第十六章-液力機械傳動和機械式無級變速器課件

第十六章 液力機械傳動和機械式無級變速器概述

液力機械傳動機械式無級變速器1第十六章 液力機械傳動和機械式無級變速器概述1概述液力機械變速器和機械式無級變速器在轎車上的應用越來越廣泛，具有如下優(yōu)點：1）操作發(fā)便，消除了駕駛員換擋技術的差異性。2）傳動比轉換性能好，連續(xù)而平穩(wěn)，乘坐舒適性好。3）減輕駕駛員疲勞，提高行車安全性。4）降低排氣污染。主要缺點：1）結構復雜2）造價高3）傳動效率低返回2概述液力機械變速器和機械式無級變速器在轎車上的應用越來越廣第一節(jié)液力機械傳動功用：利用液壓油的流動來傳遞扭矩，將曲軸輸出的動力傳給變速器。分類：液力偶合器：傳遞轉矩，輸出轉矩與輸入轉矩相等。液力變矩器：既能傳遞轉矩又能增大轉矩。3第一節(jié)液力機械傳動功用：3一、液力耦合器

液力耦合器主要由泵輪、渦輪和耦合器外殼等部件組成。其中泵輪與發(fā)動機曲軸相連，渦輪與從動軸相連，泵輪和渦輪之間沒有機械連接關系，二者之間靠液體流動來傳遞動力。輸入軸泵輪渦輪輸出軸曲軸4一、液力耦合器液力耦合器主要由泵輪、渦輪和耦合器外殼等部工作原理演示：

液力耦合器的工作原理可以用水泵帶動水輪機轉動原理加以理解。

5工作原理演示：液力耦合器的工作原理可以用水泵

1）液力耦合器的優(yōu)點

（1）保證汽車平穩(wěn)起步；

（2）衰減傳動系的扭轉振動；

（3）防止傳動系過載；

（4）顯著減少換檔次數。

2）液力耦合器的缺點

（1）只能傳遞轉矩，不能改變轉矩大小；

（2）不能取代離合器，使傳動系統(tǒng)縱向尺寸增加；

（3）傳動效率較低。液力耦合器的優(yōu)缺點：61）液力耦合器的優(yōu)點

（1）保證汽車平穩(wěn)起步；

二、液力變矩器殼殼泵輪渦輪導輪起動齒圈泵輪與殼連成一體為主動元件；殼體做成兩半，用螺栓連接，殼外有起動齒圈渦輪懸浮在變矩器內與從動軸相連；

導輪懸浮在泵輪與渦輪之間，通過單向離合器及導輪固定套固定在變速器外殼上，單向離合器使導輪可以順時針方向轉動，而不能逆時針方向轉動。1、結構1、結構（一）基本結構與原理7二、液力變矩器殼殼泵輪渦輪導輪起動泵輪與殼連2、液力變矩器組成82、液力變矩器組成83、工作原理依據液流方向將工作輪按泵輪→渦輪→導輪展開，得到下圖。93、工作原理依據液流方向將工作輪按泵輪→渦輪→導輪展開，得到液力變矩器的工作原理如下：

當nw=0時，Mw=Mb+Md，渦輪受力大于泵輪；

隨著nw的增加，u增加，使v的方向改變，當渦輪流出的液流正好沿導輪出口方向沖向導輪時，Md=0，Mw=Mb；

隨著nw的繼續(xù)增加，u增加為u′，v的方向改變?yōu)関′，Mw=Mb-Md；

當nw=nb時，工作液在循環(huán)圓中的循環(huán)流動停止，將不能傳遞動力。10液力變矩器的工作原理如下：

當nw=0時，Mw=Mb+M變矩器工作時，工作液除有繞變矩器軸的圓周運動以外，還有在循環(huán)圓中的循環(huán)流動，在工作液循環(huán)流動的過程中，固定不動的導輪給渦輪一個反作用力矩，使渦輪不同于泵輪輸入的轉矩。

變矩器不僅能傳遞轉矩，且能在泵輪轉矩不變的情況下，隨渦輪的轉速（反映著汽車行駛速度）不同而改變渦輪輸出的轉矩的數值，即實現無級變速。11變矩器工作時，工作液除有繞變矩器軸的圓周運動以外，還4、液力變矩器特性液力變矩器有兩個重要的特性參數：液力變矩器傳動比i和液力變矩器變矩系數K，其定義如下。（1）液力變矩器傳動比

（2）液力變矩器變矩系數

124、液力變矩器特性液力變矩器有兩個重要的特性參數：液力變矩器1、三元件綜合式液力變矩器（二）幾種典型的液力變矩器131、三元件綜合式液力變矩器（二）幾種典型的液力變矩器13單向離合器（滾柱式）

單向離合器作用是只允許導輪單向旋轉，不允許其逆轉。

14單向離合器（滾柱式）

單向離合器作用是只允許導輪2、四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器比三元件液力變矩器多了一個導輪，兩個導輪分別裝在各自的單向離合器上。152、四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器比三四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個變矩器特性和一個耦合器特性的綜合。在傳動比0～i1區(qū)段，兩個導輪固定不動，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變矩系數。在傳動比i1～iK＝1區(qū)段，第一導輪脫開，變矩器帶有一個葉片彎曲程度較小的導輪工作，因而此時可得到較高的效率。當傳動比為iK＝1時，變矩器轉入耦合器工況，效率按線性規(guī)律增長。16四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個變矩器特性和一個耦3、帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器液力變矩器的特點是，汽車在變工況下行駛時（如起步、經常加減速），鎖止離合器分離，相當于普通液力變矩器；當汽車在穩(wěn)定工況下行駛時，鎖止離合器接合，動力不經液力傳動，直接通過機械傳動傳遞，變矩器效率為1。173、帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器液力變矩器的壓力油經油道進入后，推動活塞右移，壓緊從動盤，鎖止離合器，使泵輪與渦輪接合成一體旋轉，變矩器不起作用。鎖止離合器的接合取決于發(fā)動機轉速和車速，并由液壓自動操縱控制機構進行。18壓力油經油道進入后，推動活塞右移，壓緊從動（三）液力機械變速器1、行星齒輪變速器工作原理作用于太陽輪上的力矩：M1=F1r1作用于齒圈上的力矩：M2=F2r2作用于行星架上的力矩：M3=F3r3單排行星齒輪機構的工作原理行星輪太陽輪齒圈行星架行星架F3r3F2F1r1r2齒圈與太陽輪的齒數比為：=Z2/Z1=r2/r119（三）液力機械變速器1、行星齒輪變速器工作原理作用于太陽輪上通過行星輪的力平衡條件，及能量守恒條件，得行星機構的動力學和運動學特性方程式如下：

M1ω1+M2ω2+M3ω3=0

n1+αn2-(1+α)n3=0

20通過行星輪的力平衡條件，及能量守恒條件，得行星機構的動力學和（1）太陽輪1為主動件，行星架3為從動件，齒圈2固定

i13=n1/n3=1+α=1+z2/z1

（2）齒圈2為主動件，行星架3為從動件，太陽輪1固定

i23=n2/n3=(1+α)/α=1+z1/z2

（3）太陽輪1為主動件，齒圈2為從動件，行星架3固定

i12=n1/n2=-α=-z2/z1

（4）如果太陽輪和齒圈連為一體，n1=n2

n1=n2=n3

由上可見，單排行星齒輪機構可以獲得4種不同的傳動比。關于傳動比的討論：21（1）太陽輪1為主動件，行星架3為從動件，齒圈2固定

i復合式行星齒輪機構的工作原理演示（以兩排辛普森式為例）其特點是由兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪組成的復合式行星齒輪機構，可以獲得3個前進檔和1個倒檔。22復合式行星齒輪機構的工作原理演示（以兩排辛普森式為例）其2、液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械變速器屬于拉威挪式：其特點是兩排行星齒輪機構共用一個齒圈和一個行星架。行星架上的長行星輪與前排行星齒輪機構的大太陽輪嚙合，同時還與后排行星齒輪機構的短行星輪相嚙合。短行星輪還與小太陽輪嚙合?？梢越M成3個前進檔和1個倒檔的行星齒輪變速器。232、液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械變速器屬于拉威挪24243、液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器（例如SH380A自卸車）253、液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成254、帶鎖止離合器的液力變矩器、換檔離合器和全同步變速器組成的液力機械變速器

國外重型貨車和工程車輛上開始采用由WSK系統(tǒng)與全同步多檔變速器（4～6檔）組成的液力機械變速器。所謂WSK系統(tǒng)是由鎖止離合器、變矩器、滑行單向離合器和換檔離合器組成的“變矩器—換檔離合器系統(tǒng)”的德文縮寫。多數情況下是把WSK系統(tǒng)和變速器裝在一起作為傳動裝置使用，也可以把WSK系統(tǒng)和變速器分開布置。264、帶鎖止離合器的液力變矩器、換檔離合器國外重型貨車（四）液力機械傳動的液壓自動操縱系統(tǒng)動力源（液壓式）執(zhí)行機構（液壓式）控制機構（電控、液控）以下主要介紹液壓自動操縱系統(tǒng)：27（四）液力機械傳動的液壓自動操縱系統(tǒng)動力源（液壓式）以下主要⑴換擋離合器作用：連接行星齒輪變速器的輸入軸和行星排的某個基本元件，或把行星排的某兩個基本元件連接起來，成為一個整體傳遞動力。濕式多盤離合器結構：花鍵轂輸入軸彈簧活塞殼體主動盤壓盤從動盤卡環(huán)執(zhí)行機構：換擋離合器、換擋制動器。28⑴換擋離合器作用：連接行星齒輪變速器的輸入軸和行星排的某個基⑵換擋制動器作用：用于把行星排的太陽輪、齒圈、行星三個基本元件之一固定，使之不能轉動。類型：濕式多片制動器、外束帶式制動器。外束帶式制動器結構：調整螺釘制動帶工作油路活塞桿活塞制動鼓29⑵換擋制動器作用：用于把行星排的太陽輪、齒圈、行星三個基本元組成：供油、手動選擋、參數調節(jié)、換擋時刻控制、換擋品質控制等。1）供油部分：濾清器主調壓閥副調壓閥供油泵油冷卻器可隨節(jié)氣門開度和選擋桿位置的變化，將油泵輸出的油壓調節(jié)至相應規(guī)定值。用來調節(jié)供給液力變矩器和潤滑油路油壓的。向液力變矩器和液控自動操縱系統(tǒng)壓入所需的液壓油，并滿足行星齒輪變速器潤滑的需要?？刂茩C構30組成：供油、手動選擋、參數調節(jié)、換擋時刻控制、換1）供油部分內齒泵轉子泵葉片泵從動齒輪主動齒輪月牙形凸臺吸油區(qū)外轉子內轉子吸油區(qū)腔室轉子定子葉片31內齒泵轉子泵葉片泵從動齒輪主動齒輪月牙形凸臺吸油區(qū)外轉子內轉2）換擋時刻控制部分：用于轉換通向各換擋執(zhí)行機構的油路。根據駕駛員的意愿，將主油路壓力油送至換擋閥或直接送至執(zhí)行機構，進行換擋。高速超車時強制接通低擋。換擋閥：手控閥：強制低擋閥：3）鎖止信號閥、鎖止繼動閥：鎖止信號閥：受電磁閥的控制，可輸出液壓信號去控制鎖止繼動閥。4）換擋品質控制部分：鎖止繼動閥：根據鎖止信號閥的鎖止信號改變通往變矩器工作液的流向，使變矩器內的鎖止離合器適時地接合與分離。使換擋過程更加平穩(wěn)柔和，一般包括液壓通道上的蓄能減振器、緩沖閥、反向快出油閥、定時閥、執(zhí)行力調節(jié)閥等。返回322）換擋時刻控制部分：用于轉換通向各換擋執(zhí)行機構的油路。根據第二節(jié)機械式無級變速器一、金屬帶式無級變速器（VDT-CVT）工作原理VDT-CVT是由金屬帶、主動工作輪、從動工作輪、液壓泵、起步離合器和控制系統(tǒng)等組成。工作輪由固定部分和可動部分組成，二者之間形成V形槽，金屬帶在槽內與工作輪相嚙合。當工作輪的可動部分作軸向移動時，即可改變金屬帶與主、從動工作輪的工作半徑，從而改變金屬帶傳動的傳動比。主、從動工作輪可動部分的軸向移動是根據汽車的行駛工況，通過液壓控制系統(tǒng)進行連續(xù)地調節(jié)而實現無級變速傳動的。33第二節(jié)機械式無級變速器一、金屬帶式無級變速器（VDT-C3434二、VDT-CVT的關鍵部件1．金屬帶

金屬傳動帶是由多個(280～400片)金屬片和兩組金屬環(huán)組成。35二、VDT-CVT的關鍵部件1．金屬帶

金屬傳動帶是由多2．工作輪362．工作輪363．液壓泵

液壓泵是液壓控制系統(tǒng)的液壓源，其常用的結構形式有齒輪泵和葉片泵，但近年來流量可控、效率較高的徑向柱塞泵應用最多。4、金屬帶式無級變速器（VDT-CVT）的控制系統(tǒng)

一般采用機