《汽車底盤電控》word版

1、第1章自動變速器1.1自動變速器概述自動變速器的發(fā)展概況隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的快速發(fā)展，自動控制技術(shù)和電子技術(shù)在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。出現(xiàn)在汽車底盤上的新技術(shù)如自動變速器（AT或ECT）、電子控制防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、電子控制懸架系統(tǒng)和電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，都體現(xiàn)了這種發(fā)展趨勢。在20世紀(jì)40年代以前，汽車上采用的變速裝置都是普通手動齒輪式變速器，直至1939年美國通用汽車公司首先將自動變速器應(yīng)用在轎車上。20世紀(jì)80年代以后，由于電子控制技術(shù)在汽車自動變速器上的應(yīng)用，使得長期以來未能解決的自動變速器傳動效率低的缺陷有了很大的改善，使得自動變速器能夠與手動變速器相媲美，甚至在某些使用條件下比

2、手動變速器更省油，從而使自動變速器在汽車上的應(yīng)用愈加廣泛。自動變速器的特點(diǎn)汽車上配用自動變速器后，與手動變速器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1.消除了離合器操作和頻繁換擋，使駕駛員操作簡便且省力，從而提高了行車安全性，降低了勞動強(qiáng)度。2.能自動適應(yīng)行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速，從而改善了汽車的動力性。3.由于液力傳動式自動變速器是通過液力變矩器將發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)柔性連接，所以它能起緩沖和過載保護(hù)作用，從而提高發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)的使用壽命。4.由于自動變速器能把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)，避免急劇變化，因此有利于降低發(fā)動機(jī)的振動和噪音。5.由于自動變速器能實(shí)現(xiàn)自動平順換擋，減少換擋次數(shù)，因此，可

3、以提高汽車行駛的平穩(wěn)性。6.由于自動變速器在汽車起步、加速時(shí)能吸收和衰減換擋過程中的振動與沖擊，因此，可提高乘坐舒適性。7.自動變速器可避免外界負(fù)荷突變而造成發(fā)動機(jī)油門開度頻繁變換的現(xiàn)象，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染。自動變速器的分類在自動變速器的發(fā)展過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過換擋仍需手動操作的半自動變速器。主要有兩種類型:一種是自動離合器加手動換擋變速器的組合形式，因此也被稱為自動離合器式變速器;另一種是具有自動變速功能的液力變矩器加換擋用離合器再加輔助手動變速器的組合形式，被稱為選擇式自動變速器。半自動變速器實(shí)際上是自動變速器發(fā)展過程中的一個(gè)過渡形式，目前汽車上已很少采用。全自動變速器（簡稱自

4、動變速器）無須離合器操作，并能自動加、減擋。不同車型所配用的自動變速器在形式、結(jié)構(gòu)上往往有很大差異，下面按不同分類方法加以概括。1.按變速的形式分（1）有級變速自動變速器（2）無級變速自動變速器2.按變矩的方式分（1）液力傳動式自動變速器液力傳動式自動變速器由液力變矩器和齒輪變速傳動系統(tǒng)承擔(dān)動力傳遞和變速，其中液力變矩器實(shí)現(xiàn)一定范圍的無級變速，由齒輪變速傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有級變速。這是目前使用最廣泛的自動變速器。（2）機(jī)械傳動式自動變速器機(jī)械傳動式自動變速器由機(jī)械傳動裝置中的離心式自動離合器和依據(jù)車速、節(jié)氣門開度來改變V形傳動帶輪的作用半徑，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。（3）電傳動式自動變速器電傳動式自動變速

5、器由發(fā)電機(jī)將發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并輸送給驅(qū)動車輪的電動機(jī)，通過控制器控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)無級變速。它取消了機(jī)械傳動中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將直流電輸至電動機(jī)以驅(qū)動和電動機(jī)（包括減速裝置）裝為一體的車輪（電動輪）。3.按變速器齒輪傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型分（1）行星齒輪式自動變速器由于行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能獲得較大的傳動比，因此目前的自動變速器普遍采用這種類型。（2）普通齒輪（平行軸）式自動變速器由于普通齒輪式自動變速器體積較大，最大傳動比較小，所以只有少數(shù)幾種車型（如本田ACCORD轎車）使用。4.按汽車的驅(qū)動方式分（1）后驅(qū)動自動變速器后驅(qū)動自動變速器的變矩器和齒輪變速傳動系統(tǒng)的輸入軸及輸出

6、軸在同一軸線上，因此軸向尺寸較大;液壓控制系統(tǒng)（閥體總成）布置在齒輪變速傳動系統(tǒng)下方的油底殼內(nèi)。（2）前驅(qū)動自動變速器前驅(qū)動自動變速器除了具有與后驅(qū)動自動變速器相同的組成部分外，在自動變速器殼內(nèi)還壓裝有差速器以及主減速器，形成變速驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)。5.按自動變速器換擋的控制方式分（1）液壓控制的液力傳動式自動變速器液壓控制的液力傳動式自動變速器換擋控制方式是通過機(jī)械手段，將汽車行駛時(shí)的車速和節(jié)氣門開度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺挂簤嚎刂葡到y(tǒng)（閥體總成）中的各個(gè)控制閥根據(jù)液壓信號的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，實(shí)現(xiàn)自動控制換擋。液力傳動式自動變速器的換擋過程，如圖1-1所

7、示。圖1-1液力傳動式自動變速器的換擋過程示意圖（2）電子控制的液力傳動式自動變速器電子控制的液力傳動式自動變速器通常被稱為ECT，它是通過各種傳感器將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機(jī)冷卻液溫度、自動變速器油溫等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并輸入自動變速器的電子控制單元（ECU），自動變速器ECU根據(jù)這些電信號，按照設(shè)定的換擋規(guī)律向換擋電磁閥、調(diào)壓電磁閥等發(fā)出動作控制信號;換擋電磁閥和調(diào)壓電磁閥再將自動變速器ECU的動作控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?，液壓控制系統(tǒng)中的各個(gè)控制閥再根據(jù)這些液壓控制信號，控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，從而實(shí)現(xiàn)自動換擋。電子控制的液力傳動式自動變速器的換擋過程，如圖1-2所示。圖1

8、-2電子控制的液力傳動式自動變速器換擋過程示意圖6.按自動變速器前進(jìn)擋的擋位數(shù)分按自動變速器前進(jìn)擋的擋位數(shù)分則有2擋、3擋、4擋自動變速器。2擋、3擋自動變速器都沒有超速擋，其最高擋為直接擋?，F(xiàn)在的自動變速器一般為4擋，擋為超速擋。自動變速器的基本組成及基本功用自動變速器通常由液力變矩器、行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、手控連桿機(jī)構(gòu)、工作液、散熱系統(tǒng)、變速器殼、最終傳動裝置和電子控制系統(tǒng)組成。1.液力變矩器液力變矩器是自動變速器不可缺少的核心組成部分，它安裝在自動變速器前端，并通過驅(qū)動端蓋螺栓固定在發(fā)動機(jī)的后端，從而與發(fā)動機(jī)曲軸相連接，它可以將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩增大后傳遞給行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)

9、，同時(shí)驅(qū)動液壓泵工作。因?yàn)橐毫ψ兙仄饕宰詣幼兯倨饔停ˋTF）作為傳動介質(zhì)，所以可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)之間“軟”連接，緩沖發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動，延長發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)零件的使用壽命。2.行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)是自動變速器的變速傳動機(jī)構(gòu)，它安裝在由鋁合金制成的變速器殼內(nèi)，由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)由若干個(gè)行星排組成，換擋執(zhí)行元件一般包括片式離合器、片式制動器和單向離合器等。行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)的作用是進(jìn)一步增矩減速，通過變換擋位實(shí)現(xiàn)不同的傳動比。行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)與液力變矩器相配合，可實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的變速。3.液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)是自動變速

10、器各系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)。液壓控制系統(tǒng)的作用是不間斷地向各液壓油路泵送符合運(yùn)轉(zhuǎn)需要的液流壓力，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)作;根據(jù)換擋操縱手柄的位置、發(fā)動機(jī)負(fù)荷和車速等信號控制行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)換擋執(zhí)行元件的工作，以實(shí)現(xiàn)自動換擋;同時(shí)，它還負(fù)責(zé)向潤滑、冷卻系統(tǒng)供油。4.手控連桿機(jī)構(gòu)手控連桿機(jī)構(gòu)作用有二:一是供駕駛員選擇擋位，二是為液壓控制系統(tǒng)提供駕駛員的操縱信號。5.工作液自動變速器油（ATF）是自動變速器的工作液，它在自動變速器中有極其重要的地位，可以將其比喻為自動變速器的血液。它是液力變矩器增矩的必要介質(zhì);它可以把傳動件在運(yùn)轉(zhuǎn)中因摩擦而產(chǎn)生的大量熱量帶走，從而防止溫升過高;它在液壓控制系統(tǒng)中傳遞油液動力

11、，使各換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在液壓下正確地工作;它可以對各傳動件進(jìn)行良好的潤滑;另外它還起清洗、防塵作用。6.散熱系統(tǒng)在自動變速器工作過程中會產(chǎn)生大量熱量，若不及時(shí)散發(fā)，將會影響自動變速器的正常工作，所以必須設(shè)置散熱系統(tǒng)。散熱系統(tǒng)有的與自動變速器分開而自成一體，也有的與自動變速器合為一體。7.變速器殼變速器殼可以容納自動變速器各部分的元件，并將之固定在發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)和車身.之間，同時(shí)也起散熱和防塵作用。8.最終傳動裝置只有在自動驅(qū)動橋上才有最終傳動裝置，它與自動驅(qū)動橋其他部分并聯(lián)布置，也在變速器殼內(nèi)，它可以將自動變速器輸出的轉(zhuǎn)矩最終傳遞到驅(qū)動輪上。自動驅(qū)動轎只用于發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動的轎車上。9.電子

12、控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)由各種傳感器和開關(guān)、ECU和執(zhí)行器組成，它的作用是將自動變速器的各種參數(shù)信號輸入ECU，經(jīng)ECU處理后發(fā)出控制指令，控制液壓控制系統(tǒng)中的各種電磁閥，以實(shí)現(xiàn)自動換擋。1.2手控連桿機(jī)構(gòu)手控連桿機(jī)構(gòu)由換擋元件、連桿機(jī)構(gòu)和停車鎖止機(jī)構(gòu)等組成。換擋元件用于駕駛員進(jìn)行擋位選擇，它有按鈕式和撥桿式兩種類型。按鈕式換擋元件一般布置在儀表板上;撥桿式換擋元件又稱換擋操縱手柄，有兩種布置形式，一種布置在轉(zhuǎn)向柱上，另一種布置在駕駛室地板上，如圖1-3所示。自動變速器最常見的換擋元件是布置在駕駛室地板上的換擋操縱手柄。圖1-3換擋操縱手柄在轎車的布置形式圖1-4自動變速器換擋操縱手柄1換擋操縱手

13、柄;2擋位;3O/D開關(guān);4保持開關(guān)自動變速器換擋操縱手柄擋位的意義與手動變速器的不一樣，當(dāng)手動變速器換擋操縱手柄被撥至某一擋位時(shí)，這一擋位也就是變速器實(shí)際工作所處的擋位。而撥動自動變速器的換擋操縱手柄只是改變液壓控制系統(tǒng)中控制閥的位置，除了倒擋和空擋由它確定外，其實(shí)際工作的前進(jìn)擋位是由換擋執(zhí)行元件的動作決定的。換擋執(zhí)行元件又是由自動變速器控制系統(tǒng)根據(jù)車速、節(jié)氣門開度等因素控制工作的。為了正確使用自動變速器，必須掌握自動變速器換擋操縱手柄擋位的含義。目前，絕大多數(shù)自動變速器擋位設(shè)置及換擋操縱手柄上各擋位的排列，如圖1-4所示。自動變速器換擋操縱手柄一般設(shè)有P（停車擋）、N（空擋）、D（前進(jìn)擋）

14、、R（倒擋）、S和L（前進(jìn)低擋）等擋位。各擋位含義如下:1.P擋位（停車擋擋位）自動變速器停車擋擋位，在停放車輛時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄處于P擋位時(shí)，變速傳動系統(tǒng)處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，不傳遞動力;與此同時(shí)，停車鎖止機(jī)構(gòu)將變速器的輸出軸鎖止，使驅(qū)動輪不能轉(zhuǎn)動，以防止車輛移動。P擋位只能在汽車停穩(wěn)后才能掛入，否則容易損壞停車鎖止機(jī)構(gòu)和變速傳動系統(tǒng)。為避免駕駛員在汽車未停穩(wěn)時(shí)推入P擋位，在P擋位連動桿上設(shè)有位置鎖止板，因此需要將換擋操縱手柄上的鎖止按鈕按下才能推入P擋位。當(dāng)操縱手柄被撥至其他擋位時(shí)，停車鎖止機(jī)構(gòu)被解除鎖止。2.R擋位（倒擋擋位）R擋位在倒車時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄撥至R擋位時(shí)，變速傳動系統(tǒng)輸

15、出軸與輸入軸轉(zhuǎn)向相反。R擋位也只能在汽車停穩(wěn)后才能掛入，否則容易損壞變速傳動系統(tǒng)。為避免駕駛員在汽車未停穩(wěn)時(shí)誤推入R擋位，在R擋位連動桿上也設(shè)有位置鎖止板，因此需要將換擋操縱手柄上的鎖止按鈕按下才能推入R擋位。3.N擋位（空擋擋位）當(dāng)換擋操縱手柄撥至N擋位時(shí)，換擋執(zhí)行元件的動作和P擋位相同，變速傳動系統(tǒng)齒輪處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸出軸沒有動力輸出。不同的是N擋位沒有停車鎖止機(jī)構(gòu)工作。4.D擋位（前進(jìn)擋擋位）D擋位在起步和一般行駛時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄撥至D擋位時(shí)，自動變速器控制系統(tǒng)根據(jù)車速、節(jié)氣門開度等因素，按照預(yù)先設(shè)定的換擋規(guī)律，自動進(jìn)行換擋。對于4擋的自動變速器，它可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)不同傳動比的擋位，即

16、擋、擋、擋、擋。其中擋傳動比最大，擋次之，擋為直接擋（傳動比為1），擋為超速擋（傳動比小于1）。擋可通過超速擋開關(guān)關(guān)閉，以阻止自動變速器升入超速擋。5.S和L擋位（前進(jìn)低檔擋位）S擋位較適用于車輛在長坡路上或壞路上行駛;L擋位較適用于車輛在陡坡路上或壞路上行駛;二者可以使變速傳動系統(tǒng)逆向傳遞動力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)制動。自動變速器換擋操縱手柄撥至S或L擋位時(shí)，控制系統(tǒng)將限制前進(jìn)擋的變化范圍。當(dāng)換擋操縱手柄撥至S擋位時(shí)，自動變速器只能在擋、擋、擋之間自動變換;當(dāng)換擋操縱手柄撥至L擋位時(shí)，自動變速器只能在擋或只能在擋、擋之間變換。有些車型標(biāo)有O/D，3，2，1擋位，O/D為超速擋。當(dāng)換擋操縱手柄在O/D擋

17、位時(shí)，自動變速器可在擋至擋之間自動變換;當(dāng)換擋操縱手柄在3擋位時(shí)，自動變速器可在擋至擋之間自動變換;當(dāng)換擋操縱手柄在2擋位時(shí)，自動變速器可在擋與擋之間自動變換;當(dāng)換擋操縱手柄在1擋位時(shí)，自動變速器只能在擋。需要說明的是，發(fā)動機(jī)只有在換擋操縱手柄撥至N擋位或P擋位時(shí)才能啟動，這種功能是靠擋位開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。1.3液力耦合器和液力變矩器在早期的自動變速器中大多使用液力耦合器。但是由于液力耦合器只能傳遞扭矩而不能提高輸出扭矩，所以，現(xiàn)代轎車上不再采用，取而代之的是液力變矩器。雖然如此，由于液力變矩器是在液力耦合器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它們都有相近的結(jié)構(gòu)和液壓原理，所以必須首先了解液力耦合器的結(jié)構(gòu)及其工作原理

18、。液力耦合器圖1-5液力耦合器結(jié)構(gòu)示意圖1輸入軸;2渦輪;3泵輪殼;4泵輪;5、6葉片;7輸出軸1.液力耦合器的結(jié)構(gòu)液力耦合器的結(jié)構(gòu)，如圖1-5、圖1-6所示。它是由兩個(gè)直徑相同的盆狀的泵輪和渦輪組成，泵輪和渦輪統(tǒng)稱工作輪。泵輪與液力耦合器的外殼剛性連接，并通過傳動板固定在發(fā)動機(jī)曲軸后端的凸緣上。它可隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)，是液力耦合器的主動元件。渦輪通過花鍵與液力耦合器輸出軸連接在一起，它是液力耦合器的從動元件。泵輪和渦輪的環(huán)形殼中沿半徑放射狀徑向排列著許多平直的葉片，泵輪和渦輪葉片相對而置，中間留有25mm的間隙。為了避免液壓油脈動對工作輪周期性地沖擊而引起振動，使液力耦合器工作更為平衡，通常泵輪

19、和渦輪的葉片數(shù)被制成不相等。泵輪和渦輪的內(nèi)腔共同圍成了一個(gè)環(huán)狀空腔，被稱為工作腔，在工作腔內(nèi)充滿了工作油液。圖1-6液力耦合器結(jié)構(gòu)圖1曲軸;2飛輪;3飛輪齒圈;4泵輪;5加油塞;6導(dǎo)向芯;7渦輪;8、9密封圈;10輸出凸緣;11輸出軸軸承;12球軸承;13工作油液流動方向2.液力耦合器的工作原理液力耦合器采用工作油液作為動力傳遞介質(zhì)，把發(fā)動機(jī)的動力傳遞給變速傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動液力耦合器的泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，充滿在工作腔內(nèi)的工作油液被泵輪葉片帶動一起旋轉(zhuǎn)。工作油液產(chǎn)生兩種運(yùn)動，一是泵輪的旋轉(zhuǎn)葉片推動工作油液旋轉(zhuǎn)，稱之為工作油液的轉(zhuǎn)動流;二是工作油液在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的離心力驅(qū)使它產(chǎn)生渦流，工作油液從葉片內(nèi)

20、緣向葉片外緣流動，如圖1-7所示。因此泵輪葉片外緣處壓力較高，而內(nèi)緣處壓力較低，其壓力差取決于泵輪的半徑和轉(zhuǎn)速。由于泵輪和渦輪的半徑是相等的，故當(dāng)泵輪的轉(zhuǎn)速大于渦輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪葉片外緣的液壓，既泵輪葉片外緣與渦輪葉片的外緣之間還存在一個(gè)壓力差。在此壓力差的作用下，泵輪葉片外緣的工作油液就從泵輪葉片的外緣沖入渦輪葉片的外緣，并沿著渦輪葉片向內(nèi)緣流動，將動能傳遞給渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。使渦輪按照與泵輪同一方向旋轉(zhuǎn)，帶動液力耦合器的輸出軸轉(zhuǎn)動，從而將工作油液的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。又由于此時(shí)渦輪內(nèi)緣的液壓大于泵輪內(nèi)緣的液壓，因此流入渦輪內(nèi)緣的工作油液又會返回泵輪的內(nèi)緣。而后工作油液又

21、會被泵輪再次圖1-7液力耦合器工作油液運(yùn)動示意圖1渦輪;2渦輪出口，泵輪入口;3渦流;4渦輪入口，泵輪出口;5泵輪;6轉(zhuǎn)動流甩到泵輪的外緣并沖擊渦輪葉片。就這樣工作油液在泵輪與渦輪之間循環(huán)流動，不斷地把泵輪獲得的做圓周運(yùn)動液體的動能傳遞給渦輪轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出。由上述液力耦合器的工作原理可以分析出:泵輪對工作油液做功，使之在從內(nèi)緣流向外緣的過程中，圓周速度和動能逐漸增大，而在從渦輪葉片外緣流向內(nèi)緣的過程中，其圓周速度和動能則逐漸減小。所以說液力耦合器的傳動過程是:泵輪接受發(fā)動機(jī)傳遞來的機(jī)械能，傳遞給工作油液，使其動能提高，然后再由工作油液將動能傳遞給渦輪輸出。因此，液力耦合器實(shí)現(xiàn)傳動的必要條件是

22、:工作油液在泵輪和渦輪之間要有循環(huán)流動，而循環(huán)流動的產(chǎn)生是由于泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速不相等，使泵輪與渦輪葉片外緣處產(chǎn)生壓力差所致，即轉(zhuǎn)速差越大，壓力差越大，作用于渦輪葉片的力矩也越大。故液力耦合器在正常工作時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速。如果二者轉(zhuǎn)速相等，液力耦合器就不起作用。如果發(fā)生汽車快速下坡的情況，渦輪轉(zhuǎn)速就有可能大于泵輪轉(zhuǎn)速，則渦輪成了主動元件，泵輪成了從動元件，渦輪就會帶著泵輪反向旋轉(zhuǎn)，使泵輪與發(fā)動機(jī)一起阻止汽車高速下坡行駛，起發(fā)動機(jī)制動作用。3.液力耦合器的特點(diǎn)由于液力耦合器是通過工作油液傳遞動力的，泵輪和渦輪之間允許有很大的轉(zhuǎn)速差，所以易于進(jìn)行平穩(wěn)的動力傳遞，減少汽車傳動機(jī)構(gòu)的沖擊載荷，

23、它有以下特點(diǎn):（1）可以保證汽車平穩(wěn)地起步和加速。汽車起步時(shí)渦輪的轉(zhuǎn)速為零，此時(shí)渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩最大，汽車易于克服行駛阻力起步，隨著汽車的加速，渦輪轉(zhuǎn)速逐漸增大，渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速差逐漸減小，傳遞的轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小。（2）可以保證發(fā)動機(jī)易于啟動。由于液力耦合器的主動元件與從動元件由工作油液連接，所以發(fā)動機(jī)可以容易地帶負(fù)荷啟動。（3）能夠衰減傳動系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動，并且在傳動系統(tǒng)負(fù)荷過大時(shí)，起過載保護(hù)作用，從而延長傳動系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)各構(gòu)件的壽命。（4）可以顯著減少需要換擋的次數(shù)，有助于換擋自動化。但是，從液力耦合器的工作原理可以看出，在工作油液循環(huán)流動的過程中，沒有受到其他任何外力作用，所以發(fā)動機(jī)作用于泵輪上

24、的扭矩與渦輪所接受并傳遞給從動軸的扭矩相等，二者扭矩之比只能達(dá)到11（忽略其中摩擦和沖擊造成的能量損失）。即液力耦合器只能傳遞扭矩而不能改變扭矩大小。為了解決這一問題，在泵輪和渦輪之間增設(shè)了一個(gè)固定不動的導(dǎo)輪，這樣就成了液力變矩器。液力變矩器在現(xiàn)代汽車上廣泛采用液力變矩器。液力變矩器有兩個(gè)主要功能:一是在一定范圍內(nèi)能自動無級地改變變矩比，以適應(yīng)不同行駛阻力的要求;二是具有自動離合器的作用，在發(fā)動機(jī)不熄火，自動變速器位于前進(jìn)擋的情況下，汽車可以處于停車狀態(tài)。1.液力變矩器的結(jié)構(gòu)圖1-8液力變矩器結(jié)構(gòu)示意圖1渦輪;2變矩器殼;3發(fā)動機(jī)曲軸;4飛輪齒圈;5從動軸;6導(dǎo)輪固定套管;7導(dǎo)輪;8泵輪最簡單

25、的液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪三個(gè)基本元件組成，如圖1-8所示。泵輪是液力變矩器的主動元件，位于液力變矩器后端，與液力變矩器殼連成一體，并用螺栓固定在發(fā)動機(jī)曲軸后端的凸緣上，與發(fā)動機(jī)曲軸一起旋轉(zhuǎn)。渦輪是液力變矩器的從動元件，它位于液力變矩器的前方，其葉片面向泵輪葉片。它通過花鍵與傳動軸及變速傳動系統(tǒng)的輸入軸相連。導(dǎo)輪懸浮在泵輪和渦輪之間，固定不動地套裝在導(dǎo)輪固定套管上，并與泵輪、渦輪的葉片端面留有一定的間隙。三個(gè)工作輪之間沒有機(jī)械聯(lián)系。將所有工作輪在液力變矩器殼內(nèi)裝配好之后，會形成斷面為循環(huán)圓的環(huán)狀體，其環(huán)形內(nèi)腔中充滿自動變速器油。和液力耦合器相同的是:液力變矩器正常工作時(shí)，儲存于環(huán)形內(nèi)腔中的

26、自動變速器油除了有繞變矩器軸的圓周運(yùn)動以外，還有在循環(huán)圓中的循環(huán)流動，所以它能將扭矩從泵輪傳遞到渦輪。與液力耦合器不同的是:液力變矩器不僅能傳遞扭矩，而且能在泵輪扭矩不變的情況下，隨著渦輪轉(zhuǎn)速不同而改變渦輪輸出的扭矩?cái)?shù)值，即液力變矩器可以增矩。液力變矩器之所以能夠起增矩作用，是因?yàn)樗诮Y(jié)構(gòu)上比液力耦合器多了一個(gè)導(dǎo)輪。在液體循環(huán)流動的過程中，固定不動的導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪輸出的扭矩不同于泵輪輸入的扭矩。2.液力變矩器的工作原理液力變矩器的工作原理，如圖1-9所示。發(fā)動機(jī)啟動后，曲軸開始旋轉(zhuǎn)，帶動泵輪隨之旋轉(zhuǎn)。泵輪因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使泵輪葉片間的自動變速器油沿葉片從內(nèi)緣向外緣甩出。當(dāng)泵

27、輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速時(shí)，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪葉片外緣的液壓，所以自動變速器油在繞著軸線做圓周運(yùn)動的同時(shí)，也在上述壓力差的作用下從液壓高的泵輪葉圖1-9液力變矩器中油液循環(huán)流動示意圖1渦輪;2導(dǎo)輪;3泵輪片外緣沖入渦輪葉片外緣。泵輪按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，自動變速器油也帶動渦輪同樣按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，然后由渦輪流出的自動變速器油又進(jìn)入導(dǎo)輪。由于導(dǎo)輪固定不動，所以自動變速器油會在導(dǎo)輪葉片作用下改變速度、方向又重新回到泵輪，完成自動變速器油在泵輪、渦輪、導(dǎo)輪之間的不斷循環(huán)。在這個(gè)過程中，一方面由于自動變速器油從渦輪流向?qū)л啎r(shí)會對導(dǎo)輪產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，故導(dǎo)輪也會通過自動變速器油對渦輪產(chǎn)生一個(gè)反沖擊力，此反沖

28、擊力增加了渦輪上的扭矩;另一方面從導(dǎo)輪流回泵輪的自動變速器油改變了速度、方向，并作用于泵輪葉片的背部，推動泵輪葉片旋轉(zhuǎn)，又使泵輪扭矩增大。就這樣，泵輪將來自發(fā)動機(jī)和渦輪回流的能量一起傳遞給渦輪，使其輸出轉(zhuǎn)矩增大。液力變矩器的工作特性與特性參數(shù)1.液力變矩器的工作特性液力變矩器有三大工作特性:變矩特性，耦合特性和失速特性。液力變矩器輸出扭矩和輸入扭矩之比稱為變矩比。變矩比不是定值，它隨著渦輪轉(zhuǎn)速的改變而連續(xù)變化。比如在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均不變的情況下，在汽車起步、上坡或遇到較大阻力時(shí)，由于渦輪轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致變矩比增大，使汽車能獲得足夠的動力克服增大的阻力繼續(xù)行駛。這就是自動變速器能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)

29、現(xiàn)自動變速的原因。但是這種變矩特性只有在泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速相差較大的前提條件下才能成立。當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速不斷提高，渦輪與泵輪之間的轉(zhuǎn)速差逐漸減小時(shí)，自動變速器油的流動方向會發(fā)生改變。這時(shí)從渦輪回流的自動變速器油將反向沖擊泵輪，阻礙泵輪正向轉(zhuǎn)動。若導(dǎo)輪固定不動，自動變速器還會產(chǎn)生渦流，阻礙其自身的流動，造成更多的能量損失，為此，絕大多數(shù)液力變矩器在導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)中增設(shè)了單向離合器，如圖1-10所示。單向離合器的內(nèi)座圈與導(dǎo)輪套管和變速器殼相連，是固定不動的。外座圈與導(dǎo)輪相連，可與導(dǎo)輪一起繞泵輪按同一方向旋轉(zhuǎn)。單向離合器在液力變矩器中起著單向?qū)ǖ淖饔?。?dāng)泵輪和渦輪存在較大轉(zhuǎn)速差時(shí)，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)輪

30、不能轉(zhuǎn)動。自動變速器油改變液流方向后沖向泵輪背面，促使泵輪旋轉(zhuǎn)，起增矩的作用;當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，由于自動變速器油的液流沖擊導(dǎo)輪背面，導(dǎo)致單向離合器導(dǎo)通，允許導(dǎo)輪按照泵輪的旋轉(zhuǎn)方向自由旋轉(zhuǎn)，以避免渦流的產(chǎn)生，使自動變速器油順利地回流至泵輪。圖1-10液力變矩器的單向離合器內(nèi)座圈;2滾柱和彈簧;3外座圈;4導(dǎo)輪;5導(dǎo)輪套管如上所述，從泵輪流入渦輪的自動變速器油的液流方向取決于泵輪和渦輪之間的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比達(dá)到某一特定比值時(shí)，導(dǎo)輪即按泵輪同一方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)變矩器才起增矩作用，其功能同液力耦合器一樣，因此把導(dǎo)輪開始旋轉(zhuǎn)這一點(diǎn)稱為耦合器工作點(diǎn)。由此可見，液力變矩器的工作特點(diǎn)

31、是:在低速時(shí)按變矩特性工作，在高速時(shí)按耦合特性工作。液力變矩器還有一個(gè)特性是失速特性。所謂失速特性是指當(dāng)汽車受到極大阻力，甚至停動，使渦輪也停止轉(zhuǎn)動時(shí)，泵輪仍保持旋轉(zhuǎn)的特性。此時(shí)液力變矩器只有動力輸入而沒有動力輸出。當(dāng)自動變速器位于前進(jìn)檔的情況下進(jìn)行制動時(shí)，液力變矩器將會出現(xiàn)失速狀態(tài)。2.液力變矩器主要特性參數(shù)（1）變矩比（變矩系數(shù)）K液力變矩器變矩比K是渦輪軸上輸出扭矩Mw與泵輪軸上的輸入扭矩Mb之比。即K=Mw/Mb1（1-1）變矩比隨著渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比的變化而變化。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速為0時(shí)，K值最大，稱為最大變矩比，也稱為啟動變矩比或失速變矩比，通常用K0表示。在通常情況下，最大變矩比一般

32、為2.22.5。（2）傳動比i液力變矩器傳動比i是渦輪轉(zhuǎn)速nw與泵輪轉(zhuǎn)速nb之比。即i=nw/nb1（1-2）（3）傳動效率液力變矩器的傳動效率是指渦輪輸出功率Nw與泵輪輸入功率Nb之比。即圖1-11三元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)圖1滾柱;2塑料墊片;3渦輪輪轂;4曲軸凸緣;5渦輪;6飛輪齒圈;7變矩器殼;8泵輪;9導(dǎo)輪;10自由輪外座圈;11自由輪內(nèi)座圈;12泵輪輪轂;13變矩器輸出軸;14導(dǎo)輪固定套管;15推力墊片;16自由輪機(jī)構(gòu)蓋=Nw/Nb1（1-3）液力變矩器的最高傳動效率一般為75%80%。必須明確，液力變矩器只能增加扭矩而不可能增加功率，它輸出給變速傳動機(jī)構(gòu)的功率只能小于發(fā)動機(jī)傳輸給

33、它的功率。典型液力變矩器目前在自動變速器上應(yīng)用的典型液力變矩器有三元件綜合式液力變矩器、四元件綜合式液力變矩器和帶有鎖止離合器的液力變矩器。1.三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器在自動變速器中最為常見。前面所介紹的液力變矩器就屬于這種類型，其結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。三元件綜合式液力變矩器主要由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。變矩器殼由前、后兩半焊接而成。殼前端連接著裝有飛輪齒圈的托盤，并用螺釘固定在曲軸凸緣上。為了確保拆裝后變矩器與曲軸應(yīng)有的相對位置，即確保動平衡，螺釘在圓周上呈不均勻分布狀態(tài)。為了確保變矩器與曲軸同心，設(shè)有專門的導(dǎo)向裝置。當(dāng)變矩器的體積因受熱膨脹或受壓變形發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)向裝置可

34、沿曲軸的凹槽滑動，使變矩器殼產(chǎn)生軸向變形，以確保變矩器可靠地工作。托盤一般用撓性板制成，可產(chǎn)生一定變形量，進(jìn)一步適應(yīng)了上述要求。泵輪裝有徑向平直葉片，焊在泵輪殼上的泵輪輪轂可自由轉(zhuǎn)動。渦輪有傾斜的曲面葉片。與渦輪殼鉚釘連接的渦輪輪轂以花鍵與變矩器輸出軸相連。泵輪及渦輪葉片和殼均為銅板沖壓件，葉片和內(nèi)環(huán)采用點(diǎn)焊連接。導(dǎo)輪用鋁合金鑄造，與自由輪外座圈固定連接。其作用是只允許導(dǎo)輪按泵輪的旋轉(zhuǎn)方向自由旋轉(zhuǎn)，反之則固定不動。從而保證當(dāng)導(dǎo)輪固定時(shí)，變矩器輸出扭矩大于發(fā)動機(jī)輸入扭矩;而當(dāng)液流沖擊導(dǎo)輪背面有可能使輸出扭矩減小時(shí)，令導(dǎo)輪自由轉(zhuǎn)動，從而消除負(fù)面影響。避免變矩器出現(xiàn)輸出扭矩小于發(fā)動機(jī)輸入扭矩的工作狀

35、態(tài)，改善變矩器性能，提高變矩器工作效率。由于變矩器的各工作輪在一個(gè)密閉腔內(nèi)工作，腔內(nèi)充滿自動變速器油，因此自動變速器油既是工作介質(zhì)，也是液力元件的潤滑劑和冷卻劑。由于在油液流動的過程中容易出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，所以工作腔內(nèi)必須保持足夠的補(bǔ)償壓力。又由于補(bǔ)償壓力的存在，工作輪上會受到較大的軸向力，為此在導(dǎo)輪端部裝有有色金屬推力墊片，在渦輪輪轂與殼之間裝有耐磨的塑料墊片。三元件綜合式液力變矩器的工作特點(diǎn)是:傳動效率在達(dá)到耦合器工作點(diǎn)之前先達(dá)到最大值，然后有所下降，達(dá)到耦合器工作點(diǎn)之后又繼續(xù)升高。三元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，性能穩(wěn)定，在耦合區(qū)傳動效率可達(dá)96%。因此，在轎車上得到廣泛應(yīng)用，在大

36、型客車、自卸車及工程車輛上的應(yīng)用也日趨廣泛。2.四元件綜合式液力變矩器對于傳動比大的液力變矩器，若采用上述三元件綜合式液力變矩器，則在最高效率工況到耦合器工作點(diǎn)之間的區(qū)段上效率會顯著下降。為了避免上述缺點(diǎn)，可將導(dǎo)輪分割成兩個(gè)，分別安裝在各自的單向離合器上，從而形成四元件綜合式液力變矩器。四元件綜合式液力變矩器的結(jié)構(gòu)如圖1-12（a）所示。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪出口圖1-12四元件綜合式液力變矩器示意圖1飛輪齒圈;2變矩器殼;3曲軸凸緣;4第一導(dǎo)輪;5渦輪;6泵輪;7第二導(dǎo)輪;8自由輪機(jī)構(gòu);9輸出軸;10導(dǎo)輪固定套管處液流（流速為v1）沖擊在兩個(gè)導(dǎo)輪葉片的凹面上，此時(shí)兩個(gè)導(dǎo)輪的單向離合器均被鎖止

37、，導(dǎo)輪固定，按變矩器工況工作。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速升高到一定程度，液流速度為v2時(shí)，液流對第一導(dǎo)輪的沖擊力反向，第一導(dǎo)輪便因單向離合器松脫而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)只有第二導(dǎo)輪仍起變矩作用。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高接近泵輪轉(zhuǎn)速，液流速度為v3時(shí)，液流方向如圖1-12（b）所示。第二導(dǎo)輪也受到液流反向沖擊力而與渦輪及第一導(dǎo)輪同向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變矩器才全部轉(zhuǎn)入耦合器工況。由此可見，四元件綜合式液力變矩器的工作特點(diǎn)是:在整個(gè)工作過程中，兩個(gè)導(dǎo)輪依次導(dǎo)通。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速低時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)輪的單向離合器都處于鎖止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)輪均固定不動。隨著渦輪轉(zhuǎn)速的上升，第一導(dǎo)輪首先導(dǎo)通而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)。若渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，第二導(dǎo)輪也被導(dǎo)通，液力變矩器進(jìn)

38、入耦合器工況。與三元件綜合式液力變矩器相比，四元件綜合式液力變矩器具有在進(jìn)入耦合器工況之前，傳動效率可始終保持較高水平的顯著優(yōu)點(diǎn)。圖1-13由鎖止離合器鎖止的液力變矩器結(jié)構(gòu)圖1飛輪齒圈;2伺服油缸;3導(dǎo)向銷;4曲軸凸緣;5油道;6活塞;7從動盤;8傳力盤;9連接鍵;10渦輪;11泵輪;12導(dǎo)輪;13單向離合器;14渦輪輪轂;15輸出軸3.帶有鎖止離合器的液力變矩器液力變矩器工作時(shí)，無論在零速工況，還是在高速工況，泵輪與渦輪之間都存在轉(zhuǎn)速差和內(nèi)部液力損失。所以液力變矩器的傳動效率不如手動變速器高，采用液力變矩器的汽車在正常行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性比較差。為了提高液力變矩器在高傳動比工況下的傳動效率，通

39、常采用帶有鎖止離合器的液力變矩器。采用鎖止離合器的目的是:在高傳動比工況下，利用鎖止離合器將液力變矩器的泵輪和渦輪鎖止，使兩工作輪連接成一體，使變矩器的輸入軸與輸出軸剛性連接，變液力傳動為機(jī)械傳動，提高傳動效率，提高汽車正常行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)鎖止離合器的不同，帶有鎖止離合器的液力變矩器主要有以下三種類型:（1）由鎖止離合器鎖止的液力變矩器由鎖止離合器鎖止的液力變矩器應(yīng)用比較廣泛，其結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。鎖止離合器的從動盤安裝在渦輪輪轂的花鍵上，主動部分壓盤（包括傳力盤和活塞）與泵輪固定連接。如果壓力油經(jīng)過油道進(jìn)入活塞左腔室，推動主動部分壓盤右移壓緊從動盤，則鎖止離合器鎖止。泵輪與渦輪連接

40、成一體，變矩器的輸入軸和輸出軸剛性連接，變液力傳動為機(jī)械傳動。如果活塞左腔室的油壓被卸除，則鎖止離合器的主、從動部分分離，鎖止離合器解除鎖止?fàn)顟B(tài)。液力變矩器恢復(fù)正常液力傳動。當(dāng)鎖止離合器鎖止時(shí)，單向離合器松開，導(dǎo)輪可在自動變速器油中自由旋轉(zhuǎn)。（2）由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器工作原理如圖1-14所示。它是在三元件綜合式液力變矩器的基礎(chǔ)上增加行星齒輪機(jī)構(gòu)形成的。其中行星架與發(fā)動機(jī)曲軸相連，作為主動元件。太陽輪通過花鍵與渦輪軸相連。齒圈與泵輪相連。與太陽輪和齒圈同時(shí)嚙合的行星齒輪安裝在行星架上。由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的變矩器采用外分流式液力機(jī)械傳動的圖1-14由行星齒輪

41、機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器工作原理1行星架;2齒圈;3泵輪;4導(dǎo)輪;5渦輪軸;6太陽輪;7渦輪傳動方式，具體地說:由發(fā)動機(jī)曲軸傳遞來的扭矩要經(jīng)過液力傳動和機(jī)械傳動兩條路徑傳遞。發(fā)動機(jī)曲軸將扭矩傳遞給行星架后，一部分扭矩要經(jīng)太陽輪傳遞給渦輪（機(jī)械傳動）;另一部分要經(jīng)過齒圈傳遞給泵輪，再由泵輪傳遞給渦輪（液力傳動）。這兩種傳動方式傳遞扭矩的多少取決于變速器所處的擋位。例如當(dāng)變速器處于擋（直接擋）時(shí)，有93%的扭矩是通過機(jī)械傳動的途徑傳遞的，而液力傳動只占7%。這時(shí)可以認(rèn)為液力變矩器被鎖止，泵輪與渦輪連接成一體，通過機(jī)械傳動的方式傳遞扭矩。（3）由離心式離合器鎖止的液力變矩器由離心式鎖止離合器鎖止的液力變

42、矩器是一種利用離心力的機(jī)械式離合器。它的工作是由發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷控制的。上述三種帶有鎖止離合器的液力變矩器的共同特點(diǎn)是:當(dāng)汽車在良好的路面上行駛時(shí)，變矩器泵輪與渦輪連接成一體，即變矩器的輸入軸與輸出軸剛性連接。此時(shí)變矩比為1，變矩器的傳動效率達(dá)到100%，提高了行駛速度和燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)汽車在起步或壞路面上行駛時(shí)，鎖止機(jī)構(gòu)解除鎖止，變矩器發(fā)揮變矩作用，自動適應(yīng)行駛阻力的變化，保證汽車正常行駛。因此，采用自動變速器的汽車會越來越多地使用帶有鎖止離合器的液力變矩器。4.液力變矩器液壓油的冷卻液力變矩器在傳遞扭矩的過程中會不可避免地?fù)p失部分能量。這部分能量絕大部分轉(zhuǎn)變成自動變速器油的內(nèi)能而使其溫度升

43、高。自動變速器油正常工作溫度一般為5080，若其溫度超過正常溫度10，自動變速器油的使用壽命將縮短一半。為了防止自動變速器油因溫度升高而變質(zhì)，就必須對其進(jìn)行冷卻。液力變矩器內(nèi)自動變速器油的冷卻是通過循環(huán)流動實(shí)現(xiàn)的，由自動變速器油泵供給冷卻了的自動變速器油。自動變速器油經(jīng)過變速器軸套管與導(dǎo)輪固定套管之間的間隙進(jìn)入液力變矩器。而受熱后的自動變速器油經(jīng)導(dǎo)輪固定套管和變矩器輸出軸之間的間隙流出變矩器，然后經(jīng)油管進(jìn)入自動變速器散熱器冷卻。冷卻后的自動變速器油又流回自動變速器油底殼。5.液力變矩器與發(fā)動機(jī)的匹配液力變矩器的性能與發(fā)動機(jī)的性能互相匹配，才能獲得良好的傳動效率。一般來說，較大扭矩的發(fā)動機(jī)應(yīng)與較

44、小直徑的變矩器匹配。若變矩器與發(fā)動機(jī)的匹配不恰當(dāng)，將不能充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的輸出扭矩性能。不但使傳動效率不良，而且會導(dǎo)致燃油消耗增加，甚至發(fā)生抖動、停動。汽車出廠時(shí)已由制造廠家裝置相互匹配的發(fā)動機(jī)和液力變矩器，不要隨意改裝與發(fā)動機(jī)不匹配的液力變矩器。否則汽車將行駛不良，甚至汽車上的報(bào)警燈會亮起。1.4齒輪式變速傳動系統(tǒng)液力變矩器雖然能夠在一定范圍內(nèi)自動地、無級地改變變矩比和傳動比，以適應(yīng)汽車行駛阻力的變化，但是由于它存在變矩能力與傳動效率之間的矛盾，且變矩比還不夠大，最大變矩比為2.22.5，因此仍難以滿足汽車的行駛要求。所以在汽車上廣泛采用由液力變矩器與齒輪式變速傳動系統(tǒng)組成的液力機(jī)械式變速器。

45、目前，與液力變矩器配合使用的齒輪式變速傳動系統(tǒng)有兩種類型:一種是行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)，它具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動換擋等優(yōu)點(diǎn)，故在自動變速器上廣泛應(yīng)用;另一種是平行軸式變速傳動系統(tǒng)，只在少數(shù)車型（如本田車系）的自動變速器上應(yīng)用。行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。換擋執(zhí)行元件一般包括多片摩擦式離合器、片式制動器、帶式制動器以及單向離合器等。行星齒輪機(jī)構(gòu)通常由多個(gè)行星排組成，行星排的多少視變速器的擋位數(shù)多少而異，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的，這一點(diǎn)可通過一個(gè)簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)說明。1.簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與傳動比的

46、計(jì)算方法（1）簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)即單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。它由太陽輪、齒圈、行星齒輪、行星齒輪軸以及行星架組成。太陽輪位于機(jī)構(gòu)的中心，行星齒輪與之嚙合。行星齒輪外側(cè)同齒圈嚙合。通常行星齒輪有36個(gè)，借助于滾針軸承安裝在行星齒輪軸上，行星齒輪軸對稱地或均勻地安裝在行星架上，兩端安裝有止推墊片。行星齒輪機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，除了繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞太陽輪公轉(zhuǎn)。行星齒輪在繞太陽輪公轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪軸和行星架也將繞太陽輪旋轉(zhuǎn)。在行星輪系中，太陽輪、行星齒輪、齒圈都是常嚙合齒輪副。太陽輪、行星架和齒圈三者的軸線互相重合，而行星齒輪軸的軸線可繞前三者的軸線旋轉(zhuǎn)，故行星齒

47、輪式變速傳動系統(tǒng)又稱為旋轉(zhuǎn)軸式變速傳動系統(tǒng)。圖1-15簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1齒圈;2行星架;3行星齒輪;4太陽輪;5行星齒輪軸（2）簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動比的計(jì)算方法在簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)工作過程中，如果將太陽輪、行星架、齒圈三者中的任一構(gòu)件與輸入軸相連作為主動輪，第二構(gòu)件與從動軸相連作為從動輪，第三構(gòu)件被強(qiáng)制固定（簡稱制動）或連接，就能實(shí)現(xiàn)動力傳遞。而行星齒輪作為中間輪在動力傳遞過程中只起到過渡作用，對傳動比沒有任何影響。簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動比的計(jì)算與手動變速器傳動比的計(jì)算基本相同，即傳動比=主動輪轉(zhuǎn)速/從動輪轉(zhuǎn)速（1-4）簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動規(guī)律的特性方程式為n1+an2-（1+a）n3=

48、0（1-5）式中n1太陽輪轉(zhuǎn)速;n2齒圈轉(zhuǎn)速;n3行星架轉(zhuǎn)速;a內(nèi)齒圈與太陽輪的齒數(shù)比，即a=z2/z1，又稱為簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)。由式（1-4）、式（1-5）可以看出，只要改變太陽輪、齒圈、行星架三者不同的運(yùn)動狀態(tài)組合，就可以得到不同的傳動比。如果太陽輪為主動輪，行星架為從動輪，齒圈被制動，則主、從動輪旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n2=0，所以傳動比i1-3=n1/n3=1+a=1+z2/z1如果太陽輪被制動，齒圈為主動輪，行星架為從動輪，則主、從動輪旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n1=0，所以傳動比i2-3=n2/n3=（1+a）/a=1+z1/z2如果太陽輪被制動，行星架為主

49、動輪，齒圈為從動輪，則主、從動輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n1=0，所以傳動比i3-2=n3/n2=a/（1+a）=z2/（z1+z2）如果齒圈被制動，行星架為主動輪，太陽輪為從動輪，則主、從動輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n2=0，所以傳動比i3-1=n3/n1=1/（1+a）=z1/（z1+z2）如果行星架被制動，太陽輪為主動輪，齒圈為從動輪，則主、從動輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。此時(shí)式（1-5）中的n3=0，所以傳動比i1-2=n1/n2=-a=-z2/z1如果行星架被制動，齒圈為主動輪，太陽輪為從動輪，則主、從動輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。此時(shí)式（1-5）中的n3=0，所以傳動比i2-1

50、=n2/n1=-1/a=-z1/z2如果太陽輪、齒圈、行星架三者中有任意兩個(gè)構(gòu)件被鎖成一體，則各齒輪間均無相對運(yùn)動。整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)被鎖成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)，此時(shí)n1=n2=n3，所以傳動比等于1。如果太陽輪、齒圈、行星架三者中無任何一個(gè)被制動，且無任何兩個(gè)構(gòu)件被鎖為一體，所有元件均可自由轉(zhuǎn)動不受約束，則行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳遞動力作用，不再傳遞動力，變速器處于空擋擋位。在上面討論的八種狀態(tài)中，狀態(tài)和的傳動比大于1，所以傳遞的扭矩增大，轉(zhuǎn)速下降，故稱為減速運(yùn)動。又由于z2大于z1，故狀態(tài)稱為低速擋，相當(dāng)于擋;狀態(tài)稱為高速擋，相當(dāng)于擋。狀態(tài)和的傳動比小于1，所以傳遞的扭矩減小，轉(zhuǎn)速上升，故稱為超速擋。狀態(tài)

51、和的傳動比為負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)表示其屬于倒擋傳動。其中狀態(tài)傳動比的絕對值大于1，所以傳遞的扭矩增大，轉(zhuǎn)速下降，故稱為倒擋減速運(yùn)動;狀態(tài)傳動比的絕對值小于1，所以傳遞的扭矩減小，轉(zhuǎn)速上升，故稱為倒擋升速運(yùn)動。狀態(tài)的傳動比等于1，是直接擋傳動。狀態(tài)是空擋狀態(tài)。簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動比范圍有限，往往不能滿足汽車行駛的需要，因此實(shí)際應(yīng)用的行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)都是由幾個(gè)簡單行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。通過換擋執(zhí)行元件的控制，得到不同行星輪系的運(yùn)動狀態(tài)組合形式來獲得不同擋的傳動比。2.換擋執(zhí)行元件換擋執(zhí)行元件直接控制行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作，使其按不同路線傳遞動力。常見的換擋執(zhí)行元件有片式離合器、片式制動器、帶式

52、制動器和單向離合器。（1）片式離合器在行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)中，片式離合器的作用是連接。其連接方式有兩種:一種是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某個(gè)構(gòu)件與行星齒輪式變速傳動系統(tǒng)的輸入軸等主動部分連接，使之成為主動元件。另一種是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)構(gòu)件連接起來，使之成為一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)直接傳動。片式離合器一般由離合器鼓、離合器活塞、回位彈簧、彈簧座、鋼片、摩擦片、離合器轂等元件組成，如圖1-16所示。其中離合器鼓通過花鍵與變速器輸入軸相連或與其制成一體。鋼片又稱為主動片，通過外緣鍵齒與離合器鼓的內(nèi)花鍵槽配合，與變速器輸入軸同步旋轉(zhuǎn)。離合器轂可通過直接或間接方式與行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接。摩擦片又稱為從動片，通

53、過內(nèi)緣鍵齒與離合器轂相連。離合器活塞安裝在離合器鼓內(nèi)，它是一種環(huán)狀活塞，由活塞內(nèi)、外圓密封圈密封，使其和離合器鼓形成一個(gè)密閉的環(huán)狀液壓油缸，通過離合器鼓內(nèi)軸頸上的進(jìn)油孔和控制油道連通。離合器回位彈簧一端抵于活塞端面，另一端支承在彈簧座上。片式離合器的鋼片和摩擦片統(tǒng)稱為離合器片。它們是相互交錯(cuò)排列的，二者均由鋼板沖壓而成。摩擦片的表面燒結(jié)有粉末冶金摩擦材料。為了便于散熱，鋼片表面通常比較光滑。在離合器接合與分離過程中，鋼片與摩擦片將產(chǎn)生摩擦而生熱，局部溫度可達(dá)600。產(chǎn)生的熱量由鋼片傳遞給離合器鼓，再由離合器鼓傳遞給周圍的油液。由于在離合器接合和分離過程中，鋼片與摩擦片均可以軸向移動，所以必須限

54、制鋼片和摩擦片的軸向位置，二者的軸向位置由擋圈與限位卡環(huán)限制。離合器分離后，離合器活塞與離合器片或離合器片與限位卡環(huán)之間會有一定的軸向間隙，以保證鋼片和摩擦片之間無任何軸向力，這種間隙稱為離合器間隙。其大小可用擋圈的厚度調(diào)整，一般為0.52.0mm。片式離合器的工作過程，如圖1-17所示。當(dāng)控制閥控制的液壓油進(jìn)入離合器液壓缸時(shí)，作用在離合器活塞上的液壓油會推動活塞克服回位彈簧彈力的作用而移動，把所有鋼片和摩擦片壓緊在一起。鋼片和摩擦片之間的摩擦力使離合器鼓和離合器轂連接成整體，從而將與離合器鼓和離合器轂分別連接的輸入軸或行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接在一起，圖1-16片式離合器1離合器鼓;2、3密封圈

55、;4離合器活塞;5回位彈簧;6彈簧座;7、11限位卡環(huán);8鋼片;9摩擦片;10擋圈;12止推軸承;13離合器轂;14變速器輸入軸;15控制油道;16單向閥;17前行星排行星架;18變速器輸出軸此時(shí)離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)液壓控制系統(tǒng)把作用在離合器液壓缸內(nèi)的油壓撤除后，離合器活塞在回位彈簧的作用下回位。此時(shí)鋼片與摩擦片分離，它們之間無作用力，離合器鼓和離合器轂可以朝不同的方向或以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。圖1-17片式離合器的工作過程1渦輪軸;2回位彈簧;3活塞;4殼;5主動片;6限位卡環(huán);7壓盤;8從動片;9花鍵轂;10彈簧保持座離合器分離時(shí)，離合器液壓缸內(nèi)仍會有少量的液壓油。由于離合

56、器鼓隨變速器輸入軸或行星齒輪機(jī)構(gòu)某一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，因此殘留在液壓缸的液壓油會在離心力的作用下被甩向液壓缸外緣處，并在此處產(chǎn)生油壓。如果離合器轉(zhuǎn)速很高，這一壓力可能推動離合器活塞壓向離合器片，使離合器處于半接合狀態(tài)，會使鋼片和摩擦片接觸產(chǎn)生磨損，直接影響離合器的使用壽命。為了防止這種情況發(fā)生，通常在離合器活塞或離合器鼓的缸壁上設(shè)置一個(gè)單向閥，如圖1-18所示。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸時(shí)，單向閥鋼球在油壓的推動下壓緊在閥座上，單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，保證液壓缸的密封;當(dāng)液壓缸內(nèi)的油壓撤除后，單向閥鋼球在離心力的作用下離開閥座，使單向閥開啟，殘留的液壓油在離心力的作用下從單向閥的泄油通道中流出，以保證離合器的分離

57、徹底。圖1-18帶有單向閥的片式離合器1單向閥;2進(jìn)油腔;3油封;4泄油通道;5離合器活塞（2）片式制動器制動器的作用是使行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件固定，使其不能運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)某一行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動的組合，即實(shí)現(xiàn)換擋。制動器有片式制動器和帶式制動器兩種結(jié)構(gòu)形式。片式制動器由制動鼓（圖1-19中未標(biāo)出）、活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動轂等組成，如圖1-19所示。片式制動器的制動鼓與片式離合器的離合器鼓相似，但它是被固圖1-19片式制動器分解圖1制動轂;2限位卡環(huán);3擋圈;4鋼片和摩擦片;5彈簧座;6回位彈簧;7活塞;8、9密封圈;10碟形環(huán);11變速器殼20定在變速器殼上或與變速器殼一體的。鋼片依

58、靠外緣鍵齒與制動器鼓的內(nèi)花鍵槽配合，或直接安裝在變速器殼上的內(nèi)花鍵槽中。制動轂可通過直接或間接方式與行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件連接。摩擦片則通過內(nèi)緣鍵齒與制動轂上的外花鍵槽配合。片式制動器與片式離合器的工作原理基本相同。當(dāng)制動器工作時(shí)，由控制閥控制的液壓油進(jìn)入制動器液壓缸中，作用于活塞上，推動活塞把制動鋼片和摩擦片緊壓在一起，使制動器轂不能旋轉(zhuǎn)，則與制動器轂相連的行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件也不能旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)換擋。當(dāng)制動器不工作時(shí)，控制閥控制撤除制動器液壓缸中的油壓，活塞在回位彈簧的作用下回位，制動鋼片與摩擦片分離，制動器轂可以自由旋轉(zhuǎn)。（3）帶式制動器帶式制動器的基本組成元件包括制動鼓、制動帶、液壓缸和

59、調(diào)整機(jī)構(gòu)，如圖1-20所示。圖1-20帶式制動器1變速器殼;2制動帶;3制動鼓;4活塞;5液壓缸壓力腔;6液壓缸端蓋;7液壓缸釋放腔;8活塞推桿;9調(diào)整螺釘;10回位彈簧制動鼓與行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件連接并一同旋轉(zhuǎn)。制動帶內(nèi)表面有摩擦系數(shù)較高的摩擦片，其支點(diǎn)端支承在變速器殼上的制動帶支架上，作用端與活塞推桿連接。液壓缸被活塞分隔成壓力腔和釋放腔，由各自的控制閥控制。當(dāng)壓力腔和釋放腔均無液壓油時(shí)，制動帶不工作。制動帶與制動鼓之間有一定間隙。制動鼓可以隨著與它相連的行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一構(gòu)件一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)控制制動的液壓油進(jìn)入液壓缸壓力腔時(shí)，它推動活塞克服回位彈簧彈力作用而移動，帶動活塞推桿向外伸出，使

60、制動帶箍緊在制動鼓上，使制動鼓被固定而不能旋轉(zhuǎn)，這時(shí)制動器處于制動狀態(tài)。在制動器處于制動狀態(tài)的過程中，如果有控制釋放的液壓油進(jìn)入液壓缸釋放腔，則液壓缸釋放腔與液壓缸壓力腔就會產(chǎn)生一個(gè)壓力差（由于釋放腔一側(cè)的活塞面積大于壓力腔一側(cè)的活塞面積，所以活塞兩側(cè)液壓油的壓力不等，釋放腔液壓油壓力大于壓力腔液壓油壓力），在這個(gè)壓力差和回位彈簧的共同作用下活塞向后移動，帶動活塞推桿隨之回縮，制動帶放松，制動器轉(zhuǎn)變成釋放狀態(tài)。帶式制動器的結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，但它的工作平順性較差。為了改善帶式制動器的工作平順性，通常在其控制油路中安裝緩沖閥或減振閥，使其開始制動時(shí)油壓緩慢上升，減緩制動力的增長速度。當(dāng)帶式制動器