自动变速器概述与变矩器原理ppt课件

1、.,自动变速器概述与变矩器原理,主讲：汤爱国,无锡交通技师学院,.,1.自动变速器概述,自动变速器概述与变矩器原理,2.变矩器原理,.,1.自动变速器概述,1.1 发展历史 （一）国外的发展历史；（二）中国的发展历史； （三）性能优点； 1.2 安装位置及分类特点 （一）分类特点与安装位置；（二）发展方向；,.,2. 变矩器原理,2.1 发展历史 （一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器 2.2 现代液力变矩器（Torque Converters） （一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；,.,了解自动变速器的发展史及发展方向。 掌握自动变速器的分类方法和主要类型。 掌握电控

2、机械式无级变速器（CVT）的基本结构与 工作原理。,自动变速器概述的学习要求,.,1.1自动变速器发展史,1)1940年美国通用公司在奥兹莫比尔（Oldsmobile）汽车上安装第一台全自动变速器Hydra Mastic。 2）1948年美国通用公司又在别克（Buick）汽车上装Dyne Flow全自动变速器。 3）50年代末，日本从西方引进并研制自动变速器，发展迅猛。,.,当前自动变速器的主要生产商,主要有： 1）美国的Allison、通用； 2）英国的Borg-Wamer； 3）德国的ZF； 4）意大利的FIAT； 5）日本的TOYOTA，Asian。,.,1）美国三大汽车公司自动变速器的

3、装车率 1983年： 通用公司达到94%； 福特公司达到74%； 克莱斯勒公司达到86%； 1988年： 三大公司都达到了94%以上； 1998年： 城市内行驶的汽车几乎100%的装用了自动变速器。,（一）国外的发展情况1,.,3）日本来以结构紧凑、价格及油耗低著称于世的轿车 1982年大、中、小客车平均占26%； 1986年增至41%； 1992年增至60%； 1998年基本全部普及。,2）德国奔驰和宝马生产的轿车： 1978年装自动变速器的汽车，发动机排量4.5L 以上的占100%，3.5L以下的占80%。,（一）国外的发展情况2,.,（二）中国的发展情况,我国应用液力传动始于20世纪50

4、年代，自行研制出了内燃机和红旗CA770三排座高级轿车的液力传动系统。随后液力传动也在我国获得了一定发展，但发展速度要落后于发达国家。,.,（三）性能优点,1、可以不踩离合器、实现自动换档而且发动机不会熄火， 所以能有效的提高驾驶方便性，减轻驾驶员的劳动强度。 2、在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配,控制更加精确、有效性能价格比大大提高。,.,1.2 安装位置及分类特点,（一）分类特点与安装位置,按汽车驱动方式分类 一、前轮驱自动变速器 二、后轮驱自动变速器 三、四轮驱自动变速器,.,奥迪A3前轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置,.,前驱自动变速器外形特点,.,宝马750i后轮驱

5、动的自动变速器布置形式和安装位置,.,后驱自动变速器外形特点（1）,.,后驱自动变速器外形特点（2）,.,沃尔沃S80四轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置,.,四驱自动变速器外形特点,.,1）液力-机械式自动变速器，目前技术成熟，应用最广。 在发达国家轿车上的装车率已达80-90%。 2）电控机械式自动变速器，它与手动齿轮变速器的另 部件有一定通用性，保留了传动效率高的优点，目 前在重型货车上选用的较多。 3）电控机械式无级变速器，它与发动机之间还要有自 动离合器，目前在2.5升以下的轿车上得到采用。,2）按机械结构与控制原理形式分类,.,（二） 发展方向,一、 CVT与AMT、AT比较最主

6、要的优点： 1）速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的 速比。 2）动力性、经济性和排放与AT比较，大约可以改善5%左 右。 3）CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿 轮有级变速器比较，结构相对简单，据估计到2010年装 车达到400万辆。,.,二、 CVT存在的不足：,1）生产成本高在批量相当时成本可能低些。 2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损 问题。 3）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有 一个自动离合器。 4）技术不成熟，适用车型有限。,（二） 发展方向,.,电控机械式无级变速器结构,.,电控机械式无级变速器工作与控制原理,.,金属传动带,V型金

7、属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。,.,2. 变矩器原理,2.1 发展历史 （一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器 2.2 现代液力变矩器（Torque Converters） （一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；,.,学习要求,了解液力变矩器的发展史及发展方向。 掌握液力变矩器的分类方法，结构和工作原理。 掌握电控液力变矩器的控制原理。,.,（一）安装位置（1）,2.1 变矩器发展历史,.,（一）安装位置（2）,.,（二） 发展历史,20世纪初，德国费丁格尔教授提出通过液体动量变化

8、传递动力，效率70 2)取消进、出水管以泵轮和涡轮代替离心泵和水轮机，形成流体循环圆，功率75kw，效率83 3)1912年德国客轮“切勒比茨”号安装变矩器，效率83，介质由水改为油,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,液力偶合器的作用,将发动机的输出转矩传给变速器。,2）液力偶合器的构造,.,3）液力偶合器的工作原理,液力偶合器的工作原理相当于两个相对放置的电风扇，,当一个通电转动后，另一个未通电的风扇在风能的作,用下，也随之转动。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,实际液力偶合器结构和工作原理示图,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）

9、,.,4）液力偶合器中油的运动,液力偶合器中的自动变速器油存在两种不同形式的运 动：涡流和环流。 涡流是从泵轮到涡轮的液流。当汽车负荷比较大，涡轮转速较底时，液流以涡流为主。 环流是随曲轴飞轮的旋转运动，沿液力偶合器旋转方向的液流称为环流。当汽车负荷比较小，泵轮和涡轮的转速比较接近时，液流以环流为主。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,由于液力偶合器中心的环流对涡流有阻碍作用，因此在 涡轮与泵轮中心设有分裂式导环，用于克服环流的影响, 因此液力偶合器主要由泵轮、涡轮、导环和壳体组成。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,（三）液力偶合器（Fluid C

10、ouplings）,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,5）液力偶合器的特点,由泵轮旋转的离心力，才使得偶合器中的自动变速器油形成环流，但此时涡轮的转速一定是小于泵轮的，如果涡轮的转速与泵轮相等，两轮中自动变速器油产生的离心力也就相等，因此也就不会有环流了，所以泵轮和涡轮之间必须存在转速差。转速差愈大，两轮边缘处的能量差也就越大，自动变速器油传递的动力也就愈大。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,6）液力偶合器的传动效率,液力偶合器在传递能量过程中，必有能量损失，用下式表示 传动效率 （）= = ,涡轮输出功率,泵轮输出功率,MB nB,MW nw

11、,由于液力偶合器仅起传递转矩作用，故MW=MB，有,传动效率 （）= = 传动比（i）,涡轮转速（ nw ）,泵轮转速（ nB ）,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,100%,1,i,液力偶合效率特性,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,液力偶合器的效率特性,.,因为液力偶合器在正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速，当涡轮与泵轮之间转速差越大时，传动效率也就越低；当涡轮与泵轮之间转速差越小时，传动效率也就越高。当汽车起步时，涡轮转速为零，传动效率也就为零。汽车起步后，涡轮转速逐渐增加，传动效率也随之提高。当涡轮转速等于泵轮转速时，环流不存在，液力偶合器失去

12、传递动力作用，所以当传动比i接近等于1时，传动效率就会突然下降为零。也就是说液力偶合器传动效率永远达不到100。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,2.2 现代液力变矩器（Torque Converters）,（一）现代液力变矩器结构（1）,.,（一）现代液力变矩器结构（2）,.,（一）现代液力变矩器结构（3）,.,泵轮工作原理,泵轮与变矩器外壳做成一体，发动机飞轮与变矩器外壳连接，飞轮驱动外壳也就驱动了泵轮，通过离心力使流体从内向外流动。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（1）,.,涡轮工作原理,流体向心流动，液流改变方向，同时驱动与其连接的变速器输入轴（通过花键连接

13、）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（2）,.,导轮工作原理,导轮静止不动时，大角度地改变流体方向，使之与泵轮 入角。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（3）,.,导轮单向离合器的工作原理,单向离合器的组成： 由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理,2) 工作原理： 当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁止，外座圈可自由转动；当外座圈逆时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使

14、楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,锁止离合器（TCC）工作原理,锁止离合器的结构：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器的结构：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）工作原理,由泵轮与涡轮之间的转速差最少也有45， 这相当于泵轮与涡轮之间存在有滑转现象，因而无 法达到100效率，所以采用带锁止离合器的液力变 矩器可以解决泵轮与涡轮的转速差问题，进而提高 液力变矩器的效率，使其达到100。,锁止离合器的作用：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC

15、）工作原理,如图所示，该变矩器的锁止离合器与外壳相连， 也就是与泵轮相接，而锁止离合器片与涡轮相接， 带锁止离合器的液力变矩器的活塞在油压的作用 下，可以将多片式锁止离合器的盘与片压紧成为 一体，这就使涡轮与泵轮连接成一体，此时液力 传动变为离合器传动，提高了传动效率达到100， 同时还使得油温不再升高。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器分离（别

16、克在OD档处于3档时4T60-E）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器结合（别克在OD档处于3档时4T60-E）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,（三）现代液力变矩器工作原理（1）,当发动机曲轴带动泵轮旋转时，泵轮带动自动变速器油一起旋转，在离心力的作用下，自动变速器油从叶片的内缘向外缘流动。冲击涡轮的叶片，自动变速油沿着涡轮叶片由外向内流动，冲击到导轮叶片，然后沿着导轮叶片流动，回到泵轮进入下一个循环。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（2）,液流形态,.,（三）现代液力变矩器工作原理（2）,1、我们把从泵轮、涡轮、导轮又到泵轮的液体流动叫 涡流。,液流形

17、态,2、自动变速器油在进行涡流的同时，又绕曲轴中心线 旋转，我们把液体绕轴线旋转的流动，称为环流。,3、 变矩器中液体流动是涡流和环流的混合。实际上， 液体的混合流动是呈螺旋状转动。只不过根据 转速不同以哪种为主的问题。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理工作图(1),.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理(2) 汽车起步之前,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理(2) 汽车起步之前,Mw=MB+MD,由于Mw= -Mw,可以得到：|Mw | = | MB+MD |,导轮反作用力矩的大小和方向都是随涡轮转速的变化而变化，故液力矩值也随之变化,.,（三）现代液

18、力变矩器工作原理（3）,增矩原理(3) 汽车起步之后,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,偶合原理工作图,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,液力变矩器内油的流动方向,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,液力变矩器内油的流动方向,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器的扭矩比和速比,1）液力变矩器扭矩比是输出扭矩与输入扭矩之比；,2）速比是涡轮转速与泵轮转速之比。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器 扭矩比变化 规律,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,失速点：当涡轮转速为零时，称失速点。变矩器输出最大 转矩，转矩比达1.7-2.5。,变矩区：随着涡轮转速升高，速比增大，转矩比减小。,偶合区：速比升高到0.85时，转矩比等于1； 输入转矩等于输出转矩，进入偶合区。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器 效率,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,.,综上所述，液力变矩器的变矩效率是随涡轮转速的变化 而变化的。,（