工程機械及車輛(4)

1、第四章第四章 動力換擋變速器動力換擋變速器液力偶合器液力偶合器液力變矩器液力變矩器動力換擋變速器（動力換擋變速器（液力機械變速器液力機械變速器）思考題：人力換擋變速箱的優(yōu)缺點？思考題：人力換擋變速箱的優(yōu)缺點？p 通過純機械的方式傳遞動力，效率高，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高通過純機械的方式傳遞動力，效率高，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高p 換擋時需斷開動力，動力傳遞中斷，出現(xiàn)頓挫感；使用不方換擋時需斷開動力，動力傳遞中斷，出現(xiàn)頓挫感；使用不方便便液力偶合器液力偶合器1 1、基本原理、基本原理p 液力偶合器或液力變矩液力偶合器或液力變矩器是利用液體作為工作器是利用液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的傳動介質(zhì)來傳遞動力的傳動部

2、件部件p 動液傳動形式，即通過動液傳動形式，即通過液體在循環(huán)流動過程中液體在循環(huán)流動過程中，液體動能的變化來傳，液體動能的變化來傳遞動力，這種傳動稱為遞動力，這種傳動稱為液力傳動液力傳動液力偶合器液力偶合器2、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)特點p 主要零件為兩個直徑相同的葉輪（稱為主要零件為兩個直徑相同的葉輪（稱為工作輪）工作輪）p 輸入軸驅(qū)動的葉輪為泵輪，驅(qū)動輸出軸輸入軸驅(qū)動的葉輪為泵輪，驅(qū)動輸出軸的葉輪為渦輪的葉輪為渦輪p 兩輪內(nèi)部裝有若干沿圓周方向均勻分布兩輪內(nèi)部裝有若干沿圓周方向均勻分布的半圓形徑向葉片，各葉片之間充滿工的半圓形徑向葉片，各葉片之間充滿工作液體作液體p 工作輪之間留有一定的間隙（工作輪

3、之間留有一定的間隙（34mm），一方面保證安裝精度，另一方面過），一方面保證安裝精度，另一方面過小的間隙會增加液體流動的阻力小的間隙會增加液體流動的阻力p 工作輪多用鋁合金鑄成，也有采用沖壓工作輪多用鋁合金鑄成，也有采用沖壓和焊接方法制造的，第一種方法成本較和焊接方法制造的，第一種方法成本較低，重量較輕低，重量較輕p 葉片一般為平面形狀葉片一般為平面形狀1輸入軸；輸入軸；2殼體；殼體；3泵輪；泵輪；4渦輪；渦輪；5輸出軸輸出軸液力偶合器液力偶合器3、工作原理、工作原理p 液體是一種復(fù)合循環(huán)運動，既有隨工作液體是一種復(fù)合循環(huán)運動，既有隨工作輪的轉(zhuǎn)動，又有沿葉片徑向的運動輪的轉(zhuǎn)動，又有沿葉片徑向的

4、運動 泵輪轉(zhuǎn)動，帶動液體一起旋轉(zhuǎn)，液體既繞泵泵輪轉(zhuǎn)動，帶動液體一起旋轉(zhuǎn)，液體既繞泵輪作圓周運動，同時又在離心力作用下從葉輪作圓周運動，同時又在離心力作用下從葉片的內(nèi)緣向外緣運動，外緣壓力增大，內(nèi)緣片的內(nèi)緣向外緣運動，外緣壓力增大，內(nèi)緣壓力減小；壓力減小； 外緣壓力高于內(nèi)緣，其壓力差取決于泵輪半外緣壓力高于內(nèi)緣，其壓力差取決于泵輪半徑和轉(zhuǎn)速；徑和轉(zhuǎn)速； 如果渦輪仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則渦輪外緣與中如果渦輪仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則渦輪外緣與中心壓力相同，但渦輪外緣的壓力低于泵輪外心壓力相同，但渦輪外緣的壓力低于泵輪外緣壓力，而渦輪中心壓力則高于泵輪中心壓緣壓力，而渦輪中心壓力則高于泵輪中心壓力，因此被甩到泵輪

5、外緣的工作液體便沖向力，因此被甩到泵輪外緣的工作液體便沖向渦輪外緣，沿著渦輪葉片向內(nèi)緣流動，又返渦輪外緣，沿著渦輪葉片向內(nèi)緣流動，又返回泵輪，不斷循環(huán)；回泵輪，不斷循環(huán)； 機械能機械能液體動能液體動能機械能。機械能。液力偶合器液力偶合器4、特性分析、特性分析 扭矩扭矩在偶合器兩工作輪均作勻速轉(zhuǎn)動的情在偶合器兩工作輪均作勻速轉(zhuǎn)動的情況下（即穩(wěn)態(tài)運動），若忽略各軸承況下（即穩(wěn)態(tài)運動），若忽略各軸承的摩擦力，則的摩擦力，則(MB為發(fā)動機傳給泵輪為發(fā)動機傳給泵輪的扭矩，的扭矩，MT為渦輪軸輸出扭矩，與為渦輪軸輸出扭矩，與外負(fù)荷扭矩外負(fù)荷扭矩Mf相等相等)0fBMM即無論兩工作輪轉(zhuǎn)速多高，只要均作勻速運

6、動，則偶合器的輸入扭即無論兩工作輪轉(zhuǎn)速多高，只要均作勻速運動，則偶合器的輸入扭矩就等于輸出扭矩，所以偶合器又稱為液力聯(lián)軸器。矩就等于輸出扭矩，所以偶合器又稱為液力聯(lián)軸器。由工作原理可知，只有工作液體循環(huán)流動而形成旋轉(zhuǎn)環(huán)流時，偶合由工作原理可知，只有工作液體循環(huán)流動而形成旋轉(zhuǎn)環(huán)流時，偶合器才能傳遞動力，而形成旋轉(zhuǎn)環(huán)流的必要條件是泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速器才能傳遞動力，而形成旋轉(zhuǎn)環(huán)流的必要條件是泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速不等。偶合器正常傳遞動力時，始終有不等。偶合器正常傳遞動力時，始終有nTnB，即，即i=nT/nB0，且逐步加大；，且逐步加大； 此時渦輪葉片出口處液體速度此時渦輪葉片出口處液體速度為為Tnwv w

7、為沿葉片方向的相對運動，為沿葉片方向的相對運動，由于泵輪轉(zhuǎn)速不變，故循環(huán)圓由于泵輪轉(zhuǎn)速不變，故循環(huán)圓內(nèi)渦輪出口的相對運動不變內(nèi)渦輪出口的相對運動不變0DM 當(dāng)當(dāng)v與導(dǎo)輪的出口方向一致時與導(dǎo)輪的出口方向一致時 ，此時，此時BTMM 液力變矩器液力變矩器液力變矩器液力變矩器2、變矩原理、變矩原理 nT繼續(xù)增大，繼續(xù)增大，v繼續(xù)向左傾斜，繼續(xù)向左傾斜，到達(dá)到達(dá)v位置時位置時 反向，此時反向，此時 直到直到nT=nB時時DMDBTMMM經(jīng)過三種工況的分析，可得到經(jīng)過三種工況的分析，可得到以下結(jié)論：以下結(jié)論：0TM 液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)速不同而發(fā)生變化，具體液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)渦

8、輪的轉(zhuǎn)速不同而發(fā)生變化，具體為渦輪轉(zhuǎn)速低時，渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪輸入轉(zhuǎn)矩；渦輪轉(zhuǎn)速等于某設(shè)為渦輪轉(zhuǎn)速低時，渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪輸入轉(zhuǎn)矩；渦輪轉(zhuǎn)速等于某設(shè)定值時，渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩；渦輪轉(zhuǎn)速大于該值時，渦輪轉(zhuǎn)矩定值時，渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩；渦輪轉(zhuǎn)速大于該值時，渦輪轉(zhuǎn)矩小于泵輪轉(zhuǎn)矩；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速相等時，無輸出力矩。小于泵輪轉(zhuǎn)矩；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速相等時，無輸出力矩。 液力變矩器能改變扭矩的原因在于泵輪與渦輪之間加入了導(dǎo)輪。液力變矩器能改變扭矩的原因在于泵輪與渦輪之間加入了導(dǎo)輪。液力變矩器液力變矩器3、特性參數(shù)、特性參數(shù) 傳動比傳動比i：渦輪軸轉(zhuǎn)速：渦輪軸轉(zhuǎn)速nT與泵輪與泵輪軸轉(zhuǎn)速軸轉(zhuǎn)速nB之比

9、。之比。 變矩系數(shù)變矩系數(shù)K：渦輪軸上的力矩：渦輪軸上的力矩MT與泵輪軸上的力矩與泵輪軸上的力矩MB之比，之比，即發(fā)動機輸出的力矩經(jīng)變矩器即發(fā)動機輸出的力矩經(jīng)變矩器后力矩放大的倍數(shù)。后力矩放大的倍數(shù)。KinMnMNNBBTTBTBTnni 傳動效率傳動效率：渦輪軸上的輸出：渦輪軸上的輸出功率功率NT與泵輪軸上輸入功率與泵輪軸上輸入功率NB之比。之比。BTMMK 液力變矩器液力變矩器4、特性分析、特性分析 液力變矩器的傳動比為小于等于液力變矩器的傳動比為小于等于1的連續(xù)可變的數(shù)；的連續(xù)可變的數(shù)； 液力變矩器的轉(zhuǎn)矩隨著汽車的行液力變矩器的轉(zhuǎn)矩隨著汽車的行駛工況自動的改變；駛工況自動的改變； 液力變

10、矩器同時具有液力耦合液力變矩器同時具有液力耦合器保證汽車平穩(wěn)起步，衰減傳器保證汽車平穩(wěn)起步，衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動，防止系統(tǒng)過動系的扭轉(zhuǎn)振動，防止系統(tǒng)過載的特點；載的特點； 在渦輪速度高于在渦輪速度高于nw1時，渦輪時，渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩小于泵輪的輸入轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩小于泵輪的輸入轉(zhuǎn)矩，效率低、降低了動力性。矩，效率低、降低了動力性。5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 基本構(gòu)造基本構(gòu)造由泵輪、渦輪和由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個工作輪導(dǎo)輪三個工作輪組成；組成；泵輪通過殼體與泵輪通過殼體與發(fā)動機相連；發(fā)動機相連；導(dǎo)輪通過單向離導(dǎo)輪通過單向離合器及其花鍵連合器及其花鍵連接在固定不動

11、的接在固定不動的套管上。套管上。渦輪通過渦輪輪渦輪通過渦輪輪轂上的花鍵與輸轂上的花鍵與輸出軸相連；出軸相連；液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 基本構(gòu)造基本構(gòu)造液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 基本構(gòu)造基本構(gòu)造液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 單向離合器（單向離合器（One Way Clutch）的結(jié)構(gòu)與作用）的結(jié)構(gòu)與作用液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 單向離合器（單向離合

12、器（One Way Clutch）的結(jié)構(gòu)與作用）的結(jié)構(gòu)與作用液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 單向離合器（單向離合器（One Way Clutch）的結(jié)構(gòu)與作用）的結(jié)構(gòu)與作用液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 單向離合器（單向離合器（One Way Clutch）的結(jié)構(gòu)與作用）的結(jié)構(gòu)與作用作用：在液力變矩器的渦輪速度達(dá)到一定的程度時，讓液力變矩器作用：在液力變矩器的渦輪速度達(dá)到一定的程度時，讓液力變矩器轉(zhuǎn)化為液力耦合器工作，以增大渦輪在高速時的輸出的轉(zhuǎn)矩，提高轉(zhuǎn)化為液力耦合器工作，以增

13、大渦輪在高速時的輸出的轉(zhuǎn)矩，提高動力性。動力性。因為這個液力變矩器可以轉(zhuǎn)化為液力耦合器工況，因此稱因為這個液力變矩器可以轉(zhuǎn)化為液力耦合器工況，因此稱之為綜合式的。之為綜合式的。相相和和級級的概念：一般將液力變矩器的工作狀態(tài)的數(shù)目稱之為相。同的概念：一般將液力變矩器的工作狀態(tài)的數(shù)目稱之為相。同時，一般將導(dǎo)輪與泵輪、或者導(dǎo)輪與導(dǎo)輪之間的渦輪數(shù)稱之為液力時，一般將導(dǎo)輪與泵輪、或者導(dǎo)輪與導(dǎo)輪之間的渦輪數(shù)稱之為液力變矩器的級。因此這個液力變矩器的全稱為單級雙相三元件綜合式變矩器的級。因此這個液力變矩器的全稱為單級雙相三元件綜合式液力變矩器。液力變矩器。液力變矩器液力變矩器5、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-三元件綜

14、合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器 特性分析特性分析非綜合式液力變矩器存在的問題：非綜合式液力變矩器存在的問題：當(dāng)變矩系數(shù)當(dāng)變矩系數(shù)K1時，變矩器的效時，變矩器的效率比偶合器高，但當(dāng)變矩系數(shù)率比偶合器高，但當(dāng)變矩系數(shù)K1時，變矩器的效率比偶合器時，變矩器的效率比偶合器低。低。采用綜合式液力變矩器的目的是采用綜合式液力變矩器的目的是為了增加變矩器高效區(qū)。自變矩為了增加變矩器高效區(qū)。自變矩器轉(zhuǎn)為耦合器工作的點稱為器轉(zhuǎn)為耦合器工作的點稱為工況工況轉(zhuǎn)換點轉(zhuǎn)換點。結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能穩(wěn)定，效率高，在變矩器狀態(tài)下的最高效率高，在變矩器狀態(tài)下的最高效率為效率為92%，在耦

15、合器狀態(tài)下的，在耦合器狀態(tài)下的高傳動比區(qū)的效率可達(dá)高傳動比區(qū)的效率可達(dá)96%。缺點缺點：三元件：三元件的液力變矩器的液力變矩器在最高效區(qū)到在最高效區(qū)到轉(zhuǎn)換點之間的轉(zhuǎn)換點之間的效率較低。效率較低。液力變矩器液力變矩器6、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器 基本構(gòu)造基本構(gòu)造工作輪由泵輪、工作輪由泵輪、導(dǎo)輪導(dǎo)輪1、導(dǎo)輪、導(dǎo)輪2和渦輪四個和渦輪四個元件組成。元件組成。液力變矩器液力變矩器6、典型結(jié)構(gòu)、典型結(jié)構(gòu)-四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器 特性分析特性分析四元件綜合式液力變矩器的特性是四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個兩個變矩器特性和一個耦合器特性的綜合變

16、矩器特性和一個耦合器特性的綜合。在傳動比在傳動比i1區(qū)段，兩個導(dǎo)輪固定不動，區(qū)段，兩個導(dǎo)輪固定不動，二者的葉片組成一個彎曲程度更大的葉二者的葉片組成一個彎曲程度更大的葉片，以保證在低傳動比工況下獲得大的片，以保證在低傳動比工況下獲得大的變矩系數(shù)。變矩系數(shù)。在傳動比在傳動比i1iK1區(qū)段，第一導(dǎo)輪脫開，變矩器帶有一個葉片彎曲程區(qū)段，第一導(dǎo)輪脫開，變矩器帶有一個葉片彎曲程度較小的導(dǎo)輪工作，因而此時可得到較高的效率。度較小的導(dǎo)輪工作，因而此時可得到較高的效率。當(dāng)傳動比為當(dāng)傳動比為iK1時，變矩器轉(zhuǎn)入耦合器工況，效率按線性規(guī)律增長。時，變矩器轉(zhuǎn)入耦合器工況，效率按線性規(guī)律增長。具有三個工作狀態(tài)，因此稱

17、之為具有三個工作狀態(tài)，因此稱之為單級三相四元件綜合式液力變矩器單級三相四元件綜合式液力變矩器。液力變矩器液力變矩器動力換擋變速器動力換擋變速器1、基本概念、基本概念 液力變矩器一般與齒輪變速器（有級式）共同組成，又稱為液力變矩器一般與齒輪變速器（有級式）共同組成，又稱為液液力機械變速器力機械變速器。 安裝變速器的原因：安裝變速器的原因： 液力變矩器的變矩系數(shù)較小，不能滿足汽車的需要；液力變矩器的變矩系數(shù)較小，不能滿足汽車的需要； 過大的變矩系數(shù)影響液力變矩器的效率。過大的變矩系數(shù)影響液力變矩器的效率。 與液力變矩器配合使用的一般是行星齒輪變速器（軸線旋轉(zhuǎn)與液力變矩器配合使用的一般是行星齒輪變速

18、器（軸線旋轉(zhuǎn)式），但也有采用軸線固定式的。因為式），但也有采用軸線固定式的。因為行星齒輪變速器行星齒輪變速器結(jié)構(gòu)緊結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，可以用較小的齒輪實現(xiàn)較大的傳動比，傳動湊，承載能力大，可以用較小的齒輪實現(xiàn)較大的傳動比，傳動效率高，機構(gòu)運動平衡，抗振能力。效率高，機構(gòu)運動平衡，抗振能力。動力換擋變速器動力換擋變速器2、行星齒輪變速器的工作原理、行星齒輪變速器的工作原理行星齒輪作用在太陽輪行星齒輪作用在太陽輪1上的力矩：上的力矩：111rFM行星齒輪作用在齒圈行星齒輪作用在齒圈2上的力矩：上的力矩：222rFM333rFM)(2/)(2/)(*211213rrrrrr121212/rrrrZ

19、Z即2/)1(13rr行星齒輪作用在行星架行星齒輪作用在行星架3上的力矩：上的力矩：其中其中設(shè)齒圈設(shè)齒圈2與太陽輪與太陽輪1的齒數(shù)比為的齒數(shù)比為a ：代入（代入（*）式，得）式，得由行星齒輪的平衡條件由行星齒輪的平衡條件21FF21322FFF動力換擋變速器動力換擋變速器2、行星齒輪變速器的工作原理、行星齒輪變速器的工作原理可得作用于太陽輪、齒圈和行星架上可得作用于太陽輪、齒圈和行星架上的力矩分別為的力矩分別為根據(jù)能量守恒得：根據(jù)能量守恒得：將上述兩式合并，得到單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程：將上述兩式合并，得到單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程：其中其中 為齒輪的角速度為齒輪的角

20、速度以轉(zhuǎn)速替角速度，則表達(dá)式如下：以轉(zhuǎn)速替角速度，則表達(dá)式如下：113112111)1(rFMrFMrFM0332211MMM0)1 (321*)*(*01321)n(nn動力換擋變速器動力換擋變速器2、行星齒輪變速器的工作原理、行星齒輪變速器的工作原理01321)n(nn 從上式可以得出：從上式可以得出： 太陽輪、齒圈與行星齒輪架太陽輪、齒圈與行星齒輪架3者者任意一對可作為傳動件；任意一對可作為傳動件； 如果有兩個被固定在一起，則第三個的速度與前兩個相同，傳動比如果有兩個被固定在一起，則第三個的速度與前兩個相同，傳動比為為1 ，可做，可做直接檔直接檔； 如果三個均為自由轉(zhuǎn)動，則行星齒輪失去傳

21、動作用，相當(dāng)于如果三個均為自由轉(zhuǎn)動，則行星齒輪失去傳動作用，相當(dāng)于空檔空檔； 行星架被固定時，太陽輪、齒圈轉(zhuǎn)速相反，可作為行星架被固定時，太陽輪、齒圈轉(zhuǎn)速相反，可作為倒檔倒檔。動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 齒圈固定，太陽輪輸齒圈固定，太陽輪輸入，行星架輸出入，行星架輸出減速運動；減速運動；傳動比一般為傳動比一般為2.55；轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。123113/11/ZZnni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 齒圈固定，行星架輸齒圈固定，行星架輸入，太陽輪輸出入，太陽輪輸出增速運動；增速運動；傳動比一般為傳動比一般為0.20.4；轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向

22、相同。)1(1/1331nni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 太陽輪固定，齒圈輸太陽輪固定，齒圈輸入，行星架輸出入，行星架輸出減速運動；減速運動；傳動比一般為傳動比一般為1.251.67；轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。213223/1/)1(/ZZnni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 太陽輪固定，行星架太陽輪固定，行星架輸入，齒圈輸出輸入，齒圈輸出增速運動；增速運動；傳動比一般為傳動比一般為0.60.8；轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)向相同。)1/(/2332nni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 行星架固定，太陽輪行星架固定，太陽輪輸入，

23、齒圈輸出輸入，齒圈輸出減速運動；減速運動；傳動比一般為傳動比一般為1.54；轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向相反相反。122112/ZZnni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 行星架固定，齒圈輸行星架固定，齒圈輸入，太陽輪輸出入，太陽輪輸出增速運動；增速運動；傳動比一般為傳動比一般為0.250.67；轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向相反相反；不推薦使用不推薦使用。211221/1/ZZnni動力換擋變速器動力換擋變速器3、典型運動形式、典型運動形式 把三元件中任意兩元件結(jié)合為一體把三元件中任意兩元件結(jié)合為一體當(dāng)把行星架和齒圈結(jié)合為一體作為主動件，太陽輪為被動件或者當(dāng)把行星架和齒圈結(jié)合為一體作為主動件，太陽輪為被動件

24、或者把太陽輪和行星架結(jié)合為一體作為主動件，齒圈作為被動件；把太陽輪和行星架結(jié)合為一體作為主動件，齒圈作為被動件；行星齒輪間沒有相對運動，作為一個整體運轉(zhuǎn)，傳動比為行星齒輪間沒有相對運動，作為一個整體運轉(zhuǎn)，傳動比為1，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向相同；向相同；車輛上常用此種組合方式組成直接檔。車輛上常用此種組合方式組成直接檔。 三元件中任一元件為主動，其余的兩元件自由三元件中任一元件為主動，其余的兩元件自由其余兩元件無確定的轉(zhuǎn)速輸出；其余兩元件無確定的轉(zhuǎn)速輸出；不傳遞動力。不傳遞動力。單排行星齒輪傳動所提供的單排行星齒輪傳動所提供的傳動比數(shù)目是有限的傳動比數(shù)目是有限的動力換擋變速器動力換擋變速器4、復(fù)合式行星齒輪機

25、構(gòu)、復(fù)合式行星齒輪機構(gòu) 定義：具有兩排以上行星的行星齒輪機構(gòu)，可獲得較多的檔定義：具有兩排以上行星的行星齒輪機構(gòu)，可獲得較多的檔位。位。 主要包括辛普森（主要包括辛普森（Simpson）和拉威挪（）和拉威挪（Ravigneaux）兩種）兩種形式。形式。動力換擋變速器動力換擋變速器5、辛普森式行星齒輪機構(gòu)、辛普森式行星齒輪機構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點：雙行星排，前后兩太陽輪連為一個整體，稱為太陽結(jié)構(gòu)特點：雙行星排，前后兩太陽輪連為一個整體，稱為太陽輪組件，后排行星架和前排齒圈連為一體，稱為后行星架和前輪組件，后排行星架和前排齒圈連為一體，稱為后行星架和前齒圈組件，輸出軸通常與該組件連接。即辛普森式行星機構(gòu)具齒

26、圈組件，輸出軸通常與該組件連接。即辛普森式行星機構(gòu)具有四個獨立元件：后齒圈、太陽輪組件、前行星架，后行星架有四個獨立元件：后齒圈、太陽輪組件、前行星架，后行星架和前齒圈組件。和前齒圈組件。 結(jié)構(gòu)特點：雙行星排，前后結(jié)構(gòu)特點：雙行星排，前后兩太陽輪連為一個整體，稱兩太陽輪連為一個整體，稱為太陽輪組件，后排行星架為太陽輪組件，后排行星架和前排齒圈連為一體，稱為和前排齒圈連為一體，稱為后行星架和前齒圈組件，輸后行星架和前齒圈組件，輸出軸通常與該組件連接。出軸通常與該組件連接。動力換擋變速器動力換擋變速器5、辛普森式行星齒輪機構(gòu)、辛普森式行星齒輪機構(gòu)運動方程：運動方程：一檔工作狀況（起步階段）：離合器

27、一檔工作狀況（起步階段）：離合器C1接合，制動器接合，制動器B2制動，動力傳遞路制動，動力傳遞路線：輸入軸線：輸入軸 后齒圈后齒圈 后排行星架后排行星架 太陽輪組件太陽輪組件 前齒圈，由后行星前齒圈，由后行星架和前齒圈組件共同傳遞動力，轉(zhuǎn)動方向不變架和前齒圈組件共同傳遞動力，轉(zhuǎn)動方向不變B11C2s1C12sB1B22B10)1 (0)1 (nnnnnnnnnnnn在離合器完全接合時，在離合器完全接合時，nC1=0，nC2=0一檔運動方程一檔運動方程000)1 (0)1 (B2s1C12sB1B22B1nnnnnnnnnn0)1 (021B12B1nnnnn/)21(/211nni動力換擋變速

28、器動力換擋變速器5、辛普森式行星齒輪機構(gòu)、辛普森式行星齒輪機構(gòu)二檔工作狀況：離合器二檔工作狀況：離合器C1接合，制動器接合，制動器B1制動，動力傳遞路線：輸入軸制動，動力傳遞路線：輸入軸 后齒后齒圈圈 后排行星架，由后行星架單獨傳遞后排行星架，由后行星架單獨傳遞動力，轉(zhuǎn)動方向不變，前排自由轉(zhuǎn)動動力，轉(zhuǎn)動方向不變，前排自由轉(zhuǎn)動二檔運動方程二檔運動方程000)1 (0)1 (B1s1C12sB1B22B1nnnnnnnnnn0)1 (21nn/)1(/212nni直接檔工作狀況：離合器直接檔工作狀況：離合器C1接合，接合，離合器離合器C2接合，后排齒圈和太陽輪組件同接合，后排齒圈和太陽輪組件同時與

29、輸入軸相連，轉(zhuǎn)速相同，后行星架在太陽輪與齒圈的夾持下同速旋轉(zhuǎn)，時與輸入軸相連，轉(zhuǎn)速相同，后行星架在太陽輪與齒圈的夾持下同速旋轉(zhuǎn)，使后行星排連成一個整體同速旋轉(zhuǎn)，傳動比為使后行星排連成一個整體同速旋轉(zhuǎn)，傳動比為1動力換擋變速器動力換擋變速器5、辛普森式行星齒輪機構(gòu)、辛普森式行星齒輪機構(gòu)倒檔狀況：離合器倒檔狀況：離合器C2接合，制動器接合，制動器B2制制動，動力傳遞路線：輸入軸動，動力傳遞路線：輸入軸 太陽輪組太陽輪組件件 前排齒圈，由前排齒圈單獨傳遞動前排齒圈，由前排齒圈單獨傳遞動力，轉(zhuǎn)動方向不變，后排自由轉(zhuǎn)動力，轉(zhuǎn)動方向不變，后排自由轉(zhuǎn)動倒檔運動方程倒檔運動方程000)1 (0)1 (B2B1

30、1C22sB1B22B1nnnnnnnnnn21/ nniR021 nn思考題思考題行星齒輪機構(gòu)的運動規(guī)律方程是什么？方程中的各字符的行星齒輪機構(gòu)的運動規(guī)律方程是什么？方程中的各字符的物理意義？按單排行星齒輪的運動方程，說明行星齒輪機物理意義？按單排行星齒輪的運動方程，說明行星齒輪機構(gòu)的工作特點。構(gòu)的工作特點。辛普森式行星齒輪機構(gòu)的運動方程，以及各檔位的傳動比辛普森式行星齒輪機構(gòu)的運動方程，以及各檔位的傳動比的計算方法。的計算方法。AT，傳統(tǒng)意義上的自動變速箱，由，傳統(tǒng)意義上的自動變速箱，由液力變矩器液力變矩器、周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系和和液壓操縱系統(tǒng)液壓操縱系統(tǒng)三三部分組成，通過液力傳遞和齒輪組成的

31、方式來達(dá)到部分組成，通過液力傳遞和齒輪組成的方式來達(dá)到變速變矩變速變矩。自動檔變速桿自動檔變速桿（Dx表示只在表示只在x及及x以下檔位切換，以下檔位切換，D1適用于大坡道，適用于大坡道，D2適用于連續(xù)坡道，適用于連續(xù)坡道，D3適用于高速超車）適用于高速超車）手自一體手自一體自動檔變速桿自動檔變速桿懷檔懷檔液力變矩器液力變矩器+周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGAT是不是是不是AT上的液力變矩器就相當(dāng)于上的液力變矩器就相當(dāng)于MT上的離合器，上的離合器，起到動力的連接和中斷的作用？起到動力的連接和中斷的作用？思考思考液力變矩器與發(fā)動機曲軸直接連接，因此從點火瞬間

32、開始，液力變矩器就液力變矩器與發(fā)動機曲軸直接連接，因此從點火瞬間開始，液力變矩器就開始轉(zhuǎn)動，對于動力的連接和中斷，是由齒輪箱內(nèi)部的離合器來完成開始轉(zhuǎn)動，對于動力的連接和中斷，是由齒輪箱內(nèi)部的離合器來完成液力變矩器（液力變矩器（Torque Convener，TC）通過液體與工作輪葉片的相）通過液體與工作輪葉片的相互作用，將機械能轉(zhuǎn)換為液體能互作用，將機械能轉(zhuǎn)換為液體能來傳遞動力，通過液體動量矩的來傳遞動力，通過液體動量矩的變化來改變轉(zhuǎn)矩的傳動元件，具變化來改變轉(zhuǎn)矩的傳動元件，具有無級連續(xù)改變速度與轉(zhuǎn)矩的能有無級連續(xù)改變速度與轉(zhuǎn)矩的能力力液力變矩器唯一與液力變矩器唯一與MT離合器相似離合器相似的

33、地方，就是液力變矩器的地方，就是液力變矩器“軟連軟連接接”的特性，與的特性，與MT離合器的離合器的“半半聯(lián)動聯(lián)動”工況相似工況相似補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGDCT，雙離合變速箱，簡稱，雙離合變速箱，簡稱DCT（Dual Clutch Transmission），結(jié)構(gòu)上最），結(jié)構(gòu)上最明顯特征是有明顯特征是有兩組離合器兩組離合器。如其他汽車高科技一樣，如其他汽車高科技一樣，DCT的設(shè)計起源于賽車運動，最早的設(shè)計起源于賽車運動，最早的實際應(yīng)用是在的實際應(yīng)用是在80年代初的保年代初的保時捷時捷Porsche 962C（24小時小時勒芒大賽勒芒大賽冠軍車）和冠軍車）和1985

34、年的年的奧迪奧迪Audi sport quattro S1 RC（WRC Group B冠軍車）冠軍車）賽車上，經(jīng)過十余年的改進后賽車上，經(jīng)過十余年的改進后被普通量產(chǎn)車所應(yīng)用。被普通量產(chǎn)車所應(yīng)用。目前常見的雙離合器有大眾的目前常見的雙離合器有大眾的DSG、福特的、福特的Powershift、三、三菱的菱的SST以及保時捷的以及保時捷的PDK等。等。補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGDCTDSG（Direct Shift Gearbox）是大眾對自己買斷的雙離合技術(shù)專有稱謂）是大眾對自己買斷的雙離合技術(shù)專有稱謂DSG工作原理工作原理：離合器：離合器1負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)1、3、5和倒檔，

35、離合器和倒檔，離合器2負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)2、4和和6檔；檔；車輛在奇數(shù)檔位時，離合器車輛在奇數(shù)檔位時，離合器1結(jié)合，結(jié)合，輸入軸輸入軸1工作，離合器工作，離合器2分離，輸分離，輸入軸入軸2不工作，即在不工作，即在DSG變速器工變速器工作過程中總是有作過程中總是有2個檔位是結(jié)合的，個檔位是結(jié)合的，一個正在工作，另一個則為下一一個正在工作，另一個則為下一步做準(zhǔn)備步做準(zhǔn)備DSG可視作兩臺手動變速箱的功可視作兩臺手動變速箱的功能合二為一，并建立在單一的系能合二為一，并建立在單一的系統(tǒng)內(nèi)。由于使用統(tǒng)內(nèi)。由于使用2套離合器并且在套離合器并且在換擋之前下一個檔位已被預(yù)選，換擋之前下一個檔位已被預(yù)選，因此因此DSG的換

36、擋速度非常快，只的換擋速度非?？欤恍璨坏叫璨坏?.2秒的時間，因此在實際秒的時間，因此在實際駕駛中，駕駛中，DSG給人的感覺是在整給人的感覺是在整個換擋過程感覺不到一點點頓挫個換擋過程感覺不到一點點頓挫和推拉和推拉補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGDCTS-Tronic是奧迪雙離合器的名稱，檔位多（可達(dá)是奧迪雙離合器的名稱，檔位多（可達(dá)7檔）且承受扭矩較高，讓舒適檔）且承受扭矩較高，讓舒適和性能兩者兼得。在奧迪和性能兩者兼得。在奧迪A3、TT、Q5、A5等車型中使用等車型中使用奧迪奧迪A3奧迪奧迪TT奧迪奧迪Q5奧迪奧迪A5補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/

37、KRGDSG（Direct Shift Gearbox）是大眾對自己買斷的雙離合技術(shù)）是大眾對自己買斷的雙離合技術(shù)專有稱謂專有稱謂DCTPDK：Porsche Doppel Kupplung，保時捷雙離合器變速箱，雙離合器是保時，保時捷雙離合器變速箱，雙離合器是保時捷公司的獨創(chuàng)技術(shù)，近年來由于捷公司的獨創(chuàng)技術(shù)，近年來由于DSG的大力推行，而在市場上獲得了極高的知名的大力推行，而在市場上獲得了極高的知名度。度。保時捷帕納米拉（保時捷帕納米拉（Panamera）轎跑車）轎跑車補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGAMT，半自動變速箱，又稱序列變速箱，在傳統(tǒng)的手動齒輪式變速箱基，半自

38、動變速箱，又稱序列變速箱，在傳統(tǒng)的手動齒輪式變速箱基礎(chǔ)上改進而來，既具有礎(chǔ)上改進而來，既具有AT自動變速的優(yōu)點，又保留了自動變速的優(yōu)點，又保留了MT效率高、成本效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造等長處。該變速箱是在手動變速箱上進行改造，低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造等長處。該變速箱是在手動變速箱上進行改造，保留了絕大部分原總成部件，其實質(zhì)是一種手動變速箱。保留了絕大部分原總成部件，其實質(zhì)是一種手動變速箱。駕駛員通過加速踏板和操縱桿向駕駛員通過加速踏板和操縱桿向ECU傳遞控制信號，傳遞控制信號，ECU采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速等信號，對發(fā)動機供油、離合器的分離和結(jié)合、變速器換擋三者的動作與時序

39、實等信號，對發(fā)動機供油、離合器的分離和結(jié)合、變速器換擋三者的動作與時序?qū)崿F(xiàn)最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性與動力性以及平穩(wěn)起步與迅速換擋的能現(xiàn)最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性與動力性以及平穩(wěn)起步與迅速換擋的能力。但力。但AMT換擋時動力中斷（換擋時動力中斷（換擋時間與換擋時間與DCT長長），使換擋），使換擋舒適性舒適性及及加速性能加速性能不不好。好。典型產(chǎn)品：典型產(chǎn)品：寶馬寶馬SMG變速箱變速箱（隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，寶馬（隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，寶馬M車型現(xiàn)如今已經(jīng)將車型現(xiàn)如今已經(jīng)將SMG變速箱更換為變速箱更換為DCT雙離合變速箱）、雙離合變速箱）、蘭博基尼蘭博基尼ISR變速箱變速箱等。等。補

40、充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGAMT，“自動的手動變速箱自動的手動變速箱”菲亞特博悅菲亞特博悅（廣汽菲亞特）（廣汽菲亞特）AMT變速箱越來越多地被自主品牌應(yīng)用在小型車上，如昌河鈴木北斗星、變速箱越來越多地被自主品牌應(yīng)用在小型車上，如昌河鈴木北斗星、奇瑞奇瑞QQ3、長城炫麗、奔奔、長城炫麗、奔奔mini、江淮同悅、哈飛路寶、名爵、江淮同悅、哈飛路寶、名爵MG3等。等。對于小型車而言，舒適性并不是最重要的，對于小型車而言，舒適性并不是最重要的，AMT變速箱在成本上的優(yōu)勢變速箱在成本上的優(yōu)勢反而得到了很好的體現(xiàn)。不過反而得到了很好的體現(xiàn)。不過AMT變速箱在舒適性上的不足始終限制

41、了變速箱在舒適性上的不足始終限制了其在高端車型上的應(yīng)用其在高端車型上的應(yīng)用F1賽車是最早采用賽車是最早采用AMT變速箱的車型之一，同時由于其快捷變速箱的車型之一，同時由于其快捷性和便利性，目前幾乎百分百的性和便利性，目前幾乎百分百的F1賽車仍采用賽車仍采用AMT變速箱變速箱補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGCVT（Continuously Variable Transmission），無級變速箱，操作上），無級變速箱，操作上類似自動變速箱，但是速比的變化卻不同于自動變速箱的跳檔過程，而類似自動變速箱，但是速比的變化卻不同于自動變速箱的跳檔過程，而是連續(xù)的，因此動力傳輸持續(xù)而

42、順暢是連續(xù)的，因此動力傳輸持續(xù)而順暢變速傳動機構(gòu)是由作為主、從動變速傳動機構(gòu)是由作為主、從動輪組的兩對錐盤及張緊在上面的輪組的兩對錐盤及張緊在上面的傳動帶（或鋼質(zhì)撓性鏈）組成傳動帶（或鋼質(zhì)撓性鏈）組成主動輪組和從動輪組都由可動盤主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)為可動盤，可在軸上滑動，另側(cè)為可動盤，可在軸上滑動，另一側(cè)則固定一側(cè)則固定可動盤與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，可動盤與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，兩錐面形成兩錐面形成V形槽與形槽與V形金屬帶相形金屬帶相接觸并產(chǎn)生摩擦力進行動力傳遞接觸并產(chǎn)生摩擦力進行動力傳遞通過兩可動盤的軸向移動改變主通過兩可動盤的軸

43、向移動改變主動輪、從動輪錐面與動輪、從動輪錐面與V形帶嚙合形帶嚙合的工作半徑從而改變傳動比，最的工作半徑從而改變傳動比，最終實現(xiàn)了無級變速終實現(xiàn)了無級變速東風(fēng)日產(chǎn)旗下的逍客、軒逸、新奇駿和新天籟，奇瑞的旗云、南汽名爵東風(fēng)日產(chǎn)旗下的逍客、軒逸、新奇駿和新天籟，奇瑞的旗云、南汽名爵MG3SW等國產(chǎn)車型裝備有該無級變速箱等國產(chǎn)車型裝備有該無級變速箱補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGCVT變速箱有何不足？變速箱有何不足？KRG，Cone Ring Transmission，“半價半價CVT”，低成本，結(jié)構(gòu)簡單，低成本，結(jié)構(gòu)簡單，可能可能是未來國內(nèi)小排量車型上的主流變速箱。是未來國內(nèi)

44、小排量車型上的主流變速箱。悠久歷史和創(chuàng)新：源于悠久歷史和創(chuàng)新：源于1902年的結(jié)構(gòu)年的結(jié)構(gòu)+創(chuàng)新控制機構(gòu)創(chuàng)新控制機構(gòu)無級變速的基礎(chǔ)：無級變速的基礎(chǔ)：滾錐滾錐+錐環(huán)錐環(huán)代替鋼帶和棘輪代替鋼帶和棘輪結(jié)構(gòu)組成：輸入滾錐（結(jié)構(gòu)組成：輸入滾錐（1）+輸出滾錐（輸出滾錐（2）+錐環(huán)（錐環(huán)（3）+脹緊機構(gòu)（脹緊機構(gòu)（4）+錐環(huán)定位錐環(huán)定位機構(gòu)（機構(gòu)（5）+控制架（控制架（5a）工作原理：錐環(huán)的平面在兩個滾錐上得到的截面圓的周長決定了輸入軸和輸出軸的工作原理：錐環(huán)的平面在兩個滾錐上得到的截面圓的周長決定了輸入軸和輸出軸的速比，所以錐環(huán)在滾錐上的位置直接決定變速箱的速比，由于錐環(huán)可以在滾錐上的速比，所以錐環(huán)在滾

45、錐上的位置直接決定變速箱的速比，由于錐環(huán)可以在滾錐上的左右止點之間任意移動，所以能夠提供在左右止點之間任意移動，所以能夠提供在一定范圍內(nèi)連續(xù)可變的速比一定范圍內(nèi)連續(xù)可變的速比補充知識補充知識：AT/DCT/AMT/CVT/KRGKRG速比調(diào)節(jié)機構(gòu)速比調(diào)節(jié)機構(gòu)工作原理：工作原理：由于椎體的特殊形狀由于椎體的特殊形狀，當(dāng)傳遞動力的錐環(huán)平面與滾錐中心，當(dāng)傳遞動力的錐環(huán)平面與滾錐中心線呈垂直狀態(tài)時，錐環(huán)能夠保持當(dāng)前位置不變，即變速箱能夠以恒定的速比輸出動線呈垂直狀態(tài)時，錐環(huán)能夠保持當(dāng)前位置不變，即變速箱能夠以恒定的速比輸出動力；而當(dāng)錐環(huán)平面與中心線的角度發(fā)生變化時，錐環(huán)便會力；而當(dāng)錐環(huán)平面與中心線的角度