自动变速器概述与变矩器原理课件

,单击此处编辑幻灯片母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,.,*,自动变速器概述与变矩器原理,主讲：汤爱国,无锡交通技师学院,.,自动变速器概述与变矩器原理主讲：汤爱国无锡交通技师学院.,1,1.自动变速器概述,自动变速器概述与变矩器原理,2.变矩器原理,.,1.自动变速器概述自动变速器概述与变矩器原理2.变矩器原理.,2,1.自动变速器概述,1.1 发展历史,（一）国外的发展历史；（二）中国的发展历史；,（三）性能优点；,1.2 安装位置及分类特点,（一）分类特点与安装位置；（二）发展方向；,.,1.自动变速器概述1.1 发展历史.,3,2. 变矩器原理,2.1 发展历史,（一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器,2.2 现代液力变矩器（Torque Converters）,（一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；,.,2. 变矩器原理2.1 发展历史.,4,了解自动变速器的发展史及发展方向。,掌握自动变速器的分类方法和主要类型。,掌握电控机械式无级变速器（CVT）的基本结构与,工作原理。,自动变速器概述的学习要求,.,自动变速器概述的学习要求.,5,1.1自动变速器发展史,1),1940年美国通用公司在奥兹莫比尔（Oldsmobile）汽车上安装第一台全自动变速器Hydra Mastic。,2）,1948年美国通用公司又在别克（Buick）汽车上装Dyne Flow全自动变速器。,3）,50年代末，日本从西方引进并研制自动变速器，发展迅猛。,.,1.1自动变速器发展史1)1940年美国通用公司在奥兹莫比尔,6,当前自动变速器的主要生产商,主要有：,1）美国的Allison、通用；,2）英国的Borg-Wamer；,3）德国的ZF；,4）意大利的FIAT；,5）日本的TOYOTA，Asian。,.,当前自动变速器的主要生产商主要有：.,7,1）美国三大汽车公司自动变速器的装车率,1983年：,通用公司达到94%；,福特公司达到74%；,克莱斯勒公司达到86%；,1988年：,三大公司都达到了94%以上；,1998年：,城市内行驶的汽车几乎100%的装用了自动变速器。,（一）国外的发展情况1,.,（一）国外的发展情况1.,8,3）日本来以结构紧凑、价格及油耗低著称于世的轿车,1982年大、中、小客车平均占26%；,1986年增至41%；,1992年增至60%；,1998年基本全部普及。,2）德国奔驰和宝马生产的轿车：,1978年装自动变速器的汽车，发动机排量4.5L,以上的占100%，3.5L以下的占80%。,（一）国外的发展情况2,.,3）日本来以结构紧凑、价格及油耗低著称于世的轿车 2）德国,9,（二）中国的发展情况,我国应用液力传动始于20世纪50年代，自行研制出了内燃机和红旗CA770三排座高级轿车的液力传动系统。随后液力传动也在我国获得了一定发展，但发展速度要落后于发达国家。,.,（二）中国的发展情况 我国应用液力传动始于20世纪,10,（三）性能优点,1、可以不踩离合器、实现自动换档而且发动机不会熄火，,所以能有效的提高驾驶方便性，减轻驾驶员的劳动强度。,2、在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配,控制更加精确、有效性能价格比大大提高。,.,（三）性能优点1、可以不踩离合器、实现自动换档而且发动机不会,11,1.2 安装位置及分类特点,（一）分类特点与安装位置,按汽车驱动方式分类,一、前轮驱自动变速器,二、后轮驱自动变速器,三、四轮驱自动变速器,.,1.2 安装位置及分类特点（一）分类特点与安装位置按汽车驱动,12,奥迪A3前轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置,.,奥迪A3前轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置.,13,前驱自动变速器外形特点,.,前驱自动变速器外形特点.,14,宝马750i后轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置,.,宝马750i后轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置.,15,后驱自动变速器外形特点（1）,.,后驱自动变速器外形特点（1）.,16,后驱自动变速器外形特点（2）,.,后驱自动变速器外形特点（2）.,17,沃尔沃S80四轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置,.,沃尔沃S80四轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置.,18,四驱自动变速器外形特点,.,四驱自动变速器外形特点.,19,1）液力-机械式自动变速器，目前技术成熟，应用最广。,在发达国家轿车上的装车率已达80-90%。,2）电控机械式自动变速器，它与手动齿轮变速器的另,部件有一定通用性，保留了传动效率高的优点，目,前在重型货车上选用的较多。,3）电控机械式无级变速器，它与发动机之间还要有自,动离合器，目前在2.5升以下的轿车上得到采用。,2）按机械结构与控制原理形式分类,.,1）液力-机械式自动变速器，目前技术成熟，应用最广。2）按,20,（二） 发展方向,一、 CVT与AMT、AT比较最主要的优点：,1）速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的,速比。,2）动力性、经济性和排放与AT比较，大约可以改善5%左,右。,3）CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿,轮有级变速器比较，结构相对简单，据估计到2010年装,车达到400万辆。,.,（二） 发展方向一、 CVT与AMT、AT比较最主要的优点,21,二、,CVT存在的不足：,1）生产成本高在批量相当时成本可能低些。,2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损,问题。,3）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有,一个自动离合器。,4）技术不成熟，适用车型有限。,（二） 发展方向,.,二、 CVT存在的不足：1）生产成本高在批量相当时成本可能低,22,电控机械式无级变速器结构,.,电控机械式无级变速器结构.,23,电控机械式无级变速器工作与控制原理,.,电控机械式无级变速器工作与控制原理.,24,金属传动带,V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。,.,金属传动带 V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧,25,2. 变矩器原理,2.1 发展历史,（一）安装位置；（二）发展历史；（三）液力偶合器,2.2 现代液力变矩器（Torque Converters）,（一）结构；（二）工作原理；（三）液流形态和效率；,.,2. 变矩器原理2.1 发展历史.,26,学习要求,了解液力变矩器的发展史及发展方向。,掌握液力变矩器的分类方法，结构和工作原理。,掌握电控液力变矩器的控制原理。,.,学习要求.,27,（一）安装位置（1）,2.1 变矩器发展历史,.,（一）安装位置（1）2.1 变矩器发展历史.,28,（一）安装位置（2）,.,（一）安装位置（2）.,29,（二） 发展历史,20世纪初，德国费丁格尔教授提出通过液体动量变化传递动力，效率70,2)取消进、出水管以泵轮和涡轮代替离心泵和水轮机，形成流体循环圆，功率75kw，效率83,3)1912年德国客轮“切勒比茨”号安装变矩器，效率83，介质由水改为油,.,（二） 发展历史20世纪初，德国费丁格尔教授提出通过液体动量,30,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,液力偶合器的作用,将发动机的输出转矩传给变速器。,2）液力偶合器的构造,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）液力偶合器,31,3）液力偶合器的工作原理,液力偶合器的工作原理相当于两个相对放置的电风扇，,当一个通电转动后，另一个未通电的风扇在风能的作,用下，也随之转动。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,3）液力偶合器的工作原理 液力偶合器的工作原理相当于两个,32,实际液力偶合器结构和工作原理示图,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,实际液力偶合器结构和工作原理示图 （三）液力偶合器（Flui,33,4）液力偶合器中油的运动,液力偶合器中的自动变速器油存在两种不同形式的运 动：涡流和环流。,涡流是从泵轮到涡轮的液流。当汽车负荷比较大，涡轮转速较底时，液流以涡流为主。,环流是随曲轴飞轮的旋转运动，沿液力偶合器旋转方向的液流称为环流。当汽车负荷比较小，泵轮和涡轮的转速比较接近时，液流以环流为主。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,4）液力偶合器中油的运动液力偶合器中的自动变速器油存在两种不,34,由于液力偶合器中心的环流对涡流有阻碍作用，因此在,涡轮与泵轮中心设有分裂式导环，用于克服环流的影响,因此液力偶合器主要由泵轮、涡轮、导环和壳体组成。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）.,35,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）.,36,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）.,37,5）液力偶合器的特点,由泵轮旋转的离心力，才使得偶合器中的自动变速器油形成环流，但此时涡轮的转速一定是小于泵轮的，如果涡轮的转速与泵轮相等，两轮中自动变速器油产生的离心力也就相等，因此也就不会有环流了，所以泵轮和涡轮之间必须存在转速差。转速差愈大，两轮边缘处的能量差也就越大，自动变速器油传递的动力也就愈大。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,5）液力偶合器的特点由泵轮旋转的离心力，才使得偶合器中的自动,38,6）液力偶合器的传动效率,液力偶合器在传递能量过程中，必有能量损失，用下式表示,传动效率 （）= = ,涡轮输出功率,泵轮输出功率,M,B,n,B,M,W,n,w,由于液力偶合器仅起传递转矩作用，故,M,W,=,M,B,，有,传动效率 （）= = 传动比（i）,涡轮转速（,n,w,）,泵轮转速（,n,B,）,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,6）液力偶合器的传动效率液力偶合器在传递能量过程中，必有能量,39,100%,1,i,液力偶合效率特性,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,液力偶合器的效率特性,.,100%1i液力偶合效率特性（三）液力偶合器（Fluid,40,因为液力偶合器在正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速，当涡轮与泵轮之间转速差越大时，传动效率也就越低；当涡轮与泵轮之间转速差越小时，传动效率也就越高。当汽车起步时，涡轮转速为零，传动效率也就为零。汽车起步后，涡轮转速逐渐增加，传动效率也随之提高。当涡轮转速等于泵轮转速时，环流不存在，液力偶合器失去传递动力作用，所以当传动比i接近等于1时，传动效率就会突然下降为零。也就是说液力偶合器传动效率永远达不到100。,（三）液力偶合器（Fluid Couplings）,.,因为液力偶合器在正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速，当涡轮,41,2.2 现代液力变矩器（Torque Converters）,（一）现代液力变矩器结构（1）,.,2.2 现代液力变矩器（Torque Converters,42,（一）现代液力变矩器结构（2）,.,（一）现代液力变矩器结构（2）.,43,（一）现代液力变矩器结构（3）,.,（一）现代液力变矩器结构（3）.,44,泵轮工作原理,泵轮与变矩器外壳做成一体，发动机飞轮与变矩器外壳连接，飞轮驱动外壳也就驱动了泵轮，通过离心力使流体从内向外流动。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（1）,.,泵轮工作原理 泵轮与变矩器外壳做成一体，发动机飞轮,45,涡轮工作原理,流体向心流动，液流改变方向，同时驱动与其连接的变速器输入轴（通过花键连接）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（2）,.,涡轮工作原理流体向心流动，液流改变方向，同时驱动与其连接的,46,导轮工作原理,导轮静止不动时，大角度地改变流体方向，使之与泵轮,入角。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（3）,.,导轮工作原理 导轮静止不动时，大角度地改变流体方向，,47,导轮单向离合器的工作原理,单向离合器的组成：,由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,导轮单向离合器的工作原理单向离合器的组成：（二）现代液力变,48,单向离合器工作原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,49,单向离合器工作原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,50,单向离合器工作原理,2) 工作原理：,当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁止，外座圈可自由转动；当外座圈逆时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（4）,.,单向离合器工作原理2) 工作原理：（二）现代液力变矩器部件,51,锁止离合器（TCC）工作原理,锁止离合器的结构：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）工作原理锁止离合器的结构：（二）现代液,52,锁止离合器的结构：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器的结构：（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）.,53,锁止离合器（TCC）工作原理,由泵轮与涡轮之间的转速差最少也有45，,这相当于泵轮与涡轮之间存在有滑转现象，因而无,法达到100效率，所以采用带锁止离合器的液力变,矩器可以解决泵轮与涡轮的转速差问题，进而提高,液力变矩器的效率，使其达到100。,锁止离合器的作用：,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）工作原理 由泵轮与涡轮之间的转速差,54,锁止离合器（TCC）工作原理,如图所示，该变矩器的锁止离合器与外壳相连，,也就是与泵轮相接，而锁止离合器片与涡轮相接，,带锁止离合器的液力变矩器的活塞在油压的作用,下，可以将多片式锁止离合器的盘与片压紧成为,一体，这就使涡轮与泵轮连接成一体，此时液力,传动变为离合器传动，提高了传动效率达到100，,同时还使得油温不再升高。,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）工作原理 如图所示，该变矩器的锁止,55,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理（二）现代液力变矩器部件的工作,56,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理（二）现代液力变矩器部件的工作,57,锁止离合器（TCC）控制原理,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器（TCC）控制原理（二）现代液力变矩器部件的工作,58,锁止离合器分离（别克在OD档处于3档时4T60-E）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器分离（别克在OD档处于3档时4T60-E）（二）,59,锁止离合器结合（别克在OD档处于3档时4T60-E）,（二）现代液力变矩器部件的工作原理（5）,.,锁止离合器结合（别克在OD档处于3档时4T60-E）（二）现,60,（三）现代液力变矩器工作原理（1）,当发动机曲轴带动泵轮旋转时，泵轮带动自动变速器油一起旋转，在离心力的作用下，自动变速器油从叶片的内缘向外缘流动。冲击涡轮的叶片，自动变速油沿着涡轮叶片由外向内流动，冲击到导轮叶片，然后沿着导轮叶片流动，回到泵轮进入下一个循环。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（1）当发动机曲轴带动泵轮旋转时,61,（三）现代液力变矩器工作原理（2）,液流形态,.,（三）现代液力变矩器工作原理（2） 液流形态.,62,（三）现代液力变矩器工作原理（2）,1、我们把从泵轮、涡轮、导轮又到泵轮的液体流动叫,涡流。,液流形态,2、自动变速器油在进行涡流的同时，又绕曲轴中心线,旋转，我们把液体绕轴线旋转的流动，称为环流。,3、,变矩器中液体流动是涡流和环流的混合。实际上，,液体的混合流动是呈螺旋状转动。只不过根据,转速不同以哪种为主的问题。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（2）1、我们把从泵轮、涡轮、导,63,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理工作图(1),.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 增矩原理工作图(1).,64,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理(2) 汽车起步之前,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 增矩原理(2) 汽车起,65,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理(2) 汽车起步之前,M,w,=M,B,+M,D,由于M,w,= -M,w,可以得到：|M,w,|,= | M,B,+M,D,|,导轮反作用力矩的大小和方向都是随涡轮转速的变化而变化，故液力矩值也随之变化,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 增矩原理(2) 汽车起,66,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,增矩原理(3) 汽车起步之后,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 增矩原理(3) 汽车起,67,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,偶合原理工作图,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 偶合原理工作图.,68,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,液力变矩器内油的流动方向,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 液力变矩器内油的流动方,69,（三）现代液力变矩器工作原理（3）,液力变矩器内油的流动方向,.,（三）现代液力变矩器工作原理（3） 液力变矩器内油的流动方向,70,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器的扭矩比和速比,1）液力变矩器扭矩比是输出扭矩与输入扭矩之比；,2）速比是涡轮转速与泵轮转速之比。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4） 液力变矩器的效率液力变,71,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器,扭矩比变化,规律,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4） 液力变矩器的效率 液力,72,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,失速点,：当涡轮转速为零时，称失速点。变矩器输出最大,转矩，转矩比达1.7-2.5。,变矩区,：随着涡轮转速升高，速比增大，转矩比减小。,偶合区,：速比升高到0.85时，转矩比等于1；,输入转矩等于输出转矩，进入偶合区。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4） 液力变矩器的效率失速点：,73,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,液力变矩器,效率,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4） 液力变矩器的效率 液力,74,（三）现代液力变矩器工作原理（4）,液力变矩器的效率,.,（三）现代液力变矩器工作原理（4） 液力变矩器的效率.,75,综上所述，液力变矩器的变矩效率是随涡轮转速的变化,而变化的。,（1）,涡轮转速为零时，变矩器输出扭矩最大，约,为发动机输出扭矩的2.6倍。,(2),当涡轮转速从零开始逐渐增大时，液力变矩器,的输出扭矩逐渐减少。,(3),当涡轮转速达到一定值时，涡轮出油不再冲向导轮，,而是直接转向导轮出口处，此时液力变矩器变为液力,偶合器。,（三）现代液力变矩器工作原理（5）,液力变矩器的工作特性,.,综上所述，液力变矩器的变矩效率是随涡轮转速的变化 （1）,76,（三）现代液力变矩器工作原理（5）,(4)当涡轮转速进一步提高，涡轮出口油液,开始；中击导轮叶片的背面，此时液力变,矩器的输出扭矩开始小于输入扭矩。,液力变矩器的工作特性,（5）另外由于自动变速器油的升温，消耗了动能，因,此液力变矩器效率无法达到100，正常约为95,。,.,（三）现代液力变矩器工作原理（5） (4)当涡轮转速进,77,