AT液力自动变速器概述.ppt

汽车自动变速传动系统机械传动国家重点实验室第二章第二章液力机械自动变速传动液力机械自动变速传动液力机械自动变速器概述液力机械自动变速器概述1液力机械自动变速器结构及原理液力机械自动变速器结构及原理2国内外应用情况国内外应用情况3主要性能特点主要性能特点4主要关键技术主要关键技术5未来发展方向未来发展方向6一、液力机械自动变速器概述一、液力机械自动变速器概述液力自动变速器液力自动变速器AT（AutomaticTransmission），是由液），是由液力变扭器和齿轮变速器组合而成的变速器。液力变矩器是能改力变扭器和齿轮变速器组合而成的变速器。液力变矩器是能改变所传递扭矩的液力传动装置。变所传递扭矩的液力传动装置。液力传动液力传动机械传动机械传动国外发展历程国外发展历程1939年，美国通用汽车公司首先成功研制了由液力偶合器和年，美国通用汽车公司首先成功研制了由液力偶合器和行星齿轮机构变速器组成的四挡液力变速器；行星齿轮机构变速器组成的四挡液力变速器；1939一一1950年的年的11年间是液力自动变速器的成长期。这期间年间是液力自动变速器的成长期。这期间其结构特点是液力传动部件采用液力偶合器，机械变速部分采其结构特点是液力传动部件采用液力偶合器，机械变速部分采用行星齿轮机构；用行星齿轮机构；1950年，美国福特汽车公司成功研制了装有液力变矩器的三年，美国福特汽车公司成功研制了装有液力变矩器的三挡液力自动变速器；挡液力自动变速器；1977年以后，日本丰田汽车公司成功研制了具有超速挡的液年以后，日本丰田汽车公司成功研制了具有超速挡的液力自动变速器；力自动变速器；1983年，日产汽车公司成功研制了四挡液力自动变速器所用年，日产汽车公司成功研制了四挡液力自动变速器所用行星齿轮机构；行星齿轮机构；1989年日产汽车公司开发的五挡液力自动变速器都已装车使年日产汽车公司开发的五挡液力自动变速器都已装车使用；用；1991年，美国通用汽车公司在前轮驱动的轿车上装用年，美国通用汽车公司在前轮驱动的轿车上装用4T60E型电控液力自动变速器；型电控液力自动变速器；目前，全球目前，全球90%以上的以上的AT市场被市场被3家公司垄断，分别为家公司垄断，分别为德国德国ZF公司、日本公司、日本Aisin公司公司、日本日本Jatco公司公司，现已研发出，现已研发出8AT、9AT,其中其中8AT已经实现量产。已经实现量产。国内发展历程国内发展历程从从60年年代代起起，“红红旗旗”770轿轿车车上上使使用用了了具具有有2个个前前进进档档的液力自动变速器；的液力自动变速器；1975年，研制出具有年，研制出具有3个前进档的个前进档的CA774液力自动变速器；液力自动变速器；1995年年，我我国国首首次次在在国国产产公公共共汽汽车车上上装装备备了了Allison自自动动变变速速器器，遍遍及及深深圳圳、上上海海、广广州州、南南京京等等城城市市，其其中中深深圳圳已已占占有有40%；1998年年，上上海海通通用用汽汽车车公公司司生生产产了了4T65E电电子子控控制制自自动动变变速器；速器；1999年年，中中日日合合资资生生产产的的本本田田雅雅阁阁PAX型型平平行行轴轴式式变变速速装装置的轿车也正式投产；置的轿车也正式投产；19991999年年，上海大众的帕萨特，上海大众的帕萨特B5、一汽大众的捷达都市先锋都、一汽大众的捷达都市先锋都装备了自动变速器装备了自动变速器AG4-95；2008年年6月，哈尔滨东安汽车发动月，哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司投资机制造有限公司投资20亿元引进了口本三菱亿元引进了口本三菱4AT和和5AT技术；技术；2008年，吉利推出的熊猫新车搭载了其自主研发的年，吉利推出的熊猫新车搭载了其自主研发的4AT自动自动变速器；变速器；2009年，华泰汽车公司也在内蒙古建设了年，华泰汽车公司也在内蒙古建设了10万平方米的汽车万平方米的汽车发动机和变速器厂，自动变速器引进了德国采埃孚发动机和变速器厂，自动变速器引进了德国采埃孚4AT技术；技术；2011年底，吉利自主开发的年底，吉利自主开发的6AT在全球鹰在全球鹰GC7车型上装车使车型上装车使用；用；2011年，盛瑞传动股份有限公司研发出国内首款年，盛瑞传动股份有限公司研发出国内首款8AT变速箱。变速箱。2.1AT组成与类型组成与类型2.2液力变矩器液力变矩器/耦合器耦合器2.3行星齿轮传动机构行星齿轮传动机构2.4组合式行星齿轮系统组合式行星齿轮系统2.5执行机构执行机构2.6液压控制系统液压控制系统2.7电子控制系统电子控制系统二、液力机械自动变速器结构及原理二、液力机械自动变速器结构及原理1液力变矩器液力变矩器2齿轮变速器齿轮变速器3液压控制装置液压控制装置4电子控制装置电子控制装置5壳体壳体2.1.1 AT的组成的组成2.1AT组成与类型组成与类型壳体壳体油泵油泵离合器片离合器片行星齿轮行星齿轮变速器变速器输出轴输出轴输入轴输入轴液力变矩器液力变矩器电子液压电子液压控制系统控制系统底壳底壳液力传动液力传动机械传动机械传动2.1.2AT的类型的类型1）后驱动型）后驱动型AT：用于：用于FR车辆，输入轴与输出轴同轴线，长车辆，输入轴与输出轴同轴线，长度尺寸较长。度尺寸较长。（一）按变速器内部结构的不同可分为（一）按变速器内部结构的不同可分为2）前驱动型）前驱动型AT：也称自动驱动桥，用于：也称自动驱动桥，用于FF车辆，内部还装有车辆，内部还装有主减速器与差速器，输入轴与输出轴呈前后平行布置，横向尺主减速器与差速器，输入轴与输出轴呈前后平行布置，横向尺寸较宽，长度尺寸较短。寸较宽，长度尺寸较短。普通齿轮普通齿轮又称固定轴式。又称固定轴式。行星齿轮行星齿轮又称旋转轴式。又称旋转轴式。（二）按变速器内部所采用齿轮形式的不同可分为（二）按变速器内部所采用齿轮形式的不同可分为定轴固定齿啮合定轴固定齿啮合中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴Accord采用的液力机械变速箱采用的液力机械变速箱旋转轴式旋转轴式ZFZF旋转轴式变速器旋转轴式变速器（三）按变速器换档控制方式的不同可分为（三）按变速器换档控制方式的不同可分为1）液压控制式（液压式）液压控制式（液压式）早期的车辆使用较多，常见型号有：早期的车辆使用较多，常见型号有：通用公司的通用公司的4T60，4L60，日产公司的日产公司的RL4F03A，丰田公司的丰田公司的A43D等。等。将决定变速器档位的汽车运行参数转变成液压信号，利用将决定变速器档位的汽车运行参数转变成液压信号，利用液压控制原理实现对变速器档位的控制。液压控制原理实现对变速器档位的控制。将决定变速器档位的汽车运行参数转变成电压信号，利用电将决定变速器档位的汽车运行参数转变成电压信号，利用电子控制原理和液压控制原理实现对变速器档位的控制。子控制原理和液压控制原理实现对变速器档位的控制。目前生产的车辆都装备这种变速器，常见型号有：目前生产的车辆都装备这种变速器，常见型号有：通用公司的通用公司的4T65E丰田公司的丰田公司的A540E日产公司的日产公司的RE4F03A现代公司的现代公司的KM177三菱公司的三菱公司的F4A33等等2）电子液压控制式（电液式）电子液压控制式（电液式）（四）按变速器前进档位数的不同可分为（四）按变速器前进档位数的不同可分为2档：如红旗档：如红旗CA770轿车轿车3档：如雪佛莱子弹头的档：如雪佛莱子弹头的3T40型变速器；（型变速器；（2档与档与3档已经越来档已经越来越少）越少）4档：如别克轿车的档：如别克轿车的4T65E型变速器；（应用广泛，绝大多数型变速器；（应用广泛，绝大多数变速器都是变速器都是4档式）档式）5档：主要是在档：主要是在4速自动变速箱和速自动变速箱和6速自动变速箱之间起了一个速自动变速箱之间起了一个过渡作用，目前采用的车型比较少，主要是荣威过渡作用，目前采用的车型比较少，主要是荣威550、海马骑、海马骑士士、MG6以及本田思域。以及本田思域。奔驰5g-tronic五速自动变速器速自动变速器 6档：档：AISIN的的6挡挡AG6-09D；ZF的的6HP-28；日本；日本Jatco6挡挡W6AIA ZF 6HP26 8挡挡奥迪ZF全新8挡自动变速器 宝马全新设计8挡自动变速（五）按变速器功能的不同可分为（五）按变速器功能的不同可分为（1）单纯自动式：只有一种功能，即按自动变档方式工作。）单纯自动式：只有一种功能，即按自动变档方式工作。（大都数（大都数AT都采用这种）都采用这种）（2）自动）自动/手动一体式：既可以按自动变速方式运行，又可以手动一体式：既可以按自动变速方式运行，又可以以手动换档方式运行。以手动换档方式运行。（常见车型有：宝马（常见车型有：宝马.奔驰奔驰.奥迪等）奥迪等）2.2液力变矩器液力变矩器/耦合耦合器器主动元件（泵轮）：叶轮、外壳主动元件（泵轮）：叶轮、外壳从动元件（涡轮）从动元件（涡轮）泵轮与涡轮之间有泵轮与涡轮之间有3-4mm间隙。间隙。两者装合后，通过轴线的纵断面呈两者装合后，通过轴线的纵断面呈环形，称为循环圆。环形，称为循环圆。从动轴从动轴涡轮涡轮泵轮泵轮耦合器外壳耦合器外壳曲轴曲轴2.2.1液力耦合器液力耦合器1.1.结构组成结构组成泵泵轮轮接接收收发发动动机机传传来来的的机机械械能能，传传给给工工作作液液，使使其其提提高高动动能能，然然后后由由工作液传给涡轮。工作液传给涡轮。工作液的循环流动是耦合器实工作液的循环流动是耦合器实现传动的必要条件。现传动的必要条件。液液力力耦耦合合器器在在正正常常工工作作时时，泵泵轮轮转转速速总总是是大大于于涡涡轮轮转转速速，如如果果二二者者转转速速相相等等，液液力力耦耦合合器器则则不不起起传传动作用。动作用。注意：注意：液力耦合器只起传递转矩作用，而不起改变转矩大小液力耦合器只起传递转矩作用，而不起改变转矩大小的作用。的作用。泵轮泵轮涡轮涡轮2.2.工作原理工作原理 3.3.耦合器传动特点耦合器传动特点泵轮的输入转矩与涡轮输出转矩相等泵轮的输入转矩与涡轮输出转矩相等-不计液力损失不计液力损失液力偶合器的液力偶合器的传动效率传动效率为涡轮轴上的输出功率为涡轮轴上的输出功率Pw与泵轮与泵轮上的输入功率上的输入功率Pb 之比用之比用表示。表示。Pw/Pbwnw/（bnb）因：因：bw故：故：nw/nb=i式中式中:nb泵轮转速泵轮转速nw涡轮转速涡轮转速i液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比。液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比。耦合器只能传递扭矩耦合器只能传递扭矩，但，但“软连接软连接”给汽车带来多方面的给汽车带来多方面的好处好处：在在没没有有附附加加其其他他机机械械操操纵纵装装置置的的情情况况下下，能能够够平平稳稳地地切切断断和和接接通通发发动动机机和和驱驱动动轮轮之之间间的的动动力力传传递递，能能够够很很好好地地适适应应汽汽车车平稳起步的要求。平稳起步的要求。“软软连连接接”可可以以通通过过液液体体为为介介质质，吸吸收收传传动动系系统统的的冲冲击击和和振振动动，延长零部件的寿命和减少噪声延长零部件的寿命和减少噪声 由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，结构复杂、由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，结构复杂、成本成本高、效率低高、效率低，此自动变速器的车在低、高速行驶时，油耗非，此自动变速器的车在低、高速行驶时，油耗非常大。常大。缺点：缺点：1.1.结构组成结构组成泵轮与壳连成一体为泵轮与壳连成一体为主动元件；主动元件；壳体做成两半，用螺壳体做成两半，用螺栓连接，壳外有起动齿圈栓连接，壳外有起动齿圈涡轮悬浮在变矩器内涡轮悬浮在变矩器内与从动轴相连；与从动轴相连；导轮悬浮在泵轮与涡轮之间，通过导轮悬浮在泵轮与涡轮之间，通过单向离合器单向离合器及导轮固定及导轮固定套固定在变速器外壳上，套固定在变速器外壳上，单向离合器（只允许导轮单向旋转，单向离合器（只允许导轮单向旋转，不允许其逆转）不允许其逆转）使导轮可以顺时针方向转动，而不能逆时针方使导轮可以顺时针方向转动，而不能逆时针方向转动。向转动。壳壳壳壳泵轮泵轮涡轮涡轮导轮导轮起动起动齿圈齿圈2.2.2液力变矩器液力变矩器液力变矩器实物图液力变矩器实物图泵轮泵轮涡轮涡轮导轮导轮泵泵轮轮：泵泵轮轮与与变变矩矩器器壳壳体体连连成成一一体体，其其内内部部径径向向装装有有许许多多扭扭曲曲的的叶叶片片，叶叶片片内内缘缘则则装装有有让让变变速速器器油油液液平平滑滑流流过过的的导导环环。变矩器壳体与曲轴后端的飞轮相连接。变矩器壳体与曲轴后端的飞轮相连接。涡轮：涡轮：涡轮上也有许多叶片。但涡轮上也有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶片的扭曲方向相反片的扭曲方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相连。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相连。泵轮叶片与涡轮叶片相对安装，中间有泵轮叶片与涡轮叶片相对安装，中间有34mm的间隙。的间隙。导轮：导轮：导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与自动变速器壳体连接的导管轴上自动变速器壳体连接的导管轴上。它也是由许多扭曲叶片组。它也是由许多扭曲叶片组成的，通常由铝合金浇铸而成，其目的是为了成的，通常由铝合金浇铸而成，其目的是为了变矩器在某些变矩器在某些工况下具有增大扭矩的功能。工况下具有增大扭矩的功能。2.2.变矩器作用变矩器作用传递转矩：传递转矩：发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过过ATF传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。无级变速：无级变速：根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。实现转速和转矩的无级变化。自动离合自动离合：液力变矩器由于采用液力变矩器由于采用ATF传递动力，当踩下制动传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。驱动油泵：驱动油泵：ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵一般是由液力变矩器壳体驱动的。油泵一般是由液力变矩器壳体驱动的。3.3.变矩器输出扭矩增大的原理变矩器输出扭矩增大的原理涡流涡流:从泵轮从泵轮涡轮涡轮导轮导轮泵轮的液体流动泵轮的液体流动环流环流:液体绕轴线旋转的流动液体绕轴线旋转的流动变矩器的液流方向是由涡流和环流合成的变矩器的液流方向是由涡流和环流合成的增矩过程：增矩过程：MW=Mb+Md 变矩器不仅能传递转矩，而且能在泵轮转矩不变的情况下，变矩器不仅能传递转矩，而且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮的转速随着涡轮的转速(反映着汽车行驶速度反映着汽车行驶速度)不同而改变涡轮输出的转不同而改变涡轮输出的转矩数值。矩数值。增矩原理增矩原理变矩器扭矩的增大变矩器扭矩的增大值并不是一个恒定的值并不是一个恒定的值，扭矩增大值与汽值，扭矩增大值与汽车的速度有关车的速度有关变变矩矩器器之之所所以以能能起起变变矩矩作作用用，是是由由于于在在循循环环流流动动的的过过程程中中，固固定定不不动动的的导导轮轮给给涡涡轮轮一一个个反反作作用用力力矩矩，使使涡涡轮轮输输出出的的转转矩矩不不同同于于泵泵轮输入的转矩。轮输入的转矩。4.4.变矩器工作原理变矩器工作原理工作原理视频工作原理视频u汽车起步前汽车起步前:nw=0，nb0，nwVb（环流）（环流）Mw=Md+Mb涡涡轮轮转转矩矩Mw大大于于泵泵轮轮的的转转矩矩Mb，即即液液力力变变矩矩器器起起了了增增大大转转矩矩的的作作用用当当汽汽车车处处于于起起步步状状态态，变变矩矩器器具具有有最最大大的的扭扭矩矩增增大大值值，通通常常可可达达1.82.5倍倍 5.5.不同工况下变矩器工作过程分析不同工况下变矩器工作过程分析 当当涡涡轮轮和和泵泵轮轮转转速速之之比比达达到到0.80.80.850.85左右时：左右时：Md=0，Mb=Mwu汽车起步后开始加速汽车起步后开始加速（起步后的中间状态）（起步后的中间状态）涡涡轮轮转转速速nw w从从零零逐逐渐渐增增加加。速速度度v vb b的的增增加加，冲冲向向导导轮轮叶叶片片的的液液流流的的绝绝对对速速度度vcvc将将随随着着逐逐渐渐向向上上倾倾斜斜，使使导导轮轮上上所所受受转转矩矩值值逐逐渐减小渐减小。若若涡涡轮轮转转速速nw继继续续增增大大，液液流流绝绝对对速速度度vc的的方方向向冲冲击击导导轮轮的的背背面面，导导轮轮转转矩矩方方向向与与泵泵轮转矩方向相反轮转矩方向相反Mw=Mb-Md即即变变矩矩器器输输出出转转矩矩反反而而比比输入转矩小。输入转矩小。当当nw=nb，工工作作液液在在循循环环圆圆中中的的流流动动停停止止，将将不不能能传传递递动力。动力。u汽车高速运行汽车高速运行当当nw=0.85nb时，此时时，此时nbnw，油液速度，油液速度Vc流向导轮的正面，流向导轮的正面，Md0，MwMb+Md，可见，可见MwMb，起变扭作用。，起变扭作用。当当nw=0.85nb时，油液速度时，油液速度Vc与导轮叶片相切，与导轮叶片相切，Md=0，Mw=Mb，为偶合器，为偶合器(液力联轴器液力联轴器)。此转速称为。此转速称为“偶合工作点偶合工作点”。当当nwnb时，油液速度时，油液速度Vc流向导轮的背面，流向导轮的背面，Md为负值，导轮为负值，导轮欲随泵轮同向旋转，导轮对油液的反作用力冲向泵轮正面，故欲随泵轮同向旋转，导轮对油液的反作用力冲向泵轮正面，故Mw=Mb-Md。当当nw=nb时，循环圆内的液体停止流动，停止扭矩的传递。时，循环圆内的液体停止流动，停止扭矩的传递。故故nw的增大是有限度的，它与的增大是有限度的，它与nb的比值不可能达到的比值不可能达到1，一般小于，一般小于0.9。液液力力变变矩矩器器特特性性变变矩矩器器在在泵泵轮轮转转速速nb和和转转矩矩Mb不不变变的的条条件件下下，涡涡轮轮转转矩矩Mw随随其其转转速速nw变化的规律。变化的规律。液液力力变变矩矩器器传传动动比比i输输出出转转速速 与与 输输 入入 转转 速速 之之 比比，即即i=nw/nb1。0.8-0.9最佳。最佳。液液力力变变矩矩器器变变矩矩系系数数输输出出转转矩矩Mw与与转转入入转转矩矩Mb)之之比比，用用K表示，即表示，即K=Mw/Mb。6.6.液力变矩器特性液力变矩器特性为为什什么么说说液液力力变变矩矩器器是是一一种种能能随随汽汽车车行行驶驶阻阻力力的的不不同同而而自自动改变变矩系数的无级变速器？动改变变矩系数的无级变速器？变变矩矩系系数数K是是随随涡涡轮轮转转速速的的改改变变而而连连续续变变化化的的。当当汽汽车车起起步步、上上坡坡或或遇遇到到较较大大阻阻力力时时，如如果果发发动动机机的的转转速速和和负负荷荷不不变变，车车速速将将降降低低，即即涡涡轮轮转转速速降降低低。于于是是，变变矩矩系系数数相相应应增增大大，使使驱驱动动轮获得较大的转矩，轮获得较大的转矩，保证汽车能克服增大的阻力而继续行驶。保证汽车能克服增大的阻力而继续行驶。随随着着液液流流冲冲击击角角度度的的变变化化，作作用用在在叶叶轮轮上上的的力力发发生生变变化化。当当液液流流完完全全反反向向时时，输输出出的的作作用用力力可可为为输输入入力力的的2倍倍。考考虑虑到到传传动动效效率率的的损损失失，液液力力变变矩矩器器输输出出扭扭矩矩可可接接近近输输入入扭扭矩矩的的2倍倍（因此液力变矩器最大变扭系数小于（因此液力变矩器最大变扭系数小于2)。滚柱式单向离合器的构造和工作原理滚柱式单向离合器的构造和工作原理7.7.单向离合器单向离合器导导轮轮逆逆时时针针旋旋转转时时，滚滚柱柱向向外外座座圈圈和和内内座座圈圈形形成成的的楔楔形形槽槽的的宽宽槽槽处处滚滚动动，滚滚柱柱与与外外座座圈圈（包包括括导导轮轮）一一起起绕绕内内座座圈圈转动。转动。导导轮轮顺顺时时针针旋旋转转时时，滚滚柱柱向向楔楔形形槽槽窄窄槽槽处处滚滚动动，从从而而阻阻止止外外座座圈圈（包括导轮）的滚动。（包括导轮）的滚动。内内座座圈圈固固定定，当当外外座座圈圈顺顺时时针针旋旋转转时时，楔楔块块顺顺时时针针旋旋转转，L1L，楔块阻止外座圈旋转。，楔块阻止外座圈旋转。楔块式单向离合器的构造和工作原理楔块式单向离合器的构造和工作原理作用作用闭锁控制闭锁控制将泵轮与涡轮刚性连接，以提高传动效率。将泵轮与涡轮刚性连接，以提高传动效率。液液力力变变矩矩器器在在低低速速时时有有增增矩矩的的作作用用，而而高高速速达达到到耦耦合合之之后后就就没没有有增增矩矩的的作作用用了了。理理论论上上转转矩矩比比是是1，但但由由于于油油内内部部的的摩摩擦擦会会造造成成一一定定的的损损失失，并并且且泵泵轮轮和和涡涡轮轮之之间间也也有有4%5%的的转转矩矩损损失失，这这样样就就导导致致实实际际转转矩矩比比小小于于1。为为了了提提高高液液力力变变矩矩器器的的传传递递效效率率，改改善善变变矩矩器器在在高高速速工工况况下下的的效效率率，降降低低燃燃油油消消耗耗，一一般般在在液力变矩器中都加装锁止离合器液力变矩器中都加装锁止离合器8.8.锁止离合器锁止离合器 涡涡轮轮的的背背面面加加装装一一个个液液压压控控制制的的摩摩擦擦式式离离合合器器，通通过过控控制制进进入入变变矩矩器器油油液液方方向向控控制制接接合合与与分分离离。汽汽车车高高速速行行驶驶时时，锁锁止止离离合合器器接接合合，泵泵轮轮与与涡涡轮轮连连成成一一体体，提提高高了了传传动动效效率率，使使得得=1=1。当当汽汽车车起起步步或或在在颠颠簸簸不不平平的的路路上上行行驶驶时时，锁锁止止离离合合器器分分离离，泵泵轮轮与与涡涡轮轮分开。分开。带锁止离合器的综合液力变矩器带锁止离合器的综合液力变矩器压力油经油道进入压力油经油道进入后，推动活塞右移，压紧后，推动活塞右移，压紧从动盘，锁止离合器，使从动盘，锁止离合器，使泵轮与涡轮接合成一体旋泵轮与涡轮接合成一体旋转，变矩器不起作用。转，变矩器不起作用。锁止离合器的接合取锁止离合器的接合取决于发动机转速和车速，决于发动机转速和车速，并由液压自动操纵控制机并由液压自动操纵控制机构进行。构进行。压盘压盘从动盘从动盘传力盘传力盘涡轮涡轮泵轮泵轮导轮导轮涡轮涡轮轮毂轮毂锁止离合器的工作过程锁止离合器的工作过程9.9.液力变矩器的锁止控制液力变矩器的锁止控制 锁止控制实质上就是确定在何点进行液力档与机械档之锁止控制实质上就是确定在何点进行液力档与机械档之间的转换，即确定最佳锁止点。锁止点的选择应根据实际情间的转换，即确定最佳锁止点。锁止点的选择应根据实际情况来决定，有在偶合器工况点，也有在对应最高效率点，或况来决定，有在偶合器工况点，也有在对应最高效率点，或者设在它们中间。者设在它们中间。为了实现所要求的锁止控制，一般可采用单参数控制和为了实现所要求的锁止控制，一般可采用单参数控制和和双参数控制两种方案。单参数控制包括以涡轮转速、车速和双参数控制两种方案。单参数控制包括以涡轮转速、车速和档位为参数进行控制。双参数控制，包括以泵轮和涡轮转和档位为参数进行控制。双参数控制，包括以泵轮和涡轮转速为参数的控制方式、涡轮转速和节气门开度为参数的控制速为参数的控制方式、涡轮转速和节气门开度为参数的控制方式以及车速和节气门为参数的控制方式。方式以及车速和节气门为参数的控制方式。10.10.液力变矩器的滑差控制液力变矩器的滑差控制通过调节驱动离合器动作的油压，可以实现锁止离合器的完通过调节驱动离合器动作的油压，可以实现锁止离合器的完全分离、完全锁止和各种锁止程度的滑差控制。由于存在离合器全分离、完全锁止和各种锁止程度的滑差控制。由于存在离合器的滑转，一部分动力经液力传递，另一部分经锁止离合器机械传的滑转，一部分动力经液力传递，另一部分经锁止离合器机械传递，不仅能提高传动效率，减小了振动与冲击，并且低速时可以递，不仅能提高传动效率，减小了振动与冲击，并且低速时可以避免紧急制动造成的发动机熄火。避免紧急制动造成的发动机熄火。液力变矩器滑差控制的控制策略液力变矩器滑差控制的控制策略在在低低发发动动机机转转速速下下，完完全全不不考考虑虑锁锁止止，以以隔隔离离发发动动机机低低速速时时较大的转矩波动向变速器传递。较大的转矩波动向变速器传递。在在发发动动机机中中高高转转速速小小负负荷荷时时，转转矩矩波波动动较较小小，这这时时液液力力变变矩矩器完全锁止，以提高传动效率。器完全锁止，以提高传动效率。在在发发动动机机中中高高转转速速大大负负荷荷时时，转转矩矩波波动动较较大大，保保持持锁锁止止离离合合器一定的滑转。器一定的滑转。一个钢片固定在离合器组件毂上，另一个固定在离合器盘上。一个钢片固定在离合器组件毂上，另一个固定在离合器盘上。锁止时，突然作用在一个钢片上的转矩被弹簧的压缩作用所吸收，锁止时，突然作用在一个钢片上的转矩被弹簧的压缩作用所吸收，后一个钢片在弹簧压缩后才转动。发动机的扭转振动在减振弹簧后一个钢片在弹簧压缩后才转动。发动机的扭转振动在减振弹簧压缩过程中被衰减了。使发动机和传动系之间的刚性联系变成弹压缩过程中被衰减了。使发动机和传动系之间的刚性联系变成弹性联系，使离合器接合柔和。性联系，使离合器接合柔和。离合器的减振离合器的减振变矩器非锁止工况，靠液力传递转矩，属于软连接，靠油液变矩器非锁止工况，靠液力传递转矩，属于软连接，靠油液衰减振动。衰减振动。锁止工况锁止工况靠减振弹簧减振。靠减振弹簧减振。减振弹簧均匀地布置在离合盘上（大部分是布置在外端），减振弹簧均匀地布置在离合盘上（大部分是布置在外端），被夹在两个铆接在一起地钢片之间。被夹在两个铆接在一起地钢片之间。11.11.液力变矩器供油系统液力变矩器供油系统1.带走变矩器工作时产生的热量，对工作液体进行强制冷却。带走变矩器工作时产生的热量，对工作液体进行强制冷却。2防止液力变矩器中产生气蚀现象。防止液力变矩器中产生气蚀现象。3补偿液力变炬器中工作液体的漏损，保证液力变矩器中，补偿液力变炬器中工作液体的漏损，保证液力变矩器中，始终充满工作掖体。始终充满工作掖体。4当与换档操纵油路系统共用时，保证操纵油路系统的供油。当与换档操纵油路系统共用时，保证操纵油路系统的供油。供油系统的主要功用供油系统的主要功用变矩器供油系统变矩器供油系统1-滤油器滤油器2-液压泵液压泵3-定压阀定压阀4-溢流阀溢流阀5-变矩器变矩器6-背压阀背压阀7-冷却器冷却器8-冷却润滑冷却润滑9-油箱油箱ATFATF油的外循环油的外循环12.12.液力变速器的工作特性液力变速器的工作特性1 1）基本概念：速比，变矩比，偶合工况，失速状态）基本概念：速比，变矩比，偶合工况，失速状态当发动机的转速当发动机的转速N和转矩和转矩M一定时，泵轮的转速一定时，泵轮的转速nB和转矩和转矩MB也也一定，此时，涡轮与泵轮之间的转矩比一定，此时，涡轮与泵轮之间的转矩比K、转速比、转速比i和传动效率和传动效率三者的变化关系：三者的变化关系：偶合工况偶合工况变矩比变矩比K=1 i=iM一般希望一般希望iM尽可能大尽可能大涡轮转矩涡轮转矩Mw与泵轮转矩与泵轮转矩MB相等相等失速状态失速状态转速比转速比i=0变矩比变矩比K=K0起动变矩比起动变矩比一般希望一般希望K0较大，以获得较大的起步力矩较大，以获得较大的起步力矩指液力变矩器在一定范围内，按一定规律无级地改变由泵轮指液力变矩器在一定范围内，按一定规律无级地改变由泵轮轴传至涡轮轴的转矩值的能力。轴传至涡轮轴的转矩值的能力。13.13.液力变矩器的三项基本性能液力变矩器的三项基本性能变矩性能变矩性能变矩比变矩比经济性能经济性能指液力变矩器在传递能量过程中的效率指液力变矩器在传递能量过程中的效率i1i2imaxi*最高效率值最高效率值高效区范围速比比值高效区范围速比比值透穿性能透穿性能指变矩器涡轮轴上转矩转速变化时，泵轮轴上转矩转速相应指变矩器涡轮轴上转矩转速变化时，泵轮轴上转矩转速相应变化的能力变化的能力可分为：正透穿、负透穿、不透穿和混合透穿。可分为：正透穿、负透穿、不透穿和混合透穿。透穿性系数透穿性系数:T 1正透穿正透穿T 1负透穿负透穿T 1 不透穿不透穿负荷特性与负荷抛物线负荷特性与负荷抛物线正透穿正透穿负透穿负透穿混合透穿混合透穿不透穿不透穿自动变矩和传动效率之间存在着矛盾，其规律是：自动变矩和传动效率之间存在着矛盾，其规律是：14.14.液力传动的特性曲线液力传动的特性曲线起动工况起动工况高效区工况高效区工况偶合器工况偶合器工况透透穿穿度度T K0lB0hmaxlB*i*K1i1iMlBM评价指标体系(10参数)最高效率工况最高效率工况行星轮行星轮太阳轮太阳轮齿圈齿圈 行行星星排排中中的的行行星星架架（行行星星轮轮安安装装在在行行星星架架上上）及及齿齿圈圈往往往往与与离离合合器或制动器联结在一起器或制动器联结在一起.制动器制动器齿圈齿圈 行星轮行星轮太阳轮太阳轮2.3行星齿轮传动行星齿轮传动2.3.1行星齿轮传动结构组成行星齿轮传动结构组成优点：优点：(1)(1)体积小，质量小；体积小，质量小；(2)(2)结构紧凑，承载能力大；结构紧凑，承载能力大；(3)(3)传动效率高；传动效率高；(4)(4)传动比大；传动比大；(5)(5)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。缺点缺点：(1)(1)材料优质、结构复杂；材料优质、结构复杂；(2)(2)制造和安装困难；制造和安装困难；(3)(3)造价高。造价高。2.3.2行星齿轮传动的特点行星齿轮传动的特点组成：太阳轮、行星轮、行星轮架和齿圈。组成：太阳轮、行星轮、行星轮架和齿圈。2.3.3单排行星齿轮系统单排行星齿轮系统（一）单排行星齿轮机构的特性方程式（一）单排行星齿轮机构的特性方程式1.作用于太阳轮上的力矩：作用于太阳轮上的力矩：M1=F1r12.作用于齿圈上的力矩：作用于齿圈上的力矩：M2=F2r23.作用于行星架上的力矩：作用于行星架上的力矩：M3=F3r34.齿圈与太阳轮的齿数比为齿圈与太阳轮的齿数比为：=Z2/Z1=r2/r1r3=(r1+r2)/2=(1+)r1/2行星轮行星轮太阳轮太阳轮齿圈齿圈行星架行星架行星架行星架F3r3F2F1r1r2由行星轮的力平衡条件可得：由行星轮的力平衡条件可得：F1=F2、F3=2F2太阳轮、齿圈和行星架上的力矩分别为：太阳轮、齿圈和行星架上的力矩分别为：M1=F1r1、M2=F2r1、M3=（+1）F1r1根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：M1 1+M2 2+M3 3=0单排行星齿轮机构一单排行星齿轮机构一般运动规律特性方程式般运动规律特性方程式 1+2（+1）3=0n1+n2（+1）n3=0r3r1r2F2F1F3（1 1）太阳轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定：）太阳轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定：n2=0i13=n1/n3=1+=1+Z2/Z1（二）单排行星齿轮机构的工作原理（二）单排行星齿轮机构的工作原理（2 2）齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮固定：）齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮固定：n1=0i23=n2/n3=(1+)/=1+Z1/Z2（3 3）太阳轮为主动件，齿圈为从动件，行星架固定：）太阳轮为主动件，齿圈为从动件，行星架固定：n3=0i12=n1/n2=Z2/Z1（4 4）若使）若使n2=n1 则：则：单排单级行星齿轮机构传动方案单排单级行星齿轮机构传动方案序号主动件从动件固定件传动比备注1太阳轮行星架齿圈1+降档降档2行星架太阳轮齿圈1/(1+)升档升档3齿圈行星架太阳轮1+1/降档降档4行星架齿圈太阳轮/(1+)升档升档5太阳轮齿圈行星架 倒档倒档6齿圈太阳轮行星架-1/倒档倒档7任意两个连成一体1直接档直接档8既无元件制动，又无任意二元件连成一体自由转动不能传动不能传动行星齿轮传动联想记忆示意图行星齿轮传动联想记忆示意图 为方便记忆，可以将行星齿轮传动转换成普通圆柱齿轮传动。为方便记忆，可以将行星齿轮传动转换成普通圆柱齿轮传动。太阳轮相当于最小的齿轮，齿圈相当于中等齿轮，行星架相当于太阳轮相当于最小的齿轮，齿圈相当于中等齿轮，行星架相当于最大的齿轮。其中行星架的齿数等于太阳轮齿数与齿圈齿数之和最大的齿轮。其中行星架的齿数等于太阳轮齿数与齿圈齿数之和 1 1齿圈固定齿圈固定太阳轮主动，行星架被动，最小的齿轮带动最大的齿轮旋转太阳轮主动，行星架被动，最小的齿轮带动最大的齿轮旋转降速，传动比最大，在汽车上用作前进降速，传动比最大，在汽车上用作前进1 1档；反之，若行星架主档；反之，若行星架主动，太阳轮被动，最大的齿轮带动最小的齿轮旋转，升速，传动动，太阳轮被动，最大的齿轮带动最小的齿轮旋转，升速，传动比最小，在少数汽车上使用，作为前进超速比最小，在少数汽车上使用，作为前进超速2 2档。档。2 2太阳轮固定太阳轮固定齿圈主动，行星架被动，较大齿轮带动最大齿轮旋转，降齿圈主动，行星架被动，较大齿轮带动最大齿轮旋转，降速，传动比较大，在汽车上常用作前进速，传动比较大，在汽车上常用作前进2 2档；反之，若行星架主档；反之，若行星架主动，齿圈被动，最大齿轮带动较大齿轮旋转，升速，传动比略动，齿圈被动，最大齿轮带动较大齿轮旋转，升速，传动比略小于小于1 1，在汽车上用作前进超速，在汽车上用作前进超速1 1档。档。3 3行星架固定行星架固定太阳轮主动，齿圈被动，最小齿轮带动较大齿轮旋转，降太阳轮主动，齿圈被动，最小齿轮带动较大齿轮旋转，降速，反向，在汽车上用作倒档。速，反向，在汽车上用作倒档。单单排排行行星星齿齿轮轮机机构构能能提提供供的的实实际际适适用用的的传传动动比比数数目目有限：有限：一些传动比的效率低一些传动比的效率低一些传动比的结构复杂。一些传动比的结构复杂。为为了了满满足足汽汽车车行行驶驶需需要要的的多多种种传传动动比比，通通过过增增加加行行星星排排来来实实现现，一一般般具具有有三三挡挡或或四四挡挡的的自自动动变变速速器器至至少少需需要两个行星排连接在一起。要两个行星排连接在一起。2.4组合行星齿轮系统组合行星齿轮系统行星齿轮机构行星齿轮机构行行星星齿齿轮轮机机构构由由3 3套套行行星星机机构构和和各各4 4个个离离合合器器/制制动动器器/单单向向离离合器组成合器组成2号离合器(C2)3号离合器(C3)1号离合器(C1)3号制动器(B3)前行星齿轮2号制动器(B2)4号制动器(B4)输入轴4号离合器(C4)4号单向离合器(F4)2号单向离合器(F2)1号单向离合器(F1)3号单向离合器(F3)中间轴中间行星齿轮输出轴1号制动器(B1)后行星齿轮 现代汽车的自动变速器采用行星齿轮机构和非行星齿轮机构现代汽车的自动变速器采用行星齿轮机构和非行星齿轮机构两种机构。两种机构。复合式行星齿轮机构复合式行星齿轮机构两排或多排行星齿轮机构连接两排或多排行星齿轮机构连接辛普森式行星齿轮机构辛普森式行星齿轮机构两排行星齿轮，共用一个太阳轮两排行星齿轮，共用一个太阳轮拉威捺式行星齿轮机构拉威捺式行星齿轮机构两个太阳轮，两排行星齿轮共用两个太阳轮，两排行星齿轮共用 一个内齿圈一个内齿圈串联式行星齿轮机构串联式行星齿轮机构前前行行星星排排行行星星架架与与后后行行星星排排内内齿齿圈圈为为同同一一构构件件，前前行行星星排排内齿圈则与后行星排行星架为同一构件。内齿圈则与后行星排行星架为同一构件。辛普森式行星齿轮变速器从辛普森式行星齿轮变速器从7070年代开始，为通用、福特、年代开始，为通用、福特、克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于其汽车自动变速器上。克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于其汽车自动变速器上。2.4.1辛普森式行星齿轮机构辛普森式行星齿轮机构1-前齿圈前齿圈2-太阳轮组件太阳轮组件3-行星齿轮行星齿轮4-后行星架后行星架5-前行星架和后齿圈组件前行星架和后齿圈组件采用双行星排采用双行星排前后两行星排的太阳轮连为一个整体，称前后两行星排的太阳轮连为一个整体，称为太阳轮组件；前排的行星架