第二章液力传动装置

1、第一节、液力传动装置介第一节、液力传动装置介绍绍 二、二、液压液压(流流)传动传动 1、定义：利用液体传输功率称为液压定义：利用液体传输功率称为液压(流流)传动。传动。 2、形式：形式：（1）液压传动液压传动-通过液流的压力传输通过液流的压力传输 功率，如马达。功率，如马达。 （2）液力传动液力传动-通过液流的动能传输通过液流的动能传输 功率，如液力偶合器，液力变矩器。功率，如液力偶合器，液力变矩器。第二章第二章 液力传动装置液力传动装置液体传动液体传动容积式液压传动：以液体的压力能传递动力，称为液压容积式液压传动：以液体的压力能传递动力，称为液压传动。传动。动力式液压传动：以液体的动能传递动

2、力，称为液动力式液压传动：以液体的动能传递动力，称为液力传动。力传动。千斤顶 各种液压阀液力偶合器 液力变矩器3、按其工作原理的不同分、按其工作原理的不同分三、液力传动装置工作原理n液力传动装置，它以液压油作为工作介液力传动装置，它以液压油作为工作介质来进行能量转换，它的能量输入部件质来进行能量转换，它的能量输入部件是泵轮，与发动机的飞轮相连接，将发是泵轮，与发动机的飞轮相连接，将发动机输出的机械能转换为工作介质的功动机输出的机械能转换为工作介质的功能，能量输出部件作为涡轮，经涡轮将能，能量输出部件作为涡轮，经涡轮将液体的动能还原成机械能输出。液体的动能还原成机械能输出。第二节、液力偶合器一、

3、一、组成：由外壳、泵轮和组成：由外壳、泵轮和涡涡轮三个基本部件组成。轮三个基本部件组成。 1、液力偶合器的主动部分：是泵轮。液力偶合器的主动部分：是泵轮。 泵轮与外壳焊在一起，随发动机曲轴一同旋转。泵轮与外壳焊在一起，随发动机曲轴一同旋转。 2、液力偶合器的从动部分：是涡轮。液力偶合器的从动部分：是涡轮。 涡轮和输出轴连接在一起。涡轮和输出轴连接在一起。 3、泵轮和涡轮相对安装，泵轮和涡轮相对安装， 它们统称为工作轮。它们统称为工作轮。 4、在泵轮和涡轮上，径向排列着许多平直在泵轮和涡轮上，径向排列着许多平直叶片，泵轮和涡轮不接触，两者之间有约叶片，泵轮和涡轮不接触，两者之间有约34mm的间隙

4、，液力偶合器壳体和两工作轮形成的间隙，液力偶合器壳体和两工作轮形成的环状空间内充满着液压油。的环状空间内充满着液压油。 5、泵轮和涡轮所包围的空间形成一个封闭泵轮和涡轮所包围的空间形成一个封闭的液体循环油道，称为工作腔或循环圆。的液体循环油道，称为工作腔或循环圆。二、能量转递过程二、能量转递过程1、动力传输：将电扇动力传输：将电扇A与电扇与电扇B隔开几厘米，相对放置，隔开几厘米，相对放置，然后打开电扇然后打开电扇A，则，则A会在两电扇间产生流动的空气，由会在两电扇间产生流动的空气，由电扇电扇A产生的气流冲击电扇产生的气流冲击电扇B的叶片，使电扇的叶片，使电扇B转动。转动。 换句话说，电扇换句话

5、说，电扇A与与B之间的动力传送是以空气为介质之间的动力传送是以空气为介质而实现的。偶合器的工作原理也是如此，泵轮相当于电扇而实现的。偶合器的工作原理也是如此，泵轮相当于电扇A，涡轮相当于电扇，涡轮相当于电扇B。只是现在是以变速器液为介质，。只是现在是以变速器液为介质，而不是以空气。而不是以空气。三、液力偶合器工作原理三、液力偶合器工作原理1、工作原理：以工作原理：以ATF作为传动介质，利用液体在作为传动介质，利用液体在主、从动元件之间循环流动过程中动能的变化来主、从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。当发动机运转时，曲轴带动液力偶合传递动力。当发动机运转时，曲轴带动液力偶合器的壳体和

6、泵轮旋转，泵轮叶片内的液压油在泵器的壳体和泵轮旋转，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随泵轮一同旋转。在离心力的作用下，轮的带动下随泵轮一同旋转。在离心力的作用下，液压油从泵轮叶片内缘被甩向外缘，并从外缘冲液压油从泵轮叶片内缘被甩向外缘，并从外缘冲向涡轮叶片，使涡轮在液压油的冲击作用下旋转；向涡轮叶片，使涡轮在液压油的冲击作用下旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮的内缘，被泵轮再次甩向外缘。返回到泵轮的内缘，被泵轮再次甩向外缘。能量传递的线路能量传递的线路发动机飞轮液力耦合器外壳泵轮ATF涡轮齿轮机构输入轴四、四、偶合器中液体的偶合

7、器中液体的环流和涡流环流和涡流液力偶合器工作时其内部液体发生两种流动，环流液力偶合器工作时其内部液体发生两种流动，环流 (圆周流动圆周流动)和涡流和涡流 (循环流动循环流动)。这两种不同的流动是相互复合而产生的，流动的产生取决于泵这两种不同的流动是相互复合而产生的，流动的产生取决于泵轮与轮与涡涡轮之间的速度差。轮之间的速度差。（1）泵轮转动，泵轮转动，ATF从泵轮中心向四周沿叶片方向甩出，中从泵轮中心向四周沿叶片方向甩出，中心压力心压力外缘压力外缘压力;（2）涡轮外缘压力涡轮外缘压力泵轮外缘压力，泵轮外缘压力，ATF从泵轮流入涡轮，冲从泵轮流入涡轮，冲击涡轮叶片击涡轮叶片;（3）推动涡轮转动后

8、，推动涡轮转动后，ATF顺涡轮叶片从外缘到内缘，再返顺涡轮叶片从外缘到内缘，再返回到泵轮的内缘。回到泵轮的内缘。ATF的旋转运动的旋转运动涡流：涡流：ATF经泵轮到涡轮再回到泵轮的循环圆运动（相对运动）环流：环流：ATF随同工作轮绕轴线的圆周运动（牵连运动）ATF的绝对运动：涡流与环流的合成运动的绝对运动：涡流与环流的合成运动首尾相接的环形螺旋线。首尾相接的环形螺旋线。液力偶合器实现传动的必要条件：液力偶合器实现传动的必要条件：ATF在泵轮和涡轮间有循环流动。在泵轮和涡轮间有循环流动。理论上，涡轮的转速永远小于泵轮的转速。理论上，涡轮的转速永远小于泵轮的转速。五、五、液力偶合器的优势与不足液力

9、偶合器的优势与不足1、优势优势（1）泵轮和涡轮允许存在转速差，发动机可以在传动系不断开泵轮和涡轮允许存在转速差，发动机可以在传动系不断开时保持运转；时保持运转；（2）ATF作为传动介质，能保证汽车起步和加速的稳定性；作为传动介质，能保证汽车起步和加速的稳定性；（3）能够缓冲和衰减传动系的能够缓冲和衰减传动系的扭扭转振动，防止传动系过载；转振动，防止传动系过载；2、不足不足液力偶合器只传递转矩，而不能改变转矩的大小。液力偶合器只传递转矩，而不能改变转矩的大小。六、液力偶合器的效率液力偶合器的效率 因为液压油在循环流动过程中，除了泵轮和涡轮之因为液压油在循环流动过程中，除了泵轮和涡轮之间的作用力之

10、外，没有受到任何其它附加外力，而间的作用力之外，没有受到任何其它附加外力，而且泵轮与且泵轮与涡涡轮之间存在滑动，使涡轮的转速稍低于轮之间存在滑动，使涡轮的转速稍低于泵轮的转速，形成偶合器的传动效率小于泵轮的转速，形成偶合器的传动效率小于1，因此输，因此输出转矩始终不会超出输入转矩。出转矩始终不会超出输入转矩。 亦即液力偶合器只传递扭矩，而不改变扭矩的大亦即液力偶合器只传递扭矩，而不改变扭矩的大小。小。第三节、液力变矩器第三节、液力变矩器一、一、液力变矩器的结构：由壳体、泵轮、涡轮和导轮组成；液力变矩器的结构：由壳体、泵轮、涡轮和导轮组成；二、二、液力变矩器和液力偶合器结构上的区别：液力变矩器和

11、液力偶合器结构上的区别：1、泵轮和涡轮叶片的形状设计能将工作液流动的扰动降到最、泵轮和涡轮叶片的形状设计能将工作液流动的扰动降到最 小，减少能量的损失；小，减少能量的损失；2、增加了导轮、增加了导轮具有增大转矩的作用。具有增大转矩的作用。三、三、结构形式：组装式（可拆）和焊接式（不可拆）。结构形式：组装式（可拆）和焊接式（不可拆）。泵泵轮轮涡轮涡轮导轮导轮变矩器由泵轮、涡轮转轮、变矩器由泵轮、涡轮转轮、导轮、变矩器壳体组成。泵导轮、变矩器壳体组成。泵轮由曲轴驱动，涡轮转轮与轮由曲轴驱动，涡轮转轮与变速器输入轴连接，导轮由变速器输入轴连接，导轮由单向离合器及定轮轴与变速单向离合器及定轮轴与变速器

12、壳体固定，所有这些部件器壳体固定，所有这些部件则全部安装于变矩器壳体内。则全部安装于变矩器壳体内。变矩器内充满油泵提供的自变矩器内充满油泵提供的自动变速器液。变速器液被泵动变速器液。变速器液被泵轮甩出，成为一股强大油流，轮甩出，成为一股强大油流，推动变矩器推动变矩器涡涡轮转轮转动。轮转轮转动。四、简介四、简介 1、泵轮：将发动机的机械能转变为自动泵轮：将发动机的机械能转变为自动变速器油的动能；变速器油的动能； 2、涡轮：将自动变速器油的动能转变为涡轮：将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能；涡轮轴上的机械能； 3、导轮：改变自动变速器油的流动方向，导轮：改变自动变速器油的流动方向，从而达到

13、增矩的作用从而达到增矩的作用(增加涡轮的输出力增加涡轮的输出力矩矩)。五、五、泵轮、涡轮和导轮泵轮、涡轮和导轮三个元件的功用三个元件的功用 1 1泵轮泵轮 (1)(1)泵轮在变矩器壳体内，许多泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片径向安装在内。曲面叶片径向安装在内。(2)(2)在叶片的内缘上安装有导环，在叶片的内缘上安装有导环，提供一通道使提供一通道使ATFATF流动畅通。流动畅通。(3)(3)变矩器通过驱动端盖与曲轴变矩器通过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，将带连接。当发动机运转时，将带动泵轮一同旋转，泵轮内的动泵轮一同旋转，泵轮内的ATFATF依靠离心力向外冲出。发依靠离心力向外冲出。发动机

14、转速升高时泵轮产生的离动机转速升高时泵轮产生的离心力亦随着升高，由泵轮向外心力亦随着升高，由泵轮向外喷射的喷射的ATFATF的速度也随着升高。的速度也随着升高。 注意注意泵轮与曲轴相连，总泵轮与曲轴相连，总是与曲轴一起转动是与曲轴一起转动。 2 2涡轮涡轮 (1)(1)涡轮同样也是有许多曲面叶涡轮同样也是有许多曲面叶片的圆盘，其叶片的曲线方片的圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮的叶片。向不同于泵轮的叶片。(2)(2)涡轮通过花键与变速器的输涡轮通过花键与变速器的输入轴相啮合，涡轮的叶片与入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶片相对而设，相互泵轮的叶片相对而设，相互间保持非常小的间隙。间保持非常小的间隙

15、。3 3导轮导轮 （1 1）导轮是有叶片的小圆导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮和涡轮之盘，位于泵轮和涡轮之间。它安装于导轮轴上，间。它安装于导轮轴上，通过单向离合器固定于通过单向离合器固定于变速器壳体上。变速器壳体上。（2)2)导轮上的单向离合器导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反可以锁住导轮以防止反向转动。这样，导轮根向转动。这样，导轮根据工作液冲击叶片的方据工作液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。向进行旋转或锁住。 （3）工作状态工作状态： 导轮不转时：变矩状态。导轮不转时：变矩状态。 导轮转动时：偶合状态导轮转动时：偶合状态。4、导轮单向离合器导轮单向离合器（1）单向离合器的作用单向离合器的

16、作用 棘轮型、滚柱型和楔块型。棘轮型、滚柱型和楔块型。（2）单向离合器类型单向离合器类型楔块式单向离合器楔块式单向离合器滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器A AC CB BABCABCA:自由状态A:自由状态B：锁紧状态B：锁紧状态3 34 42 21 1A:自由状态自由状态 B：锁紧状态：锁紧状态1 1、 1 1、外环外环 2 2、内环、内环 3 3、滚柱、滚柱 4 4、弹簧、弹簧 当外座圈要按箭头方向当外座圈要按箭头方向转动时，就会推动楔块顶部，转动时，就会推动楔块顶部，由于由于L1小于小于L，楔块就会倾，楔块就会倾翻，使外座圈转动。但当外翻，使外座圈转动。但当外座圈要朝相反方向转动时，座圈

17、要朝相反方向转动时，楔块就无法倾翻，因为楔块就无法倾翻，因为L2大于大于L这样，楔块起到楔子这样，楔块起到楔子的作用，锁住外座圈，使其的作用，锁住外座圈，使其无法转动。另外还安装了定无法转动。另外还安装了定位弹簧，使楔块总是朝着锁位弹簧，使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略为倾斜，止外座圈的方向略为倾斜，以加强楔块锁止功能。以加强楔块锁止功能。（3）单向离合器的锁止原单向离合器的锁止原理理六、六、液力变矩器的工作原理液力变矩器的工作原理以两部电扇作为例子以两部电扇作为例子: 如果加上如果加上一条输送管道，气流将穿过电扇一条输送管道，气流将穿过电扇B(被动电扇被动电扇)然后经由管道，从然后经由管道，

18、从电扇电扇A后面流回电扇后面流回电扇A(主动电扇主动电扇)，这就会加强电扇这就会加强电扇A的叶片所吹动的叶片所吹动的气流，因为气流通过电扇的气流，因为气流通过电扇B后后所剩下的能量，将增强电扇所剩下的能量，将增强电扇A叶叶片的转动。片的转动。 所以变矩器使转矩成倍放大，所以变矩器使转矩成倍放大，正是由液体流过正是由液体流过涡涡轮后，借助定轮后，借助定轮叶片流回泵轮而实现的。轮叶片流回泵轮而实现的。在变矩器中，导轮在变矩器中，导轮就起到空气管道的就起到空气管道的作用。换言之，由作用。换言之，由发动机产生的转矩，发动机产生的转矩，再加上从涡轮转轮再加上从涡轮转轮流回的液体的转矩流回的液体的转矩驱动

19、泵轮。就是说，驱动泵轮。就是说，泵轮使原来传送至泵轮使原来传送至涡轮转轮的输入转涡轮转轮的输入转矩成倍放大。矩成倍放大。 七、 液力变矩器的液力变矩器的ATF流向流向 液力变矩器的ATF流向 液力变矩器的ATF流向（导轮开始转动） ATF的整个流动过程的整个流动过程B-泵轮；W-涡轮；D-导轮；F-单向离合器n1、转矩比、转矩比n液力变矩器工作时，工作液从泵轮到涡液力变矩器工作时，工作液从泵轮到涡轮，从涡轮到导轮再回流到泵轮的循环，轮，从涡轮到导轮再回流到泵轮的循环，引起液力变矩器的输出转矩增大，转矩引起液力变矩器的输出转矩增大，转矩比为变矩器输出与输入转矩之比。在工比为变矩器输出与输入转矩之

20、比。在工作液涡流速度升高时，转矩增大的比例作液涡流速度升高时，转矩增大的比例也随着增大。也随着增大。八、八、液力变矩器的工作液力变矩器的工作特性特性 （1)定义、当发动机的转速和转矩一定，泵轮的转速和转矩也一定时，涡轮与泵轮之间的转矩比、转速比、和传动效率三者的变化规律。 （2）计算工式计算工式 转矩比转矩比=涡轮输出转矩/泵轮输入转矩 转速比转速比=涡轮转速/泵轮转速 传动比传动比=输入轴转速/输出轴转速 2、定义定义及计算工式及计算工式3、失速点n涡轮固定不动而涡轮固定不动而泵轮泵轮仍在旋转（既传动比为仍在旋转（既传动比为零）时的工况称为失速工况。零）时的工况称为失速工况。n失速转速是涡轮

21、处于静止时发动机所能达到失速转速是涡轮处于静止时发动机所能达到的最高转速。失速发生在汽车起步或汽车停的最高转速。失速发生在汽车起步或汽车停车时。当今大多数液力变矩器的失速转速处车时。当今大多数液力变矩器的失速转速处于于2000至至3000r/min之间。一般配用较底之间。一般配用较底功率发动机的液力变矩器失速转速高，而配功率发动机的液力变矩器失速转速高，而配用较高功率发动机的液力变矩器失速转速底。用较高功率发动机的液力变矩器失速转速底。n当传动比为零时，涡轮完全不旋转（如换挡当传动比为零时，涡轮完全不旋转（如换挡手柄在手柄在D档位而车辆被制动时），档位而车辆被制动时），泵轮泵轮和涡和涡轮之间的

22、转速差达到最大值，此时工作液的轮之间的转速差达到最大值，此时工作液的涡流速度和转矩增大的作用也达到最大值，涡流速度和转矩增大的作用也达到最大值，既液力变矩器的最大转矩比是在失速点时，既液力变矩器的最大转矩比是在失速点时，它通常在它通常在1.7至至2.5范围之间。在失速点，范围之间。在失速点，工作液具有很大能量用于克服车辆起步时的工作液具有很大能量用于克服车辆起步时的静止阻力。静止阻力。4、偶合器工作点n随着涡轮旋转速比的逐渐上升，涡轮和随着涡轮旋转速比的逐渐上升，涡轮和泵轮泵轮之间的转速差开始减少，工作液的涡流速度之间的转速差开始减少，工作液的涡流速度开始降低，由导轮增大的转矩量开始减少。开始

23、降低，由导轮增大的转矩量开始减少。当速比达到规定水准时，流过当速比达到规定水准时，流过泵轮泵轮和涡轮工和涡轮工作液的涡流速度达到最小值，此时转矩比大作液的涡流速度达到最小值，此时转矩比大约为约为1比比1。因为从涡轮流出的工作液以高速。因为从涡轮流出的工作液以高速冲击导轮叶片的后面，单向离合器允许导轮冲击导轮叶片的后面，单向离合器允许导轮按按泵轮泵轮的旋转方向旋转，即液力变矩器在偶的旋转方向旋转，即液力变矩器在偶合器工作区时变成液力偶合器以防止转矩下合器工作区时变成液力偶合器以防止转矩下降过多。导轮开始转动的转速称为偶合器工降过多。导轮开始转动的转速称为偶合器工作点。作点。5、总结n由此可见，液

24、力变矩器的工作区域可分为由此可见，液力变矩器的工作区域可分为两个，即变矩器工作区和偶合器工作区。两个，即变矩器工作区和偶合器工作区。转矩增大仅发生在变矩器工作区，在偶合转矩增大仅发生在变矩器工作区，在偶合器工作点为界限的偶合器工作区内，仅有器工作点为界限的偶合器工作区内，仅有转矩的传递而无转矩的增大。所以，自动转矩的传递而无转矩的增大。所以，自动变速器车辆之所以能够启动平稳而不会引变速器车辆之所以能够启动平稳而不会引起发动机熄火，就是因为它能够在变矩区起发动机熄火，就是因为它能够在变矩区获得增大的转矩。获得增大的转矩。第四节、第四节、带锁止离合器的液力变带锁止离合器的液力变矩器矩器一、一、当液力变矩器进入高速偶合工作时，理论上涡轮的输出转当液力变矩器进入高速偶合工作时，理论上涡轮的输出转矩应该等于泵轮的输入转矩，但在实际运行过程中，由于矩应该等于泵轮的输入转矩，但在实际运行过程中，由于ATF的摩擦和冲击的摩擦和冲击会引起部分能量的损失，泵轮和涡轮间一般存在会引起部分能量的损失，泵轮和涡轮间一般存在4%5%的转速差，因此传动效率不能达到的转速差，