第十六章液力機械傳動

第十六章液力機械傳動

和機械式無級變速器第一節(jié)液力機械傳動第二節(jié)機械式無級變速器2/6/20231第一節(jié)液力機械傳動液力機械變速器：

組成：液力機械傳動裝置、機械變速器、操縱系統(tǒng)優(yōu)點：1、起步更加平穩(wěn)，吸收、衰減振動沖擊，提高乘坐舒適性；2、低速行駛穩(wěn)定，通過性好；3、自動適應(yīng)道路阻力變化，提高平均行駛速度、動力性；4、實現(xiàn)自動換檔，減輕體力消耗，提高行駛安全性。2/6/20232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)和換擋操縱機構(gòu)等四大部分組成。液力變矩器液壓控制系統(tǒng)行星齒輪機構(gòu)車速信號節(jié)氣門開度信號連接曲軸2/6/20233功用： 利用液壓油的流動來傳遞扭矩，將曲軸輸出的動力傳給變速器。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2/6/20234液力耦合器結(jié)構(gòu)：輸入軸泵輪渦輪輸出軸曲軸主動元件：泵輪（與曲軸相連）從動元件：渦輪（與輸出軸相連）循環(huán)圓動力傳遞路線：2/6/202352/6/20236液力耦合器傳動過程：泵輪接受發(fā)動機傳來的機械能，傳給工作液，使其提高動能，然后再由工作液將動能傳給渦輪。液力耦合器實現(xiàn)傳動的必要條件是：工作液在泵輪和渦輪之間有循環(huán)流動。循環(huán)流動的產(chǎn)生，是由兩個工作輪轉(zhuǎn)速不等，使兩輪葉片的外緣產(chǎn)生液壓差所致。液體質(zhì)點的流線形成一個首尾相連的環(huán)形螺旋線。2/6/20237液力耦合器的優(yōu)點

（1）保證汽車平穩(wěn)起步；

（2）衰減傳動系的扭轉(zhuǎn)振動；

（3）防止傳動系過載；

（4）顯著減少換擋次數(shù)。

液力耦合器的缺點

（1）只能傳遞轉(zhuǎn)矩，不能改變轉(zhuǎn)矩大??；

（2）不能取代離合器，使傳動系統(tǒng)縱向尺寸增加；

（3）傳動效率較低。

2/6/20238液力變矩器結(jié)構(gòu)：可旋轉(zhuǎn)的泵輪可旋轉(zhuǎn)的渦輪固定不動的導(dǎo)輪2/6/202392/6/202310泵輪：

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液平滑流過的導(dǎo)環(huán)。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動盤相連接。導(dǎo)環(huán)葉片殼體2/6/202311渦輪：

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)。

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3mm～4mm的間隙。2/6/202312導(dǎo)輪：

導(dǎo)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(dǎo)管軸上。它也是由許多扭曲葉片組成。2/6/2023132/6/2023142/6/202315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(dǎo)輪成為三個環(huán)形平面。2/6/202316相對速度w牽連速度u絕對速度v設(shè)nb和Mb為常數(shù)。起步時，nw＝0。設(shè)泵輪、渦輪和導(dǎo)輪對液流的作用轉(zhuǎn)矩分別為Mb、M`w和Md，根據(jù)液流受力平衡條件，M`w＝Mb＋Md渦輪轉(zhuǎn)矩Mw＝M`w＝Mb＋Md

，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，nw增加到某一數(shù)值，Md＝0，則Mw＝Mb。nw繼續(xù)增大，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反，Mw＝Mb－Md，輸出轉(zhuǎn)矩比輸入轉(zhuǎn)矩小。當(dāng)nw＝nb時，工作液停止流動，不再傳遞轉(zhuǎn)矩。2/6/202317液力變矩器的特性：泵輪轉(zhuǎn)速nb和轉(zhuǎn)矩Mb不變的條件下，渦輪轉(zhuǎn)矩隨其轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。液力變矩器的傳動比i＝nw/nb<=1變矩系數(shù)K＝Mw/Mb汽車起步、上坡或遇到較大阻力時，若發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷不變，車速將降低，即渦輪轉(zhuǎn)速降低，則變矩系數(shù)相應(yīng)增大，使驅(qū)動輪獲得較大的轉(zhuǎn)矩。2/6/202318帶鎖止離合器的三元件液力變矩器2/6/202319汽車低速行駛2/6/202320汽車中速行駛2/6/202321汽車高速行駛2/6/202322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(dǎo)輪和固定軸之間安置了單向離合器。當(dāng)在低速時，作用在導(dǎo)輪葉片正面的液體通過單向離合器鎖止使導(dǎo)輪固定，產(chǎn)生增大扭矩的效果。當(dāng)在高速時，單向離合器解除鎖止。變矩器中的導(dǎo)輪設(shè)置單向離合器的原因2/6/2023232/6/2023242/6/202325組成：行星齒輪傳動機構(gòu)2/6/202326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/z12/6/202327變速原理——加速n1+n2－(1+)n3=0=z2/z1i=n3/n2=a/(1+a)i=n3/n1=1/(1+a)2/6/202328變速原理——減速n1+n2－(1+)n3=0=z2/z1i=n1/n3=

1+ai=n2/n3=

(1+a)/a2/6/202329變速原理——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——直接擋i=n1/n2=-a2/6/202330傳動方案主動件從動件固定件傳動比動力傳遞情況1太陽輪行星架齒圈1+a減速增矩2齒圈行星架太陽輪(1+a)/a3太陽輪齒圈行星架-a4行星架齒圈太陽輪a/(1+a)增速減矩5行星架太陽輪齒圈1/(1+a)6齒圈太陽輪行星架-1/a7任意兩元件連成一體1直接擋8三元件自由轉(zhuǎn)動∕空擋變速傳動規(guī)律小結(jié)n1+n2－(1+)n3=0

=z2/z12/6/202331直接擋離合器低速擋制動器倒擋制動器2/6/2023321、空擋：直接擋離合器14分離，低速擋制動帶6和倒擋制動帶7松開。各個元件不受約束，不傳遞動力。2、低速擋：直接擋離合器分離，倒擋制動帶7松開，低速擋制動帶6箍緊其制動鼓，前排中心輪13固定。動力a→前排齒圈12→行星架8→后排行星輪。動力b→后排中心輪11→后排行星輪。動力a＋b→后排齒圈9→變速器第二軸10。i=1.72低速擋制動器2/6/2023333、直接擋：直接擋離合器14接合，低速擋制動帶6和倒擋制動帶7松開。前排中心輪13與變速器第一軸16和前排齒圈12連成一體，行星架8被聯(lián)鎖，n13=n12=n8。后排行星齒輪機構(gòu)也被連鎖，n9=n11=n8。變速器第一軸16與變速器第二軸10成為一體。4、倒擋：倒擋制動帶收緊，直接擋離合器分離，低速擋制動帶松開，前排中心輪13自由轉(zhuǎn)動。行星架8固定。動力→第一軸16→后排太陽輪11→后排齒圈9。i＝1直接擋離合器倒擋制動器i＝2.392/6/202334行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件直接擋離合器進油口2/6/202335行星齒輪機構(gòu)變速執(zhí)行元件制動箍帶和伺服油缸2/6/202336液力變矩器和行星齒輪系的組合的缺點：1、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，影響了整車的動力性能與燃料經(jīng)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(dǎo)致自動變速器零部件數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)復(fù)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)，無級變速(CVT)技術(shù)就是其中最有前景的一種。2/6/202337CVT(ContinuouslyVariableTransmission)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)傳動比，理論上相當(dāng)于有無數(shù)個擋位。優(yōu)點：CVT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，所以它是理想的汽車傳動裝置。第二節(jié)機械式無級變速器2/6/202338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)V型槽的寬度。當(dāng)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）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。CVT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組合在一起形成一個帶V型槽的驅(qū)動盤。2/6/2023392/6/2023402/6/2023412/6/2023422/6/202343結(jié)束2/6/202344第十六章液力機械變速器和機械式無級變速器名詞解釋：液力變矩器傳動比、變矩系數(shù)問答題：

1、在汽車上采用液力機械變速器與普通機械變速器相比有何優(yōu)缺點？2、簡述CVT的工作原理。2/6/202345名詞解釋：液力變矩器傳動比：液力變矩器輸出轉(zhuǎn)速（即渦輪轉(zhuǎn)速）與輸入轉(zhuǎn)速（即泵輪轉(zhuǎn)速）之比稱為液力變矩器傳動比。（P75）變矩系數(shù)：液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩（即泵輪轉(zhuǎn)矩）之比稱為液力變矩器的變矩系數(shù)。（P75）2/6/202346問答題：1、在汽車上采用液力機械變速器與普通機械變速器相比有何優(yōu)缺點？（P71）答：優(yōu)點：（1）操縱方便，消除了駕駛員換擋