第十三章液力机械传动

第十三章液力机械传动本章内容：液力偶合器，液力变矩器，液力机械变速器，液力机械传动的液压自动操纵系统。本章重点：重点：液力机械变速器的结构和工作原理。第一节概述一、液力机械传动变速器的组成二、液力机械传动的分类液力机械传动采用液力变矩器与机械变速器串联或并联方式连接。本章主要介绍以串联方式组成的液力自动变速器。1.按齿轮变速器种类§行星齿轮式§定轴齿轮式2.按齿轮变速器的档位数目§三档§四档、五档…3.按驱动方式前置后驱动式：一般称为自动变速器。主要用于高级轿车和客车。前置前驱式：前置前驱式一般称为自动变速驱动桥。主要用于中高级以下轿车。第二节液力变矩器的结构和工作原理一、普通液力变矩器1.组成：带有弯曲叶片的泵轮、涡轮和导轮。可由铝合金铸造或钢板冲压焊接而成。军用车辆和工程机械通常采用铸造叶轮。轿车因批量大，所用变矩器通常采用钢板冲压焊接而成。组装后的液力变矩器2.工作原理机械联结关系：发动机泵轮，涡轮传动轴液流关系：泵轮涡轮导轮泵轮能量关系：机械能液体动能机械能变矩器内液流的循环流动和圆周运动－螺旋运动3.特点（变矩作用）当泵轮转速不变时，涡轮转速越低，输出的转矩越大。即自动适应性。相当于自动变速。表达式：4.分析涡轮转矩的变化来自于导轮的作用力矩。5.外特性曲线(M－nT特性)用于汽车传动系分析：§起步§正常行驶6.无因次参数和特性不同的nB，有不同的M－nT曲线§§变矩系数K=MT/MB§转速比i=nT/nB§效率η=MTnT/(MBnB)=Ki原始特性曲线 TBD MMM=+ 2222 () DuDDuTT MQvRvRr=-第三节液力变矩器的类型一、普通式液力变矩器二、综合式液力变矩器能使涡轮出口液流冲击导轮叶片背部时，导轮不起作用，可避免负的导轮转矩工况出现。导轮上安装单向离合器（超越离合器、自由轮机构）导轮上安装的滚柱弹簧式单向离合器§楔块式（支柱式）单向离合器俗称8字轮，楔块有长短两条对角线。nT小时，导轮不转，产生反作用力矩。以增加涡轮输出力矩。nT大时，单向离合器松开，导轮旋转，无反作用力矩，MT＝MB特点：§低速比时为变矩器，输出转矩大§高速比时为偶合器，输出效率高三、闭锁式液力变矩器1.原理§液力变矩器有液流损失，最高效率约90％。§变矩器在汽车起步、爬坡等低速工况有较大作用，但在汽车高速行驶时，优点不明显。§在泵轮和涡轮之间安装闭锁离合器，变液力连接成为机械连接。§闭锁离合器由锁止电磁阀控制闭锁式液力变矩器原理简图2.特点：§低速时，闭锁离合器分离，液力传动§高速时，闭锁离合器接合，机械传动，传动效率接近100％。§闭锁时会有冲击第四节行星齿轮变速器一、组成§行星齿轮机构(行星排)三个基本构件：太阳轮，行星架(及行星轮)，齿圈§操纵机构离合器、制动器、单向离合器二、汽车传动用行星齿轮机构1.单星行星排：一个行星轮同时与齿圈和太阳轮作内外啮合§普通式行星排§复式双联行星排太阳轮、四个行星轮、行星架和齿圈构成的普通式行星排2.双星行星排：两个行星轮互相啮合，再分别与齿圈和太阳轮作内外啮合§普通式§长短行星轮式3.行星排基本元件太阳轮、齿圈、行星架三、单排行星齿轮机构的运动规律图示的太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为z1、z2、z3，齿圈与太阳轮的齿数比为α。单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式：n1+an2-(1+a)n3=0在太阳轮、齿圈和行星架三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，第三元件固定或使其运动受一定的约束，则整个轮系以一定的传动比传递动力。四、操纵机构结构和工作原理1.离合器§作用：连接轴和行星排的旋转元件，或连接行星排的两个基本元件，成为一个整体转动。§结构：湿式、多片式离合器。离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等。§原理：摩擦片以内花键装在花键毂（主动件）上。钢片以外花键装在离合器鼓（从动件）上。摩擦片与钢片相间放置，并有间隙。当液压油进入活塞左端，向右推压，使摩擦片与钢片压紧，主动件和从动件成一体，同速旋转。2.制动器§作用：固定行星排中的基本元件，阻止其旋转。（1）片式制动器§结构：与多片式离合器基本相同。§原理：钢片装在固定壳体上，摩擦片装在旋转的制动鼓上。在压力油作用下，活塞降摩擦片与钢片压紧，旋转鼓被制动。（2）带式制动器§结构：制动带，活塞，伺服油缸，活塞杆（顶杆），回位弹簧等。§原理：制动带套在旋转的制动鼓外（有一定间隙），一端固定，一端与推杆接触。液压油进入油缸后，推出活塞和活塞杆（顶杆），促动推杆，收紧制动带，旋转的鼓被制动。3.单向离合器§作用：在一个旋转方向上固定行星排的基本元件进行传力，而反方向不传力。主要作用是改善换档质量，使其更平稳。§结构：与综合式液力变矩器所用的单向离合器完全相同。机械操纵而非液压操纵。五、典型行星齿轮变速器工作原理1.红旗CA7560轿车自动变速器行星齿轮机构§两个单星行星排§一个离合器和两个制动器（1）空档无操纵元件结合，两排行星齿轮机构的各元件均不受约束，可自由转动，不能传递动力。（2）低速档离合器分离，倒档制动带松开，低速档制动带抱紧，前排太阳轮固定。动力一部分从前排齿圈经行星架传给后排行星轮，另一部分直接经后排太阳轮传到后排行星轮，两部分汇合后由后行星排齿圈输出。（3）直接档制动带放松，离合器接合。前排太阳轮与输入轴和前排齿圈连成一体，行星排以相同的速度旋转，因行星架是前后共用的，故后排行星齿轮机构也被联锁，输入输出成一体，i=１。（4）倒档低档制动带松、离合器分离，倒档制动带收紧，行星架被固定。此时，前排太阳轮可以自由转动，前排行星齿轮机构不起传动作用。动力输往后排太阳轮。因行星架固定，后排齿圈输出，旋转方向与太阳轮相反。变速器档位与操纵元件的关系§空档：无操纵元件工作§低档：低档制动器工作§直接档：离合器结合§倒档：倒档制动器工作2.辛普森三档行星齿轮变速器有三个前进档和一个倒档结构特点：双行星排，四个独立元件：前排齿圈、前后太阳轮组件、后排行星架、前行星架和后齿圈组件。C1－倒档及高档离合器；C2－前进离合器；B1－2档制动器；B3－低档及倒档制动器；3－前行星架；4－后行星架和制动鼓；5－前后太阳轮组件§换档操纵：2离合器，3制动器、2单向离合器§作用：前进离合器C1：连接输入轴和前齿圈倒档及高档离合器C2：连接输入轴和前后太阳轮组件：２档制动器B1与２档单向离合器F1组合、２档强制制动器B2：固定前后太阳轮组件倒档及低档制动器B3或单向离合器F2：固定或单向锁止后行星架