第16章自动变速箱

汽车构造

〔下册〕福州大学机械学院车辆系任志英主讲上节内容回忆：1.变速器操纵机构的平安装置有哪些？为什么要设置这些平安装置？2.分动器的作用是什么？在低速档转矩输出较大的车辆中，对分动器的操纵由什么样的要求。为什么？？第十六章液力机械传动和机械式无级变速器第一节液力机械传动；第二节机械式无级变速器；目录

本章主要内容1.液力耦合器与液力变矩器的工作原理；2.液力机械变速器的结构与原理；3.金属带式无级变速器第一节液力机械传动液力耦合器和液力变矩器都是动液传动装置。所谓动液传动是指靠液体在循环流动过程中动能的变化而传递动力的液压传动方式。一、液力耦合器1.液力耦合器的结构主动元件：泵轮从动元件：涡轮泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。涡轮连接在从动轴上。泵轮与涡轮构成工作轮。曲轴壳体泵轮涡轮输出轴一、液力耦合器1.液力耦合器的结构一、液力耦合器2.液力耦合器的工作原理工作原理：流动的液体在动能变化过程中吸收或者放出能量。液力耦合器的工作过程：泵轮接受发动机传来的机械能，并将其传给工作液，这时工作液的动能升高，然后再由工作液将动能传给涡轮，并由涡轮将动力输出，液力耦合器实现传动的必要条件是：泵轮和涡轮之间有液体循环流动，产生液体循环流动的原因是二者存在转速差。因此在液力耦合器工作时泵轮的速度总是大于涡轮的速度。一、液力耦合器3.液力耦合器的工作过程汽车起步发动机曲轴带动泵轮旋转；涡轮与传动系处于静止状态。泵轮带开工作液对涡轮做功，并产生转矩发动机转速增高，上述转矩增大，并克服汽车的起步阻力。一、液力耦合器3.液力耦合器的工作过程(举例〕优点：泵轮与涡轮之间允许较大的转速差，可以保证汽车的平稳起步和加速，同时衰减系统扭转振动引起的过载；延长传动系统使用寿命；在暂时停车时也可以不脱开传动系统，可以减少换档的次数；一、液力耦合器4.液力耦合器优缺点缺点：液力耦合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，因此必须与变速机构一起使用。增加质量和尺寸。因为液力耦合器不能完全的中断动力，因此在换档时仍然需要离合器来中断动力，减少换档时的冲击载荷。存在液流损失，传动效率低。目前在汽车上的应用逐渐减少。结构固定在发动机曲轴上固定在输出轴上固定在固定套管上。泵轮、涡轮、导轮。〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器结构〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器结构示意图〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器依据液流方向将工作轮按泵轮→涡轮→导轮展开，得到以下图中间流线：将流道分割成面积相等的两局部的流线。展开示意图二、液力变矩器〔一〕.液力变矩器的工作原理液力变矩器与液力耦合器的工作原理根本相同，与耦合器不同的是变矩器不仅能传递转矩，且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮转速的不同而改变涡轮输出的转矩值。二者在结构上最大的不同点在于变矩器比耦合器多了导轮机构。〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器设泵轮、导轮、涡轮对工作液的作用转矩为：Mb、Md、M’w，那么有：M’w=Mb+Md因为M’w=－Mw〔涡轮输出转矩〕因此：Mw〉Mb液力变矩器起到了增大转矩的作用。当涡轮的转矩随着泵轮的转矩增大而增大到克服汽车的起步阻力，那么汽车实现起步。〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器nw=0以起步工况为例。〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器nw>0此时由涡轮叶片出口处的速度为：v=w+uu—牵连速度；w—沿叶片的相对速度。当v与导轮的出口方向一致时

Md=0此时：Mw=Mb〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器nw继续增大V继续向左倾斜Md变为负值此时：Mw=Mb－Md直至:

nw=nb〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器结论：液力变矩器的输出转矩可以根据涡轮的转速变化：涡轮速度低——转矩大于泵轮转矩；涡轮速度等于一设定值——转矩等于泵轮转矩；涡轮速度高——转矩小于泵轮转矩；涡轮速度等于泵轮速度——不传递转矩。液力变矩器能够改变扭矩的原因是在泵轮和涡轮之间参加了导轮。〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器〔1〕液力变矩器传动比

〔2〕液力变矩器变矩系数两个重要的特性参数为：液力变距器的特性参数〔一〕.液力变矩器的工作原理二、液力变矩器〔二〕几种典型液力变矩器1.三元件综合式液力变矩器a、三元件：泵轮、导轮、涡轮各1个。二、液力变矩器单向离合器作用是只允许导轮单向旋转，不允许其逆转。

〔二〕几种典型液力变矩器1.三元件综合式液力变矩器导轮逆时针旋转时，滚柱向外座圈和内座圈形成的楔形槽的宽槽处滚动，滚柱与外座圈〔包括导轮〕一起绕内座圈滚动。导轮顺时针旋转时，滚柱向楔形槽窄槽处滚动，从而阻止外座圈〔包括导轮〕的滚动。b、滚柱式单向离合器的构造和工作原理二、液力变矩器〔二〕几种典型液力变矩器1.三元件综合式液力变矩器滚柱式单向离合器工作原理二、液力变矩器c.三元件综合式液力变矩器的特性特点：结构简单，工作可靠，性能稳定，效率高，在变矩器状态下的最高效率为92%，在耦合器状态下的高传动比区的效率可达96%。〔二〕几种典型液力变矩器1.三元件综合式液力变矩器二、液力变矩器〔二〕几种典型液力变矩器2.四元件综合式液力变矩器工作轮:泵轮；导轮1；导轮2；涡轮。共四个元件。二、液力变矩器原因：三元件的液力变矩器在最高效区到转换点之间的效率较低。〔二〕几种典型液力变矩器2.四元件综合式液力变矩器二、液力变矩器方法：让导轮1与导轮2先后与涡轮同向旋转，而提高效率。特性：两个变矩特性与一个耦合特性的组合。具有三个工作状态，因此称之为单级三相四元件综合式液力变矩器。〔二〕几种典型液力变矩器2.四元件综合式液力变矩器二、液力变矩器〔二〕几种典型液力变矩器3.带锁止离合器的液力变矩器带锁止离合器液力变矩器的特点是，汽车在变工况下行驶时〔如起步、经常加减速〕，锁止离合器别离，相当于普通液力变矩器；当汽车稳定工况下行驶时，锁止离合器接合，动力不经液力传动，直接通过机械传动传递，变矩器效率为1。二、液力变矩器〔三〕液力机械变速器液力变矩器一般与齿轮变速器〔有级式〕共同组成液力机械变速器。二、液力变矩器原因：1.液力变矩器的变矩系数较小，不能满足汽车的需要；2.过大的变矩系数影响液力变矩器的效率；注意：与液力变矩器配合使用的一般是行星齿轮变速器〔轴线旋转式〕但也有采用轴线固定式的。原因：行星齿轮变速箱结构紧凑，承载能力大，可以用较小的齿轮实现较大的传动比，传动效率高，机构运动平衡，抗振能力强。〔三〕液力机械变速器二、液力变矩器液力机械变速器的总传动比液力机械变速器的总传动比为：液力变矩器的变矩系数K与齿轮变速器的传动比i的乘积：I=K*i传动比越大，液力机械变速器的所传递的转矩越大，转速越低，这点与机械变速箱是一致的。因为液力变矩器的变矩系数在一定的范围内可以连续变化，配合上机械变速机构后，液力机械变速器的传动比在几个区间内是连续变化的。我们称之为局部无级变速器。〔三〕液力机械变速器二、液力变矩器〔三〕液力机械变速器红旗牌7560型高级轿车变速传动局部示意图二、液力变矩器〔三〕液力机械变速器红旗牌7560型高级轿车变速传动局部各挡传动路线二、液力变矩器1、良好路面条件下——锁止离合器锁止，采用纯机械传动，提高效率。

2、汽车起步或者坏路面条件下——液力变矩器工作，充分发挥液力变矩器起步平稳、自动适应阻力变化和减少换档次数的优点。3、滑行单向离合器的作用：当变矩器、变速器工作时，滑行单向离合器脱开，当汽车下坡时，让驱动轮带动发动机转动，起到发动机缓冲制动的作用。在不同工况下各种变矩器的工作特点：二、液力变矩器第二节机械式无级变速器一、机械式无级变矩器的工作原理机械式无级变速器简称CVT(ContinuouslyVariableTransmission)，于20世纪70年代，由荷兰的VDT(VANDoorne’sTransmissionb.V)公司研制成功了新型的金属带式无级自动变速器简称VDT-CVT。特点：具有结构紧凑，重量轻、本钱低的特点，适合于微型和普通轿车。一、机械式无级变矩器的工作原理无级变速局部由：油泵、主动轮〔可动与不可动局部〕、金属带、从动轮〔可动与不可动局部〕和控制油缸组成。二、CVT的关键部件1.金属带二、CVT的关键部件2.工作轮可动局部在液压力可沿轴向移动；可连续的变化工作轮的工作直径，实现无级变速。二、CVT的关键部件3.液压泵液压泵是液压控制系统的液压源，其常用的结构形式有齿轮泵和叶片泵，但近年来流量可控、效率较高的径向柱塞泵应用最多。

4.控制系统机械液压控制系统电子液压控制系统

二、CVT的关键部件4.控制系统机械液压控制系统二、CVT的关键部件4.控制系统电子液压控制系统三、典型应用实例1.CVT与液力耦合器组成无级变速器三、典型应用实例2.CVT与电磁耦合器组成无级变速器工作原理：靠电磁力来传递转矩。结构：主动局部从动局部压紧与别离局部三、典型应用实例3.双状态无级变速器重点内容思考：1.自动变速器类型有哪些？2.液力变速器的工作原理和工作特性是什么？3.简述CVT的工作原理是什么？？作业:

P97:1,4,5自动变速器的类型

汽车自动变速器常见的有四种型式： ①液力自动变速器(AT)； ②机械