汽車自動變速箱液力變扭器培訓(xùn)實用教案

1、1從能量轉(zhuǎn)化角度看，耦合器就是(jish)實現(xiàn) 機械能液能機械能 即當(dāng)油液從泵輪葉片內(nèi)緣沖向外緣時，實現(xiàn)了將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)化成工作油液的能量；當(dāng)油液沖擊渦輪葉片并使渦輪旋轉(zhuǎn)時，渦輪就實現(xiàn)將液體的能量轉(zhuǎn)換為渦輪輸出軸上的機械能。泵輪和渦輪封閉在一個整體內(nèi)，它的過程是： 泵輪內(nèi)緣泵輪外緣渦輪外緣渦輪內(nèi)緣泵輪內(nèi)緣液體做循環(huán)運動是耦合器傳遞動力的必要條件。第1頁/共38頁第一頁，共38頁。23.特性(txng) 1）耦合器的傳動原理 發(fā)動機的動能通過泵輪傳給液壓油，液壓油在循環(huán)流動的過程中又將動能傳給渦輪輸出。液壓油在流動過程中沒有(mi yu)受其他的任何外力，根據(jù)作用力與反作用力相等的原理，液壓

2、油作用于渦輪上的扭矩與泵輪作用于液壓油上的扭矩大小相等。第2頁/共38頁第二頁，共38頁。3 2）耦合器的傳動效率(xio l) 泵輪轉(zhuǎn)速-nB 渦輪轉(zhuǎn)速-nW 耦合器傳動比 BWnniBBWWnMnM）傳動效率（)iBW傳動比（泵輪轉(zhuǎn)速（渦輪轉(zhuǎn)速（）傳動效率（nn液力耦合器的傳動比泵輪、渦輪的轉(zhuǎn)速、渦輪的輸出扭矩；泵輪的輸入扭矩；式中：inMMWBWBn第3頁/共38頁第三頁，共38頁。4 由上述推導(dǎo)知，液力耦合器的傳動效率等于渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比。 渦輪與泵輪的轉(zhuǎn)速差越大，傳動比越小，傳動效率也就越低；反之(fnzh)，渦輪與泵輪的轉(zhuǎn)速差越小，傳動比越大，傳動效率就越高。 液力耦合器由于

3、在減速的同時不能增扭，而且在汽車低速時的傳動效率極低，目前采用液力耦合器的車型很少。但是它所具有的高傳動比工況下有較高傳動效率的特性在綜合式液力變扭器中得到充分使用。第4頁/共38頁第四頁，共38頁。5二、液力變矩器（一）液力變矩器的構(gòu)造(guzo)與工作原理 1.組成： 泵輪：主動 渦輪：從動輪 導(dǎo)輪：固定不動第5頁/共38頁第五頁，共38頁。6第6頁/共38頁第六頁，共38頁。7第7頁/共38頁第七頁，共38頁。82.2.工作原理： 設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負荷不變，即變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速nbnb及轉(zhuǎn)矩MbMb為常數(shù)。 設(shè)泵輪、渦輪和導(dǎo)輪對液流的作用(zuyng)(zuyng)轉(zhuǎn)矩分別為MbMb、MwM

4、w和MdMd。 第8頁/共38頁第八頁，共38頁。91）Mw=Mb十Md nw、Md 、Mw 2）當(dāng)nwnw1時， Md0， Mw=Mb 3）當(dāng)nwnw1時， Mw=MbMd 4）當(dāng)nwnb時， 不傳遞(chund)動力。第9頁/共38頁第九頁，共38頁。10A.在汽車起步(qb)之前倍左右。輸出扭矩的扭矩可達液力變扭器的最大輸出。壓油的反作用扭矩之和與導(dǎo)輪對液在數(shù)值上等于輸入扭矩的輸出扭矩由此可知，液力變扭器6 . 2,MM作用扭用由于渦于渦輪對液壓油0WWDBWDBWMMMMMM第10頁/共38頁第十頁，共38頁。11B.在汽車起步之后參照(cnzho)前圖知，汽車起步后與驅(qū)動輪相連接的渦

5、輪開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速隨汽車的加速不斷增加，液力變矩器的增扭作用隨之減少。并且車速愈高，渦輪轉(zhuǎn)速愈大，沖向?qū)л喌囊簤河头较蚺c導(dǎo)輪葉片的夾角愈小，液力變扭器的增扭作用也愈?。环粗?，車速愈低，液力變扭器的增扭作用就愈大。說明液力變扭器增扭值隨渦輪轉(zhuǎn)速的提高而減少。因此，與液力耦合器相比，液力變矩器在汽車低速行駛有較大的輸出扭矩，在汽車起步、上坡或遇到較大阻力時，能使驅(qū)動輪獲得較大的驅(qū)動力矩。第11頁/共38頁第十一頁，共38頁。12當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速隨車速的加快而增大至某一數(shù)值時，沖向?qū)л喌囊簤河偷囊毫鹘^對速度UW的方向與導(dǎo)輪葉片之間的夾角為0，此時導(dǎo)輪不再受液壓油的沖擊作用，即vD=0，可知MW=MB,即液力

6、變扭器失去增扭作用，輸出(shch)扭矩等于輸入扭矩。這種情況下，液力變扭器相當(dāng)于耦合器，進入耦合狀態(tài)。第12頁/共38頁第十二頁，共38頁。13C.渦輪轉(zhuǎn)速進一步增大若渦輪轉(zhuǎn)速進一步增大，沖向?qū)л喌囊簤河徒^對速度的方向繼續(xù)向前斜，使液壓油沖擊在導(dǎo)論(do ln)葉片的背面，導(dǎo)輪對液壓油的反作用力矩的方向相反，渦輪輸出的扭矩液力變扭器輸出扭矩反而小于輸入扭矩，其傳動效率也隨之減少。DBWMMM第13頁/共38頁第十三頁，共38頁。14第14頁/共38頁第十四頁，共38頁。15D.渦輪轉(zhuǎn)速(zhun s)與泵輪轉(zhuǎn)速(zhun s)相同時 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大至與泵輪轉(zhuǎn)速相同時，液壓油將停止做循環(huán)流動，

7、渦輪所傳遞的扭矩為0，液力變扭器將失去傳遞動力的能力。 通過以上討論得出如下三點重要結(jié)論： （1）液力變扭器由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個工作輪組成(z chn)，他們是能量轉(zhuǎn)換、傳遞動力和改變扭矩必不可少的基本元件。其中： 泵輪-將機械能轉(zhuǎn)換為液體能量； 渦輪-將液體能量轉(zhuǎn)換為渦輪軸上的機械能； 導(dǎo)輪-通過改變液流的方向而起變扭作用。第15頁/共38頁第十五頁，共38頁。16 （2）與液力耦合器一樣，液體的循環(huán)運動是液力變扭器傳遞動力的必要條件(b yo tio jin)。 （3）液力變扭器的傳動效率隨渦輪轉(zhuǎn)速的變化而變化。 1）當(dāng)nW=0時，增扭矩最大，MW=MB+MD 。 2）當(dāng)nW逐漸增大時，

8、MW則逐漸減少。 3）當(dāng)nW達到一定值時，MD=0，則MW=MB，此時液力變扭器轉(zhuǎn)化為液力耦合器。 4）當(dāng)nW進一步增大時，渦輪出口處液流沖擊導(dǎo)輪葉片的背面， MW=MB-MD，液力變扭器輸出扭矩小于輸入扭矩。 5）當(dāng)nW= nB時，MB=0，液力變扭器失去傳遞動力的功能。第16頁/共38頁第十六頁，共38頁。173.特性(txng) （1）特性參數(shù) 1）轉(zhuǎn)速比iWB 渦輪轉(zhuǎn)速nW與泵輪轉(zhuǎn)速nB之比成為液力變扭器的轉(zhuǎn)動比， 2）變扭系數(shù)K 渦輪的輸出(shch)扭矩與泵輪上的輸入扭矩之比，稱為液力變扭器的變扭系數(shù)，或稱變扭比， BWnnWBiBDBBWMMMMMK第17頁/共38頁第十七頁，共

9、38頁。18 3）傳動效率 液力變扭器的傳動效率是渦輪軸輸出的功率(gngl)PW與泵輪輸入的功率(gngl)PB之比。 液力變扭器的傳動效率等于變扭系數(shù)與傳動比的乘積。 WBBBWWBWiKnMnMPP第18頁/共38頁第十八頁，共38頁。19 （2）特性曲線 1）外特性及外特性曲線 外特性是指泵輪轉(zhuǎn)速（扭矩）不變時，液力元件外特性參數(shù)與渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系。 液力變扭器渦輪輸出的扭矩是隨渦輪的轉(zhuǎn)速而變化的，渦輪轉(zhuǎn)速愈小，輸出扭矩愈大，渦輪轉(zhuǎn)速增大，輸出扭矩減?。划?dāng)渦輪轉(zhuǎn)速nW =0時，MW達到最大值，使汽車驅(qū)動輪獲得最大的驅(qū)動扭矩，有利于汽車順利起步。同理，當(dāng)汽車上坡或遇較大阻力時，車速降低，渦

10、輪轉(zhuǎn)速下降，輸出扭矩增大，保證(bozhng)了汽車能克服較大的行駛阻力。當(dāng)達到“耦合”點時，液力變扭器不再有“增扭”的作用，而成為耦合器；當(dāng)車速再進一步增大，液力變扭器變成“減扭”器，即渦輪輸出的扭矩小于泵輪輸入的扭矩。第19頁/共38頁第十九頁，共38頁。20第20頁/共38頁第二十頁，共38頁。212）原始特性曲線 原始特性曲線是泵輪轉(zhuǎn)速不變時，變扭系數(shù)K和傳動效率 隨傳動比變化的規(guī)律曲線。 也稱為變扭特性曲線和效率特性曲線 ，所以液力變矩器的傳動效率 是隨而變化的拋物線。見下圖：當(dāng)iWB=0 時，變扭系數(shù)K值最大，因渦輪未轉(zhuǎn)動，故傳動效率 =0；當(dāng)iWB =1時，泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速相同，

11、液力變扭器已失去傳遞動力(dngl)的能力，因此K=0, =0。 )(WBWBiifK（和WBiK 第21頁/共38頁第二十一頁，共38頁。22液力變扭器的效率在某一工況達到最大值，偏離該工況時效率下降，所以液力變矩器只有在一定傳動比范圍內(nèi)才具有(jyu)較高的效率。一般iWB在0.6-0.8之間時，液力變矩器具有(jyu)較高的傳動效率，在80%-86%之間。第22頁/共38頁第二十二頁，共38頁。23三.綜合(zngh)式液力變扭器 裝有自動變速器汽車上使用(shyng)的變扭器都是綜合式液力變扭器。第23頁/共38頁第二十三頁，共38頁。241.基本(jbn)結(jié)構(gòu) 綜合式液力變扭器和液力

12、變扭器的不同之處在于它的導(dǎo)輪不是完全固定不動的，而是套在同一個單向超越離合器上，單向超越離合器支承在固定于變速器殼體的導(dǎo)輪固定套上，由于(yuy)單向超越離合器可以使導(dǎo)輪向順時針方向旋轉(zhuǎn)。但不能朝逆時針方向旋轉(zhuǎn)，因此，單向超越離合器對導(dǎo)輪具有單向鎖止作用。第24頁/共38頁第二十四頁，共38頁。252.工作(gngzu)原理 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速(zhun s)較低時，從渦輪流出的液壓油從正面沖擊導(dǎo)輪葉片，此時液體對導(dǎo)輪施加一個逆時針方向旋轉(zhuǎn)的力矩，但由于單向超越離合器在逆時針方向具有鎖止作用，導(dǎo)輪鎖止不動。第25頁/共38頁第二十五頁，共38頁。26 此狀態(tài)與液力變扭器的工作特性相同，即起增大扭矩的作

13、用（K1)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大至某一數(shù)值時，液壓油對導(dǎo)輪的沖擊(chngj)方向與導(dǎo)輪葉片之間的夾角為0，此時變扭系數(shù)K=1。如果渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，使得液壓油沖擊(chngj)導(dǎo)輪葉片的背面，對導(dǎo)輪產(chǎn)生一個順時針方向的扭矩，由于單向超越離合器在順時針方向可以自由轉(zhuǎn)動，因此，導(dǎo)輪在液壓油的沖擊(chngj)下也朝順時針方向旋轉(zhuǎn)。此時導(dǎo)輪對液壓油相當(dāng)于沒有方作用力矩，MD =0,液壓油只受到泵輪和渦輪的反作用力矩的作用，因此該時變扭器不起增扭作用，其工作特性和液力耦合器相同。這時渦輪轉(zhuǎn)速較高，變扭器處于高效率的工作范圍。第26頁/共38頁第二十六頁，共38頁。27 以上分析可知，綜合式液力變扭器既有變

14、扭器工況，又有耦合器工況。兩種工況的分界點是以導(dǎo)輪(doln)空轉(zhuǎn)的工作點來區(qū)分的。因此將導(dǎo)輪(doln)開始空轉(zhuǎn)的工作點稱為耦合點。即渦輪轉(zhuǎn)速由0至耦合點的工作范圍內(nèi)按液力變扭器的工況工作，在渦輪轉(zhuǎn)速超過耦合點轉(zhuǎn)速之后案液力耦合器的工況工作。 因此綜合式液力變扭器利用了液力變扭器低速時具有的增扭特性，又利用了耦合器在高速時具有的高傳動效率特性。第27頁/共38頁第二十七頁，共38頁。28 綜合式液力變扭器有許多復(fù)雜的類型，這些類型可以用變扭器的元件數(shù)、級數(shù)和相數(shù)來表示。 （1）變扭器的元件數(shù) 變扭器的元件數(shù)是指變扭器中泵輪、渦輪、導(dǎo)輪的總個數(shù)。 （2）變扭器的級數(shù) 變扭器的級數(shù)是指渦輪的列數(shù)

15、。只有1列渦輪的稱為單級變扭器，有2列以上的稱為多級變扭器。 （3）變扭器的相數(shù) 變扭器在不同的工作范圍內(nèi)具有不同的工作特性，這種工作特性的個數(shù)稱為變扭器的相數(shù)。 例如，綜合式液力變扭器由于導(dǎo)輪中單向超越(choyu)離合器的鎖止和滑轉(zhuǎn)而使該變扭器既有液力變扭器的特性，又有液力耦合器的工作特性，因此可稱為2相變扭器。 目前轎車自動變速器上使用的變扭器基本上都是3元件2相綜合式液力變扭器。第28頁/共38頁第二十八頁，共38頁。293.工作(gngzu)特性 綜合(zngh)式液力變扭器既有變扭器的工況，又有液力耦合器的工況，綜合(zngh)式液力變扭器特性具有液力耦合器和液力變扭器綜合(zng

16、h)特性。 第29頁/共38頁第二十九頁，共38頁。30 由圖可見，變扭器效率特性曲線 與耦合器效率特性曲線 相交于A點，此時傳動比 在該點上，變扭器效率 等于(dngy)耦合器效率 ，并且K=1；傳動比 ,變扭器效率 大于耦合器效率 ，并且K1；當(dāng) ，變扭器效率 小于耦合器效率 ，并且K1。boTBDWBiiTBDWBiiTBDWBiibbbooo第30頁/共38頁第三十頁，共38頁。31 綜合式變扭器在A點（耦合點）以前(yqin)按液力變扭器特性工作，在A點之后按耦合器特性工作，在轉(zhuǎn)為耦合器工作時，高傳動比的效率可達96%，其效率特性為OA曲線。綜合式液力變扭器綜合了液力變扭器和液力耦合

17、器的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、又?jǐn)U大了工作范圍。因而綜合式液力變扭器在高級轎車上應(yīng)用極廣。第31頁/共38頁第三十一頁，共38頁。32四.帶鎖止離合器的綜合(zngh)式液力變扭器1.結(jié)構(gòu)及其原理 鎖止綜合式變扭器內(nèi)有一個有液壓油操縱(cozng)的鎖止離合器，鎖止離合器的主動盤是變扭器的殼體，從動盤是一個可做軸向移動的壓盤，它通過花鍵與渦輪連接。壓盤背面的液壓油與變扭器泵輪、渦輪中的液壓油相通，保持一定的油壓；壓盤左側(cè)的液壓油通過變扭器輸出軸中間的控制油道與閥板總成上的鎖止控制閥相通。第32頁/共38頁第三十二頁，共38頁。33 當(dāng)鎖止離合器處于分離狀態(tài)時：具有低速時增扭和高速時耦合兩種工作

18、狀態(tài)。其動力傳遞路線是： 發(fā)動機變扭器殼泵輪渦輪渦輪輸出軸 當(dāng)鎖止離合器處于結(jié)合狀態(tài)時，此時鎖止離合器壓盤壓緊在主動(zhdng)盤上，使得主動(zhdng)盤、泵輪、壓盤、渦輪被連鎖為一整體，變扭器失去液力傳遞的功能，所有的動力都由鎖止離合器傳遞（此時鎖止離合器相當(dāng)于手動變速器的離合器）。其動力傳遞路線是： 發(fā)動機變扭器殼鎖止離合器渦輪渦輪輸出軸第33頁/共38頁第三十三頁，共38頁。34 1-鎖止離合器壓盤；2-渦輪；3-變扭器殼；4-導(dǎo)輪(doln)；5-泵輪； 6-變扭器輸出軸；A-變扭器出油道；B、C-鎖止離合器控制油道第34頁/共38頁第三十四頁，共38頁。35 當(dāng)鎖止離合器分離時，鎖止控制閥讓液壓油從油道B進入變扭器（