自動(dòng)變速器概述與變矩器原理

自動(dòng)變速器概述與變矩器原理主講：湯愛國無錫交通技師學(xué)院目前一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1.自動(dòng)變速器概述自動(dòng)變速器概述與變矩器原理2.變矩器原理目前二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1.自動(dòng)變速器概述1.1發(fā)展歷史（一）國外的發(fā)展歷史；（二）中國的發(fā)展歷史；（三）性能優(yōu)點(diǎn)；1.2安裝位置及分類特點(diǎn)（一）分類特點(diǎn)與安裝位置；（二）發(fā)展方向；目前三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)2.變矩器原理2.1發(fā)展歷史（一）安裝位置；（二）發(fā)展歷史；（三）液力偶合器2.2現(xiàn)代液力變矩器（TorqueConverters）（一）結(jié)構(gòu)；（二）工作原理；（三）液流形態(tài)和效率；

目前四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

了解自動(dòng)變速器的發(fā)展史及發(fā)展方向。掌握自動(dòng)變速器的分類方法和主要類型。掌握電控機(jī)械式無級(jí)變速器（CVT）的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。自動(dòng)變速器概述的學(xué)習(xí)要求目前五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1.1自動(dòng)變速器發(fā)展史1)1940年美國通用公司在奧茲莫比爾（Oldsmobile）汽車上安裝第一臺(tái)全自動(dòng)變速器HydraMastic。2）1948年美國通用公司又在別克（Buick）汽車上裝DyneFlow全自動(dòng)變速器。3）50年代末，日本從西方引進(jìn)并研制自動(dòng)變速器，發(fā)展迅猛。目前六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)當(dāng)前自動(dòng)變速器的主要生產(chǎn)商主要有：1）美國的Allison、通用；2）英國的Borg-Wamer；3）德國的ZF；4）意大利的FIAT；5）日本的TOYOTA，Asian。目前七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1）美國三大汽車公司自動(dòng)變速器的裝車率1983年：通用公司達(dá)到94%；福特公司達(dá)到74%；克萊斯勒公司達(dá)到86%；1988年：三大公司都達(dá)到了94%以上；1998年：城市內(nèi)行駛的汽車幾乎100%的裝用了自動(dòng)變速器。（一）國外的發(fā)展情況〈1〉目前八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)3）日本來以結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格及油耗低著稱于世的轎車1982年大、中、小客車平均占26%；1986年增至41%；1992年增至60%；1998年基本全部普及。2）德國奔馳和寶馬生產(chǎn)的轎車：1978年裝自動(dòng)變速器的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)排量4.5L以上的占100%，3.5L以下的占80%。（一）國外的發(fā)展情況〈2〉目前九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（二）中國的發(fā)展情況

我國應(yīng)用液力傳動(dòng)始于20世紀(jì)50年代，自行研制出了內(nèi)燃機(jī)和紅旗CA770三排座高級(jí)轎車的液力傳動(dòng)系統(tǒng)。隨后液力傳動(dòng)也在我國獲得了一定發(fā)展，但發(fā)展速度要落后于發(fā)達(dá)國家。目前十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）性能優(yōu)點(diǎn)1、可以不踩離合器、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔而且發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)熄火，所以能有效的提高駕駛方便性，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2、在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的最佳匹配,控制更加精確、有效性能價(jià)格比大大提高。目前十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1.2安裝位置及分類特點(diǎn)（一）分類特點(diǎn)與安裝位置按汽車驅(qū)動(dòng)方式分類一、前輪驅(qū)自動(dòng)變速器二、后輪驅(qū)自動(dòng)變速器三、四輪驅(qū)自動(dòng)變速器目前十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)奧迪A3前輪驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)變速器布置形式和安裝位置目前十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)前驅(qū)自動(dòng)變速器外形特點(diǎn)目前十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)寶馬750i后輪驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)變速器布置形式和安裝位置目前十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)后驅(qū)自動(dòng)變速器外形特點(diǎn)（1）目前十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)后驅(qū)自動(dòng)變速器外形特點(diǎn)（2）目前十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)沃爾沃S80四輪驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)變速器布置形式和安裝位置目前十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)四驅(qū)自動(dòng)變速器外形特點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)1）液力-機(jī)械式自動(dòng)變速器，目前技術(shù)成熟，應(yīng)用最廣。在發(fā)達(dá)國家轎車上的裝車率已達(dá)80-90%。2）電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，它與手動(dòng)齒輪變速器的另部件有一定通用性，保留了傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，目前在重型貨車上選用的較多。3）電控機(jī)械式無級(jí)變速器，它與發(fā)動(dòng)機(jī)之間還要有自動(dòng)離合器，目前在2.5升以下的轎車上得到采用。2）按機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制原理形式分類目前二十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（二）發(fā)展方向一、CVT與AMT、AT比較最主要的優(yōu)點(diǎn)：1）速比變化是無級(jí)的，在各種行駛工況下都能選擇最佳的速比。2）動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放與AT比較，大約可以改善5%左右。3）CVT采用的金屬帶無級(jí)變速器與AT一般所用的行星齒輪有級(jí)變速器比較，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，據(jù)估計(jì)到2010年裝車達(dá)到400萬輛。

目前二十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)二、CVT存在的不足：1）生產(chǎn)成本高在批量相當(dāng)時(shí)成本可能低些。2）金屬帶無級(jí)傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng)，存在效率和磨損問題。3）CVT不能實(shí)現(xiàn)換空擋，在倒檔和起步時(shí)還得有一個(gè)自動(dòng)離合器。4）技術(shù)不成熟，適用車型有限。（二）發(fā)展方向目前二十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)電控機(jī)械式無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)目前二十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)電控機(jī)械式無級(jí)變速器工作與控制原理目前二十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)金屬傳動(dòng)帶V型金屬傳動(dòng)帶由許多套在柔性鋼帶上具有V型側(cè)面金屬片組成，這種金屬帶傳動(dòng)，兩個(gè)帶輪間動(dòng)力傳遞是靠作為推力塊的金屬片的推力實(shí)現(xiàn)的。

目前二十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)2.變矩器原理2.1發(fā)展歷史（一）安裝位置；（二）發(fā)展歷史；（三）液力偶合器2.2現(xiàn)代液力變矩器（TorqueConverters）（一）結(jié)構(gòu)；（二）工作原理；（三）液流形態(tài)和效率；

目前二十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)學(xué)習(xí)要求

了解液力變矩器的發(fā)展史及發(fā)展方向。掌握液力變矩器的分類方法，結(jié)構(gòu)和工作原理。掌握電控液力變矩器的控制原理。目前二十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（一）安裝位置（1）2.1變矩器發(fā)展歷史目前二十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（一）安裝位置（2）目前二十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（二）發(fā)展歷史20世紀(jì)初，德國費(fèi)丁格爾教授提出通過液體動(dòng)量變化傳遞動(dòng)力，效率<70％2)取消進(jìn)、出水管以泵輪和渦輪代替離心泵和水輪機(jī)，形成流體循環(huán)圓，功率75kw，效率83％3)1912年德國客輪“切勒比茨”號(hào)安裝變矩器，效率＝83％，介質(zhì)由水改為油目前三十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）液力偶合器（FluidCouplings）液力偶合器的作用將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩傳給變速器。

2）液力偶合器的構(gòu)造目前三十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)3）液力偶合器的工作原理液力偶合器的工作原理相當(dāng)于兩個(gè)相對(duì)放置的電風(fēng)扇，當(dāng)一個(gè)通電轉(zhuǎn)動(dòng)后，另一個(gè)未通電的風(fēng)扇在風(fēng)能的作用下，也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。

（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)實(shí)際液力偶合器結(jié)構(gòu)和工作原理示圖

（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)4）液力偶合器中油的運(yùn)動(dòng)液力偶合器中的自動(dòng)變速器油存在兩種不同形式的運(yùn)動(dòng)：渦流和環(huán)流。渦流是從泵輪到渦輪的液流。當(dāng)汽車負(fù)荷比較大，渦輪轉(zhuǎn)速較底時(shí)，液流以渦流為主。環(huán)流是隨曲軸飛輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沿液力偶合器旋轉(zhuǎn)方向的液流稱為環(huán)流。當(dāng)汽車負(fù)荷比較小，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速比較接近時(shí)，液流以環(huán)流為主。（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)由于液力偶合器中心的環(huán)流對(duì)渦流有阻礙作用，因此在渦輪與泵輪中心設(shè)有分裂式導(dǎo)環(huán)，用于克服環(huán)流的影響,因此液力偶合器主要由泵輪、渦輪、導(dǎo)環(huán)和殼體組成。（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)5）液力偶合器的特點(diǎn)由泵輪旋轉(zhuǎn)的離心力，才使得偶合器中的自動(dòng)變速器油形成環(huán)流，但此時(shí)渦輪的轉(zhuǎn)速一定是小于泵輪的，如果渦輪的轉(zhuǎn)速與泵輪相等，兩輪中自動(dòng)變速器油產(chǎn)生的離心力也就相等，因此也就不會(huì)有環(huán)流了，所以泵輪和渦輪之間必須存在轉(zhuǎn)速差。轉(zhuǎn)速差愈大，兩輪邊緣處的能量差也就越大，自動(dòng)變速器油傳遞的動(dòng)力也就愈大。（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)6）液力偶合器的傳動(dòng)效率液力偶合器在傳遞能量過程中，必有能量損失，用下式表示傳動(dòng)效率（?）=———————=————渦輪輸出功率泵輪輸出功率MB

?nBMW

?nw由于液力偶合器僅起傳遞轉(zhuǎn)矩作用，故MW=MB，有傳動(dòng)效率（?）=———————=傳動(dòng)比（i）渦輪轉(zhuǎn)速（nw）泵輪轉(zhuǎn)速（nB）（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前三十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)100%1iη液力偶合效率特性（三）液力偶合器（FluidCouplings）液力偶合器的效率特性目前四十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)因?yàn)橐毫ε己掀髟谡９ぷ鲿r(shí)，泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速，當(dāng)渦輪與泵輪之間轉(zhuǎn)速差越大時(shí)，傳動(dòng)效率也就越低；當(dāng)渦輪與泵輪之間轉(zhuǎn)速差越小時(shí)，傳動(dòng)效率也就越高。當(dāng)汽車起步時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速為零，傳動(dòng)效率也就為零。汽車起步后，渦輪轉(zhuǎn)速逐漸增加，傳動(dòng)效率也隨之提高。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速等于泵輪轉(zhuǎn)速時(shí)，環(huán)流不存在，液力偶合器失去傳遞動(dòng)力作用，所以當(dāng)傳動(dòng)比i接近等于1時(shí)，傳動(dòng)效率就會(huì)突然下降為零。也就是說液力偶合器傳動(dòng)效率永遠(yuǎn)達(dá)不到100％。（三）液力偶合器（FluidCouplings）目前四十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)2.2現(xiàn)代液力變矩器（TorqueConverters）（一）現(xiàn)代液力變矩器結(jié)構(gòu)（1）目前四十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（一）現(xiàn)代液力變矩器結(jié)構(gòu)（2）目前四十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（一）現(xiàn)代液力變矩器結(jié)構(gòu)（3）目前四十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

泵輪工作原理

泵輪與變矩器外殼做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪與變矩器外殼連接，飛輪驅(qū)動(dòng)外殼也就驅(qū)動(dòng)了泵輪，通過離心力使流體從內(nèi)向外流動(dòng)。（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（1）目前四十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

渦輪工作原理流體向心流動(dòng)，液流改變方向，同時(shí)驅(qū)動(dòng)與其連接的變速器輸入軸（通過花鍵連接）（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（2）目前四十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)導(dǎo)輪工作原理導(dǎo)輪靜止不動(dòng)時(shí)，大角度地改變流體方向，使之與泵輪入角。（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（3）目前四十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)導(dǎo)輪單向離合器的工作原理單向離合器的組成：由外座圈，內(nèi)座圈、保持架、楔塊等組成。（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（4）目前四十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

單向離合器工作原理（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（4）目前四十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)單向離合器工作原理（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（4）目前五十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

單向離合器工作原理2)工作原理：

當(dāng)內(nèi)座圈固定時(shí)，外座圈順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊不鎖止，外座圈可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外座圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊鎖止，外座圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)。保持架的作用是使楔塊總是朝著鎖止外座圈的方向略微傾斜，以加強(qiáng)楔塊的鎖止功能。（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（4）目前五十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

鎖止離合器（TCC）工作原理鎖止離合器的結(jié)構(gòu)：

（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器的結(jié)構(gòu)：

（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器（TCC）工作原理由泵輪與渦輪之間的轉(zhuǎn)速差最少也有4％～5％，這相當(dāng)于泵輪與渦輪之間存在有滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象，因而無法達(dá)到100％效率，所以采用帶鎖止離合器的液力變矩器可以解決泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差問題，進(jìn)而提高液力變矩器的效率，使其達(dá)到100％。

鎖止離合器的作用：

（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器（TCC）工作原理如圖所示，該變矩器的鎖止離合器與外殼相連，也就是與泵輪相接，而鎖止離合器片與渦輪相接，帶鎖止離合器的液力變矩器的活塞在油壓的作用下，可以將多片式鎖止離合器的盤與片壓緊成為一體，這就使渦輪與泵輪連接成一體，此時(shí)液力傳動(dòng)變?yōu)殡x合器傳動(dòng)，提高了傳動(dòng)效率達(dá)到100％，同時(shí)還使得油溫不再升高。（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器（TCC）控制原理（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器（TCC）控制原理（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器（TCC）控制原理（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)

鎖止離合器分離（別克在OD檔處于3檔時(shí)4T60-E）

（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前五十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)鎖止離合器結(jié)合（別克在OD檔處于3檔時(shí)4T60-E）

（二）現(xiàn)代液力變矩器部件的工作原理（5）目前六十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（1）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵輪帶動(dòng)自動(dòng)變速器油一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，自動(dòng)變速器油從葉片的內(nèi)緣向外緣流動(dòng)。沖擊渦輪的葉片，自動(dòng)變速油沿著渦輪葉片由外向內(nèi)流動(dòng)，沖擊到導(dǎo)輪葉片，然后沿著導(dǎo)輪葉片流動(dòng)，回到泵輪進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。目前六十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（2）液流形態(tài)目前六十二頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（2）1、我們把從泵輪、渦輪、導(dǎo)輪又到泵輪的液體流動(dòng)叫渦流。

液流形態(tài)2、自動(dòng)變速器油在進(jìn)行渦流的同時(shí)，又繞曲軸中心線旋轉(zhuǎn)，我們把液體繞軸線旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)，稱為環(huán)流。

3、變矩器中液體流動(dòng)是渦流和環(huán)流的混合。實(shí)際上，液體的混合流動(dòng)是呈螺旋狀轉(zhuǎn)動(dòng)。只不過根據(jù)轉(zhuǎn)速不同以哪種為主的問題。目前六十三頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）增矩原理工作圖(1)目前六十四頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）增矩原理(2)汽車起步之前目前六十五頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）增矩原理(2)汽車起步之前Mw=MB+MD由于M’w=-Mw可以得到：|M’w

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=|MB+MD|導(dǎo)輪反作用力矩的大小和方向都是隨渦輪轉(zhuǎn)速的變化而變化，故液力矩值也隨之變化目前六十六頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）增矩原理(3)汽車起步之后目前六十七頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）

偶合原理工作圖目前六十八頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）

液力變矩器內(nèi)油的流動(dòng)方向目前六十九頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（3）液力變矩器內(nèi)油的流動(dòng)方向目前七十頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作原理（4）液力變矩器的效率液力變矩器的扭矩比和速比

1）液力變矩器扭矩比是輸出扭矩與輸入扭矩之比；

2）速比是渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比。目前七十一頁\總數(shù)七十七頁\編于一點(diǎn)（三）現(xiàn)代液力變矩器工作