第二章液力自動變速器的結(jié)構(gòu)

1、第二章 液力自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理&第一節(jié) 液力變矩器&第二節(jié) 行星齒輪變速器&第三節(jié) 液壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理&第四節(jié) 自動換擋規(guī)律&第五節(jié) 電液式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作章章 節(jié)節(jié) 導(dǎo)導(dǎo) 航航學(xué)習(xí)要求 本章主要學(xué)習(xí)AT型自動變速器： 變矩器工作原理； 檔位分析； 油路控制及電控油路控制。 以上三個方面既是本章的重點也是本書的重點與難點，必須掌握。第二章 液力自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理液力自動變速器的組成：1）液力變矩器2）行星齒輪變速器3）液壓操縱及控制系統(tǒng)4）冷卻、潤滑系統(tǒng)第一節(jié) 液力變矩器液力變矩器是自動變速器的核心組成部分之一，其作用是利用液體

2、循環(huán)流動過程中動能的變化傳遞動力。變矩器安裝的位置識別 自動變速驅(qū)動橋 自動變速器一、液力偶合器作用：將發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩傳遞給變速器。組成：泵輪、渦輪。泵輪與發(fā)動機相連，渦輪與變速器輸入軸相連。u原理原理：相當(dāng)于兩個相對放置的風(fēng)扇，當(dāng)一個通電轉(zhuǎn)動后，另一個未通電的電風(fēng)扇在風(fēng)能的作用下也隨之轉(zhuǎn)動。 泵輪與渦輪上都裝有葉片，當(dāng)工作輪（泵輪）轉(zhuǎn)動時，在離心力的作用下，從泵輪葉片內(nèi)緣向外緣流動；上溢出的自動變速器油以一定的角度射向渦輪作用到渦輪的外緣葉片上。 由于其半徑相等，V泵輪V渦輪，故外緣端有壓力差，油由泵輪流向渦輪。工作過程動力過程u如右圖，泵輪接受發(fā)動機傳來的機械能，在液體從泵輪葉片內(nèi)緣向外流

3、動過程中，將動能傳給油液，使其動能提高；然后通過高速的油液沖擊渦輪葉片，將動能傳遞給渦輪。環(huán)流與旋轉(zhuǎn)由于自動轉(zhuǎn)動與離心力的作用，液力自動變速器的油存在兩種運動：一種是從泵輪到渦輪的環(huán)流運動；一種是隨曲軸飛輪的旋轉(zhuǎn)運動。液力偶合器結(jié)構(gòu)1、曲軸 2、渦輪3、泵輪 4、自動變速器油的圓周運動5、自動變速器油的渦流運動6、葉片7、自動變速器輸入軸轉(zhuǎn)矩傳遞的實現(xiàn) 泵輪中高速流動的油液沖擊渦輪葉片，從而實現(xiàn)能量的傳遞。 起步時（一檔），泵輪轉(zhuǎn)，渦輪暫時不轉(zhuǎn)隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增大作用于渦輪的力逐漸增大，實現(xiàn)起步。液力偶合器傳遞動力的過程：泵輪接受發(fā)動機傳來的機械能，在液體從泵輪葉片內(nèi)緣向外緣流動的過程中，將能量

4、傳給油液，使其動能提高；然后再通過高速流動的油液沖擊渦輪葉片，將動能傳給渦輪。液力偶合器實現(xiàn)傳動的必要條件：油液在泵輪和渦輪之間有循環(huán)流動。液力偶合器在正常工作時，泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速。如果二者轉(zhuǎn)速相等，液力偶合器不起傳動作用。速不等有壓力差則傳力速不等有壓力差則傳力速等無壓力差則不傳力速等無壓力差則不傳力 渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速差越大，兩輪邊緣處的能量差也越大，自動變速器油傳遞的動力也就越大。 液力偶合器只能起傳遞扭矩的作用，并不能改變轉(zhuǎn)矩的大小。另外液力偶合器不能使發(fā)動機與傳動系徹底分離。 由于液力偶合器的傳動效率低，又沒有增扭作用，所以在現(xiàn)代汽車上幾乎完全被液力變矩器所取代。 液力偶合器的傳

5、動效率由于液體在循環(huán)流動過程中，沒有受到任何其他附加外力，故發(fā)動機作用于泵輪上的轉(zhuǎn)矩與渦輪所獲得并傳給從動軸的轉(zhuǎn)矩相等。即MB=MW。MwwBBnM n渦輪輸出功率傳動效率( )泵輪輸出功率WB渦輪轉(zhuǎn)速(n ）傳動效率( )轉(zhuǎn)速比(i)泵輪轉(zhuǎn)速(n ）液力偶合器效率特性汽車起步時，渦輪轉(zhuǎn)速為零，傳動效率也為零；汽車起步后，渦輪轉(zhuǎn)速逐漸增加，傳動效率也隨之提高；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速等于泵輪轉(zhuǎn)速時，環(huán)流不存在，液力偶合器失去傳遞動力作用。當(dāng)速比在0.97時,傳動效率最高。但永遠(yuǎn)無法達(dá)到100。二、液力變矩器1、液力變矩器的組成及作用：與液力偶合器的根本區(qū)別在于：多了一個導(dǎo)輪。導(dǎo)輪通過導(dǎo)輪固定套固定在變速器殼

6、體上。變矩器殼渦輪導(dǎo)輪泵輪液力變矩器的解體圖泵輪：將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣幼兯儆偷膭幽?；渦輪：將自動變速器油的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪軸上的機械能；導(dǎo)輪：改變自動變速器油的流動方向，進(jìn)而達(dá)到變矩的作用。 作用：1 .自動分離與結(jié)合，傳遞并增大扭矩，2 .緩沖發(fā)動機與傳動系之間的沖擊，3. 起飛輪的作用，4. 驅(qū)動AT液壓系統(tǒng)的油泵。液力變矩器安裝位置1、驅(qū)動端蓋2、曲軸3、單向離合器4、渦輪5、變矩器殼體6、泵輪7、導(dǎo)輪8、變速器輸入軸9、變速器殼體液力變矩器簡單工作原理工作原理演示導(dǎo)輪的變矩原理 導(dǎo)輪變矩的原理可以將變矩器的展開成平面圖，并設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負(fù)荷不變，即變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速與傳矩不變。起步時

7、的變矩原理 起步時（渦輪nw=0)，液油的流向如右圖； P（泵輪）流過來的液體首先擊在渦輪的葉片上，后流向?qū)л啌粼趯?dǎo)輪葉片的正面。液油再從固定不動的導(dǎo)輪擊向泵輪的正面與原來的速度方向相同，泵輪獲得導(dǎo)輪傳來的力矩，即： MW=MB+MD注：能如此分析的前提是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷不變研究對象是液流液油在偶合器從泵輪傳向渦輪的液油在偶合器從泵輪傳向渦輪的油液在回到泵輪時，其作用方面與泵油液在回到泵輪時，其作用方面與泵輪轉(zhuǎn)動的方向相反，有阻止泵輪正常輪轉(zhuǎn)動的方向相反，有阻止泵輪正常運轉(zhuǎn)的趨向也是液力偶合器無法增大運轉(zhuǎn)的趨向也是液力偶合器無法增大轉(zhuǎn)矩的原因。安裝導(dǎo)輪之后其改變流轉(zhuǎn)矩的原因。安裝導(dǎo)輪之后其改

8、變流向而與泵輪流向相同，進(jìn)而也就增大向而與泵輪流向相同，進(jìn)而也就增大輸出轉(zhuǎn)矩。輸出轉(zhuǎn)矩。增速過程變矩原理 以上的油流方向都是在泵輪已經(jīng)轉(zhuǎn)動而渦輪還沒有轉(zhuǎn)動時（即汽車起動后），情況將有所改變。由于渦輪開始轉(zhuǎn)動，使得從渦輪流入導(dǎo)輪的油液方向變化。渦輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力作用下，油逐漸由直接射向?qū)л喺孓D(zhuǎn)變?yōu)檐S過導(dǎo)輪，即此時變矩器變成偶合器了。原理如下圖高速時變矩原理 渦輪速度繼續(xù)增大，使得從渦輪進(jìn)入導(dǎo)輪的油沖擊到了導(dǎo)輪背面，進(jìn)而使導(dǎo)輪開始與渦輪和泵輪相同方向轉(zhuǎn)動，反回泵輪的力矩不泵轉(zhuǎn)向不同，即為 MW=MB-MD 。（若有導(dǎo)輪在單向離合器的作用下可以自由旋轉(zhuǎn)，逐漸回到偶合的狀態(tài)。）1.渦輪轉(zhuǎn)速為零時，

9、變矩器輸出轉(zhuǎn)矩最大，約為發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩的2.1倍；2.當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速從零開始增大時，液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩逐漸減少;3.當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定的程度，渦輪出油不再沖向?qū)л?，而是直接轉(zhuǎn)向?qū)л喅隹谔帥_向泵輪，此時液力變矩器變?yōu)橐毫ε己掀鳎?.當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加渦輪出口油液開始沖擊導(dǎo)輪葉片的背面，此時液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩小于輸入的轉(zhuǎn)矩；5.當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速與泵輪相同時，由于此時液力變矩器已經(jīng)沒有了環(huán)流運動所以液力變矩器失去了傳遞動力的能力。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速為零時，稱為失速點液力變矩器的轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律歸納液力變矩器的外特性曲線 外特性曲線表征為： 1.渦輪的轉(zhuǎn)矩隨差轉(zhuǎn)速的增大而連續(xù)減小，在失速點時為最大; 2.在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速

10、與負(fù)荷不變情況下，轉(zhuǎn)速隨阻力的增大而自動降低，達(dá)到無級變速； 3.其效率曲線的兩頭小中間大，最高達(dá)到90；這也是變矩器的缺點，高速時效率低。單向離合器由此需要而產(chǎn)生單向離合器由此需要而產(chǎn)生Mw.nw / MB.nB3.三元件綜合式液力變矩器 這是一種典型的轎車液力變矩器。三元件是指泵輪、渦輪、導(dǎo)輪各一個。并將導(dǎo)輪安裝在單向離合器的座圈上，通過單向離合器與變速器殼體相連。 單向離合器也稱為超越離合器，其結(jié)構(gòu)如右圖。單向離合器的作用機理 以前所學(xué)導(dǎo)輪為固定不動，但這樣在高速時，其效率很低，呈現(xiàn)為兩頭小中間大其原因是高速時從渦輪擊過來的液油打在導(dǎo)輪的背面上，反擊到泵輪的液油與泵輪運動的方向相反MW=

11、MB-MD，使得效率降低。若讓導(dǎo)輪實現(xiàn)與渦輪泵輪在同一方向上旋轉(zhuǎn)則既可實現(xiàn)低速時輸出高轉(zhuǎn)矩，高速時則按照導(dǎo)輪自轉(zhuǎn)液油躍過導(dǎo)輪實現(xiàn)偶合器的功能。單向離合器的工作原理 1) 單向離合器的組成：由外座圈，內(nèi)座圈、保持架、楔塊等組成。 2) 工作原理：當(dāng)內(nèi)座圈固定時，外座圈逆時針方向轉(zhuǎn)動楔塊不鎖止，外座圈可自由轉(zhuǎn)動；當(dāng)外座圈順時針轉(zhuǎn)動時，楔塊鎖止，外座圈不能轉(zhuǎn)動。保持架的作用是使楔塊總是朝著鎖止外座圈的方向略微傾斜，以加強楔塊的鎖止功能。單向離合器鎖止演示單向離合器低速鎖住導(dǎo)輪 正是由于導(dǎo)輪安裝有單向離合器，使得導(dǎo)輪受到來自渦輪油液沖擊時，能保持不動，這樣才能使導(dǎo)輪改變了經(jīng)過它油流動方向，進(jìn)而達(dá)到增扭

12、的作用。高速時導(dǎo)輪不起作用 如右圖，在高速時導(dǎo)輪的的同向轉(zhuǎn)動使其不起作用，液油直接擊在渦輪上，故此時變矩器實質(zhì)為偶合器。 分為兩個階段： 進(jìn)入偶合及導(dǎo)輪打滑變成偶合n進(jìn)入偶合導(dǎo)輪打滑變成偶合導(dǎo)輪開始轉(zhuǎn)動導(dǎo)輪的單向性單向離合器下的變矩器特性K為輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩的比值， i in nw w/n/nB B由圖可知：由圖可知：1.1.在中低速在中低速K K皆大于皆大于1 1，增扭；增扭；2.2.當(dāng)當(dāng)K K1 1時，時，為偶合器為偶合器工作點工作點（單向離合器（單向離合器開始起作用），此后開始起作用），此后按偶合器特性來工作，按偶合器特性來工作，即輸入的轉(zhuǎn)矩與輸出即輸入的轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩相等；轉(zhuǎn)矩相等；

13、3.3.在在i i i i k k1 1后，后，MW=MB且且b b偶合器曲線偶合器曲線直線增加直線增加( (偶合），原變矩偶合），原變矩器是迅速下降的。器是迅速下降的。效率變化曲線 問題有： 裝有單向離合器的變矩器雖然能等矩輸出及較高的效率輸出，但其存在液力損失，與機械傳動相比其效率較低，最高只能實現(xiàn)0.850.90，故而油耗高、經(jīng)濟性差。 無法解決其速差的問題。無法解決其速差的問題。 右圖為不帶鎖止離合器的變矩器的效率曲線。聯(lián)想MT 不帶鎖止式液力變矩器效率變化曲線4、鎖止離合器1、泵輪2、導(dǎo)輪3、單向離合器4、輸入軸5、導(dǎo)輪軸6、活塞7、外殼8、多片式鎖止離合器軸9、多片式鎖止離合器片1

14、0、多片離合器盤11、渦輪鎖止離合器與外殼相連，也就是與泵輪相連。而鎖止離合器片與渦輪相接，帶鎖止離合器的液力變矩器的活塞在油壓的作用下，可以將多片式鎖止離合器的盤與片壓緊成為一體，這就就使渦輪與泵輪連接成一體，提高傳動效率到100。鎖止離合器的組成：減振盤：它與渦輪連接在一起，減振盤上裝有減振彈簧，在離合器接合時，防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。鎖止離合器：通過凸起卡在減振盤上，可在油壓的作用下軸向移動。離合器殼（前蓋）：它與泵輪連接在一起，前蓋上粘有一層摩擦材料，以增加離合器接合時的摩擦力。鎖止離合器摩擦片、減震彈簧工作原理 對于鎖止離合器有一專門的油路來控制其工作，當(dāng)鎖止閥接通變矩器壓力油路時，壓盤左

15、右兩側(cè)壓力相等，鎖止離合器處于開鎖狀態(tài)。變矩器工作；如圖A 當(dāng)鎖止控制閥變矩器回油路時，壓盤械側(cè)的油壓降低，而壓盤右側(cè)油液力較高，壓差的作用下，壓盤通過摩擦片壓緊而實現(xiàn)剛性連接。實現(xiàn)接近100的傳動效率。如圖B 變矩器中鎖止離 合器識別，鎖止離合器接合時的情況 變矩器中鎖止離 合器識別，鎖止離合器分開時的情況 TCC鎖止、不鎖止時油的流向鎖止離合器的工作原理 鎖止條件：溫度：ATF溫度正常，達(dá)60度以上，速度：約68-70km/h，檔位：3檔或4檔，(有些車1、2、3、4檔)制動：無行車制動。5.液力變矩器的冷卻補償系統(tǒng)u變矩器中所損失的能量轉(zhuǎn)化為熱能，故而要對油液進(jìn)行強制冷卻，否則在高速相容易出現(xiàn)“氣蝕氣蝕”。u氣蝕是指在某處壓力下降到低于自身產(chǎn)生蒸氣壓力而形成氣泡，而到高壓區(qū)時破裂而形成局部真空。這一現(xiàn)象會引起質(zhì)點相互碰撞，產(chǎn)生噪音，所產(chǎn)生很高的局部壓力使葉片受損，并加速油質(zhì)變質(zhì)。故變矩器內(nèi)必須保持足夠的補償壓力。u同時，在泄漏油液下也須要補充。u故須要一套油液的補償系