第十六章液力機械傳動

1、2022-3-111第十六章第十六章 液力機械傳動液力機械傳動和機械式無級變速器和機械式無級變速器第一節(jié)第一節(jié) 液力機械傳動液力機械傳動第二節(jié)第二節(jié) 機械式無級變速器機械式無級變速器2022-3-112第一節(jié)第一節(jié) 液力機械傳動液力機械傳動液力機械變速器：液力機械變速器： 組成：液力機械傳動裝置、機械變速器、操縱系統(tǒng)組成：液力機械傳動裝置、機械變速器、操縱系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：1 1、起步更加平穩(wěn)，吸收、衰減振動沖擊，提高乘坐舒適性；、起步更加平穩(wěn)，吸收、衰減振動沖擊，提高乘坐舒適性；2 2、低速行駛穩(wěn)定，通過性好；、低速行駛穩(wěn)定，通過性好；3 3、自動適應道路阻力變化，提高平均行駛速度、動力性；、

2、自動適應道路阻力變化，提高平均行駛速度、動力性；4 4、實現(xiàn)自動換檔，減輕體力消耗，提高行駛安全性。、實現(xiàn)自動換檔，減輕體力消耗，提高行駛安全性。2022-3-113自動變速器總體結(jié)構(gòu)自動變速器總體結(jié)構(gòu) 液力變矩器、變速齒輪機構(gòu)、供油系統(tǒng)和換擋液力變矩器、變速齒輪機構(gòu)、供油系統(tǒng)和換擋操縱機構(gòu)等四大部分組成。操縱機構(gòu)等四大部分組成。液力變矩器液力變矩器液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)行星齒輪機構(gòu)行星齒輪機構(gòu)車速信號車速信號節(jié)氣門開度信號節(jié)氣門開度信號連接曲軸連接曲軸2022-3-114功用：功用： 利用液壓油的利用液壓油的流動流動來傳遞扭矩，將曲軸輸出的動力來傳遞扭矩，將曲軸輸出的動力傳給變速器。傳給變

3、速器。 分類：分類： 液力偶合器：傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩相等。液力偶合器：傳遞轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩相等。 液力變矩器：既能傳遞轉(zhuǎn)矩又能增大轉(zhuǎn)矩。液力變矩器：既能傳遞轉(zhuǎn)矩又能增大轉(zhuǎn)矩。液力機械傳動裝置液力機械傳動裝置2022-3-115液力耦合器液力耦合器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：輸入軸輸入軸泵輪泵輪渦輪渦輪輸出軸輸出軸曲軸曲軸主動元件：主動元件：泵輪（與曲軸相連）泵輪（與曲軸相連）從動元件：從動元件：渦輪（與輸出軸相連）渦輪（與輸出軸相連）循環(huán)圓循環(huán)圓動力傳遞路線：動力傳遞路線：2022-3-1162022-3-117液力耦合器傳動過程：泵輪液力耦合器傳動過程：泵輪接受發(fā)動機傳來的機械能，接受發(fā)動

4、機傳來的機械能，傳給工作液，使其提高動能，傳給工作液，使其提高動能，然后再由工作液將動能傳給然后再由工作液將動能傳給渦輪。渦輪。液力耦合器實現(xiàn)傳動的必要液力耦合器實現(xiàn)傳動的必要條件是：工作液在泵輪和渦條件是：工作液在泵輪和渦輪之間有循環(huán)流動。循環(huán)流輪之間有循環(huán)流動。循環(huán)流動的產(chǎn)生，是由兩個工作輪動的產(chǎn)生，是由兩個工作輪轉(zhuǎn)速不等，使兩輪葉片的外轉(zhuǎn)速不等，使兩輪葉片的外緣產(chǎn)生液壓差所致。緣產(chǎn)生液壓差所致。液體質(zhì)點的流線形成一個首尾相連的液體質(zhì)點的流線形成一個首尾相連的環(huán)形螺旋線。環(huán)形螺旋線。2022-3-118 液力耦合器的液力耦合器的優(yōu)點優(yōu)點（1 1）保證汽車平穩(wěn)起步；）保證汽車平穩(wěn)起步；（2

5、2）衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動；）衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動；（3 3）防止傳動系過載；）防止傳動系過載；（4 4）顯著減少換擋次數(shù)。）顯著減少換擋次數(shù)。液力耦合器的液力耦合器的缺點缺點（1 1）只能傳遞轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩大?。唬┲荒軅鬟f轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩大??；（2 2）不能取代離合器，使傳動系統(tǒng)縱向尺寸增加；）不能取代離合器，使傳動系統(tǒng)縱向尺寸增加；（3 3）傳動效率較低。）傳動效率較低。2022-3-119液力變矩器液力變矩器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 可旋轉(zhuǎn)的泵輪可旋轉(zhuǎn)的泵輪 可旋轉(zhuǎn)的渦輪可旋轉(zhuǎn)的渦輪 固定不動的導輪固定不動的導輪2022-3-11102022-3-1111泵輪：泵輪：泵輪與變矩器殼體連成一體，其

6、內(nèi)部徑向裝泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑向裝有許多平直的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油有許多平直的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過的導環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)液平滑流過的導環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動盤相連接。動盤相連接。 導環(huán)導環(huán)葉片葉片殼體殼體2022-3-1112渦輪：渦輪：渦輪上也裝有許多扭曲葉片。渦輪中心渦輪上也裝有許多扭曲葉片。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相聯(lián)。有花鍵孔與變速器輸入軸相聯(lián)。渦輪通過花鍵裝在變速器輸入軸上，泵渦輪通過花鍵裝在變速器輸入軸上，泵輪葉片與渦輪葉片相對安置，中間有輪葉片與渦輪葉片相對安置，中間有3mm4mm的間隙。的間隙。 2022-3-

7、1113導輪：導輪：導輪位于泵輪與渦輪之間，通過單向自導輪位于泵輪與渦輪之間，通過單向自由輪安裝在與變速器殼體連接的導管軸上。它由輪安裝在與變速器殼體連接的導管軸上。它也是由許多扭曲葉片組成。也是由許多扭曲葉片組成。 2022-3-11142022-3-11152022-3-1116變矩器工作輪展開圖：將循環(huán)圓上的中間流線展開城一直線，各變矩器工作輪展開圖：將循環(huán)圓上的中間流線展開城一直線，各循環(huán)圓中間流線均在同一平面上展開。泵輪、渦輪、導輪成為三循環(huán)圓中間流線均在同一平面上展開。泵輪、渦輪、導輪成為三個環(huán)形平面。個環(huán)形平面。2022-3-1117相對速度相對速度w w牽連速度牽連速度u u絕

8、對速度絕對速度v v設設nb和和Mb為常數(shù)。起步時，為常數(shù)。起步時，nw0。設泵輪、渦輪和導輪對液流的作用轉(zhuǎn)矩分別為設泵輪、渦輪和導輪對液流的作用轉(zhuǎn)矩分別為Mb、Mw和和Md，根據(jù)液流受力平衡條件，根據(jù)液流受力平衡條件， MwMbMd渦輪轉(zhuǎn)矩渦輪轉(zhuǎn)矩Mw MwMbMd ，即液力變矩器起了增大轉(zhuǎn)矩的作用。，即液力變矩器起了增大轉(zhuǎn)矩的作用。汽車起步并開始加速，汽車起步并開始加速，nw增加到某一數(shù)值，增加到某一數(shù)值，Md0，則則MwMb。nw繼續(xù)增大，導輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，繼續(xù)增大，導輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，MwMbMd，輸出轉(zhuǎn)矩比輸入轉(zhuǎn)矩小。當輸出轉(zhuǎn)矩比輸入轉(zhuǎn)矩小。當nwnb時，工

9、作液停止流動，不時，工作液停止流動，不 再傳遞轉(zhuǎn)矩。再傳遞轉(zhuǎn)矩。2022-3-1118液力變矩器的特性：泵輪轉(zhuǎn)速液力變矩器的特性：泵輪轉(zhuǎn)速nb和轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩Mb不變的條件下，渦輪轉(zhuǎn)不變的條件下，渦輪轉(zhuǎn)矩隨其轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。矩隨其轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。液力變矩器的傳動比液力變矩器的傳動比 inw / nb=1變矩系數(shù)變矩系數(shù) K Mw / Mb汽車起步、上坡或遇到較汽車起步、上坡或遇到較大阻力時，若發(fā)動機的轉(zhuǎn)大阻力時，若發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷不變，車速將降速和負荷不變，車速將降低，即渦輪轉(zhuǎn)速降低，則低，即渦輪轉(zhuǎn)速降低，則變矩系數(shù)相應增大，使驅(qū)變矩系數(shù)相應增大，使驅(qū)動輪獲得較大的轉(zhuǎn)矩。動輪獲得較大的轉(zhuǎn)矩。20

10、22-3-1119帶鎖止離合器的三元件液力變矩器帶鎖止離合器的三元件液力變矩器2022-3-1120汽車低速行駛汽車低速行駛2022-3-1121汽車中速行駛汽車中速行駛2022-3-1122汽車高速行駛汽車高速行駛2022-3-1123 為了防止汽車高速時出現(xiàn)變矩器的輸出扭矩為了防止汽車高速時出現(xiàn)變矩器的輸出扭矩小于輸入扭矩的現(xiàn)象，在導輪和固定軸之間安小于輸入扭矩的現(xiàn)象，在導輪和固定軸之間安置了單向離合器。置了單向離合器。 當在低速時，作用在導輪葉片正面的液體通當在低速時，作用在導輪葉片正面的液體通過單向離合器鎖止使導輪固定，產(chǎn)生增大扭矩過單向離合器鎖止使導輪固定，產(chǎn)生增大扭矩的效果。當在高

11、速時，單向離合器解除鎖止。的效果。當在高速時，單向離合器解除鎖止。變矩器中的導輪設置單向離合器的原因變矩器中的導輪設置單向離合器的原因2022-3-11242022-3-11252022-3-1126組成：組成：行星齒輪傳動機構(gòu)行星齒輪傳動機構(gòu)2022-3-1127由機械原理可知，單排行星齒輪機構(gòu)的運動關(guān)系式為：由機械原理可知，單排行星齒輪機構(gòu)的運動關(guān)系式為： n1+ n2(1+ )n3=0 = z2/ z12022-3-1128變速原理變速原理加速加速n1+ n2(1+ )n3=0 = z2/ z1i= n3/n2= /( /(1+1+ ) ) i= = n3/n1 =1/( /(1+1+

12、) ) 2022-3-1129變速原理變速原理減速減速n1+ n2(1+ )n3=0 = z2/ z1i= = n1/n3 = 1+1+ i= = n2/n3= ( (1+1+ )/ )/ 2022-3-1130變速原理變速原理倒擋倒擋n1+ n2(1+ )n3=0 = z2/ z1 若行星齒輪機構(gòu)中的任意兩個元件同速同方向旋轉(zhuǎn)，則第三元若行星齒輪機構(gòu)中的任意兩個元件同速同方向旋轉(zhuǎn)，則第三元件的轉(zhuǎn)速和方向必然與前兩者相同，即機構(gòu)鎖止，成為直接擋。件的轉(zhuǎn)速和方向必然與前兩者相同，即機構(gòu)鎖止，成為直接擋。變速原理變速原理直接擋直接擋i= = n1/n2= - 2022-3-1131傳動方案傳動方案

13、主動件主動件從動件從動件固定件固定件傳動比傳動比動力傳遞情況動力傳遞情況1太陽輪太陽輪行星架行星架齒圈齒圈1+1+ 減速增矩減速增矩2齒圈齒圈行星架行星架太陽輪太陽輪( (1+1+ )/ )/ 3太陽輪太陽輪齒圈齒圈行星架行星架-4行星架行星架齒圈齒圈太陽輪太陽輪 /( /(1+1+ ) ) 增速減矩增速減矩5行星架行星架太陽輪太陽輪齒圈齒圈1/(1/(1+1+ ) )6齒圈齒圈太陽輪太陽輪行星架行星架- -1/ 1/ 7任意兩元件連成一體任意兩元件連成一體1 1直接擋直接擋8三元件自由轉(zhuǎn)動三元件自由轉(zhuǎn)動空擋空擋變速傳動規(guī)律小結(jié)變速傳動規(guī)律小結(jié)n1+ n2(1+ )n3=0 = z2/ z12

14、022-3-1132直接擋離合器直接擋離合器低速擋制動器低速擋制動器倒擋制動器倒擋制動器2022-3-11331、空擋：直接擋離合器、空擋：直接擋離合器14分分離，低速擋制動帶離，低速擋制動帶6和倒擋制和倒擋制動帶動帶7松開。各個元件不受約松開。各個元件不受約束，不傳遞動力。束，不傳遞動力。2、低速擋：直接擋離合器分、低速擋：直接擋離合器分離，倒擋制動帶離，倒擋制動帶7松開，低速松開，低速擋制動帶擋制動帶6箍緊其制動鼓，前箍緊其制動鼓，前排中心輪排中心輪13固定。固定。動力動力a前排齒圈前排齒圈12 行星架行星架8 后排行星輪。后排行星輪。動力動力b 后排中心輪后排中心輪11 后排行后排行星輪

15、。星輪。動力動力ab 后排齒圈后排齒圈9 變速器變速器第二軸第二軸10。i=1.72低速擋制動器低速擋制動器2022-3-11343、直接擋：直接擋離合器、直接擋：直接擋離合器14接合，低速擋制動帶接合，低速擋制動帶6和倒擋和倒擋制動帶制動帶7松開。前排中心輪松開。前排中心輪13與變速器第一軸與變速器第一軸16和前排齒圈和前排齒圈12連成一體，行星架連成一體，行星架8被聯(lián)鎖，被聯(lián)鎖，n13=n12=n8。后排行星齒輪機。后排行星齒輪機構(gòu)也被連鎖，構(gòu)也被連鎖，n9=n11=n8。變。變速器第一軸速器第一軸16與變速器第二軸與變速器第二軸10成為一體。成為一體。4、倒擋：倒擋制動帶收緊，、倒擋：倒

16、擋制動帶收緊，直接擋離合器分離，低速擋制直接擋離合器分離，低速擋制動帶松開，前排中心輪動帶松開，前排中心輪13自由自由轉(zhuǎn)動。行星架轉(zhuǎn)動。行星架8固定固定。動力動力第一軸第一軸16 后排太陽輪后排太陽輪11后排齒圈后排齒圈9 。i1直接擋離合器直接擋離合器倒擋制動器倒擋制動器i2.392022-3-1135行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件l直接擋離合器直接擋離合器 進進油油口口2022-3-1136行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件l制動箍帶和伺服油缸制動箍帶和伺服油缸 2022-3-1137液力變矩器和行星齒輪系的組合的缺點：液力變矩器和行星齒輪系的組合的缺點：

17、1、傳動比不連續(xù)，只能實現(xiàn)分段范圍內(nèi)的無級變速；、傳動比不連續(xù)，只能實現(xiàn)分段范圍內(nèi)的無級變速；2、液力傳動的效率較低液力傳動的效率較低，影響了整車的動力性能與燃料經(jīng)，影響了整車的動力性能與燃料經(jīng)濟性；濟性；3、增加變速器的擋位數(shù)來擴大無級變速覆蓋范圍，就必須、增加變速器的擋位數(shù)來擴大無級變速覆蓋范圍，就必須采用較多的執(zhí)行元件來控制行星齒輪系的動力傳遞路線，導采用較多的執(zhí)行元件來控制行星齒輪系的動力傳遞路線，導致自動變速器零部件數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)復雜，保養(yǎng)和維護不便。致自動變速器零部件數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)復雜，保養(yǎng)和維護不便。 所以汽車行業(yè)早就開始研究其它新型變速技術(shù)，無級變所以汽車行業(yè)早就開始研究其它新

18、型變速技術(shù)，無級變速速(CVT)技術(shù)就是其中最有前景的一種。技術(shù)就是其中最有前景的一種。 2022-3-1138 CVT (Continuously Variable Transmission)技術(shù)即無級變技術(shù)即無級變速技術(shù)，采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合傳速技術(shù)，采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合傳遞動力。遞動力。 無級變速，就是在一定傳動比范圍內(nèi)能線性的調(diào)節(jié)傳動無級變速，就是在一定傳動比范圍內(nèi)能線性的調(diào)節(jié)傳動比，理論上相當于有無數(shù)個擋位。比，理論上相當于有無數(shù)個擋位。 優(yōu)點：優(yōu)點：CVT可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動

19、機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性和動力系與發(fā)動機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性和動力性，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它性，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它是理想的汽車傳動裝置。是理想的汽車傳動裝置。 第二節(jié)第二節(jié) 機械式無級變速器機械式無級變速器2022-3-1139錐型盤可在液壓的推力作用下做軸向移動，錐型盤可在液壓的推力作用下做軸向移動，擠壓剛片鏈條以此來調(diào)節(jié)擠壓剛片鏈條以此來調(diào)節(jié)V型槽的寬度。型槽的寬度。當錐型盤向內(nèi)側(cè)移動時，鋼片鏈條在錐盤當錐型盤向內(nèi)側(cè)移動時，鋼片鏈條在錐盤的擠壓下向圓心以外的方向（離心方向）的擠壓下向圓心以外的方向（離心方向）運動。這樣，鋼片鏈條帶動的圓盤直徑增運動。這樣，鋼片鏈條帶動的圓盤直徑增大，傳動比也就發(fā)生了變化。大，傳動比也就發(fā)生了變化。 CVT由兩個錐型盤和一個鋼片鏈條組由兩個錐型盤和一個鋼片鏈條組成。錐型盤就是把兩個圓錐型的盤片成。錐型盤就是把兩個圓錐型的盤片組合在一起形成一個帶組合在