作者：张月相
出版社：机械工业出版社
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自动变速器原理与诊断维修试读：
前言
汽车自动变速器结构复杂，传动形式各样，其油路循环像蜘蛛网一样密集，一直被认为是汽车维修教学中比较难讲、难学的部分。《自动变速器原理与诊断维修》根据多年汽车维修实践及师资培训经验，以独创的表现手法和写作技巧，轻松破解自动变速器学习中结构难、传动难、油路难、故障诊断难四大难题。本书具有以下三大特点。
一、具有独创性
1）本书以独创的自动变速器结构平面图，并配合3D仿真立体结构图，将目前广泛使用的自动变速器的结构分析得十分详尽，并借此总结出了自动变速器的结构规律，使各型自动变速器的结构分析变得非常容易。
2）本书以独创的行星轮式自动变速器传动原理图，将自动变速器各档传动过程分析得十分透彻，从中总结出了行星轮式自动变速器各档的输出规律，用此规律进行分析便可使复杂的传动一目了然。
3）本书总结出了分析油路中各类阀及各档油路的走向规律，从而使查看如蜘蛛网一般的油路图变得轻松容易。
二、是本活教材
本书主要插图来自于独立开发的自动变速器多媒体教学软件，教材中怎样写，软件中就怎样演示，通过软件的演示，可使本书变成一本名副其实的“活”教材。多媒体教学软件可将变速器中看不见、摸不到的结构影视化，通俗易懂，过目不忘。
三、标本兼治
本书在深入浅出的分析中，找到自动变速器的结构规律、动力输出规律和油路走向规律，使读者对各类自动变速器能触类旁通，以便解决实际问题。
本书结合多媒体教学软件（专利号08-2010-J-048，咨询电话18945688856），深入浅出地介绍并分格了辛普森式、拉维娜式、无级式、平行轴式和双离合器式自动变速器，从机械到液压、从电气到故障诊断均包含在内，不仅可作为本科和高职院校的教材，也可供汽车专业人员自学和技师培训使用。
本教材配有辅助教学视频资料，并可提供师资培训服务与教学指导，咨询电话18945688856、15046110942。
本书由哈尔滨华德学院机电与汽车工程学院李长威及吴柏宇副院长审校，在此，深表感谢。
由于水平所限，书中难免有不足之处，欢迎交流并不吝赐教。
张月相第一章 自动变速器简介第一节 自动变速器分类
自1914年第一台自动变速器装用在德国奔驰轿车上，至今已有百年历史。虽然自动变速器已有各种类型，但均是在第一代的基础上，在两个辛普森式行星排组成的辛普森式自动变速器的启发下，又开发的由一个辛普森式行星排和一个拉维娜式行星排组成的，拉维娜式行星轮式自动变速器。
拉维娜式行星轮式自动变速器，因其有两级行星轮，使整个变速器结构和传动过程简单，且在同等转矩输出时，比辛普森式体积小。
为提高乘坐舒适性，人们又开发了由一个辛普森式或一个拉维娜式单行星排，加主从动V形带轮的无级式自动变速器。以上三类自动变速器均为行星轮式自动变速器。
在行星轮式自动变速器的启发下，人们又利用手动变速器的齿轮机构与多片湿式离合器的组合，开发出了平行轴式与双离合器式自动变速器。一、辛普森式行星轮式自动变速器图1-1-1 辛普森式行星轮式自动变速器基础型结构简图
图1-1-1是辛普森式行星轮式自动变速器基础型结构简图。
从图1-1-1可知，它是由两个行星排及离合器、制动器、单向离合器组成的，但两个行星排均是辛普森式。这种变速器用三器（离合器、制动器、单向离合器）将三轮（太阳轮、行星轮、齿圈）进行不同的连接和制动组合，得到四个前进档和一个倒档输出（详见第四章）。二、拉维娜式行星轮式自动变速器
拉维娜式行星轮式自动变速器结构如图1-1-2所示。图1-1-2 拉维娜式行星轮式自动变速器结构
从图1-1-2可知，它由行星轮机构及离合器、制动器、单向离合器组成，左行星排称为辛普森式，右行星排称为拉维娜式。两者的区别是辛普森式行星排只有一级行星轮，拉维娜式则有两级行星轮，但两级行星轮都套装在同一个行星架上，因此两者均由太阳轮、行星轮及架、齿圈等组成。
要想使以上两类自动变速器有更多档位输出，只要在该行星轮机构输入端再串联一个行星排或两个行星排组成的行星轮机构即可，这可使原行星轮机构有几个不同转数的输入轴，便可得到更多档位输出。三、无级式自动变速器
无级式自动变速器结构简图如图1-1-3所示。
从图1-1-2可知，无级式自动变速器也是行星轮式自动变速器，它们有的是辛普森式，有的是拉维娜式，且只有一个行星排，以及一个前进档和一个倒档。无级变速器是由主从动V形带轮，通过改变主从动带直径，实现无级线性变速输出的。四、平行轴式自动变速器
图1-1-4是平行轴式自动变速器结构简图。
平行轴式自动变速器完全是在行星轮式自动变速器的启发下，由手动变速器的齿轮机构与行星轮式变速器中多片湿式离合器组合而成。因此，与行星轮式自动变速器比较，其结构简单，且有几个离合器，就有几个档位输出。五、双离合器式自动变速器
双离合器式自动变速器结构示意图如图1-1-5所示。图1-1-3 无级式自动变速器结构简图图1-1-4 平行轴式自动变速器结构简图图1-1-5 双离合器式自动变速器结构示意图
从图可知，双离合器式自动变速器，也是在行星轮式自动变速器的启发下，将手动变速器齿轮机构与行星轮式变速器中多片湿式离合器组合而成。
它是用两个离合器分别带动一组主动齿轮，两组主动齿轮分别与两组从动齿轮常啮合，两组从动齿轮套装在两根从动输出轴上，用手动变速器的滑套和同步器，将套装在轴上的从动齿轮与轴连为一体，输出相应档位的。第二节 自动变速器的优缺点及发展趋势一、自动变速器主要优点
1）减轻驾驶人操作负担。自动变速器用液力变矩器或多片湿式离合器取代了手动变速器中的离合器，因此驾驶人换档时，无须再踩下离合器踏板，也不用操纵变速杆换档。
2）由于档位的切换恰到好处，所以减轻了传动过程中的冲击，并使发动机不会在超负荷下强行运转，延长了发动机的使用寿命。
3）能根据道路状况和发动机的负荷，在一定的范围内，适时地升档和降档，从而提高了发动机的动力性和经济性。当汽车在公路上行驶时，装备自动变速器的车辆一般比手动变速器的车辆省油5%～20%。很多驾驶人反映自动变速器车辆耗油多，其原因主要是因操作不当造成的，起步经常将加速踏板踏到底，使自动变速器由D1档升D2档的时间滞后，造成耗油量增加。
4）汽车起步和加速平稳。由于液力变矩器吸收和衰减升降档过程中的振动和冲击，提高了汽车行驶的平稳性。
5）通过电脑控制，可使自动变速器和发动机工况恰当配合，降低排气污染。
6）由于有强制降档功能，提高了汽车的加速性能。
7）遇有紧急情况，可立即降档，提高了汽车行驶的安全性。
总之，汽车自动变速器有许多手动变速器不可相比的优点。因此，自动变速器车辆在汽车中的占有率将会越来越高。二、自动变速器主要缺点
1）自动变速器构造复杂，价格昂贵
2）低速或加速时传动效率低。此工况由于液力变矩器变矩增扭，功率损失较大。
3）由于构造复杂，所以维修难度较大。
随着汽车工业的高速发展和电子技术在汽车上的广泛应用，在一定程度上，上述各项缺点逐步被弥补。三、自动变速器发展趋势
自动变速器发展至今，已有近百年历程，它的结构和工作原理，已成熟到万变不离其宗的程度。例如，平行轴式自动变速器与近年来才上市的双离合器式自动变速器，虽然它们与行星轮式自动变速器的结构大不相同，但都是在行星轮式自动变速器的启发下，由手动变器的齿轮机构与行星轮式变速器的离合器组合而成，并没有新知识，只是原来知识的巧妙组合而已。
齿轮式变速器档位数的增加只是增加行星排和一两个离合器或制动器。双离合器式自动变速器和平行轴式自动变速器也只是增加一两对常啮合齿轮或增加一两个离合器。齿轮式自动变速器总体结构万变不离其宗。
齿轮式自动变速器未来的发展方向是在原结构、原理的基础上，升级控制功能和如何改善其动力性、经济性、舒适性这三大硬性指标。
1）在尽量简化结构的基础上增加档位数。档位数的增加可扩大传动比的范围和缩小档间距离，以便使换档点提前，这样即可在发动机相对较低转速下升档，以满足加速性和经济性的要求。
2）用离合器取代液力变矩器，以提高传动效率和降低液力软连接的能量损耗。
3）强化软件的控制功能，使变速器在各种复杂的工况下，升档点能理想跟进，油压的变化能恰到好处。能在各种工况下升降档瞬间，既不会出现同时挂上两个档，又不会出现空档间隙，以确保换档无冲击。
4）强化软件的控制功能和与之配套的电磁阀或滑阀的性能，能在各种复杂的工况下，使换档瞬间进入离合器或制动器的油液瞬间减压，以避免换档冲击。
5）电控单元根据驾驶人的档位信号、节气门开度、踩踏速度信号，以及特种开关的请求信号等，判断出驾驶人的意图，智能化地调整油压及升降档点，以落实驾驶人的意愿。
6）将油温变化及各档理想传动比与实际传动比出现的差异，通过把修正油压补偿写进计算机控制程序的方法，根据反馈的温度变化信号及传动比信号，精确修正油压。第三节 自动变速器的正确使用一、正确更换润滑油
自动变速器的润滑油是一种专用润滑油，不可用其他润滑油替代。应按各车型使用手册规定的里程数定期更换润滑油，一般是在8000～10000km。更换润滑油时，应注意以下问题。
1）更换润滑油时，应将车辆停放在水平地面。
2）将变速杆置入P位或N位，起动发动机并保持怠速运转，保证润滑油温正常后再换油。
3）最好使用专用自动变速器加油机，以便既对油路及各种滑阀，蓄能器和液力变矩器进行彻底清洗，又可将液力变矩器内的旧油排出，使润滑油清洗更换彻底。
4）无论是用专用加油机还是人工加油，油液更换后，均需在发动机怠速运转中，将变速杆置入各档位片刻，反复循环换位两三次，使变速器各部均充满油液，再用油尺检查油面高度是否在刻度线范围内。千万不要加油后在档位没有循环的情况下，认为润滑油已加足便挂档行驶，这样很可能将离合器片烧毁。
5）随时用油尺检査油面高度。二、正确使用加速踏板
1.加速踏板开度控制
众所周知，自动变速器的换档规律已被软件程序固化，换档规律如图1-3-1所示。
从图1-3-1可知，电脑控制档位切换主要是根据加速踏板位置及车速信号，即每有一个加速踏板开度，便有一个升档车速与之对应。
图1-3-1中实线为各档升档点，虚线为自动降档点。可见，如加速踏板使用不当，会使升档点滞后或提前。
升降档车速不等是为防止在某档上频繁升降档。
例如，D位起步时，如一脚将加速踏板踏到底，由于加速踏板全开，使由D1档升D2档的车速升高，造成升档点滞后，这样既使起步升速缓慢，又造成油耗增加。可见，汽车起步时将加速踏板踏到底的操作习惯有害无益。
2.强制降档开关的使用
每种型号的变速器均有一个与加速踏板联动的强制降档开关，变速器在某档加速时，虽然加速踏板已全开，但发动机动力仍感不足而无力再加速时，遇此情况唯一的解决办法是降低一档。在加速踏板已全开的情况下再将踏板踏到底，与踏板联动的强制降档开关连通，将需要强制降档信号送入电脑，电脑便强行控制变速器降低一档。图1-3-1 自动换档规律三、正确使用变速杆
自动变速器变速杆下方的档位标识各不相同。其主要功能如下。
1.P位
当变速杆移动至P位（驻车档）时车辆被锁定，此时可起动发动机，但由于与液力变矩器涡轮键配合的变速器输入轴处于自由状态，发动机可在任意转速下空转，且只有在此位置才能将钥匙从点火开关中取下。
2.R位
当变速杆挂入R位，变速器进入倒档，此时车辆只能倒车。必须在车辆停稳后，才可挂倒档。为提高倒档时的主油压，多数自动变速器均在挂入倒档后，通过手动阀将主油压反馈给主调压阀，以便关小节流口开度，大幅度地提高倒档时的主油压。
3.N位
当变速杆移至N位，变速器进入空档状态，此时可起动发动机。由于与液力变矩器涡轮键配合的变速器输入轴处于自由状态，发动机可在任意转速下空转。
4.D位
当变速杆移至前进档D位，电脑根据节气门位置信号和车速信号，自动切换档位。
5.S位
当变速杆移至前进档S位，变速器升档点比D位滞后，降档点比D位提前，以使车辆在泥泞路面和上坡时，或较重负荷下，保证发动机平稳运转。汽车下坡时提前降档，可充分利用发动机的制动作用。四、正确使用模式选择开关
模式选择开关又称程序开关，用于选择自动变速器的控制模式，即选择自动变速器的换档规律，以满足不同的使用要求。
图1-3-2为一个安装在变速杆旁的模式开关。常见的控制模式大致有以下几种。图1-3-2 模式选择开关及电路连接
1）经济模式（Economy）。经济模式是以汽车获得最佳燃油经济性为目标设计换档规律。当自动变速器在经济模式下工作时，其换档规律使汽车在行驶过程中，发动机经常在经济转速范围运转，降低了燃油消耗。在此模式下，发动机转速相对较低时就会换入高档，即提前升档，延迟降档。
2）动力/运动模式（Power或Sport）。动力/运动模式是以汽车获得最大动力性为目标设计换档规律。当自动变速器在动力模式下工作时，其换档规律使汽车在行驶过程中，发动机经常处在大转矩、大功率范围内运行，提高了汽车的动力性能和爬坡能力。只有发动机转速提高时，才能换入高档，即延迟升档，提前降档。
3）常规模式（Normal）。常规模式的换档规律介于经济模式与动力模式之间。它使汽车既保证了一定的动力性，又有较好的燃油经济性。
4）手动模式（Manual）。手动模式让驾驶人可在各档之间以手动方式选择合适的档位，使汽车好像装用了手动变速器，而又不必像手动变速器那样换档时必须踩离合器踏板。采用此模式时，电控单元接到档位信号后，立即发出换档指令，使离合器和制动器切换至该档后，便不再控制升降档，直至电控单元重新接到档位请求信号后。
5）雪地模式（Snow）。在雪地模式下变速器以高档（2档或3档）起步，并控制提前升档、延迟降档来降低驱动轮转矩，即使汽车起步时加速踏板踩到底，也能降低驱动轮出现打滑的可能性。
6）制动开关。制动开关安装在制动踏板支架上，踩下制动踏板时开关接通，通知变速器电控单元汽车已制动，电控单元断开变矩器锁止离合器，同时点亮制动灯，还可以防止当驱动轮制动抱死时，发动机突然熄火。
7）巡航控制开关。巡航控制开关有的安装在仪表板上，有的安装在转向盘转向柱上，如图1-3-3所示。图1-3-3 巡航控制开关
巡航范围是指装满燃油，以汽车最经济的耗油车速行驶，所能行驶的最大里程。
当汽车加速至50km/h以上时，若接通巡航控制开关，放松加速踏板，电控单元便根据路况控制自动变速器在最经济的车速下行驶。如果车辆是在动力模式下行驶，启动巡航控制后，电控单元便按常规模式控制巡航。
当再次按下按钮或踩下制动踏板时，便可解除巡航控制。复习题一、填空题
1.行星轮式自动变速器的行星轮机构的三轮是指（ ）、（ ）、（ ）。
2.变速杆选择S位时，自动变速器升档点（ ）、降档点（ ）。
3.模式开关选择经济模式是为了使发动机经常工作在（ ）运转。此模式下可降低（ ）消耗。
4.在经济模式下行驶，变速器升档点（ ），降档点（ ）。
5.在动力模式下行驶，发动机经常在（ ），（ ）下运转。
6.在动力模式下行驶，变速器升档点（ ），降档点（ ）。
7.选择常规模式，换档规律既能满足（ ）要求，又能满足（ ）要求。
8.在雪地模式下行驶，变速器升档点（ ），降档点（ ）。
9.在雪地模式下行驶，为防止驱动轮滑转，应降低驱动轮（ ）。
10.未来自动变速器在尽量减化结构的基础上，增加（ ）。二、问答题
1.目前，汽车自动变速器可分为哪几类？
2.行星轮式自动变速器由哪几类自动变速器组成？
3.辛普森式行星轮式自动变速器与拉维娜式行星轮式自动变速器的主要区别是什么？
4.无级式自动变速器与辛普森式或拉维娜式自动变速器的相同点和不同点是什么？
5.平行轴式自动变速器的结构特点是什么？
6.双离合器式自动变速器的结构特点是什么？
7.简述自动变速器有哪些优点。
8.简述自动变速器有哪些缺点。
9.更换变速器润滑油时应注意哪些问题？
10.加速踏板使用不当的不良后果是什么？
11.目前，汽车变速杆档位标识是什么？
12.S位在什么路况下使用？
13.自动变速器模式开关有几种模式？
14.巡航的含意是什么？怎样操作才能使汽车在巡航模式下行驶？第二章 行星轮式自动变速器主要元件结构原理与检修
目前，国内外轿车常用的自动变速器有辛普森式﹑拉维娜式﹑无级式﹑平行轴式和双离合器式五类自动变速器。其中绝大多数是前三类﹑即行星轮式。
所有行星轮式自动变速器都是由行星轮机构﹑离合器﹑制动器﹑单向离合器﹑液力变矩器﹑油泵﹑阀体和电控单元八大部分组成的。而这八大部分中的行星轮机构﹑离合器﹑制动器﹑单向离合器﹑液力变矩器在所有自动变速器中的结构和原理完全相同。因此，本书先对这五大要素进行分析。第一节 行星轮机构、离合器、制动器、单向离合器结构与检修
所有行星轮式自动变速器，均由结构和原理完全相同的五大要素组成。因此，只要将这五大要素的检修方法彻底掌握，也就掌握了所有行星轮式自动变速器的检修方法。本节主要介绍行星轮机构、离合器、制动器和单向离合器四大要素。一、行星轮机构的结构
1.辛普森式单排行星轮机构的结构
辛普森式单排行星轮机构如图2-1-1所示。
从图2-1-1可知，辛普森式行星轮机构由太阳轮、行星轮及行星架、齿圈等组成。几个行星轮装在同一个行星架上，太阳轮与几个行星轮外啮合，几个行星轮同时与齿圈内啮合。只要通过离合器、制动器或单向离合器对太阳轮、行星架和齿圈进行不同的主动、制动组合，便可得到各种不同传动比的输出。
2.拉维娜式行星轮机构结构
拉维娜式单排行星轮机构如图2-1-2所示：
从图2-1-2可知，拉维娜式单排行星轮机构也是由太阳轮、行星轮及架、齿圈组成的。它与辛普森式的区别是在太阳轮与齿圈间夹着两级行星轮。两级行星轮也装在同一行星架上。
从图2-1-2又知，太阳轮与第一级行星轮外啮合，第一级行星轮又和第二级行星轮外啮合，第二级行星轮再与齿圈内啮合。它也是通过离合器、单向离合器和制动器对三轮进行不同的主动、制动组合，得到各种不同传动比的输出。图2-1-1 辛普森式单排行星轮机构图2-1-2 拉维娜式单排行星轮机构二、辛普森式单排行星轮机构传动原理
行星轮式自动变速器的各档传动过程是由一个行星排向另一个行星排接力传递的，直至输出为止。由于各行星排结构完全相同，而且各行星排均有相同的七种传动规律。只要熟知一个行星排的七种传动过程，那么，掌握多行星排自动变速器的传动原理便轻而易举了。
1.齿圈主动、太阳轮制动、行星架输出
齿圈主动、太阳轮制动工况如图2-1-3所示。
从图2-1-3可知、当齿圈主动顺时针旋转时，齿圈轮齿便给行星轮齿一个作用力，行星轮齿受力后顺时针旋转，但因太阳轮制动，则太阳轮齿给顺时针旋转的行星轮齿一个反作用力。
行星轮齿在作用力与反作用力合力作用下，既顺时针旋转，又带动行星架绕太阳轮顺时针公转输出。
2.行星架主动、太阳轮制动、齿圈输出
行星架主动、太阳轮制动工况如图2-1-4所示。图2-1-3 齿圈主动、太阳轮制动工况图2-1-4 行星架主动、太阳轮制动工况
从图2-1-4可知，当行星架主动顺时针旋转时，行星架带着行星轮一齐顺时针旋转，但因太阳轮被制动，因此，太阳轮的轮齿给行星轮齿一个反作用力，行星轮在太阳轮齿反作用力的作用下顺时针旋转。
行星轮在行星架上，既随主动的行星架顺时针旋转，又在行星架上自转，其轮齿给齿圈轮齿一个推力。齿圈在行星轮齿作用下，克服其运动阻力而顺时针旋转输出。因齿圈顺时针旋转的线速度是主动旋转的行星架线速度与行星轮旋转的线速度之和，所以使齿圈超速输出。
3.太阳轮主动、齿圈制动、行星架输出
太阳轮主动、齿圈制动工况如图2-1-5所示。
从图2-1-5可知，当太阳轮主动顺时针旋转时，太阳轮齿给行星轮齿一个作用力，使行星轮在这个力的作用下逆时针旋转。因齿圈制动，所以齿圈轮齿给行星轮齿一个反作用力，行星轮在作用力与反作用力合力的作用下，驱动行星架顺时针旋转减速输出。
从该传动过程可知，引入简单的轮齿作用力与反作用力，可直观地分析行星轮转向，行星架转向。
4.太阳轮主动、行星架制动、齿圈输出
太阳轮主动、行星架制动工况如图2-1-6所示。图2-1-5 太阳轮主动、齿圈制动工况图2-1-6 太阳轮主动、行星架制动工况
从图2-1-6可知，当太阳轮主动顺时针旋转时，太阳轮齿给行星轮齿一个作用力，行星轮齿在太阳轮齿作用力的推动下，行星轮逆时针旋转，因行星架制动，所以行星轮在制动的行星架上逆时针自转。行星轮逆时针自转，其轮齿给齿圈轮齿一个作用力，齿圈在行星轮齿作用下逆时针旋转而减速输出。
5.行星架主动、齿圈制动、太阳轮输出
行星架主动、齿圈制动工况如图2-1-7所示。图2-1-7 行星架主动、齿圈制动工况
从图2-1-7可知，当行星架主动顺时针旋转时，行星架强行带动行星轮一起顺时针绕太阳轮旋转，但因齿圈制动，行星架带动行星轮顺时针旋转时，制动的齿圈轮齿给行星轮齿一个反作用力，行星轮齿在制动的齿圈轮齿阻力作用下逆时针旋转。行星轮逆时针旋转时，行星轮齿给太阳轮齿一个作用力，在行星轮齿作用力作用下太阳轮顺时针旋转输出。因太阳轮的转速是主动旋转的行星架的转速与行星轮逆时针旋转的线速度之和，因此，该传动的输出转速大于主动转速，是超速输出。
6.行星架制动、齿圈主动、太阳轮输出
齿圈主动、行星架制动、太阳轮输出工况如图2-1-8所示。
从图2-1-8可知，由于行星架制动，当齿圈主动顺时针旋转时，齿圈轮齿给行星轮齿一个作用力，行星轮在齿圈轮齿作用下，在制动的行星架上顺时针自转。行星轮顺时针转动时，行星轮齿给太阳轮齿一个作用力，使太阳轮逆时针从动旋转而超速输出。
在拆检辛普森式自动变速器时，如果确认行星架被制动，主、从动旋转方向一定相反。且齿圈主动，则太阳轮超速输出。
无论辛普森式行星轮式自动变速器有几个行星排，无论传动过程如何复杂，其传动均是从一个行星排传递给下一个行星排，直到使输出轴旋转止。
通过以上分析可知，将行星排中太阳轮、行星架、齿圈三者进行不同的主动和制动组合，便可得到不同传动比的输出。
7.行星架与齿圈连成一体
行星架与齿圈连成一体工况如图2-1-9所示。图2-1-8 齿圈主动、行星架制动工况图2-1-9 行星架与齿圈连成一体工况
从图2-1-9可知，当离合器将齿圈和行星架连成一体时，齿圈和行星架彼此间便无任何相对运动，而4个行星轮与齿圈轮齿啮合，所以各行星轮与齿圈和行星架间也没有相对运动。又因太阳轮的轮齿与各行星轮外啮合，所以，太阳轮也不会对齿圈和行星架有相对运动，整个行星排连成一体。
同理可知，任何行星轮机构，在同一个行星排中，只要有任意两元件连成一体，则整个行星排其他各元件均连成一体。
8.辛普森式行星排传动规律
1）行星架主动：超速输出。太阳轮输出转速高于齿圈输出转速，多以齿圈输出为超速档输出。
2）行星架输出：是低速档输出。但齿圈主动比太阳轮主动输出转速高。
3）行星架制动：主从动转向相反，且以齿圈输出为倒档。
4）行星轮机构中任意两元件连成一体，其他元件均连成一体，为直接档输出。
同理可知，若双行星排组合成行星轮机构，机构中仼意两轮连一体，则行星轮机构连成一体。
综上可知，只要熟知了辛普森式单行星排行星轮机构的七种传动过程，并将其传动规律真正理解，便可弄清辛普森式行星轮式自动变速器的各档传动原理。三、拉维娜式单排行星轮机构传动原理
拉维娜式与辛普森式行星轮机构均由太阳轮、行星轮及架、齿圈组成。因此，两者传动的区别仅仅是拉维娜式行星轮机构的行星架上多了一级行星轮，传动中多了一次换向而已。
1.太阳轮主动、齿圈制动、行星架输出
太阳轮主动、齿圈制动工况如图2-1-10所示。圈2-1-10 太阳轮主动、齿圈制动工况
从图2-1-10可知，当太阳轮主动顺时针旋转时，太阳轮齿给一级行星轮齿一个作用力，使一级行星轮逆时针旋转。一级行星轮逆时针旋转，其轮齿给二级行星轮一个作用力，二级行星轮齿顺时针旋转。二级行星轮顺时针旋转给齿圈一个作用力，但齿圈制动，齿圈轮齿给二级行星轮齿一个反作用力。二级行星轮齿在一级行星轮作用力与齿圈轮齿反作用力的合力作用下，带动行星架逆时针旋转而输出。
2.太阳轮主动、行星架制动、齿圈输出
太阳轮主动、行星架制动工况如图2-1-11所示。
从图2-1-11可知，当太阳轮主动顺时针旋转时，太阳轮齿给一级行星轮齿一个作用力，一级行星轮受力后，使一级行星轮逆时针旋转。一级行星轮逆时针旋转时，因行星架已制动，所以一级行星轮在制动的行星架上逆时针自转。一级行星轮逆时针旋转给二级行星轮齿一个作用力，二级行星轮齿受力后在制动的行星架上顺时针旋转。二级行星轮在制动的行星架上顺时针旋转，其轮齿给齿圈轮齿一个作用力，于是齿圈便在二级行星轮齿作用下顺时针旋转输出。
综上可知，太阳轮主动，行星架制动，齿圈输出，主从动旋转方向相同减速。
3.齿圈主动、太阳轮制动、行星架输出
齿圈主动、太阳轮制动工况如图2-1-12所示。图2-1-11 太阳轮主动、行星架制动工况图2-1-12 齿圈主动、太阳轮制动工况
从图2-1-12可知，当齿圈主动顺时针旋转时，齿圈轮齿使二级行星轮欲顺时针旋转，二级行星轮齿给一级行星轮齿一个作用力，使一级行星轮齿受力后欲逆时针旋转，但太阳轮制动，因此太阳轮给一级行星轮齿一个反作用力，使一级行星轮顺时针旋转。
一级行星轮顺时针旋转，给二级行星轮齿一个作用力，与此同时，齿圈主动顺时针旋转也给二级行星轮齿一个作用力，二级行星轮在合力作用下逆时针旋转，同时带动行星架顺时针公转，使行星架顺时针减速旋转输出。
行星架顺时针旋转的速度，是齿圈旋转线速度加上二级行星轮逆时针旋转的线速度。
4.齿圈主动、行星架制动、太阳轮输出
齿圈主动、行星架制动工况如图2-1-13所示。
从图2-1-13可知，当齿圈主动顺时针旋转时，齿圈轮齿给二级行星轮齿一个作用力，使二级行星轮受力顺时针旋转，但行星架制动，因此二级行星轮在制动的行星架上顺时针自转，其轮齿给一级行星轮齿一个作用力，一级行星轮受力后，在制动的行星架上逆时针自转，一级行星轮齿给太阳轮齿一个作用力，太阳轮齿受力后，顺时针超速旋转输出。
5.行星架主动、太阳轮制动、齿圈输出
行星架主动、太阳轮制动工况如图2-1-14所示。图2-1-13 齿圈主动、行星架制动工况图2-1-14 行星架主动、太阳轮制动工况
从图2-1-14可知，当行星架主动顺时针旋转时，两行星轮随行星架一同顺时针公转，但因太阳轮制动，所以太阳轮给一级行星轮齿一个反作用力，使一级行星轮顺时针旋转，二级行星轮逆时针旋转。齿圈旋转的线速度，是行星架顺时针旋转的线速度减去二级行星轮逆时针旋转的线速度。因二级行星轮逆时针旋转的线速度小于主动的行星架顺时针旋转的线速度，所以两速度的和使齿圈顺时针旋转而减速输出。
6.行星架主动、齿圈制动、太阳轮输出
行星架主动、齿圈制动工况如图2-1-15所示。
从图2-1-15可知，行星架主动顺时针旋转时，强行带着两行星轮顺时针公转并自转，但因齿圈制动，制动的齿圈轮齿对顺时针公转的二级行星轮产生阻力，使二级行星轮逆时针旋转。二级行星轮随行星架顺时针公转并逆时针自转，其轮齿给一级行星轮齿一个作用力，使一级行星轮齿既随行星架顺时针公转，又在行星架上顺时针自转，其轮齿给太阳轮齿一个作用力，使太阳轮逆时针旋转并超速输出。
7.两轮相连行星排连成一体
太阳轮与行星架连成一体工况如2-1-16所示。图2-1-15 行星架主动、齿圈制动工况图2-1-16 太阳轮与行星架连成一体工况
当太阳轮与行星架连成一体时，太阳轮与行星架便不会有相对运动。而一级行星轮与太阳轮齿啮合。因此，一级行星轮、太阳轮与行星架均连成一体。二级行星轮齿又与一级行星轮齿啮合，因此二级行星轮也与一级行星轮连成一体。而齿圈轮齿又与二级行星轮齿啮合，齿圈也和各轮不会有相对运动，于是整个行星排连成一体。
综上所述，任何行星轮机构，只要将三轮中的任意两轮连成一体，另一轮便因轮齿间的啮合，使整个行星排连成一体。
8.拉维娜式行星轮机构传动规律
1）齿圈主动：超速档输出。太阳轮输出比行星架输出转速高。
2）齿圈输出：低速档输出，且以太阳轮主动为D1档。
3）齿圈制动：输出倒档，且多以太阳轮主动行星架输出为倒档。
4）行星轮机构中任意两元件连成一体，其他元件均连成一体，为直接档输出。四、行星轮机构检修
1.行星轮及架损坏
行星轮损坏的主要原因是行星轮及行星架质量差，行星轮轴脱落，润滑不良磨损严重等，这类故障产生后会伴随很大响声。此外，轴承、垫片等的碎片，在传动中会挤在行星轮机构中。也会导致其损坏。行星轮及架损坏应更换行星轮及架和相关零件。
2.行星轮及轴过热
行星轮机构因缺油或变速器油温过高导致变形，使齿轮及轴过热而严重磨损，出现这种故障常伴随轻微的齿轮传动异响。应检查油温过高原因。
3.行星轮机构磨损严重
由于变速器油质差，或长期不换油，或自动变速器年久失修，使齿轮机构严重磨损，或齿轮与行星架轴磨损间隙过大，或齿轮表面有剥落等，均会引起升降档或收加油时，出现瞬间响声。行星轮与行星架轴径向间隙应为0.03～0.04mm，极限值不得大于0.15mm；行星轮轴向间隙应为0.05～0.15mm，极限值不得大于0.20mm，否则会造成异响和换档冲击，应单件或总成更换。行星轮与行星架轴烧蚀，多由过载引起，应总成更换。
4.止推轴承或止推垫片破碎
若止推轴承散架或止推垫片破碎，会使行星轮机构在传动中移位，产生运动干涉并造成传动中异响。止推轴承或止推垫片破碎应更换止推轴承或止推垫片及相关零件。五、多片湿式离合器结构原理与检修
与离合器钢片或摩擦片外缘上的凸键配合的元件称为鼓，与离合器钢片或摩擦片内缘上的凸键配合的元件称为毂。
1.多片湿式离合器结构原理
在各类自动变速器内，均安装有结构完全相同的多片湿式离合器，其结构如图2-1-17、图2-1-18所示。
从图可知，多片湿式离合器由离合器液压活塞、活塞回位弹簧、离合器钢片摩擦片组、离合器鼓、离合器毂等组成。
离合器液压活塞、活塞回位弹簧、离合器钢片、离合器摩擦片、离合器毂均装在鼓内。
离合器鼓上内缘带有花键槽，离合器毂的外缘带有花键槽。离合器摩擦片或钢片内缘上的凸键与离合器毂键配合。离合器摩擦片或钢片外缘上的凸键与离合器鼓键配合。钢片、摩擦片相间安装，并在各自的鼓和毂上可轴向移动。
离合器摩擦片两面涂有摩擦材料，有摩擦材料的表面开有保证润滑的油道。离合器活塞装在离合器鼓内，由橡胶密封圈将液压油密封在离合器鼓的腔内。当腔内液压增高时，活塞在液压作用下克服弹簧的弹力外移，将相间配合的离合器钢片与摩擦片压紧，于是离合器的毂和鼓便连成一体。离合器的鼓和毂就是行星轮机构中的输入轴和某轮，因此，离合器工作时，便将行星轮机构中某轮与输入轴连成一体。当液压油泄出时，离合器活塞便在回位弹簧作用下复位，使离合器钢片与摩擦片脱离接合。
综上可知，多片湿式离合器的作用是将变速器内的两个元件连接起来，它可以把转矩由一个组件传递给另一个组件。图2-1-17 多片湿式离合器结构（一）
有些离合器鼓内装有内外两个直径不等的活塞，两活塞分别有各自的液压腔，因此两个活塞可分别与各自的油道相通，两活塞可以先后动作。由于内活塞面积较小，因此传递的转矩较小，当液压油先作用在内活塞上时，内活塞对离合器片加压较小，使离合器瞬间半离合。在内活塞工作后，外活塞再对离合器片加压，因两活塞相继加压，减轻了离合器接合时的冲击，使换档柔和。
从图2-17可知，离合器活塞外缘上有一单向球阀，当高压油进入活塞腔时，在油压作用下球阀关闭泄油口，使离合器活塞正常加压。当离合器泄压时，活塞左腔的油压降低，活塞回位。但活塞腔内仍有一部分残油，在离心力作用下，甩到活塞外缘，该压力立即打开单向球阀从活塞左侧泄出，使离合器分离彻底。
2.多片湿式离合器检修
多片湿式离合器结构如图2-1-18所示。
离合器常见的故障有摩擦片烧蚀或磨损严重，液压活塞密封泄漏。
1）检查摩擦片的摩擦材料是否有烧焦或剥落，如有，应更换。
2）检查离合器片是否磨损严重时，可测量装配后的总自由间隙。各型自动变速器因摩擦片的数量不同，所以总自由间隙也不相同，一般每两片间应留有0.3～0.5mm的自由间隙。离合器装配后的总间隙可用塞尺检测，如不符合标准，有的用厚薄不同的压盘调整，有的用卡环调整。
在装配离合器摩擦片前，新片应在变速器油内浸泡至少2h以上，旧片应浸泡30min以上，使其充分膨胀并含油。
3）仔细检查液压活塞及活塞缸壁的表面是否有划伤和拉毛，如有应修复或更换。
4）检查液压活塞上的密封胶圈是否老化、变形或拉伤，如有应更换。
5）检查离合器回位弹簧是否变形、扭曲，弹力是否减弱，不良应更换。
6）检查活塞上的单向球阀是否卡滞，卡滞应清理或更换活塞总成。
7）发动机转速为1000r/min时，汽车仍不能起步，原因之一是D档有离合器或制动器打滑。
8）上坡时急速踩下加速踏板，发动机转速与车速上升不同步，原因是相应档有离合器或制动器打滑。
9）中速放松加速踏板，发动机对滑行有制动作用的档位无制动作用，原因是相应档离合器或制动器打滑。
10）从D位中高速行驶挂入2档，发动机无制动作用，原因是相应档位有离合器或制动器打滑。
11）中速行驶挂入1档，发动机无制动作用，相应档有离合器或制动器已打滑。
3.离合器已烧蚀的诊断
1）变速器油液变黑，有臭味，手捻有微小磨粒，丢档是因离合器已烧蚀。
2）行驶中丢档，车辆举升后不丢档，丢档是因相关档位离合器已烧蚀。
3）失速试验时，失速转速过高并不断升速，是因离合器已烧蚀。
4）到升档车速，车速不升高，但发动机转速却升高，丢档是因相关档位离合器已烧蚀。
5）变速器油温过高。
4.离合器烧蚀熔焊一起的诊断
1）超速档离合器烧结在一起，丢超速档。图2-1-18 多片湿式离合器结构（二）
2）前进档离合器烧结在一起，丢倒档。
5.多片湿式离合器检修
1）摩擦片磨损过甚或磨料剥落。离合器摩擦片分两种：一种由粉末冶金制成，另一种由纤维材料制成。粉末冶金制成的摩擦片极易剥落，很少使用。摩擦片在使用中，若涂在摩擦片钢圈两表面上的涂料磨损、烧蚀、变形等，均应更换。
2）碟簧片断裂或波浪形弹簧疲劳。离合器活塞侧一片应安装钢片，钢片与活塞间，有的安装一个碟簧片或波浪形弹簧片，其目的是减轻换档冲击。安装时碟簧的锥角小头应面对活塞，若有两片碟簧，两片锥角的大头应相对安装，如装反易断裂。检修时应检查碟簧片是否断裂，波浪形弹簧是否疲劳而失去了弹性，如不良应更换。
3）摩擦片分两种：带有含油层和带有润滑油槽。带含油层的摩擦片上打有数字或英文字母印记，若印记磨失应更换。带有润滑槽的摩擦片，若油槽磨平，也应更换。
4）摩擦片变形。若因温度过高使摩擦片或钢片变形，造成因间隙发生变化影响换档点并造成换档冲击。检查时可将两片摩擦片或钢片叠在一起观察，发现变形应更换新品。
5）离合器摩擦片因磨损过甚和高温烧结，应整组更换并检查活塞是否变形拉伤等。
6）离合器活塞上的密封圈拉伤、老化或密封不良，应更换。
7）活塞回位弹簧疲劳、断裂，应检查更换。
8）离合器活塞上的单向球阀在离合器伺服缸充油时落座密封，在离合器泄油时，残存在伺服缸内的油液，在高速旋转的伺服缸作用下形成离心力外甩，使活塞不回位，离合器分离不彻底。为此，在活塞上装有单向球阀，当伺服缸内油压已全部卸掉时，单向球阀在离心力作用下离座，将残油从单向球阀处卸掉。若单向球阀在伺服缸充油时密封不严，则使离合器泄压，造成离合器片打滑，应更换活塞总成。
9）离合器片间隙过大。多片湿式离合器每两片间的间隙应为0.3～0.4mm，因此离合器总间隙应为0.3～0.4mm×摩擦片数。间隙过大或过小均易引起换档冲击。装配摩擦片时，应将摩擦片在变速器油内浸泡2h，装旧片时，应将其清洗干净并在油中浸泡30min以上，以使其膨胀后装配。检查离合器间隙时可用塞尺插在离合器片与卡簧间，如不符合规定应用不同厚度的钢片调整。
10）离合器活塞上的密封圈老化或装配不当。离合器活塞上的密封圈有圆形和唇形两种，两者不能互换。装配唇形密封圈时，唇口不能重叠，否则密封不良。若密封圈老化、划伤，应更换。
11）轴孔两侧密封圈不良。离合器鼓内的液压油是由变速器壳体上的油道，经轴上的油孔进入鼓内，因此，在油孔的两侧安装有聚四氟乙烯或铸铁制成的密封圈，将轴与壳体间的间隙密封，检修安装时必须更换。更换装配时，应将两道环开口错开180°，且避开变速器壳体上的油孔。六、制动器结构原理与检修
1.多片湿式制动器结构原理与检修
所有变速器中的多片湿式制动器的结构与多片湿式离合器结构完全相同，也是由活塞、弹簧、钢片及摩擦片组、鼓、毂组成，并通过钢片和摩擦片将毂鼓连成一体。因此，它与多片湿式离合器的检修内容及检修方法完全相同。
2.带式制动器结构原理与检修
带式制动器结构如图2-1-19所示。图2-1-19 带式制动器结构
从图2-1-19可知，带式制动器由制动鼓、制动带和伺服机构组成。伺服机构由液压活塞、密封圈、回位弹簧和推杆等组成。制动鼓就是行星轮机构中的某轮或与某轮键配合。因此，带式制动器可将制动鼓制动。
当液压油进入伺服缸时，液压克服弹簧的弹力推动活塞和推杆左移，使制动带拉紧，制动鼓制动。若缸内液压油泄出，则回位弹簧推动活塞右移，使推杆回位，制动带便解除对制动鼓的制动。
推杆行程因制动鼓直径不同而异，一般在1.00～5.00mm间。调整间隙时，按修理说明书进行。
带式制动器的主要检修内容如下：
1）外观检查。检查制动带摩擦片表面是否有剥落、烧蚀等缺陷，检查制动带磨损是否均匀，检查摩擦材料上印刷的数字是否磨掉，如有上述现象之一，应更换制动带。
2）检查制动带摩擦材料表面含油能力。擦净制动带摩擦片上的油，然后用手指轻压制动带摩擦面，应有油溢出，否则说明制动带摩擦面含油能力下降，应更换。拆检修理带式制动器时，不要将制动带随意展平或叠压，以免造成摩擦表面有裂纹或剥落等，不要将制动带随意弯曲或扭转，以免造成制动带变形。安装时没有复位，使配合间隙发生变化，造成制动器工作不良。
3）检查制动鼓表面是否磨损严重，是否有烧蚀，如磨损严重或有烧蚀，应更换制动鼓。
4）安装制动带时一定要检查自由间隙，间隙过小会造成换档冲击，摩擦片和制动鼓之间分离不彻底；间隙过大易造成制动带打滑，换档延迟和冲击等。因此，间隙的调整在重新安装制动器时是十分必要的。调整时可将调整螺母拧紧，使制动带完全抱死，然后将调整螺母退回1.5～2.5圈锁死。对于倒档制动带，因油压较高，制动带与制动鼓的间隙应稍大些，一般是扭紧后将调整螺母退回5圈后锁死。
5）组装制动器后，用400～800kPa的压缩空气向伺服缸内打气，制动带应抱紧制动鼓。七、单向离合器结构原理与检修
很多行星轮式自动变速器装有单向离合器，目前常见的有楔块式和滚柱式两种。
1.楔块式单向离合器：
这种单向离合器是在内环与外环间夹着一个对角线不等的楔块，如图2-1-20所示。
从图2-1-20可见，单向离合器的内外环间距为l，楔块对角线短轴长度为L，L小于内外环的间距l，楔块对角长轴为L，L大于内外环2211间距l。因此，当内外环相对转动时，若使楔块卧倒，则对角线长度l2小于内外环的间距l，此时楔块不干涉内外环的相对运动，使单向离合器解锁，外环内环可互不干涉各自旋转。
若内外环之间的相对运动使楔块立起，则楔块的对角线长度L大1于内外环之间的间距l，此时楔块被挤在内外环间，对内外环的相对运动便产生干涉，使内外环连成一体。
2.滚柱式单向离合器
滚柱式单向离合器结构如图2-1-21所示。图2-1-20 楔块式单向离合器结构图2-1-21 滚柱式单向离合器结构
这种离合器在单向离合器的内外环之间夹有滚柱，但内外环间所形成的安装滚柱的空间是一个楔形。在内外环无相对运动时，若滚柱
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