1、7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第4頁 液力耦合器7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第5頁 液力耦合器的傳動過程是：泵輪接受發動機傳來的機械能，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。 液力耦合器實現傳動的必要條件是工作液在泵輪和渦輪之間有循環流動。 由于液力耦合器是用液體作為傳動介質，泵輪與渦輪之間允許有很大的轉速差，因此裝用液力耦合器，可以保證汽車平穩地起步和加速；能夠衰減傳動系中的扭轉振動并防止傳動系過載，從而延長傳動系和發動機機件壽命；顯著減少了需要換擋的次數，甚至在暫時停車時不脫開傳動系也能維持發動機怠速運轉。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第6

2、頁 由液力耦合器工作原理可知，液體在循環流動過程中，沒有受到任何其他附加外力，故發動機作用于泵輪上的轉矩與渦輪所接受并傳給從動軸的轉矩相等。亦即液力耦合器只起傳遞轉矩的作用，而不起改變轉矩大小的作用，故必須由變速機構與其配合使用。此外，由于液力耦合器不能使發動機與傳動系徹底分離，故在采用移動齒輪或接合套方法換擋的普通齒輪式變速器時，僅僅為了使換擋時將發動機與變速器徹底分離，以減小輪齒沖擊，在液力耦合器與變速器之間還必須裝一個離合器。在此情況下使用液力耦合器，雖然具有使汽車起步平穩，減少傳動系中沖擊載荷等優點，但未能完全免除操縱離合器的動作，還會使整個傳動系的重量增大，縱向尺寸增加；此外，由于液

3、力耦合器中存在液流損失，傳動系效率比單用離合器時為低。目前，液力耦合器在汽車上的應用日益減少。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第7頁液力變矩器液力變矩器 （二）幾種典型的液力變矩器（二）幾種典型的液力變矩器（三）液力機械變矩器（三）液力機械變矩器（四）液力機械傳動的液壓自動操縱系統（四）液力機械傳動的液壓自動操縱系統（一）液力變矩器的工作原理（一）液力變矩器的工作原理7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第8頁液力變矩器的工作原理液力變矩器的工作原理液力變矩器（圖16-4）主要由可旋轉的泵輪4和渦輪3以及固定不動的導輪5三個元件組成。 和耦合器一樣，變矩器正常工作時，儲于環形內腔中的

4、工作液，除有繞變矩器軸的圓周運動以外，還有在循環圓中沿圖16-4中箭頭所示方向的循環流動，故能將轉矩從泵輪傳到渦輪上。與耦合器不同的是：變矩器不僅能傳遞轉矩，且能在泵輪轉矩不變的情況下，隨著渦輪的轉速（反映著汽車行駛速度）不同而改變渦輪輸出的轉矩數值。變矩器之所以能起變矩作用，是由于結構上比耦合器多了導輪機構。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第9頁下面用變矩器工作輪的展開圖來說明變矩器的工作原理。 將循環圓上的中間流線（此流線將流通道斷面分割成面積相等的內外兩部分）展開成一直線，各循環圓中間流線均在同平面上展開。 于是在展開圖上，泵輪B,渦輪W和導輪D便形成三個環形平面，且工作輪的葉

5、片角度也清楚地顯示出來。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第10頁 由圖可見，沖向導輪葉片的液流的絕對速度將隨著牽連速度的增加（即渦輪轉速的增加）而逐漸向左傾斜，使導輪上所受轉矩值逐漸減小。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第11頁 于是，變矩系數相應增大，使驅動輪獲得較大的轉矩，保證汽車能克服增大的阻力而繼續行駛。所以，液力變矩器是一種能隨汽車行駛阻力的不同而自動改變變矩系數的無機變速器。 此外，液力耦合器的保證汽車平穩起步，衰減傳動系中的扭轉振動，防止傳動系超載等功能，液力變矩器也同樣具備。 從變矩器特性中可以看出，變矩系數K是隨渦輪轉速的改變而連續變化的。當汽車起步，上坡或

6、遇到較大阻力時，如果發動機的轉速和負荷不變，車速將降低，即渦輪轉速降低。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第12頁幾種典型的液力變矩器三元件液力變矩器三元件液力變矩器四元件綜合式液力變矩器四元件綜合式液力變矩器帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器的液力變矩器7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第13頁三元件液力變矩器三元件液力變矩器三元件液力變矩器的典型結構 如圖。它由泵輪8，渦輪5和導輪9組成。最大變矩系數（即渦輪轉速為零時的變矩系數）為1.92.5。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第14頁 變矩器自由輪機構的構造可用圖16-10來說明。它由外座圈2，內座圈1，滾柱5及不銹

7、鋼疊片彈簧6組成。 當渦輪轉速較低，與泵輪轉速差較大時，從渦輪流出的液流沖擊導輪葉片，力圖使導輪3順時針方向（虛線箭頭所示）旋轉。變矩器就轉入耦合器的工作狀況。這種可以轉入耦合器工況的變矩器稱綜合示液力變矩器。 采用綜合式液力變矩器的目的，在于利用耦合器在高傳動比時相對變矩器有較高效率的特點。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第15頁 三元件綜合式液力變矩器結構簡單，工作可靠，性能穩定，最高效率達92%。在轉為耦合器工作時，高傳動比區的效率可達96%。因此，它在高級轎車上應用極廣，在大型客車，自卸車及工程車輛上的應用也逐漸增多。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第16頁四元件綜

8、合式液力變矩器 某些起動變矩系數大的變矩器，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況始點之間區段上效率顯著降低。為避免這個缺點，可將導輪分割成兩個，分別裝在各自的自由輪上，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示意圖。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第17頁四元件綜合式液力變矩器的特性是兩個變矩器的特性和一個耦合器特性的綜合。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第18頁帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器的液力變矩器因變矩器的渦輪與泵輪之間存在轉速差和液力損失，變矩器的效率不如機械變速器高，故采用變矩器的汽車在正常行駛時的燃油經濟性較差。

9、為提高變矩器在高傳動比工況下的效率，可采用帶鎖止離合器的液力變矩器。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第19頁液力機械變速器行星齒輪變速器的工作原理行星齒輪變速器的工作原理液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械變速器液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械變速器液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器帶鎖止離合器的液力變矩器，換擋離合器和全同步變速器組帶鎖止離合器的液力變矩器，換擋離合器和全同步變速器組成的液力機械變速器成的液力機械變速器雙流液力機械傳動雙流液力機械傳動7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第20頁行星

10、齒輪變速器的工作原理 為了了解行星齒輪變速器工作原理，下面先分析單排行星齒輪機構的運動規律。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第21頁液力變矩器與行星齒輪變速器組成的液力機械變速器紅旗牌7560型高級轎車即采用這種類型的液力機械變速器，它由一個四元件綜合式液力變矩器和可自動換擋的兩擋行星齒輪變速器組成 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第22頁7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第23頁 圖16-17為其變速傳動部分示意圖。其中，行星齒輪變速器由前后兩排行星齒輪機構組成。用離合器和制動器可改變行星齒輪機構中各元件的相對運動關系，以實現不同擋位的傳動。 7/24/2021哈爾濱

11、工業大學（威海）第24頁 紅旗CA7560型轎車的雙排行星齒輪變速器，共有一個倒擋和兩個前進擋，低速擋和高速擋直接擋。各擋傳動路線如圖 紅旗牌轎車變矩器的變矩系數為1-2.45。當行星齒輪變速器在低速擋工作時，總傳動比可在1.72-4.2范圍內連續變化；在直接擋工作時，總傳動比的連續變化范圍為1-2.45；倒擋工作時，總傳動比變化范圍為2.39-5.85。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第25頁 行星齒輪變速器可以由駕駛員強制操縱，也可以做成自動操縱的。自動操縱系統通常采用液壓式。 為了使變矩器內的油液在最有利的溫度范圍內（80C左右）工作，變矩器內一部分高溫油流到置于發動機散熱器下儲

12、水箱內的專用管式冷卻器中進行冷卻。冷卻后的油液又經過細濾器并由后蓋流入變速器，作為潤滑油，然后回到變速器的油底殼。由于冷卻器位于發動機散熱器下儲水箱之中，所以油液不僅得到必要的冷卻，而且在發動機起動后的預熱過程中也能得到預熱，使其粘度減小，以提高變矩器的效率。 目前，國外高級轎車上普遍應用的式三元件液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器，以使汽車具有較高的動力性和經濟性。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第26頁液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器原上海SH380型自卸車所采用的即為液力變矩器與固定軸線式齒輪變速器組成的液力機械變速器，其傳動部分示意圖見圖1

13、6-19。該變速器由增速器，液力變矩器和固定軸線式齒輪變速器組成。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第27頁帶鎖止離合器的液力變矩器，換擋離合器和全同步變速器組成的液力機械變速器。近年來，國外重型貨車和工程車輛開始采用WSK系統與全同步多擋變速器（4-6擋）組成的液力機械變速器。所謂WSK(德文縮寫)系統，是由鎖止離合器，變矩器，滑行自由輪機構和換擋離合器組成的“變矩器-換擋離合器系統”。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第28頁雙流液力機械傳動雙流液力機械傳動前已述及，液力變矩器單獨與發動機匹配，不能滿足汽車使用要求，還需要與機械變速器串聯組成液力機械變速器。此外，還可以將液

14、力變矩將液力變矩器與二自由度行星齒輪機構并聯，而后再與機械變速器串聯器與二自由度行星齒輪機構并聯，而后再與機械變速器串聯。在并聯部分中，發動機功率的一部分經變矩器傳遞，其余部分經行星齒輪機構傳遞，因而兼有兩種傳動的優點。這種有并聯部分的液力機械傳動即稱為雙流液力機械傳動或液力機械分流傳動。其中，并聯部分可稱為液力機液力機械變矩器。械變矩器。汽車上采用的雙流液力機械傳動可分為外分流式，內分流式和復合分流式。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第29頁外分流式液力機械傳動的一種形式。 內分流式液力機械傳動與外分流式的區別在于，功率分流是在液力傳動內部實現的。 復合分流式是外分流式與內分流式的綜

15、合。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第30頁液力機械傳動的液壓自動操縱系統液力機械傳動的液壓自動操縱系統液力機械傳動中的變速器的操縱方式可分為強制操縱，半自動操縱和自動操縱。所謂自動操縱是指汽車前進行駛過程中，駕駛員按行自動操縱是指汽車前進行駛過程中，駕駛員按行駛需要控制加速踏板，變速器即可根據發動機負荷和汽車速度的變駛需要控制加速踏板，變速器即可根據發動機負荷和汽車速度的變化，自動地換入不同擋位工作。化，自動地換入不同擋位工作。自動操縱可使駕駛操作大為簡化輕便，有利于安全行駛，并使換擋過程中的速度變化平順，從而提高了汽車的加速性和舒適性。因此，雖然自動操縱系統結構復雜，工藝要求高，

16、但在高級轎車上仍得到普遍應用。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第31頁自動操縱系統包括動力源，執行機構和控制機構三部分自動操縱系統包括動力源，執行機構和控制機構三部分 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第32頁動力源是裝在變矩器1與前閥體之間（參看圖16-16），由變矩器泵輪驅動的內嚙合齒輪式液壓泵7。它除了向控制機構，執行機構供應壓力油以實現換擋外，還向液力變矩器供應工作油液，向行星齒輪變速器供應潤滑油。 執行機構包括直接擋離合器18，低擋制動器19和倒擋制動器20。 控制機構由主油路系統，換擋信號系統，換擋閥系統，緩沖安全系統和濾清冷卻系統組成。其作用是按照來自駕駛員和各傳

17、感器發出的控制信號，將液壓泵輸出壓力加以精確調節，并輸入執行機構。此外，還能保證換擋過程的正常進行和改善換擋過程的平順性。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第33頁第二節 機械式無級變速器一、機械式無級變速器的工作原理一、機械式無級變速器的工作原理二、二、CVTCVT的關鍵部件的關鍵部件三、典型運用實例三、典型運用實例7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第34頁機械式無級變速器的工作原理 當主、從動工作輪的可動部分做軸向移動時，即可改變傳動帶與工作輪的嚙合半徑，從而改變了傳動比。 工作輪可動部分的軸向移動是根據汽車的行駛工況，通過控制系統進行連續的調節而實現的無級變速傳動。 7/24

18、/2021哈爾濱工業大學（威海）第35頁7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第36頁CVTCVT的關鍵部件的關鍵部件v金屬帶金屬帶v工作輪工作輪v液壓泵液壓泵v控制系統控制系統7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第37頁金屬帶金屬帶7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第38頁工作輪主、從動工作輪由可動部分和固定部分組成（參見圖16-23）。其工作面為直線錐面體。在控制系統的作用下，可動部分依靠鋼球滑道結構做軸向移動，可連續的改變帶傳動工作半徑，從而實現無級自動變速傳動。液壓泵液壓泵v液壓泵為系統控制的液壓源，其類型由齒輪泵和葉片泵兩種。7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第39

19、頁控制系統7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第40頁典型運用實例典型運用實例CVT與液力耦合器組成無級變速傳動CVT與電磁離合器組成的無級變速雙狀態無級傳動7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第41頁CVT與液力耦合器組成無級變速傳動圖16-29所示的CVT與液力耦合器組成的無級傳動示意圖，動力由發動機傳給液力耦合器泵輪和渦輪，然后傳給無級傳動CVT，這樣可改善起步性能。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第42頁CVT與電磁離合器組成的無級變速圖16-30所示為用電磁離合器代替了上述液力耦合器的結構形式。 7/24/2021哈爾濱工業大學（威海）第43頁雙狀態無級傳動 液力耦合器、電磁離合器等僅解決起步平穩問題，因其均不變更轉矩，所一并未擴大CVT總傳動比范圍。但如用液力變矩器組合，就不僅提供最佳起步性能，而且它的變矩作用擴大了總傳動比的變化范圍，降低了CVT自身的變化范圍，從而使CVT傳動易于調節到使發動機處于最佳燃油經濟性線上工作。所謂雙狀態即是當起步和低速時液力變矩器工作雙狀態即是當起步和低速時液力變矩器工作, ,當速度增加至變矩器耦合點工況時當速度增加至變矩器耦合點工況時, ,轉換到轉換到CVTCVT傳動傳動, ,此時變矩器轉換成此時變矩器轉換成耦合器