汽车自动变速箱液力变扭器课件.ppt
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1、1第二章第二章 液力变扭器液力变扭器 变扭器变扭器是是自动变速器自动变速器不可缺少的重要部分,它装在不可缺少的重要部分,它装在发动机的飞轮上,其发动机的飞轮上,其作用作用是将发动机的动力传递给自是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮变速机构,并具有一定的变速功能。动变速器中的齿轮变速机构,并具有一定的变速功能。变扭器是在耦合器的基础上发展而来的,耦合器只是变扭器是在耦合器的基础上发展而来的,耦合器只是起到一种传递扭矩的起到一种传递扭矩的“耦合耦合”作用,作用,变扭器变扭器则不但能则不但能传递扭矩传递扭矩并能并能改变传递扭矩改变传递扭矩的的大小大小,即具有,即具有“变扭矩变扭矩”的功能。的功能
2、。现代汽车采用的变扭器多为综合式液力变现代汽车采用的变扭器多为综合式液力变扭器,综合利用了液力耦合器和液力变矩器的特点,扭器,综合利用了液力耦合器和液力变矩器的特点,不但可以不但可以“变扭矩变扭矩”,也可,也可“耦合耦合”,甚至具有,甚至具有“锁锁定定”功能,是输出效率几乎达到功能,是输出效率几乎达到100%。2一、液力耦合器一、液力耦合器1.结构结构 泵轮泵轮:主动元件主动元件,刚性连接在外壳上,与曲轴一起旋转。刚性连接在外壳上,与曲轴一起旋转。涡轮涡轮:从动元件从动元件,连接在从动轴上。连接在从动轴上。循环圆:泵轮与涡轮装合后,其通过输入轴或者输出轴的断面循环圆:泵轮与涡轮装合后,其通过输
3、入轴或者输出轴的断面为环形。为环形。2.原理原理 工作液体在离心力工作液体在离心力的作用下,外端的动能的作用下,外端的动能高于内端的动能;因此高于内端的动能;因此工作液在绕轴线作圆周工作液在绕轴线作圆周运动的同时,沿工作轮运动的同时,沿工作轮叶片由内部向外部流动。叶片由内部向外部流动。其速度取决于曲轴的速其速度取决于曲轴的速度和工作轮的半径。度和工作轮的半径。3从能量转化角度看,耦合器就是实现从能量转化角度看,耦合器就是实现 机械能机械能液能液能机械能机械能 即当油液从泵轮叶片内缘冲向外缘时,实现即当油液从泵轮叶片内缘冲向外缘时,实现了将发动机的机械能转化成工作油液的能量;当了将发动机的机械能
4、转化成工作油液的能量;当油液冲击涡轮叶片并使涡轮旋转时,涡轮就实现油液冲击涡轮叶片并使涡轮旋转时,涡轮就实现将液体的能量转换为涡轮输出轴上的机械能。将液体的能量转换为涡轮输出轴上的机械能。泵轮和涡轮封闭在一个整体内,它的过程是:泵轮和涡轮封闭在一个整体内,它的过程是:泵轮内缘泵轮内缘泵轮外缘泵轮外缘涡轮外缘涡轮外缘涡轮内缘涡轮内缘泵轮内缘泵轮内缘液体做循环运动是耦合器传递动力的必要条件。液体做循环运动是耦合器传递动力的必要条件。43.特性特性l1)耦合器的传动原理)耦合器的传动原理l发动机的动能通过泵轮传给液压油,液压油在发动机的动能通过泵轮传给液压油,液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮
5、输出。液循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。液压油在流动过程中没有受其他的任何外力,根压油在流动过程中没有受其他的任何外力,根据作用力与反作用力相等的原理,液压油作用据作用力与反作用力相等的原理,液压油作用于涡轮上的扭矩与泵轮作用于液压油上的扭矩于涡轮上的扭矩与泵轮作用于液压油上的扭矩大小相等。大小相等。5l2)耦合器的传动效率)耦合器的传动效率泵轮转速-nB 涡轮转速-nW 耦合器传动比 6l由上述推导知,液力耦合器的传动效率等于涡由上述推导知,液力耦合器的传动效率等于涡轮转速与泵轮转速之比。轮转速与泵轮转速之比。l涡轮与泵轮的转速差越大,传动比越小,传动涡轮与泵轮的转速差越大,传动比越小
6、,传动效率也就越低;反之,涡轮与泵轮的转速差越效率也就越低;反之,涡轮与泵轮的转速差越小,传动比越大,传动效率就越高。小,传动比越大,传动效率就越高。l液力耦合器由于在减速的同时不能增扭,而且液力耦合器由于在减速的同时不能增扭,而且在汽车低速时的传动效率极低,目前采用液力在汽车低速时的传动效率极低,目前采用液力耦合器的车型很少。但是它所具有的高传动比耦合器的车型很少。但是它所具有的高传动比工况下有较高传动效率的特性在综合式液力变工况下有较高传动效率的特性在综合式液力变扭器中得到充分使用。扭器中得到充分使用。7二、二、液力变矩器液力变矩器(一)液力变矩器的构造与工作原理(一)液力变矩器的构造与工
7、作原理 1.组成:组成:泵轮:主动泵轮:主动 涡轮:从动轮涡轮:从动轮 导轮:固定不动导轮:固定不动89102.2.工作原理工作原理:设发动机设发动机转速转速及及负荷不变负荷不变,即变矩器泵轮的转速,即变矩器泵轮的转速nbnb及转矩及转矩MbMb为为常常数数。设泵轮、涡轮和导轮对液流的作用转矩分别为设泵轮、涡轮和导轮对液流的作用转矩分别为MbMb、MwMw和和MdMd。111)Mw=Mb十十Md nw、Md、Mw 2)当)当nwnw1时,时,Md0,Mw=Mb 3)当)当nwnw1时,时,Mw=MbMd 4)当)当nwnb时,时,不传递动力。不传递动力。12lA.在汽车起步之前在汽车起步之前1
8、3lB.在汽车起步之后在汽车起步之后l参照前图知,参照前图知,汽车起步后与驱动轮相连接的涡轮开汽车起步后与驱动轮相连接的涡轮开始转动,转速随汽车的加速不断增加,液力变矩器始转动,转速随汽车的加速不断增加,液力变矩器的增扭作用随之减少。并且车速愈高,涡轮转速愈的增扭作用随之减少。并且车速愈高,涡轮转速愈大,冲向导轮的液压油方向与导轮叶片的夹角愈小,大,冲向导轮的液压油方向与导轮叶片的夹角愈小,液力变扭器的增扭作用也愈小液力变扭器的增扭作用也愈小;反之,车速愈低,反之,车速愈低,液力变扭器的增扭作用就愈大液力变扭器的增扭作用就愈大。说明液力变扭器增说明液力变扭器增扭值随涡轮转速的提高而减少扭值随涡
9、轮转速的提高而减少。因此,与液力耦合。因此,与液力耦合器相比,液力变矩器在汽车低速行驶有较大的输出器相比,液力变矩器在汽车低速行驶有较大的输出扭矩,在汽车起步、上坡或遇到较大阻力时,能使扭矩,在汽车起步、上坡或遇到较大阻力时,能使驱动轮获得较大的驱动力矩。驱动轮获得较大的驱动力矩。14l当当涡轮转速涡轮转速随车速的加快而增大至某一数值随车速的加快而增大至某一数值时,冲向时,冲向导轮导轮的液压油的液流绝对速度的液压油的液流绝对速度UW的方向与导轮叶片之间的夹角为的方向与导轮叶片之间的夹角为0,此时导,此时导轮不再受液压油的冲击作用,即轮不再受液压油的冲击作用,即vD=0,可,可知知MW=MB,即
10、液力变扭器失去增扭作用,输即液力变扭器失去增扭作用,输出扭矩等于输入扭矩。这种情况下,出扭矩等于输入扭矩。这种情况下,液力液力变扭器相当于耦合器变扭器相当于耦合器,进入,进入耦合状态耦合状态。15lC.涡轮转速进一步增大涡轮转速进一步增大l若涡轮转速进一步增大,冲向导轮的液压油绝对速度若涡轮转速进一步增大,冲向导轮的液压油绝对速度的方向继续向前斜,使液压油冲击在导论叶片的背面,的方向继续向前斜,使液压油冲击在导论叶片的背面,导轮对液压油的反作用力矩的方向相反,涡轮输出的导轮对液压油的反作用力矩的方向相反,涡轮输出的扭矩扭矩l液力变扭器输出扭矩反而小于输入扭矩,其传动效率液力变扭器输出扭矩反而小
11、于输入扭矩,其传动效率也随之减少。也随之减少。1617D.涡轮转速与泵轮转速相同时涡轮转速与泵轮转速相同时l当涡轮转速增大至与泵轮转速相同时,液压油当涡轮转速增大至与泵轮转速相同时,液压油将停止做循环流动,涡轮所传递的扭矩为将停止做循环流动,涡轮所传递的扭矩为0,液,液力变扭器将失去传递动力的能力。力变扭器将失去传递动力的能力。l通过以上讨论得出如下三点重要结论:通过以上讨论得出如下三点重要结论:l(1)液力变扭器由泵轮、涡轮和导轮三个工作轮组)液力变扭器由泵轮、涡轮和导轮三个工作轮组成,他们是能量转换、传递动力和改变扭矩必不可成,他们是能量转换、传递动力和改变扭矩必不可少的基本元件。其中:少
12、的基本元件。其中:泵轮泵轮-将机械能转换为液体能量;将机械能转换为液体能量;涡轮涡轮-将液体能量转换为涡轮轴上的机械能;将液体能量转换为涡轮轴上的机械能;导轮导轮-通过改变液流的方向而起变扭作用。通过改变液流的方向而起变扭作用。18l(2)与液力耦合器一样,液体的循环运动是液力变)与液力耦合器一样,液体的循环运动是液力变扭器传递动力的必要条件。扭器传递动力的必要条件。l(3)液力变扭器的传动效率随涡轮转速的变化而变)液力变扭器的传动效率随涡轮转速的变化而变化。化。1)当)当nW=0时,增扭矩最大,时,增扭矩最大,MW=MB+MD。2)当)当nW逐渐增大时,逐渐增大时,MW则逐渐减少。则逐渐减少
13、。3)当)当nW达到一定值时,达到一定值时,MD=0,则,则MW=MB,此时液力变,此时液力变扭器转化为液力耦合器。扭器转化为液力耦合器。4)当)当nW进一步增大时,涡轮出口处液流冲击导轮叶片的进一步增大时,涡轮出口处液流冲击导轮叶片的背面,背面,MW=MB-MD,液力变扭器输出扭矩小于输入扭矩。液力变扭器输出扭矩小于输入扭矩。5)当)当nW=nB时,时,MB=0,液力变扭器失去传递动力的功能。,液力变扭器失去传递动力的功能。193.特性特性l(1)特性参数)特性参数 1)转速比)转速比iWB 涡轮转速涡轮转速nW与泵轮转速与泵轮转速nB之比成为液力变扭器的转动比,之比成为液力变扭器的转动比,
14、2)变扭系数)变扭系数K 涡轮的输出扭矩与泵轮上的输入扭矩之比,称为液力变扭涡轮的输出扭矩与泵轮上的输入扭矩之比,称为液力变扭器的变扭系数,或称变扭比,器的变扭系数,或称变扭比,20 3)传动效率)传动效率 液力变扭器的传动效率是涡轮轴输出的功率液力变扭器的传动效率是涡轮轴输出的功率PW与泵轮输入与泵轮输入的功率的功率PB之比。之比。液力变扭器的传动效率等于变扭系数与传动比的乘积。液力变扭器的传动效率等于变扭系数与传动比的乘积。21l(2)特性曲线)特性曲线 1)外特性及外特性曲线)外特性及外特性曲线 外特性是指泵轮转速(扭矩)不变时,液力元件外特性参数外特性是指泵轮转速(扭矩)不变时,液力元
15、件外特性参数与涡轮转速的关系。与涡轮转速的关系。液力变扭器涡轮输出的扭矩是随涡轮的转速而变化的,涡轮液力变扭器涡轮输出的扭矩是随涡轮的转速而变化的,涡轮转速愈小,输出扭矩愈大,涡轮转速增大,输出扭矩减小转速愈小,输出扭矩愈大,涡轮转速增大,输出扭矩减小;当涡当涡轮转速轮转速nW=0时,时,MW达到最大值,使汽车驱动轮获得最大的驱动达到最大值,使汽车驱动轮获得最大的驱动扭矩,有利于汽车顺利起步扭矩,有利于汽车顺利起步。同理,当汽车上坡或遇较大阻力时,。同理,当汽车上坡或遇较大阻力时,车速降低,涡轮转速下降,输出扭矩增大,保证了汽车能克服较车速降低,涡轮转速下降,输出扭矩增大,保证了汽车能克服较大
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