汽车构造--16液力机械变速器及无级变速器_课件

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1、第十六章第十六章 液力机械变速器液力机械变速器与机械式无级变速器与机械式无级变速器第二篇第二篇 汽车传动系统汽车传动系统第一节 液力机械传动液力机械变速器：液力机械变速器： 组成：液力机械传动装置、机械变速器、操纵组成：液力机械传动装置、机械变速器、操纵系统系统优点：优点：1 1、起步更加平稳，吸收、衰减振动冲击，提高、起步更加平稳，吸收、衰减振动冲击，提高乘坐舒适性；乘坐舒适性；2 2、低速稳定行驶，提高通过性；、低速稳定行驶，提高通过性；3 3、自动适应道路阻力变化，提高平均行驶速度、自动适应道路阻力变化，提高平均行驶速度、动力性；动力性；4 4、实现自动换档，减轻体力消耗，提高行驶平、实

2、现自动换档，减轻体力消耗，提高行驶平安性。安性。自动变速器总体结构自动变速器总体结构 液力变矩器、变速齿轮机构、液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统和换挡操纵机构等四大局部组成。供油系统和换挡操纵机构等四大局部组成。液力变矩器液力变矩器液压控制系统液压控制系统行星齿轮机构行星齿轮机构车速信号车速信号节气门开度信号节气门开度信号连接曲轴连接曲轴功用：功用： 利用液压油的流动来传递扭矩，将曲轴输利用液压油的流动来传递扭矩，将曲轴输出的动力传给变速器。出的动力传给变速器。 分类：分类： 液力耦合器：传递转矩，输出转矩与输入转矩液力耦合器：传递转矩，输出转矩与输入转矩相等。相等。 液力变矩器：既能传递转

3、矩又能增大转矩。液力变矩器：既能传递转矩又能增大转矩。液力机械传动装置液力机械传动装置液力耦合器结构：结构：输入轴输入轴泵轮泵轮涡轮涡轮输出轴输出轴曲轴曲轴主动元件：泵轮与曲轴相连从动元件：涡轮与输出轴相连循环圆液力变矩器液力变矩器结构：结构： 可旋转的可旋转的泵轮、涡轮，泵轮、涡轮，固定不动的固定不动的导轮导轮泵轮：泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装有许多平直的叶片，叶片内缘那么装有让变速器油液平滑流过的导环。变矩器壳体与曲轴后端的驱动盘相连接。 涡轮：涡轮上也装有许多扭曲叶片。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相联。涡轮通过花键装在变速器输入轴上，泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有34mm

4、的间隙。 导轮：导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向自由轮安装在与变速器壳体连接的导管轴上。它也是由许多扭曲叶片组成。 变矩器工作轮展开图：将循环圆上的中间流线展开成一直线，各循环圆中间流线均在同一平面上展开。泵轮、涡轮、导轮成为三个环形平面。设nb和Mb为常数。起步时，nw0。设泵轮、涡轮和导轮对液流的作用转矩分别为Mb、Mw和Md，根据液流受力平衡条件， MwMbMd涡轮转矩Mw MwMbMd ，即液力变矩器起了增大转矩的作用。汽车起步并开始加速，nw增加到某一数值，Md0，那么MwMb。nw继续增大，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，MwMbMd，输出转矩比输入转矩小。当nwnb时，工作液停止

5、流动，不 再传递转矩。相对速度w牵连速度u绝对速度v液力变矩器的特性：泵轮转速nb和转矩Mb不变的条件下，涡轮转矩随其转速变化的规律。液力变矩器的传动比 inw / nb=1变矩系数 K Mw / Mb汽车起步、上坡或遇到较大阻力时，假设发动机的转速和负荷不变，车速将降低，即涡轮转速降低，那么变矩系数相应增大，使驱动轮获得较大的转矩。带离合器的三元件液力变矩器变矩器中的导轮设置单向离合器的原因 为了防止汽车高速时出现变矩器的输出扭矩小于输入扭矩的现象，在导轮和固定轴之间安置了单向离合器。当在低速时，作用在导轮叶片正面的液体通过单向离合器锁止使导轮固定，产生增大扭矩的效果。当在高速时，单向离合器

6、解除锁止。行星齿轮传动机构行星齿轮传动机构轴转式齿轮系统，有降速增扭或升速降扭轴转式齿轮系统，有降速增扭或升速降扭 的作用。的作用。由机械原理可知，单排行星齿轮机构的运动关系式为： n1+n2(1+ )n3=0 = n2/ n1行星齿轮机构的组成 单排行星齿轮机构的工作原理1太阳轮1为主动件，行星架3为从动件，齿圈2固定i13=n1/n3=1+=1+z2/z1 2齿圈2为主动件，行星架3为从动件，太阳轮1固定i23=n2/n3=(1+)/=1+z1/z23太阳轮1为主动件，齿圈2为从动件，行星架3固定i12=n1/n2=-= - z2/z14如果太阳轮和齿圈连为一体，n1=n2n1=n2=n3

7、由上可见，单排行星齿轮机构可以获得4种不同的传动比。 n1+n2(1+ )n3=0转速及旋转方向转速及旋转方向固定件固定件主动件主动件 从动件从动件 转速转速旋转方向旋转方向齿圈齿圈太阳轮太阳轮 行星架行星架 减速减速与主动件同向与主动件同向行星架行星架 太阳轮太阳轮 加速加速太阳轮太阳轮齿圈齿圈行星架行星架 减速减速与主动件同向与主动件同向行星架行星架齿圈齿圈加速加速行星架行星架太阳轮太阳轮齿圈齿圈减速减速与主动件反向与主动件反向齿圈齿圈太阳轮太阳轮 加速加速行星齿轮机构变速执行元件制动箍带和伺服油缸 aa1、空档：直接档离合器14别离，低速档制动带6和倒档制动带7松开。各个元件不受约束，不

8、传递动力。2、低速档：直接档离合器别离，倒档制动带7松开，低速档制动带6箍紧其制动鼓，前排太阳轮13固定。动力a前排齿圈12 行星架8 后排行星轮。动力b 后排太阳轮11 后排行星轮。动力ab 后排齿圈9 变速器第二轴10。3、直接挡：直接档离合器14接合，低速档制动带6和倒档制动带7松开。前排太阳轮13与变速器第一轴16和前排齿圈12连成一体，行星架8被联锁，n13=n12=n8。后排行星齿轮机构也被连锁，n9=n11=n8。变速器第一轴16与变速器第二轴10成为一体。i12、倒档：倒档制动带收紧，直接档离合器别离，低速档制动带松开，前排太阳轮13自由转动。行星架8固定。动力第一轴16 后排

9、太阳轮11后排齿圈9 。液力变矩器和行星齿轮系组合的缺点：1、传动比不连续，只能实现分段范围内的无级变速；2、液力传动的效率较低，影响了整车的动力性能与燃料经济性；3、增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围，就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递路线，导致自动变速器零部件数量过多，结构复杂，保养和维护不便。所以汽车行业早就开始研究其它新型变速技术，无级变速(CVT)技术就是其中最有前景的一种。 CVT (Continuously Variable Transmission)技术即无级变速技术，采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。优点：CVT可以实现传动比的连续改变

10、，从而得到传动系与发动机工况的最正确匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。 奥迪针对传统的CVT在斜坡上容易后溜以及行驶中的橡皮筋现象进行了改进，在1999年底正式推出 Multitronic，除了以油冷式多片离合器代替扭力转换器以减少动力流失以外，还有两方面的改进，包括采用金属片链和宽齿比的滑轮组。这条金属片链由1025块金属片和75对串针组成，最大可以承受300牛米的峰值扭力，而传统的V型钢带只可承受200牛米的扭力 Multitronic 有很宽的传动比，介于到之间，相对于传统的变速箱，甚至是手动变速箱，有较高的灵活性，令加速更加顺畅。Multitronic 装置了扭力感应器，确保滑轮夹以适当的力量夹住金属片链，因为过大的夹力会抵消一局部动力，白白的浪费掉，而且也会加速金属片链的磨损。