器的四档自动变速器，80年代后期，推广了对换档期间发动机转矩进行控制的电子技术。90年代，世界上很多汽车公司相继开发了智能型电子控制系统，把模糊控制，自学习和自适应等理论逐渐运用到自动变速器的控制系统中。电子控制的自动变速器液压操纵系统按其功能不同可分为四个部分：供油调压和流量控制系统，换档操纵系统，换档品质控制系统和变矩器闭锁及润滑冷却系统4。电子控制自动变速器具有以下优点: 1)结构简单，适应性较强，因为采用电子技术控制，拆卸了许多液压阀,使系统
12、变得简单；如果换档规律改变，只需改变部分电子元件的规格型号或改变局部线路就能达到目的要求。 2)可以根据发动机工况，外界阻力和行驶情况的变化进行精确的换档点控制，换挡控制精度高，同时可按驾驶者意愿实现多种换档规律控制。 3)可以实现精确的换档品质控制。1.1 研究背景及意义自动变速器可以根据汽车行驶的需求自动实现变速匹配，其优点就是简化操作，提高车辆的驾驶性能。电液自动变速器（Electro-hydraulic Automatic Transmission）是自动变速技术的一种。AT 连接发动机与传动轴，可以在车辆行驶的过程中自动换档。相比于传统手动变速器（Manual Transmissio
13、n），驾驶员在驾驶装备AT 的车辆时，不需要进行换档操作，减轻驾驶负担。虽然无级变速器（CVT），双离合变速器（DCT）逐步成熟并走向市场，AT 因为长期以来的技术积累、成本优势，以及电控技术的发展，仍然有较大的发展空间5。机械式传动系统和自动变速传动系统是目前国内外汽车传动系的两种重要，最常用的传动形式，而且也是汽车的关键系统之一。国内的机械式变速器己基本具备科技研发能力，而自动变速器则是以进口为主，国内的自动变速器技术，尤其是自动变速器液压操纵系统的开发设计能力与国外技术相比差距较大。变速器对车辆来说是不可缺少的重要元部件，自动换档是由变速器传感器检测出工况信号，并进行分析判断，然后发出换
14、档指令进行控制操纵换档，从而使得驾驶操作简单易行。自动变速器的自动控制操纵有利于驾驶员安全行驶，并使换挡过程中速度改变变得平顺，从而提高了汽车的加速性能和舒适性。传动系统变速的自动化是目前车辆积极向前发展的高级阶段，是当今迫切需要开发与推广的重要技术，而自动变速器的换档操纵控制和换档品质控制都是通过液压系统来完成的，液压系统的优点有传动平稳，调速范围大；液压元件质量轻，惯性矩小，变速性能好；有润滑作用，延长液压元件的使用寿命，易于实现自动过载保护等。液压系统是自动变速器的核心,也是研究的重点和难点。国内(工厂 研究所 大学)对于自动变速器液压系统的研究不多，由于自动变速器液压系统非常复杂，控制
15、阀体由印刷油路和大量的阀组成，分析一个系统需花费大量的精力，并且不是很规范，缺少液压系统的分析方法，阻碍了工厂的技术人员对自动变速器技术的消化吸收，而且查阅的主要参考文献是过去老师研究的成果，国外的论文，以及各种变速器的修理说明书。而当今正处于国内变速器由手动变为自动的好时机，研究自动变速器液压系统具有重要的现实意义和实用价值。 有鉴于此，本论文选择AT的液压控制系统作为研究对象。通过这个项目的研究，把有关课题（机械原理、机械设计、液力传动、汽车构造、CAD技术）中获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到巩固与发展，使理论知识与生活密切地结合起来。了解并掌握轿车AT液压系统的设计开
16、发流程；提高查阅资料、应用工具、知识运用以及对相关的标准认知的能力，为以后的工作打下良好的基础。1.2 自动变速器的液压系统研究现状液压控制系统是自动变速器的核心主要部分，主要作用是提供具有一定压力、足够流量、合适温度的液压油，直接关系到自动变速器的性能。自上世纪自动变速器诞生以来，有非常多的研究人员对其液压控制系统进行了不懈的研究和探索，并且取得了相当显著的成果。（1）国外研究现状 自上世纪40年代第一台全液压自动变速器在美国GM公司诞生以来，到现在为止的70来年中，人们就对其液压控制系统的探求和研究一直进行着。60年代之后，电子控制技术开始运用在自动变速器上，这致使研究人员的思维方式产生了
17、极大变革，很多设想从而变成现实。从80年代以来，随着科技发展的飞速进步，自动变速器的技术进入了一个全新的阶段，大量自动变速器的专业工厂和专业化的生产公司都已成立了。美国、日本、德国等世界各有名气的大公司，如美国的阿利森(ALLISON)、日本的丰田、德国的ZF等都对自动变速器液压系统及控制油路系统进行了深入研究探索，在其中美国克莱斯勒(CHRYSLER)汽车公司对液压控制部分中阀体工作特性研究成果显著，通过对主压调节阀和变矩器压力控制阀的特性分析，根据分析的结果，该公司对主压力调节阀及压力控制阀进行了优化改进。目前，国外对自动变速器控制系统的研究已经非常成熟，现在主要工作集中在优化换挡品质和开
18、发换挡策略上。90年代初，HSuzuki和NNarumi对变速器控制的发展趋势进行了预测，他们预测认为未来数十年车辆传动系统控制的发展方向将是离合器闭锁控制和换挡优化控制方面的研究。德国REXROTH公司和美国MOOG公司现在已经掌握三级电液伺服阀的生产技术，该三级电液伺服阀优点是响应高、流量大。该产品已经系列化和标准化，主要用在振动试验台、六自由度运动模拟器以及负载加载器等等高性能设备上。GamalAhmed Elnashar博士由选定的模糊逻辑网络权值进行了计算机仿真分析研究，由此建立了比较全面的车辆模糊控制器和自动变速神经网络。Yasushi Narita等人对液力机械传动变速器进行了选
19、挡控制探究，该项研究主要是运用模糊控制理论，取得了预期的成果。塞维利亚大学通过对压力平衡微流控阀的结构设计和流体分析，对液压控制阀的发展与优化做出比较大贡献，而且该项研究在实际生产生活中也得到了广泛应用，实践意义比较大。Yasunori Ohkura等研究人员为了使换挡过程更加平顺，通过改造垃圾车换挡执行机构（该车装有电液控制阀)，从而更加精确控制离合器的接合作用力，改善了换挡品质，达到了预期效果6。（2）国内研究现状我国最早对自动变速器的开发研究，是六十年代安装在红旗CA770轿车上的液力机械式自动变速器。在这之后对国产轿车自动变速器的研发几乎是一片空白。直到九十年代以来，上海通用汽车公司生
20、产的“别克”轿车上第一个装备了较先进的电子控制技术自动变速器4T65E，随后大众的“帕萨特”轿车及“捷达王”，广州本田雅阁轿车、东风神龙富康汽车等纷纷装配自动变速器，但是其自动变速器的生产线及其主要零部件仍然要依靠进口。民营企业和科机研究院校是中国自主创新研发自动变速器的中坚力量，他们通过艰苦奋斗，克服重重困难，最终取得了重大突破。以民营企业吉利汽车公司为代表，在经过数万次的测试及有关部门鉴定通过之后，吉利汽车公司正式批量生产JL-Z系列的自动变速箱，首先实现了国产自动变速器的量产，这也是我国第一款完全具备自主知识产权的自动变速器。近年来，诸多科机研究院校在自动变速器液压操纵控制系统方面的研究
21、也取得较大的成果。尤其以吉林大学、同济大学为代表的科研高校，通过积极与优秀企业协同合作，优势互补，对自动变速器液压操纵控制系统及系统元件进行了系统的分析研究，并且取得令人瞩目的研究成果。同济大学的黄宗益教授与上海大众汽车公司协同合作，重点针对轿车自动变速器液压控制系统，共同研制出液压系统试验台，在国内是首次。吉林大学在换挡品质方面的研究有了实质性的突破，通过做较全面的仿真分析和试验分析，建立了仿真模型；与此同时，上海交大也建立了整个液压系统模型，对模型进行简化分析研究。盛瑞传动股份有限公司通过整合国内外优势资源，采用以企业为主体，产学研结合创新的合作模式，从2007年初开始与国内外多家科研高校
22、单位协同合作，用十年的时间研究开发了前置前驱乘用车8挡自动变速器，该自动变速器经过测试及鉴定，结果全部达到设计目标7。经过众多优秀企业和科研人员的多年努力奋斗，我国在自动变速器液压操纵控制系统的研究方面，终于突破外企的技术壁垒，有了自主创新的成果，但跟国外相比较，仍然存在很多问题。主要表现在： 1）目前我国国产中高级轿车，自动变速器装配率非常高，但是这些变速器不是国产，而是原装进口的。尤其在液压系统方面，由于自动变速器液压操纵系统非常复杂，国内至今仍然缺少对自动变速器液压操纵系统进行系统研究；同时产品制造工艺水平比较落后，很难实现产品的自主创新。 2）国内缺乏自动变速器液压操纵系统理论分析文献
23、资料，大部分靠实物测绘，或依赖国外相关文献资料。 3）在公开发行资料中，液压系统结构图以及油路图，有些地方有明显错误，加大了学习理解的难度，给自动变速器液压系统蒙上了神秘的面纱。随着现代各行各业技术的不断进步下，市场上不仅在技术层面上有较大的突破，而且在材料方面更是涌现出了很多新型特殊优质材料，这两方面极大地推动了液压技术的进一步扩大应用。在今后的发展中，液压元件必向着集成化，轻量化方向发展。同时，随着铸造工艺的进步，也将会提升液压元件的整体性能，工艺方面的进步也可以对流道内部进行工艺优化，减少压力损失和降低噪声。1.3 本文研究的主要内容本文旨在对轿车AT变速箱进行液压系统方案设计，根据液压
24、系统的设计和功能要求，设计了液压系统方案原理图，对液压系统元部件进行了参数计算和选型，并对换挡滑阀进行了结构选型和参数设计，在仿真软件AMESim环境下建立液压系统的仿真模型，通过仿真，验证了理论计算的正确性。1、液压系统方案的设计明确自动变速器液压系统的设计要求，根据液压系统控制对象的运动需求和自动变速器整体结构布局，确定液压执行元件离合器和制动器。明确被控对象所承受的载荷，计算作用到液压执行元件上的载荷，在此基础上，结合设计要求，确定每个液压执行元件以此绘制液压系统工况图，从而确定系统工作压力和执行元件的控制和调速方案容积调速，草拟出液压系统原理图。2、液压系统元部件的参数计算和选型根据最
25、大流量和最大压力选择液压泵；选择液压控制元件换挡滑阀；根据系统的压力和流量选择液压泵；明确液压系统蓄能器的用途，根据液压机构的工作情况，在此基础上通过查询机械设计手册计算蓄能器压力和容积。并对其他液压系统元部件进行选型。3、液压系统中换挡滑阀参数设计根据换挡滑阀的功能要求对滑阀的结构形式进行选型，明确滑阀相关参数的设计原则，根据换挡过程中机械执行元件的速度和作用力，计算换挡滑阀作用力，结合滑阀力学特性计算滑阀参数。4、液压回路建模与仿真分析在仿真软件AMESim环境下建立液压系统的仿真模型，并进行仿真分析，验证计算的正确性。 2 AT变速器液压系统的方案设计2.1 AT液压系统设计要求AT的液
26、压系统应该实现执行元件离合器和制动器的快速平稳的结合和分离，从而顺利换挡，从而需要换挡操纵系统对其进行控制。为实现换挡操纵系统的正常工作，需要液压系统提供一定的压力和流量的液压油，为了使换挡过程无冲击，不造成换挡震荡的感觉，应该控制电液比例电磁阀控制油压的变化，从而需要换挡品质控制系统对液压油油压变化进行控制。在变速箱液压系统中变矩器工作时存在功率损失,产生热量，必须对变矩器的工作液体进行强制冷却，使一定流量的油经散热器来散热，使变矩器工作油的温度保持在正常范围，同时要保证一定的供油压力，以防止变矩器产生气蚀现象。而且在液压系统中存在各种压力损失（如溢流、减压等）产生的能量大多转化成热量，造成
27、温升，所以液压系统需要冷却系统对液压油进行冷却；在变速器中运动零件之间会存在摩擦，为了减小摩擦阻力及平顺工作，液压油需要使其得到足够的润滑用油和良好的润滑。液压系统各部分的工作都需要一定压力和流量的液压油。为防止变矩器失速时产生气蚀，提供油液将变矩器充满；为执行元件传递扭矩，向执行元件摩擦结合元件提供压力油，压紧摩擦片，在稳定工况下，保证结合元件处于接合状态不打滑；为保证足够的润滑，需提供变速器压力润滑用油，供给调压阀和电磁阀等控制系统用油，补充液压件密封处的泄漏等都需要液压油。所以液压系统需要一个供油调压和流量控制系统。节气门开度传感器各种控制开关车速传感器其他传感器微机主供油路（液压泵，调
28、压阀，溢流阀）变矩器换挡滑阀润滑冷却系统换挡品质（蓄能器 压力调节阀 ）执行元件（离合器 制动器）图2.1 AT换挡系统结构框图由上述对AT自动变速器液压系统的要求分析，自动变速器的液压操纵系统的基本组成和功能可以分为以下四个部分：1、供油调压和流量控制系统提供足够压力和流量的液压油，保证向变矩器供油，向整个液压操纵控制系统提供液压油，按照需要要求调节压力和流量。2、换档操纵系统能够保证正确地操纵控制结合元件的结合和分离，以实现换档。3、换档品质控制系统能够控制结合元件的正常分离合接合，控制结合元件在分离和接合时的油压特性，达到迅速平稳换档的目的。4、液力变矩器供油和冷却润滑系统液力变矩器供油
29、和闭锁控制系统保证向变矩器供油，保持足够的油压，以完成传递动力的功能。冷却润滑系统的功能是消散自动变速器产生的热量，保证整个自动变速器系统在正常合理的工作油温范围内。保证变速器所中的运动零件能够得到足够的润滑用油和良好的润滑。2.2 供油调压和流量控制系统自动变速器主油路的供油调压和流量控制系统由液压泵和主油路调压系统两部分组成，其作用是根据各种工况为变速器整个液压系统提供具有一定压力和流量的液压油。液压泵作为动力源向变速器液压系统提供液压油。为了保证液压泵的供油压力和流量能满足换档操纵系统、变矩器和润滑系统等系统的工作要求,同时为了减少能量损失,必须对主油路进行调压控制,将来自液压泵的压力油
30、经过调压装置变成所需的油压,并对液压泵进行流量控制。供油油压和流量控制系统由液压泵、主压力调节阀、蓄能减振器，安全阀等组成。主要功用是调节主油路的油压以及进入冷却润滑系和变矩器的流量。液压泵是液压系统的动力元件。主压力调节阀起到调节压力作用，同时控制进入冷却润滑系和变矩器的流量，实现冷却的作用。当系统压力过高或液压泵流量过大时，油液经过安全阀回到油底壳，从而起到了稳定压力的作用。在主油路设置蓄能减振器 ，吸收主油路的压力冲击，尽量避免油路压力的振荡。（1）调压控制变速器执行元件（离合器或制动器）所需传递的扭矩随着油门开度的改变和汽车运行工况的变化而发生变化。油门开度增大，则发动机输出扭矩增大8
31、；变矩器变矩比大时，涡轮输出转矩大，要求结合元件传递扭矩增大。执行元件传递扭矩的大小与油压成一定比例。因此，要求油压随之变化，以达到节能和改善性能的效果。随着发动机油门增大，发动机提供的转矩增大，主油路压力也相应增大。（2）液压泵流量控制汽车行驶过程中，发动机转速变化范围很大,最低转速仅600r/min左右而最高转速为7000r/min左右9。液压泵由发动机直接驱动，采用定量泵流量变化就很大。而设计时为了保证低速下能正常工作，液压泵参数按低速确定。高速时流量必然大大过剩，高速时输出的流量甚至是变速器所需流量的5-10倍，造成能耗增大并使系统发热，采用变量泵就可克服这一弊端。通过流量控制，使发动
32、机在高速时液压泵流量不增大。下图为该系统回路图。图2.2 供油调压系统2.3 换挡操纵液压系统自动变速器的挡位切换是通过油压操纵执行元件的接合或分离来实现的，由液压泵提供压力油，操纵换档阀来控制执行元件的接合或分离实现换档10。微机接受电信号信息，经过分析做出决定选择档位，发出指令来控制操纵换档电磁阀进行换档则是自动换档。目前自动变速器都必须具有自动换档和人工换档两种功能，以满足汽车各种复杂工况的使用要求。但在自动换档和人工换档使用方式上有所不同。对自动变速器而言，通过人工换档对自动换档进行干预使得换档能更符合要求。人工干预主要体现在杆位上，在不同的杆位下档位的范围是不同的11。换挡操纵系统由
33、比例电磁阀，换挡滑阀，蓄能器组成。主油路压力大于电磁阀最大控制压力，因此在主油路和电磁阀控制油路之间设计一个比例电磁阀保证油路的正常工作。在ECU对车速，工况，节气门开度等进行信息采集处理后，对比例电磁阀进行控制，比例电磁阀接收到信号后，对液压油的压力和流量进行控制；同时ECU对换挡电磁阀也进行控制，控制换挡阀的通断，从而决定执行元件的工作，达到换挡的目的。蓄能器起到吸收液压冲击，避免油路压力震荡，同时提供一部分液压油的作用。2.4 换挡品质控制系统自动变速器是用液压操纵执行元件的接合或分离来实现换档的，换档过程实际上是执行元件的分离或接合的转换过程。由于有级档位变化存在速比差，传动系统运动状
34、况发生突变，结合元件分离和接合交替过程搭接不当，以及执行元件的摩擦结合力矩变化都会引起冲击和使人不舒服的感觉。结合元件的接合过程,首先是油泵提供压力油，将结合元件管路和油缸充满油，推动活塞压向摩擦片，消除摩擦片之间的间隙，把它压紧，然后油压升高。换档时结合元件传递的力矩如（2.1）所示。(2.1)式中，为结合元件传递的扭矩；为摩擦系数；A为结合元件油缸作用面积；为摩擦片平均作用半径；N为摩擦片的片数；P结合元件油缸的油压。此转矩作用于汽车传动系上，引起冲击和振动等，自动变速器换档过程结合元件摩擦力矩的变化对换档品质有很大影响。结合元件摩擦力矩表达式中A，和N取决于结构参数，对某一来说是设计取定
35、的不变的常数。因此，具体变速器的换档冲击度与油压变化率和摩擦系数变化率有关，由于摩擦系数取决于摩擦材料和润滑油，在设计时，要充分考虑摩擦材料和润滑油的选取，当这二者选定后，摩擦系数变化规律是无法控制的，而且影响程度不如油压变化，因此的换档品质控制主要是通过控制油压变化。下表为各档位执行元件关系表。表2.1 挡位对照表执行 机构档位离合器制动器单向离合器C1C2C3B1B2F1123456R换挡品质控制方式中电子控制的调压系统主要有两种系统: 1）控制储能器背压的结合元件电子油压控制系统是常用的换挡油压控制系统，这种油压控制系统结合元件油缸和储能器相连，其油压受储能器调节，而储能器油压由储能器背
36、面油压所确定，通过电液比例阀控制储能器背压，从而控制调节结合元件油压。该系统控制较精确，但太复杂，元部件太多，维修不方便。2）电液比例调压阀控制结合元件油压控制系统，用电液比例阀来精确的控制结合元件的分离和接合时油压变化。该系统结构简单，元部件也较少。所以采用电液比例调压阀控制结合元件油压控制系统，控制了油压的变化，减小换挡冲击。2.5 冷却和润滑系统冷却润滑系统由冷却器、单向阀等组成。冷却润滑系统负责对齿轮组进行润滑12。油液经过冷却器后进入到冷却润滑支路中，管路到达轴承位置，通过节流孔流至润滑部位。当冷却系压力突然增大时，大部分油液经过安全阀直接进入冷却润滑系，尽量减小对冷却器的压力冲击，
37、延长使用寿命。图2.3 冷却润滑系统2.6 液压系统原理图AT液压系统的回路设计如图2.4所示，液压泵作为动力元件为系统提供足够流量和压力的液压油；一部分液压油通过主调节阀流向变矩器和冷却润滑系统；一部分流向液压换挡操纵控制系统。ECU通过对车速，节气门，工况等信号进行采集分析对比例电磁阀进行控制，比例电磁阀根据接受到的电信号对液压的油压和流量进行控制，同时换挡滑阀也接受到信号，根据信号要求换挡滑阀进行通断实现对执行机构的控制，从而达到换挡的目的。 该液压系统能够提供足够的压力和流量的液压油，能够保证正确的操纵结合元件的结合和分离，实现换挡。能够控制正在分离的结合元件和正在接合的结合元件之间的
38、转换搭接，实现迅速平稳的换挡。能够保证向变矩器提供足够的液压油，能够保证变速器所用运动零件得到足够的润滑用油和良好的润滑。该液压系统采用简单的换挡油压控制系统，在保证技术过关的前提下，降低成本，减少元部件的实用，降低维修费用。图2.4 液压系统原理图2.7 本章小结本章通过对AT液压系统的分析以及设计要求，自动变速器的液压操纵系统的基本组成和功能分为供油调压和流量控制系统、换挡操纵液压系统、换挡品质控制系统、液力变矩器供油和闭锁离合器控制系统和冷却润滑系统四个部分。并且对四个部分进行设计，绘制出各部分的回路图。最后通过各部分之间的联系对整个液压系统进行分析，绘制出整个液压系统的原理图。3 液压
39、系统元部件的参数计算和选型3.1 换挡执行元件湿式离合器3.1.1 湿式换挡离合器各挡位压紧力计算湿式换挡离合器是一种用液压油为冷却介质的离合器形式，其在综合传动装置中被广泛使用。其工作特性好的摩擦片具有动力传递平滑柔和，故障率低，使用寿命长，换挡工作平顺和防止传动系过载，能够保证车辆平稳起步的特点。根据选用volvo s601 t3车型的参数，发动机最大扭矩为250Nm，各档位传动比为表3.1 各挡位传动比挡位123456R传动比4.4182.3701.5561.1550.8540.6863.3941）根据提供的数据对湿式换挡离合器进行计算。根据文献采用的摩擦片内径为D=250mm，摩擦片外
40、径D确定后，摩擦片内径d可根据d/D在0.530.70之间来确定。取c= d/D = 0.62 ，d = 0.62D = 0.62250 = 155 mm ，取d = 150 mm。湿式多片摩擦离合器的摩擦转矩与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关13。其关系式如（3.1）所示。（3.1）式中，T为摩擦转矩；为摩擦系数，从动力换档传递扭矩出发，取动摩擦系数0.1；为摩擦片压紧力；z为摩擦副数；为摩擦副当量半径；为储备系数，乘用车选择：1.201.75取1.20。T选取最大值，也就是一挡时的扭矩，取Nm。(3.2)式中，S为摩擦片面积，取P=0.5MPa，则F取15700N。的表达公式如（3
41、.3）所示。（3.3）根据（3.3）式，求得为0.102m。将所得结果代入（3.1）式，求得z为5.3，取z=6。2）离合器的压紧力由液压系统提供，主要有三部分构成，可以用下面的式子（3.4）表示。(3.4)其中，F 为总的压力；为传递最大转矩所需要的压力；为克服复位弹簧所需要的压力；为克服摩擦副密封圈与外毂摩内壁摩擦阻力所需要的力。根据上面所得出的基本参数的尺寸，可以由（3.5）得出摩擦片的压紧力。（3.5）复位弹簧的作用由两部分组成，既回程时排油所需要的压力和密封圈与外毂摩内壁擦阻力14。如（3.6）所示。(3.6)式中，为排油需要压力，通常取0.06MPa。摩擦阻力计算较复杂，工程上近似
42、取一下0.04。综上所述，离合器的压紧力可以用以下公式（3.7）近似求得。(3.7)根据上面得到的数据代入（3.7）式，求的表(3.2)。表3.2 各挡位的传动比和受力挡位123456R传动比4.4182.3701.5561.1550.8540.6863.394受力2018412340874969805674491016857同理，可以由（3.8）求得液压系统所需要提供的油压值P。(3.8)根据上式（3.8），求的6挡最小油压为0.16MPa，取0.18MPa；1挡油压为0.64MPa，取0.7MPa。3.1.2 湿式换挡离合器中流量的计算执行机构离合器中流量的变化和AT液压系统流量存在一定关
43、系，通过对执行机构离合器的流量的计算得出液压系统中流量。湿式换挡离合器中的活塞行程为l=10mm，结合时间=1.2s。流量公式如（3.9）所示。（3.9）根据上式求的流量为9.42L/min。3.1.3 执行元件湿式离合器工况图根据上面对自动变速器执行机构离合器的计算和文献资料的了解，离合器油压上升规律：因装有调节阀，油压大体上按线性规律增长15。如下图所示。图3.1 油压上升变化AT自动变速器液压系统执行元件离合器的负载力如（3.10）所示。(3.10)P的变化规律如上图所示，S一定，所以F的变化规律如下图所示。图3.2 负载力变化工况图3.2 换挡执行元件制动器参数计算根据文献查询制动器各
44、部分元件的参数为：制动盘直径R=152mm，摩擦衬块外径=120mm，摩擦衬块内径=80mm，轮缸直径=35mm16。在行星齿轮机构中，行星轮对太阳轮、齿圈、行星架的理论作用力矩存在以下的关系如（3.11）所示。 （3.11）式中，为传动系统传递的转矩，为制动器传递的转矩，K为变速箱齿圈和太阳轮的齿数比。变速器处于2挡或6挡时，制动器B1工作时K等于2.5。变速器处于倒挡时，制动器B2工作时K等于3。制动盘单侧压紧力为，即制动轮缸对制动衬块的压紧力计算公式为： （3.12） （3.13）式中，为平均半径，衬块的摩擦表面采用石棉基材料，其中一般为0.30.5。本文取等于0.5，由上式可计算出制动
45、盘单侧压紧力。取制动器的机械效率和容积效率都为0.95，制动盘单侧压紧力可以由下式（3.14）进行计算。 （3.14）根据以上分析，可以计算出在各个挡位下制动器工作的最小油液压力，2挡时的制动器B1所需压力为0.64MPa，6挡时的制动器B1所需压力为0.18MPa，倒挡时制动器B2所需压力为0.9MPa。盘式制动器制动盘与摩擦块的间隙一般单侧在0.050.15mm之间，两侧总间隙在0.10.3mm之间，制动器制动时间为在0.61.4ms之间，所以制动器制动所需的流量如（3.15）所示。 （3.15）式中，d为盘式制动器的间隙，t为制动器制动时间。本文取d=0.3mm，t=1.2ms。经计算可
46、得，制动器完全制动所需的油液流量为15L/min。根据文献17得出变矩器及冷却润滑系统所需流量为10-15L/min，取15L/min；通过对执行元件的计算，取液压系统流量为40L/min。 3.3 液压泵的计算选型液压泵是自动变速器的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液压能，向整个液压系统提供动力。其装在变矩器与行星齿轮机构之间，由变矩器壳后端的轴套驱动。本文选用内啮合式齿轮泵。 1）确定液压泵的最大流量，由（3.16）确定。（3.16）式中，K为系统泄漏系数，一般取1.11.3，小流量取大值，在此取 K = 1.1；=40L/min。根据上式，求的44L/min。2）计算液压泵的最大工作压力18，由（3.17）确定。（3.17）式中，为执行元件入口处最大工作压力；为主回路压力损失之和，可取=(0.20.5MPa)，在此取0.5