液力變矩器結(jié)構(gòu)與原理.ppt

1、汽車自動變速器理論,第2講 液力變矩器結(jié)構(gòu)與原理,復(fù)習(xí)：第1講 汽車自動變速器概述,1.汽車的傳動方式 2.汽車變速器分類 3.汽車自動變速器類型 4.汽車自動變速器特點 5.汽車自動變速器發(fā)展趨勢,變速器分類,按傳動比變化方式，變速器可分為有級式、無級式和綜合式； 按操縱方式，變速器可分為手動變速器、自動變速器、半自動變速器和手自一體； 按結(jié)構(gòu)形式，自動變速器可分為液力機械式AT、電控機械式AMT、無級式CVT； 按照控制形式來分：液壓控制式、電子控制式 按照汽車驅(qū)動方式來分：后驅(qū)動自動變速器、前驅(qū)動自動變速器 按照前進擋的檔位數(shù)來分： 按照齒輪變速器的類型來分：定軸齒輪式和行星齒輪式,后驅(qū)

2、動自動變速器,前驅(qū)動自動變速器,汽車自動變速器特點,1）操作簡單且省力 2）提高了行車安全和降低了勞動強度 3）提高了乘坐舒適性 4）延長了機件的使用壽命 5）提高了汽車的動力性 6）減少空氣污染 7）具有良好的自適應(yīng)性 8）結(jié)構(gòu)復(fù)雜 9）傳動效率低,液力機械式自動變速器AT,不同車型的自動變速器總體來說，主要包括： 液力變矩器、齒輪變速器、油泵、控制系統(tǒng)、手控連桿機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、殼體等幾個部分。,第2講 液力變矩器,發(fā)動機,車輪,液力變矩器作用？,思考,液力變矩器安裝的位置識別,自動變速驅(qū)動橋,自動變速器,主要內(nèi)容,液力耦合器 液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理 綜合式液力變矩器,一、液力耦合器,1

3、.結(jié)構(gòu) 主動的泵輪 從動的渦輪,一、液力耦合器,1.結(jié)構(gòu) 泵輪和渦輪統(tǒng)稱為工作輪，相對安裝且互不接觸，兩輪裝合后相對端面之間有34mm的間隙； 各工作輪用鋁合金精密制造，或用鋼板沖壓焊接而成,葉輪內(nèi)部有許多徑向葉片，葉片有一定的曲率； 它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成圓形或橢圓形的環(huán)狀空腔，其軸線斷面一般為圓形，此環(huán)狀空腔稱為循環(huán)圓，該剖面是位于通過包含泵輪、渦輪軸所作的截面，也稱軸截面。,一、液力耦合器,2.工作原理,水泵帶動水輪機,一對風(fēng)扇,一、液力耦合器,2.工作原理 傳動原理：輸入軸輸入的動能通過泵輪傳給工作油，工作油在循環(huán)流動過程中又將動能傳給渦輪輸出。 輸入軸傳給泵輪的力矩與渦輪輸出的力矩相等。

4、,液力偶合器渦流、環(huán)流的產(chǎn)生,（1）“渦流”的產(chǎn)生 當泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動，外緣油壓高于內(nèi)緣油壓，油液從泵輪外緣沖向渦輪外緣，又從渦輪內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣，可見在軸向斷面（循環(huán)圓）內(nèi)，液體流動形成循環(huán)流，稱為“渦流”。,（2）環(huán)流的產(chǎn)生 因渦流的產(chǎn)生，液體沖向渦輪使兩輪間產(chǎn)生牽連運動，渦輪產(chǎn)生繞軸旋轉(zhuǎn)的扭矩?？梢?，循環(huán)圓內(nèi)的液體繞軸旋轉(zhuǎn)形成“環(huán)流”。 上述兩種油流的合成，形成一條首尾相接的螺旋流。只有當渦輪的扭矩大于汽車的行駛阻力矩時，汽車才能行駛。,一、液力耦合器,3.油液流動（螺旋形路線）,4.總結(jié) 只有存在環(huán)流運動時才能傳遞動力； 只有存在轉(zhuǎn)速

5、差（nBnw）才能存在環(huán)流運動；（轉(zhuǎn)速差越大，傳遞的轉(zhuǎn)矩越大） nW nB， MW = MB ； nw=nB， MW = 0 。 = PW/PB = nW/nB = I 只能傳遞扭矩，不能改變扭矩（缺點）,一、液力耦合器,二、液力變矩器,1.結(jié)構(gòu) 由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪組成 與變矩器的區(qū)別 和偶合器相比，變矩器在結(jié)構(gòu)上多了導(dǎo)輪（stator） 導(dǎo)輪 通過導(dǎo)輪座固定于變速器殼體上,液力變矩器的實物圖,泵輪,渦輪,導(dǎo)輪,二、液力變矩器,導(dǎo)輪結(jié)構(gòu),各工作輪用鋁合金精密制造，或用鋼板沖壓焊接而成； 泵輪：與液力變矩器殼連成一體，用螺栓固定在發(fā)動機曲軸后端的凸緣或飛輪上，殼體做成兩半，裝配后焊成一體(有的用

6、螺栓連接)； 使發(fā)動機機械能 液體能量 渦輪：通過從動軸與變速器的其他部件相連； 將液體能量 渦輪軸上機械能 導(dǎo)輪：則通過導(dǎo)輪座與變速器的殼體相連，所有工作輪在裝配后，形成斷面為循環(huán)圓的環(huán)狀體。 通過改變工作油的方向而起變矩作用,二、液力變矩器,2.工作原理 發(fā)動機運轉(zhuǎn)時帶動液力變矩器的殼體和泵輪一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的工作油在離心力的作用下，由泵輪葉片外緣沖向渦輪，并沿渦輪葉片流向?qū)л?，再?jīng)導(dǎo)輪葉片流回泵輪葉片內(nèi)緣，形成循環(huán)的工作油。 在液體循環(huán)流動過程中，導(dǎo)輪給渦輪一個反作用力矩，從而使渦輪輸出力矩不同于泵輪輸入力矩，具有“變矩”功能。 導(dǎo)輪的作用：改變渦輪的輸出力矩。,二、液力變矩器,泵輪,渦

7、輪,導(dǎo)輪,液力變矩器,渦流、環(huán)流、循環(huán)圓,二、液力變矩器,2.工作原理,受力分析,受力分析,二、液力變矩器,3.輸出轉(zhuǎn)矩隨著渦輪轉(zhuǎn)速的變化而變化。 a.渦輪轉(zhuǎn)速低時（nw=0），nBnw，液體流向?qū)л喺?，渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪轉(zhuǎn)矩，MD0，MW=MB+MD， b.隨著渦輪轉(zhuǎn)速的升高（nw0），接近0.85nB時，渦輪出口處工作油流向與導(dǎo)輪葉片相切，渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩，MD=0，Mw=MB（耦合點） c.渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，渦輪出口處工作油沖擊導(dǎo)輪葉片背面，此時渦輪轉(zhuǎn)矩小于泵輪輸入轉(zhuǎn)矩，MD0，Mw=MB-MD d.當渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速（ nB=nw ）時，不再傳遞扭矩，Mw=0,液力變矩器的扭矩曲

8、線,液力變矩器的效率曲線,二、液力變矩器,結(jié)論： 液力變矩器不僅傳遞力矩，且能在泵輪力矩不變的情況下，隨著渦輪的轉(zhuǎn)速不同而改變渦輪輸出的力矩。 存在問題： 液力變矩器只在中等轉(zhuǎn)速比范圍內(nèi)具有較高效率，但汽車經(jīng)常需要在高傳動比情況下行駛，此時液力變矩器效率反而下降。 解決辦法： 綜合式液力變矩器,三、綜合式液力變矩器,不同之處： 導(dǎo)輪通過單向離合器（one-way overrunning clutch）固定于變速器殼體上 只允許導(dǎo)輪單方向旋轉(zhuǎn),三、綜合式液力變矩器,單向離合器,單向離合器,常見形式： （1）滾柱斜槽式（液力變矩器常用） （2）楔塊式（行星齒輪變速器常用）,（1）滾柱斜槽式單向離合

9、器,（1）滾柱斜槽式單向離合器,（1）滾柱斜槽式單向離合器,外座圈與導(dǎo)輪連為一體 內(nèi)座圈與導(dǎo)輪軸剛性連接（導(dǎo)輪軸固定不動） 若工作油沖擊導(dǎo)輪葉片正面，外座圈按順時針方向轉(zhuǎn)動，滾柱將卡死在內(nèi)、外圈之間的楔形槽內(nèi)，導(dǎo)輪鎖定而固定不動； 若工作油沖擊導(dǎo)輪葉片的背面，外座圈按逆時針方向轉(zhuǎn)動，滾柱向楔形槽較寬的一端移動，使內(nèi)、外圈座不能楔緊而處于分離狀態(tài)，于是外圈可以朝逆時針方向自由地轉(zhuǎn)動； 單向離合器對導(dǎo)輪有單向鎖定作用。,（2）楔塊式單向離合器,綜合式液力變矩器,導(dǎo)輪鎖定時：變矩狀態(tài) 導(dǎo)輪未鎖定時：偶合狀態(tài),導(dǎo)輪作用：增加渦輪的輸出力矩,典型三元件綜合液力變矩器,結(jié)構(gòu),典型三元件綜合液力變矩器,工作

10、原理 渦輪轉(zhuǎn)速較低、與泵輪轉(zhuǎn)速差較大時，從渦輪出口處流出的工作油沖擊導(dǎo)輪正面，導(dǎo)輪順時針旋轉(zhuǎn)，單向離合器鎖止；（變矩狀態(tài)） 當渦輪轉(zhuǎn)速升高到一定值時，工作油沖擊導(dǎo)輪背面，導(dǎo)輪逆時針旋轉(zhuǎn)，單向離合器分離；（耦合狀態(tài)）,四元件綜合式液力變矩器,三元件由變矩狀態(tài)到耦合狀態(tài)效率顯著下降，為避免這個缺點，將導(dǎo)輪分割成兩個，分別裝在各自的自由輪上，組成四元件。,四元件綜合式液力變矩器,當渦輪轉(zhuǎn)速較低時，渦輪出口處工作油沖擊在兩導(dǎo)輪正面，此時兩導(dǎo)輪的單向離合器鎖住，導(dǎo)輪固定，如同液力變矩器工況工作； 當渦輪轉(zhuǎn)速增加到一定程度，工作油對第一導(dǎo)輪的沖擊力反向，第一導(dǎo)輪便因單向離合器松脫而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)，此時只有

11、第二導(dǎo)輪仍起變矩作用； 當渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到接近泵輪轉(zhuǎn)速時，第二導(dǎo)輪也受到工作油的反向沖擊力而與渦輪及第一導(dǎo)輪同向轉(zhuǎn)動，于是液力變矩器全部轉(zhuǎn)入偶合器工況。,帶鎖止離合器綜合式液力變矩器,液力變矩器靠工作油傳遞動力，存在能量損失，傳動效率低，尤其當nW=nB時，不再傳遞動力。 在綜合式液力變矩器的基礎(chǔ)上增加一個由工作油操縱的鎖止離合器。 鎖止離合器功用：把液力變矩器的泵輪、渦輪剛性連在一起，減少液力變矩器在高速比時的能量損耗，提高傳動效率，并防止油液過熱。,帶鎖止離合器綜合式液力變矩器,鎖止離合器的主動部分： 液力變矩器泵輪殼體，與輸入軸相連 被動部分： 可作軸向移動的壓盤，通過花鍵套與渦輪輸出

12、軸相連 壓盤背面(右側(cè))的工作油與泵輪、渦輪中的工作油相通，保持一定的油壓(該壓力稱為液力變矩器壓力)； 壓盤左側(cè)的工作油通過液力變矩器輸出軸中間的控制油道與控制閥總成上的鎖止控制閥相通，由ECU通過鎖止電磁閥來控制，鎖止離合器的接合和分離即由此專門的控制機構(gòu)來控制。,鎖止離合器摩擦片、減震彈簧,鎖止離合器通常采用濕式、片式摩擦離合器,鎖止離合器的工作原理,1）鎖止離合器分離狀態(tài),當車輛低速行駛時，油液流至鎖止離合器片的前端。鎖止離合器片前端與后端的壓力相同，使鎖止離合器分離；,2 ）鎖止離合器接合狀態(tài),當車速以中速至高速行駛時，油液流至鎖止離合器的后端。這樣，鎖止離合器處于接合狀態(tài)，使鎖止離合器片與前蓋一起轉(zhuǎn)動。,帶鎖止離合器綜合式液力變矩器,帶鎖止離合器綜合式液力變矩器,工作原理 當鎖止離合器處于分離狀態(tài)時，仍具有變矩和偶合