本文以常用的液力自动变速器为例，重点介绍了组成液力自动变速器

的各主要部分——液力变矩器、行星齿轮机构、液压操纵系统、电子控制系

统等的结构和原理。从国产红旗轿车二档自动变速器起，由浅入深地进行介

绍，然后讲述和分析日本、美国、德国等国的三档及目前常用的四档液力自

动变速器的结构和原理，对其换档特性、液压油路进行分析。文中还介绍电

子控制式机械变速器。使读者对自动变速器有较系统的了解，为自动变速器

的使用和维修打下坚实的基础。

本书可供从事汽车修理的工程技术人员学习，也可供大专院校相应专

业高年级大学生和研究生参考。

目 录

前言

第一章 绪论

第一节 自动变速装置的类型和应用

一、液体传动

二、机械传动

三、电力传动

第二节 自动变速装置的优缺点

一、自动变速的优点

二、自动变速的缺点

第二章 液力自动变速器的结构和工作

原理

第一节 液力变矩器

一、液力偶合器

二、液力变矩器

第二节 行星齿轮变速器

一、齿轮传动的一般规律

二、行星齿轮机构的结构和工作原理

三、行星齿轮变速器的换档执行机构

工作原理

四、行星齿轮变速器的基本工作原理

五、典型行星齿轮变速器工作分析

第三节 液压控制系统的结构和原理

一、液压泵

二、主油路系统

三、换档信号系统

四、换档阀组

五、缓冲安全系统

六、液力变矩器控制装置

七、液压控制系统的工作原理

第四节 自动换档规律

第五节 电液式控制系统的结构和工作

原理

一、电子控制装置

二、电液式控制系统的液压阀

第三章 电子控制机械式自动变速器

第一节 概述

第二节 离合器的自动控制

一、离合器最佳接合规律

二、离合器的执行机构

第三节 变速器换档及发动机供油的

控制

一、变速器换档自动控制

二、发动机节气门开度的自动控制

第四节 电子控制单元

一、组成及特点

二、控制功能及原理

第五节 特殊控制装置

一、坡道辅助起步装置

二、电控式应急系统

三、机械式应急系统

第四章 日本丰田轿车自动变速器构造

及原理

第一节 A240L型及A240E型自动变

速器

一、A240L型自动变速器

二、A240E型自动变速器

第二节 A340E型自动变速器

第五章 美国通用汽车公司自动变速器

构造及原理

第一节 概述

第二节4T60E型自动变速器

一、4T60E型自动变速器简介

二、行星齿轮变速器

三、液压系统工作原理

四、电控系统工作原理

第六章 德国大众汽车公司自动变速器

构造及原理

一、行星齿轮变速器

二、分动器、中央差速器及锁止机构

三、自动变速器操纵装置

四、电液控制系统

参考文献

第一章 绪 论

由于发动机输出的转速和转矩与车辆驱动轮所需的转速和转矩之间存在着矛盾，必须设

立传动系来解决，即通过传动系改变传动比，调节发动机的性能，将动力传至车轮，以适应

外界负荷与道路条件变化的需要。因此，车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在

很大程度上还依赖于传动系以及传动系与发动机的匹配。

传动系的性能，很重要的两个标志是经济性和方便性。经济性就是传动系本身的功率损

失要小，即效率要高。方便性则是指档位的变换容易实现。在汽车一百多年的发展历史中，传

动系的发展始终围绕着这两个目标。从最初档位固定的减速器，到有多个档位可变换的齿轮

变速器，直到现在应用计算机控制实现换档的自动变速器，都有力地推动了汽车技术和汽车

工业向前发展。车辆传动系的自动变速一直是人们追求的目标，也是目前汽车技术发展到高

级阶段的标志。自动变速技术最早仅用于军用车辆和客车上，随着机械制造、电子和计算机

技术的发展，使得自动变速装置的制造和控制越来越完善，在越来越多的车辆上得到应用。

第一节 自动变速装置的类型和应用

目前，由于车辆自动变速技术的理论和设计已比较成熟，产品品种相当多，使用对象除

军用车辆外，还有轿车、客车、重型自卸车、货车、工程机械等车辆。车辆自动变速装置大

致有以下三类。

一、液体传动

液体传动是以液体作为工作介质的传动机械，其基本原理是利用工作装置实现部件与工

作液体之间的相互作用，引起机械能和液体能相互转换，以此传递动力。这其中有液力传动

和液压传动。它们都具有传力柔和，吸收振动的特点。

1.液力传动

液力传动装置的基本部件有液力偶合器或液力变矩器。它们都是通过液体动量矩的变化

来改变转矩的传动元件。液力变矩器具有无级连续变速和改变转矩的能力，对外负载有良好

的自动调节和适应性。它使车辆起步平稳，加速迅速、均匀，其减振作用降低了传动系的动

载和扭振，延长了传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性、行驶安全性、通过性以及车辆的

平均速度。

液力变矩器出现于1906年，是船舶工业发展过程中的产物。由于其具有的对外负载的自

动适应性，更适合于地面行驶车辆的要求。30年代，瑞典的里斯豪姆与英国利兰汽车公司的

史密斯合作，创立了三级液力变矩器，应用于公共汽车上，随后又用于其它车辆。

然而，液力变矩器存在着效率不够高，变矩范围有限的问题。因此，使用单个液力变矩

器并没有很大的实用意义，而需串联或并联一个定轴式或者旋转轴式机械变速器，以扩大变

速和变矩范围。

以液力偶合器或液力变矩器与旋转轴式变速器组合，就可得到动力换档变速器。这种变

速器被较多地用于工程机械和重型运输车辆。若在动力换档变速器的基础上，再加上自动变

速控制系统，便得到液力自动变速器（AutomaticTransmissi0n，简称AT）。这种动力换档变

速器或自动变速器中的液力元件除可与旋转轴式变速器串联，传递全部发动机功率外，还可

与旋转轴式变速器进行多种方式并联。实现内分流、外分流、混合分流等多相自动变速。

从50年代起，装备液力自动变速器的汽车开始增多，但自动变速器的效率低于机械变速

器，使得装备自动变速器的汽车存在燃油经济性较差的问题，从而限制了它的发展。为解决

液力自动变速器效率低的问题，汽车界的工程技术人员做了大量的工作。60年代的研究重点

是采用多元件工作轮来提高液力变矩器的效率。70年代是使用闭锁离合器来提高液力自动变

速器在高速时的效率。80年代则采取增加行星齿轮变速器档位的方法。90年代，电子技术的

大量应用，使液力自动变速器的发展进入了一个新的时期，综合经济性能也得到了提高。表

1－1为国外在同一种轿车上安装液力自动变速器和手动机械变速器所进行的油耗比较。

由上表可见，同一汽车装备三档自动变速器时，高速行驶的百公里油耗大于装备五档手

动机械变速器，但城市行驶百公里油耗则小于装备五档手动机械变速器。而汽车装备四档自

动变速器时，不仅城市行驶百公里油耗小于同一汽车装备五档手动机械变速器，而且高速行

驶时的百公里油耗与同一汽车装备五档手动机械变速器相比，几乎没有差别。

长春汽车制造厂也对发动机排量相等、整车质量接近的两种轿车进行过类似的对比试验，

结果与上述结论相近（表1－2）。

最近，通过设计理论的改进，采用CAD/CAM（计算机辅助设计和计算机辅助制造）技

术来提高液力变矩器的效率，加之电子技术的应用，使液力自动变速器的性能日趋完善。