液力变矩器
液力变矩器的名词解释
液力变矩器的名词解释液力变矩器（Fluid Coupling）是一种常见的传动装置，用于传递动力和变换转矩，并在起步、换挡和降低转速时提供顺畅的驱动力。
它由一个外壳、一个泵和一个涡轮组成，通过油液的粘滞性实现动力传递。
液力变矩器的工作原理源自流体力学和运动守恒定律。
液力变矩器的外壳通常由钢铁材质制成，具有高度耐磨和耐腐蚀的特性。
外壳内有涂有摩擦材料的摩擦片，用于提高摩擦系数。
摩擦片上有刻有扇形槽的泵轮，又被称为泵。
泵的作用是将油液加压并产生流动。
液力变矩器内还装有一个涡轮，又被称为扇轮或轮子。
涡轮的作用类似于风扇，将流动的油液转化为动力。
涡轮内有叶片，可以使用液压力量作用于其上，从而生成转动力。
泵和涡轮通过油液流动的力量相连，实现转矩的传递。
在液力变矩器的运行过程中，油液被压入泵轮，产生高速的液体流动。
这种高速流动会将动能转化为液压能，并传递到涡轮上。
涡轮随即开始转动，同时传递动力到传动轴和其他相关部件。
这种方式使得液力变矩器能够在不引起机械磨损的情况下实现转矩的调节和传递。
液力变矩器的一个关键特点是其变矩性能。
通过调整油液的流动，液力变矩器可以提供不同的转矩输出。
在起步时，液力变矩器可以实现较大的转矩输出，而在高速行驶时，转矩输出相对较小，以提供更好的经济性和燃油效率。
这种变矩调节的能力使得液力变矩器在汽车、工程机械和船舶等各种交通和工业领域广泛应用。
尽管液力变矩器具有许多优点，如顺滑的驱动、良好的冷却和减振效果，但也存在一些局限性。
由于液力传递机制的特性，液力变矩器在传递动力时会有一定损耗。
这导致一部分输入功率会被浪费，使得液力变矩器的效率相对较低。
另外，液力变矩器还有一定的体积和质量，这可能对整个传动系统的重量和尺寸产生不利影响。
为了解决这些问题，现代汽车工程领域已经开发出了许多其他的传动装置，如离合器和自动变速器。
这些装置在某些情况下可以替代液力变矩器，并提供更高的效率和性能。
然而，液力变矩器仍然广泛应用于许多领域，特别是在大型车辆和工程机械中，因为它们在起步和低速行驶时提供了极佳的驱动性能和可靠性。
液力变矩器课件
液力变矩器的发展趋势
随着技术的不断进步，液力变 矩器将越来越智能化、高效化 和环保化。
液力变矩器在未来的应 用前景
液力变矩器将在新能源汽车、 智能机械和交通运输等领域发 挥更大作用。
液力变矩器的结构
液力变矩器由泵轮、涡轮和导向器组成，通过引入液体传递动力和转矩。
液力变矩器原理
1 流体力学基础
液力变矩器的工作基于流体力学原理，涉及流体动力学和涡流传递等内容。
2 液力变矩器的工作原理
液力变矩器利用液体在泵轮和涡轮之间的相对转速差来实现转矩传递。
3 液力变矩器的性能参数
液力变矩器的性能参数包括变速比、传递效率和涡轮锁定等。
液力变矩器的故障排除
2
和冷却系统，确保液力变矩器的正常 运行。
通过故障诊断和排除，解决液力变矩
器在使用过程中出现的问题。
3
液力变矩器的更换和维修
当液力变矩器无法修复时，需要进行 更换或维修，以保证车辆或机械的正 常运行。
液力变矩器的发展与趋势
液力变矩器的历史发展
液力变矩器从20世纪初诞生以 来，经历了多次技术革新和应 用扩展。
液力变矩器的应用
汽车
液力变矩器在汽车中广泛应 用于自动变速器，提供平稳 的加速和换档体验。
工程机械
液力变矩器在工程机械上用 于传动系统，提供强大的扭 矩输出和变速功能。
船舶
液力变矩器在船舶上用于推 进系统，实现高效的转矩传 递和船舶的运动控制。
液力变矩器的维护与故障排除
1液力变矩器的保养定期更换液体和滤清器，检查密封件
液力变矩器课件
液力变矩器是一种在汽车、工程机械和船舶等领域广泛应用的传动装置。本 课件介绍液力变矩器的原理、应用以及维护与故障排除等内容，并展望其未 来的发展趋势。
液力变矩器
4.1.1液力变矩器构造1、三元一级双相型液力变矩器三元是指液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮三个主要元件组成的。
一级是指只有一个涡轮（部分液力偶合器里装有两个涡轮，工作时油液容易发生紊乱）。
双相是指液力变矩器的工作状态分为变矩区和偶合区。
图4-1为液力变矩器三个主要元件的零件图2、液力变矩器的结构和作用泵轮的叶片装在靠近变速器一侧的变矩器壳上，和变矩器壳是一体的。
变矩器壳是和曲轴或曲轴上的挠性板用螺栓连接的，所以泵轮叶片随曲轴同步运转。
发动机工作时，它引导液体冲击涡轮叶片，产生液体流动功能，是液力变矩器的主动元件。
1-变速器壳体 2-泵轮 3-导轮 4-变速器输出轴 5-变矩器壳体6-曲轮 7-驱动端盖 8-单向离合器 9-涡轮涡轮装在泵轮对面，二者的距离只有3~4mm，在增矩工况时悬空布置，被泵轮的液流驱动，并以它特有的速度转动。
在锁止工况时它被自动变速器油挤到离合器盘上，随变矩器壳同步旋转。
它是液力变矩器的输出元件。
涡轮的花键毂负责驱动变速器的输入轴（涡轮轴）。
它将液体的动能转变为机械能。
导轮的直径大约是泵轮或涡轮直径的一半。
并位于两者之间。
导轮是变矩器中的反作用力元件，用来改变液体流动的方向。
导轮叶片的外缘一般形成三段式油液导流环内缘。
分段导流环可以引导油液平稳的自由流动，避免出现紊流。
导轮支承在与花键和导轮轴连接的单向离合器上。
单向离合器使导轮只能与泵轮同向转动。
涡轮的油液流经导轮时改变了方向，使液流返回泵轮时，液流的流向和导轮旋转方向一致，可以使泵轮转动更有效。
图4-3为液力变矩器油液流动示意图。
图上通过箭头示意液体流动方向。
油液由泵轮的外端传入涡轮的外端，经涡轮内端传到导轮时改变了油液的流动方向，经导轮传给泵轮的油液的流动方向恰好和泵轮的旋转方向一致。
3、液力变矩器的锁止和减振液力变矩器用油液作为传力介质时，即使在传递效果最佳时，也只能传递90%的动力。
其余的动力都被转化为热量，散发到油液里。
液力变矩器原理
液力变矩器原理
液力变矩器是一种利用液流的转动动能转换为机械动能的装置。
液力变矩器的主要原理是利用携带动能的工作液体在叶轮和导向叶片之间产生流动，并通过液体的阻力来达到变矩的目的。
液力变矩器主要由泵、液力涡轮和导向叶片组成。
泵是液力变矩器的动力源，它通过转子和叶轮之间的传递力，将动力传输给工作液体。
液力涡轮是液力变矩器的传递装置，将来自泵的动能转化为液体的动能。
液力涡轮旋转起来，推动液体形成旋涡流动，然后经过导向叶片的引导，使液体重新进入泵来实现循环。
当液力变矩器处于空转状态时，工作液体从泵中的转子中吸入，然后经过泵的叶轮的动力传输给液力涡轮，液力涡轮开始旋转。
由于液体的阻力作用，液力涡轮的旋转速度较泵的旋转速度慢，形成了一种转速比。
当液力变矩器连接到负载上时，液力涡轮带动负载一起旋转，使液体在液力涡轮和导向叶片之间产生流动，并通过流动的液体来传递转矩。
转矩的大小取决于液体的流动量和液流的速度。
液力变矩器通过调节工作液体的流量和转速比来实现变矩的效果。
当负载较大时，液力变矩器会自动调整液流量和转速比，进而实现输出更大的转矩。
这使得液力变矩器在汽车、船舶、工程机械等领域中得到广泛应用。
液力变矩器结构与原理
液力变矩器结构与原理液力变矩器（Torque Converter）是一种被广泛应用于汽车、船舶等动力传动系统中的液力传动装置。
它的主要作用是将发动机输出的高速低扭矩转化成低速大扭矩，从而实现汽车启动、加速、变速和传动的功能。
液力变矩器的结构复杂而精密，它包含了泵轮、涡轮、导叶轮等不同的部件，其中每个部件都扮演着特定的角色。
本文将详细介绍液力变矩器的结构与原理。
一、液力变矩器的结构液力变矩器是由泵轮、涡轮、导叶轮和油封等部件组成的。
泵轮和涡轮是液力变矩器的两个主要组成部分，其结构和相互配合决定液力变矩器的工作性能。
1. 泵轮（Pump Impeller）泵轮是液力变矩器的输入元件，它由一定数量的楔形叶片组成，其主要作用是将发动机输出的动力转化成液力。
当发动机运转时，泵轮产生旋转的动力，它通过离心力作用将工作介质（液体）强制送入涡轮。
2. 涡轮（Turbine Runner）涡轮是液力变矩器的输出元件，它与泵轮相对应，也由楔形叶片组成。
当泵轮发送液力流入涡轮时，涡轮受到液压的作用转动，从而输出扭矩。
涡轮的运转速度受到扭矩的大小以及返转器的变矩比的影响。
3. 导叶轮（Stator）导叶轮是液力变矩器的第三个组成部分，它位于泵轮和涡轮之间，主要用于改变流体的流向。
导叶轮的叶片可以自由调节，可以根据工作状态的需求来改变流体的流向，协助转化扭矩和提高效率。
4. 油封（Oil Seal）油封是用于保持液力变矩器内压力稳定的部件，它位于泵轮和涡轮之间，防止液体泄漏。
油封的质量和性能直接影响液力变矩器的工作效果和寿命。
二、液力变矩器的工作原理液力变矩器主要依靠流体的转化和涡旋流的原理来工作，通过泵轮、涡轮和导叶轮之间复杂的相互作用来实现转矩的变化。
液力变矩器的工作原理分为四个工作区域：冲击区、变矩区、松开区和高效率区。
1. 冲击区当发动机启动并带动泵轮开始旋转时，泵轮产生的涡旋流体流向涡轮，但此时导叶轮的叶片处于开启状态。
液力变矩器
b、 变矩器油温过高
1、故障现象：温度超过130℃。 2、故障原因分析 引起变矩器油温过高的原因，可从液力补偿系 统进行分析。以TY220型推土机为例，引起变 矩器油温过高的具体原因如下： （1）冷却器的冷却效果不良； （2）补偿油压不对; （3）油量不够; （4）油质不良; （5）推土机失速过多; （6）回油泵失效; （7）其他.
液力耦合器的构造简图
1.泵轮壳 2-涡轮 3-泵轮 4-输入轴 5-输出轴 6、7-尾部切去一片 的叶片
液力偶合器
三、液力变矩器工作原理
泵轮、涡轮和导轮 叶栅组成的环形空 腔称为循环圆。为 了分析方便，通常 将循环圆在轴面上 的断面来表示整个 循环圆，并把这个 断面图称之为液力 液力 变矩器的循环圆。 变矩器的循环圆 循环圆的最大直径 D，称为液力变矩 器的有效直径 有效直径。 有效直径
MT = M B + M D
液力变矩器的变矩原理
a)当n1=常数，n2=0时； b)当n1=常数，n2逐渐增加时；
当推土机低速行驶 低速行驶时，涡流速度va大，环流速 低速行驶 度vb小，合成的液流vc冲击导轮的正面，导轮 的单向离合器起作用而锁止。
推土机中速行驶 中速行驶，当涡轮的转速是泵轮转速的 中速行驶 0.85倍时，合成的液流方向正好与导轮叶片相 切，此时M D=0，变矩器相当于偶合器，对应的 转速称为“偶合器工作点”。
当前，履带式 推土机上主要 采用液力变矩 液力变矩 器和液力机械 液力机械 变矩器。 变矩器 目前，国内履 带推土机主要 采用三元件单 级单相液力变 矩器，美国卡 特皮勒公司主 要采用功率外 分流的液力机 械变矩器，日 本小松公司主 要采用闭锁式 液力变矩器。
二、推土机液力变矩器的组成
车辆动力学液力变矩器.pptx
1.静态原始特性模型
λX106 K
10 2.4
2.0 8
1.6 6
1.2 4
0.8
2 0.4
0 0.0 0.0
i0.2
0.4
0.6
传动比 i
η
η
K
1.0
λ
i=nT / nB
0.8 ，D，nB
0.6
M B gBnB2 D5
0.4
M T KM B
0.2
0.0
0.8
1.0
第13页/共26页
四、液力变矩器原始特性模型
TB
(s) (s)
G11(s) G21(s)
G12 G22
(s) (s)
M M
B T
(s) (s)
利用系统 辨识得到
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感谢您的观看。
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2 0.4
η
η
K
1.0
λ
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0.0
0.0
0
第9页/共26页 i
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
三、液力变矩器的原始特性
2. 液力变矩器原始特性的确定方法
nB MB nT MT
，D
i nT nB
K MT MB
B
MB
gnB2 D5
h M TnT M BnB
λX106
8
2001
859.8
785
1574.5 0.39 1.83 0.718
9 2002.5 902.4
603.4
1815 0.30 2.01 0.606
《液力变矩器》课件
03
液力变矩器的设计
Chapter
设计原则与要求
功能性原则
确保液力变矩器能够实现预期的功能，如传 递扭矩、变速等。
可靠性原则
设计应保证液力变矩器的稳定性和耐用性， 能够承受各种工况和环境条件。
经济性原则
在满足性能要求的前提下，尽量降低制造成 本和维护成本。
，形成各零部件的精确形状。
热处理
04 对部分零部件进行热处理，提
高其机械性能。
装配与调试
05 将各零部件组装成完整的液力
变矩器，并进行性能调试。
表面处理
06 对液力变矩器进行涂装、防锈
等表面处理，以提高其耐久性 和外观质量。
关键制造工艺技术
精密铸造技术
用于制造液力变矩器的某些复杂形状的零部 件，如涡轮、导轮等。
液力变矩器的种类与特点
种类
根据工作原理和结构特点，液力变矩 器可分为单级、双级和多级变矩器。
特点
液力变矩器具有优良的自动变速和变 矩能力，能够吸收振动、缓和冲击、 承受过载和防止突然停车等优点。
液力变矩器的应用领域
01
汽车工业
用于汽车的自动变速器和无级变 速器，实现汽车的平稳起步、加 速和减速。
智能化设计
将传感器和控制系统集成到液 力变矩器中，实现对其工作状
态的实时监测和自动控制。
04
液力变矩器的制造工艺
Chapter
制造工艺流程
材料准备
01 根据液力变矩器的设计要求，
准备所需的各种原材料，如铸 件、锻件、板材等。
毛坯制备
02 对原材料进行加工，形成液力
变矩器的毛坯。
机械加工
第十三章 液力变矩器
第十三章 液力变矩器
液压与液力传动
§13-3 综合式变矩器 1、工况转换元件（单向离合器） 单向离合器安装在导轮与固定不动的空心轴套之间，当液体冲击导轮 时使导轮旋转。 2、工况转换原理 【分析】设：车辆用变矩器代替离合器，行驶阻力由大逐步减小。 则：涡轮转速增加。涡轮出口牵连速度增加，相对速度减小，使涡轮 出口液体由冲击导轮正面（凸面）转变为冲击导轮背面。由于液体冲击导 轮背面时导轮旋转，故变矩器先后呈现为有固定导轮的变矩器工况和无固 定导轮的偶合器工况，效率逐步提高。
第十三章 液力变矩器
液压与液力传动
三、自动变矩原理 【分析】设：车辆用变矩器代替离合器，行驶阻力由大逐步减小。 则：涡轮转速增加。一方面，循环圆流量下降，使输入、输出扭矩均 下降，另一方面，涡轮出口牵连速度增加，相对速度减小，使涡轮出口液 体由冲击导轮正面（凸面）转变为冲击导轮背面，扭矩由输出大于输入逐 步转变输入大于输出。 【结论】装有变矩器的车辆能根据行驶阻力的变化，实现自动地、无 级地变速和变矩。
第十三章 液力力变矩器
液压与液力传动
第十三章 液力变矩器 §13-1 液力变矩器的工作原理 一、能量传递原理 【分析】液力变矩器的结构和工作过程。 【结论】泵轮出口液体斜向冲击涡轮叶片，使涡轮旋转（同偶合器）。 二、液力变矩器的扭矩 【分析】 MB+ MT+ MD=0 【结论】 M2 = MT/ = - MT = MB+ MD = M1+ MD 【推论】 变矩系数K= M2/ M1大于、等于、小于均有可能。
液力变矩器的简单介绍
1.变矩性能 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。
K f i
评价指标：
①起动变矩比： K0
②偶合器工况点速比： iM
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h
K
lB
K
h
lB
0
i1 i* i2 imiax
一、液力变矩器的性能
2.经济性能 指液力变矩器在传递能量过程中的效率。
0.2 1.0 0.1 0.5
1
21
(a)
2 (b)
O 0.2 0.4 0.6 0.8 (c)
h (%) 80 60 40 20
i
良好路面、高挡行驶时使用
闭锁后状态有何不同?
一般与单向联轴器配合使用
可实现拖车起动发动机及下长坡时利用发动机制动
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三、液力变矩器分类
4.按刚性连接的涡轮数目分类 级：刚性连接在一起的涡轮数目。
DⅠ
5
100
h
TⅠ
B
TⅡ DⅡ
lB 106(min2/ r2 m)4
K
80
TⅢ
3.0
3
lB
60
2.0
2
40
1.0
1
20
0
0
0
0.2
0.4
0.6
i
(b)
1）避免单级时提高起动变矩 比时，最高效率大幅下降；
K0 5 ~ 7 h* 0.80 ~ 0.85
2）多级变矩器的涡轮和导轮 可采用短直叶片，对冲击不敏 感，因此高效区范围加大；
h f i
评价指标：
h
K
lB
K
液力变矩器的结构和工作原理
液力变矩器的结构和工作原理1. 液力变矩器的简介液力变矩器，听起来有点高大上，其实它就像汽车的“肚子”，负责传递动力，控制转速。
我们平时开车，尤其是自动挡的车，几乎每天都在跟这个小家伙打交道。
你知道吗？在你轻轻踩下油门的一瞬间，液力变矩器就开始发挥它的魔法了，让车子如同飞一样顺畅。
就像打了一针兴奋剂，车子在起步时，竟然能比我们想象的更快，真是神奇得让人瞠目结舌。
2. 液力变矩器的结构2.1 主要部件液力变矩器主要有三个关键部分：泵轮、涡轮和定子。
首先，泵轮就像一个健身教练，负责将发动机的动力转换成液体的流动。
它一转，油液就开始欢快地舞动，冲向涡轮。
涡轮呢，就像个追求者，拼命追赶泵轮，把动力接住，然后将其转化为车轮的旋转。
再说说定子，定子就像个调皮的孩子，负责改变液体流动的方向，确保动力的输出更有效。
各个部件就像一场默契的舞蹈，步伐一致，配合得天衣无缝。
2.2 工作过程说到液力变矩器的工作过程，那可真是千姿百态。
简单来说，当你踩下油门，泵轮的转速瞬间飙升，油液被猛地甩出，形成强大的液体动力。
这个时候，涡轮会接收这股力量，开始转动，带动车轮。
而且呀，液力变矩器可以根据车速和负载的变化自动调节动力传递的比例，让你在不同的路况下，都能感觉到如同飞翔的感觉，真是顺风顺水。
3. 液力变矩器的工作原理3.1 动力传递液力变矩器的核心就是利用液体的流动来传递动力。
当泵轮转动时，油液被加速，形成一个强大的液压流。
涡轮接收到这个液流后，开始转动，这时候就好比是一场能量的接力赛。
无论你是从静止到加速，还是在高速公路上风驰电掣，液力变矩器都能灵活应对，让你在各种情况下都能获得最佳的驾驶体验。
更牛的是，它还能在你停车时，自动切断动力传递，这样就不会让你在红灯前“煎熬”了。
3.2 效率与优势说到效率，液力变矩器也有一套自己的诀窍。
它通过调节液体的流动，实现无级变速。
你想想看，这种不依赖于齿轮的设计，减少了机械磨损，延长了使用寿命。
《液力变矩器》课件
工作范围
总结词
工作范围描述了液力变矩器在不同转速和扭 矩下的工作状态。
详细描述
工作范围是指液力变矩器能够适应的转速和 扭矩范围。了解工作范围对于选择合适的液 力变矩器以及正确使用和维护变矩器至关重 要。在实际应用中，需要根据具体的工作条 件和需求来确定适合的工作范围。
油液特性
总结词
油液特性对液力变矩器的性能和寿命具有重要影响。
特点
变速器需要具备高精度、高稳定性和耐久性等特点，以确保车辆的 行驶安全和舒适性。
油液及冷却系统
01
作用
油液及冷却系统的主要作用是为液力变矩器提供润滑和冷却，确保其正
常运转。
02 03
工作原理
油液在循环流动过程中，通过与变矩器内部的零件接触，带走热量并润 滑零件表面。同时，冷却系统通过循环冷却水将热量传递给散热器，以 保持液力变矩器的正常工作温度。
《液力变矩器》PPT课件
• 液力变矩器概述 • 液力变矩器的结构与组成 • 液力变矩器的工作流程 • 液力变矩器的性能参数 • 液力变矩器的维护与保养 • 液力变矩器的未来发展与展望
01
液力变矩器概述
定义与工作原理
定义
液力变矩器是一种能量转换装置，它可以将发动机的机械能转换为液体的动能 和势能，再传递给变速器。
液力变矩器运转异常
01
检查液力变矩器的输入和输出轴是否正常，检查油液的清洁度
和油位是否正常。
油温过高
02
检查液力变矩器的散热系统是否正常，检查油液的循环是否顺
畅。
油压异常
03
检查液压系统的压力传感器是否正常，检查油泵和溢流阀的工
作状态。
06
液力变矩器的未来发展与展望
液力变矩器的功能
液力变矩器（Hydraulic Torque Converter）是一种用于传递动力和变换扭矩的机械装置，广泛应用于自动变速器系统中。
液力变矩器的主要功能包括以下几个方面：
动力传递：液力变矩器可以将内燃机的动力传递给传动系统，实现车辆的运动。
当发动机运转时，液力变矩器将引擎输出的旋转动力传递给传动系统，驱动车辆前进。
扭矩变换：液力变矩器可以通过液力传动的方式实现扭矩的变换。
当车辆启动或行驶过程中需要较大的起动扭矩或爬坡扭矩时，液力变矩器可以通过液力传递，提供额外的转矩增益，以满足车辆的需求。
车速调节：液力变矩器能够通过调节内部液体的流动状态，实现车辆的速度调节和传动比的变化。
根据车辆驾驶需求和工况变化，液力变矩器可以自动调整液体的流动特性，以实现不同车速和传动比的变化。
隔离振动：液力变矩器具有一定的缓冲和隔离振动的功能。
在发动机运转时，液力变矩器可以通过液体的阻尼效应，减轻或消除发动机运转时的振动和冲击，提高车辆的平稳性和乘坐舒适性。
总之，液力变矩器作为自动变速器系统中重要的传动装置，具有动力传递、扭矩变换、车速调节和隔离振动等功能，为车辆提供了平稳的动力输出和灵活的变速控制。
液力变矩器资料
P&E
P&E
4.工作原理
导轮旳作用是：增长涡轮旳输出力矩
P&E
5.工作状态：
导轮不转时：变矩状态。 导轮转动时：偶合状态。
P&E
导轮经过单向离合器与轴套相连
P&E
6.锁止离合器
1）构造构成
P&E
2）作用 将泵轮与涡轮刚性连接，以提升传动效
率。
P&E
3）工作条件
温度：ATF温度正常，达60度以上， 速度：约60-70km/h， 档位：3档或4档，(有些车1、2、3、4档)
P&E
液力变矩器Torque Converter
一 .作用 1 .自动分离与结合，传递并增大扭矩， 2 .缓冲发动机与传动系之间旳冲击， 3. 起飞轮旳作用， 4. 驱动AT液压系统旳油泵。
P&E
二. 液力偶合器 1. 构成 由 泵轮Turbine 与 涡轮Impeller 构成。 2.原理：泵轮Turbine带动油液Fluid转旳力矩MP，油 液Fluid带动涡轮Impeller转旳力矩MT ， MP = MT
P&E
P&E
三 .液力变矩器
1.构成பைடு நூலகம்
泵轮、涡轮、导轮
2.原理 泵轮带动油旳力矩MP， 油带动涡轮旳力矩MT， 导轮推动油旳力矩MD
MP + MD = MT
P&E
三 .液力变矩器
三. 液力变矩器
P&E
3.类型 单级双相三元件综合式
单级：一种涡轮输出动力， 双相：偶合与变矩器两种状 态， 三元件：泵轮、涡轮、导轮。
P&E
8.ATF油旳外循环
简述液力变矩器的工作原理
简述液力变矩器的工作原理液力变矩器（Hydraulic Torque Converter）是一种利用液力传递力矩的装置，广泛应用于各种机械设备和车辆中，如汽车、船舶、起重机等。
液力变矩器通过液体的静压力和动力转换产生驱动力和加速扭矩，从而实现动力传递和变速的功能。
下面将详细介绍液力变矩器的工作原理。
液力变矩器由三个主要部件组成：泵轮（pump impeller）、涡轮（turbine impeller）和导向叶片组（stator）。
液力变矩器的工作原理可以分为三个阶段：涡流阶段（Torque Phase）、过渡阶段（Stall Phase）和轴向转动阶段（Acceleration Phase）。
1.涡流阶段（Torque Phase）：在涡流阶段，发动机中的转动动力通过传动轴传递给液力变矩器的泵轮。
泵轮旋转产生离心力，使工作液体由泵轮中心向边缘流动，并向外界形成一个旋转的涡流区。
在该涡流区中，工作液体与涡轮叶片接触，产生一个相反的涡流方向。
由于涡轮上的涡流方向与泵轮的涡流方向相反，涡轮受到一个阻碍旋转的力矩。
该旋转涡流的力矩正是液力变矩器实现加速转动的原理。
2.过渡阶段（Stall Phase）：当涡流阶段的涡流产生足够大的力矩时，涡轮开始转动。
转动的涡轮将工作液体重新引导回泵轮，形成一个封闭的液体环流，进入到下一阶段。
在此阶段中，液力变矩器起到传递转动力矩和承载转动负载的作用。
3.轴向转动阶段（Acceleration Phase）：一旦涡轮开始转动，液力转换器就进入了轴向转动阶段，同时涡轮的旋转速度也开始加速。
液体在泵轮和涡轮之间的流动变得更加强烈，通过液流的不断加速转换能量，并继续传递转动力矩。
在此阶段中，液力变矩器将转动的动力传递给驱动轴，实现机械设备或车辆的加速。
总结起来，液力变矩器的工作原理是利用液体的静压力和动力转换产生驱动力和加速扭矩。
通过涡流阶段、过渡阶段和轴向转动阶段的连续工作，液力变矩器实现了动力传递和变速的功能。
液力变矩器结构与原理课件
电动化与智能化
随着电动汽车的普及，液力变矩器也面临着电动化与智能 化的挑战。需要与电动汽车的动力系统相匹配，同时也需 要融入智能化的控制策略。
液力变矩器的新型技术与挑战
新型材料
为了提高液力变矩器的性能和使用寿命，新型材料如高强度合金、陶瓷等被引入到液力变矩器的制造中。
先进制造技术
采用先进的制造技术，如3D打印、精密铸造等，能够提高液力变矩器的制造精度和效率，降低成本。
扭矩调节
通过调节液力变矩器内部 的液体流量和叶片角度， 可以实现扭矩的调节。
液力变矩器的效率与特性
效率定义 效率影响因素
特性曲线 高效区域
液力变矩器的效率是指输出功率与输入功率之比，反映了液力 变矩器的能量转换效率。
液力变矩器的效率受多种因素影响，包括液体黏性、叶片角度 、转速比等。
液力变矩器的特性曲线描述了其输入输出扭矩、转速比和效率 之间的关系，为液力变矩器的选型和匹配提供依据。
在特性曲线上存在高效区域，液力变矩器在该区域内工作时效 率较高，应优先考虑工作在该区域。
04 液力变矩器的应用与发展
液力变矩器在自动变速器中的应用
自动变速核心
液力变矩器是自动变速器中的核 心部件，通过液体的动量传递来 实现发动机与变速器之间的无级
变速。
平稳性与效率
液力变矩器能够吸收发动机的扭 矩振动，提供平稳的输出。同时 ，其内部叶轮的设计也影响着变
03
设计与优化
泵轮的设计需要考虑与涡轮的匹配，以实现高效的扭矩传递和变矩效果
，同时泵轮的叶片形状、数量和角度等参数也需要经过优化，以减少液
压损失和提高效率。
涡轮
结构组成
涡轮是液力变矩器的输出元件，由涡轮轴、径向叶片和轮毂组成。
液力变矩器工作原理
液力变矩器工作原理
液力变矩器是一种利用液体传动力和转矩的装置。
它的工作原理主要有以下几个方面：
1. 回转运动：液力变矩器内部由两个相互嵌套的螺旋桨组成，一个称为泵轮，另一个称为涡轮。
泵轮和涡轮之间有一个密封的螺纹连接。
当发动机输出动力传递到泵轮时，泵轮会以高速旋转，将工作液体（通常是液体）分散到涡轮周围的密封螺纹空间中。
2. 工作液体传动力：当工作液体进入螺纹空间后，由于泵轮的旋转动力，工作液体会形成离心力，使其产生高速运动。
这种高速运动形成的动能会传递给涡轮上，使涡轮也以相对高速旋转。
3. 转矩传递：通过涡轮的高速旋转，液体会迫使涡轮与驱动轴相互连接，并将转动力传递给驱动轴。
这样一来，液力变矩器就可以实现将发动机的动力传递到车辆的驱动轴上。
4. 变矩效应：液力变矩器还具有自动变矩的特性。
在低速行驶或启动时，液力变矩器的工作液体会产生充分的转矩，使车辆具备足够的起步动力。
而在高速行驶时，液力变矩器的工作液体会流经特殊设计的螺纹空间，减小转矩传递的能力，从而减小发动机的负载。
总体来说，液力变矩器利用液体的运动和动能传递的原理，实
现了发动机动力的传递和转矩的变化，提高了车辆的行驶性能和平稳性。
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各种透穿性变矩器的比较
如果非透穿，正透穿和负透穿的液力变 矩器在高效区的转速比的比值相同的 话，那么液力变矩器和发动机共同工作 时所获得的高效率工作范围以正透穿的 液力变矩器为最大，不透穿的液力变矩 器居中，负透穿的液力变矩器为最小。
共同工作输出特性
共同工作的输出特性，是指发动机与液 力变矩器共同工作时，输出转矩MT，输 入功率NT，每小时燃料消耗量GT和比燃 料消耗量geT和发动机(泵轮)转速nB等与 涡轮轴转速nT之间的关系。 当发动机与液力变矩器组合后，其输出 特性与发动机特性完全不同了，形成一 种新的动力装置。
涡轮是液力变矩器与外界负荷联接的一个 机体，因此涡轮轴的转矩随其转速nT变化 的性能，也就代表了液力变矩器的输出特 性。对于具有良好自动适应性的液力变矩 器，一般都要求涡轮的转矩能够随着转速 nT的下降而增大，即涡轮输出特性应该是 一条随nT增大，而MT单值下降的曲线。
自动适应性
变矩器性能和评价指标
η=f(i) k=f(i) 耦合器工 况转换
λ B=f(i)
k－变矩特性
η－效率 λB－转矩系数 i＝nT/nB
定义
元件：与液流发生作用的一组叶片所形 成的工作轮称为元件。 级：安置在泵轮与导轮或导轮与导轮之 间刚性相连的涡轮数。 相：变矩器的工作状态。
液力变矩器分类
根据工作轮在循环圆中排列的顺序分为 B(泵轮)—T(涡轮)—D(导轮)型和B—D— T型两类液力变矩器。 在B—T—D型液力变矩器中，涡轮的旋 转方向一般为正向(与泵轮同向旋转)，称 正转液力变矩器。 在B—D—T型液力变矩器中，易使涡轮 和泵轮的旋转方向相反，常用作反转液 力变矩器。
液力变矩器的缺点
液力传动系统的效率比机械传动系统 低，经济性差。 需要增加一些为液力传动所必需的附加 设备，如供油冷却系统，体积和重量比 机械传动大，结构复杂，造价高。 由于液力元件的输入和输出构件之间没 有刚性联系，因此不能利用发动机的惯 性来制动，也不能用牵引的办法来起动 发动机。
液力变矩器分类
车辆常相液力变矩器
液力变矩器和发动机的共同工作
液力变矩器对发动机负荷分布特性（输 入特性）和车辆主要使用性能（输出特 性）有很大的影响。 共同工作是研究输入系统、共同工作的 范围和稳定性、输出特性。
液力变矩器和发动机的共同工作
透穿性能
液力变矩器的全外特性曲线
液力变矩器全外特性
在使用中，牵引工况并不是液力变矩器 的唯一工作状况，例如在运输车辆或工 程机械中，可能出现涡轮的旋转方向与 牵引工况相反的反转工况，此时转速比i 为负值；也可能出现涡轮转矩改变方向 的反传工况。
液力变矩器全外特性
液力变矩器全部可能工况，即牵引工 况，反转工况和反传工况时的外特性曲 线和原始特性曲线称作液力变矩器的全 部特性曲线。
绘制共同工作输入特性曲线
将发动机的净转矩外特性与液力变矩器的负荷 抛物线，以相同曲坐标比例绘制在一起，即得 发动机与液力变矩器共同工作的输入特性。 负荷抛物线与发动机转矩外特性的一系列交点 就是最大油门开度时。发动机与液力变矩器共 同工作的稳定点。由最小转矩系数和最大转矩 系数所确定的两条负荷抛物线所截取的转矩外 特性的曲线部分，即为处于发动机外特性下工 作，两者共同工作的范围。
液力变矩器特点
使传动系统获得自动地、无级地变速和 变矩能力，使车辆具有自动适应能力。 在困难和复杂路面行驶时，可以防止发 动机过载或突然熄火。
液力变矩器特点
液力元件具有减振作用，可以衰减发动机曲轴 的扭转振动，大大地降低行走部分传来的或传 动系统中产生的动负荷。提高发动机和传动部 件的使用寿命。 试验表明，通过液力变矩器后，扭转振动的振 幅可降到50％以下。重型载重汽车对比试验表 明，最大负荷降低18．5％，发动机使用寿命 延长47％，齿轮变速器寿命延长400％，差速 器寿命延长93％。
液力变矩器
变矩器工作原理
液力变矩器
液力变矩器展开图
液力变矩器工作原理
液力变矩器工作原理
液力变矩器工作原理
作用于液体的外力矩有来自泵轮的主动力矩 MB，它通过叶片作用于液体；涡轮的阻力矩 MT，它通过叶片作用于液体，导轮的反作用力 矩MD。，它通过叶片作用于液体。 当整个循环圆中的液体处于稳定运动状态时 (无加、减速运动)，根据力学原理，则作用于 液体的外力矩之和等于零，即： MB＋MT＋MD＝0
共同工作输出特性曲线
共同工作输出特性曲线
发动机与变矩器的共同工作范围
发动机与液力变矩器共同工作的匹配
发动机与液力变距器共同工作是否匹配恰当， 对车辆的牵引性能，经济性能以及作业的生产 率有决定性影响。 根据如何使车辆获得最高生产率和最低燃料消 耗量来考虑匹配。用涡轮轴上的最大平均输出 功率或在一定的工作范围内最大功率输出系 数，作为生产率高低的评价标准，而以最低的 单位燃料消耗系数作为经济性的评价标准。
液力变矩器分类
根据液力变矩器中涡轮的列数或刚性联 接在一起的涡轮的数目，液力变矩器分 为单级、两级、三级和多级 。 根据单级液力变矩器中导轮的数目，液 力变矩器分为单导轮和双导轮。 根据液力变矩器中泵轮的数目，液力变 矩器分为单泵轮和双泵轮。
液力变矩器分类
根据液力变矩器中各工作轮的组合和工作状态 不同，液力变矩器可能实现的本质不同，液力 传动可分为：单相、两相及多相。 根据液力变矩器中涡轮的形式不同，可分为轴 流涡轮式、离心涡轮式和向心涡轮式液力变矩 器。 根据液力变矩器的泵轮和涡轮能否闭锁成一体 工作可分为闭锁式和非闭锁式。 根据液力变矩器的特性是否可以控制，液力变 矩器分为可调和不可调两种。
共同工作输入特性曲线
发动机和液力变矩器泵轮的关系 共同工作范围由变矩器泵轮最大、最小 转矩和发动机外特性曲线所构成的区域 该区域的大小与变矩器的透穿性相关
不同透穿性对共同工作输入的影响
a：不透穿 b、正透穿 c、负透穿 d、混合透穿
发动机和变矩器的匹配
由发动机和液力变矩器共同工作的输入特性 来评价两者的匹配是否合理时，单从共同工 作范围的面积大小来看是不够的，还必须了 解共同工作范围在发动机全部工作范围中的 位置，也就是在发动机外特性和部分特性的 哪一区段。 最理想的匹配就是希望共同工作所利用的发 动机工作区段，应能满足车辆和工程机械的 工作需要，同时还能兼顾到下列几个方面：
发动机和变矩器的匹配
在液力变矩器的整个工作范围内，应能充分 利用发动机的最大有效功率。 为使车辆具有良好的燃料经济性，希望共同 工作的整个范围能够在发动机的比燃料消耗 量最低位的工况附近。使车辆的燃料消耗量 较小。 为车辆在起步情况和最大载荷的作业情况下 能够获得最大的输出转矩，希望液力变矩器 在低转速比时的负荷抛物线(特别是i＝0时的 负荷抛物线)能通过发动机的最大转矩点。
液力变矩器的全外特性曲线
不论是涡轮反转的反转工况或反传工况时的制 动工况，传至泵轮和涡轮的机械能都消耗在液 力变矩器的工作液体中，并且转变为热能。在 这些工况下，液力变矩器工作油的温升很高。 在反传工况时，叶片的工作性能很差。例如在 牵引工况下，液力变矩器的变矩比 k＝2－5； 而在反传工况下变矩比可能低于1。 液力传动车辆，用发动机进行制功和用拖车起 动发动机时，要比机械传动车辆困难得多。
变矩器评价指标
几种典型工况是起动工况，最高效率工况，高 效区工况和偶合器的工况。在这些工况下获得 的具体评价参数是： 起动工况i＝0，η＝0。在此工况下能够作为 评价的参数是起动变矩比k。 最高效率工况 ：ηmax 高效区工况：限定在此区域内工作的效率值η 高于75—80％。 偶合器工况：k＝1
原始特性
绘制共同工作输入特性曲线
根据给定的转速比i，由液力变矩器原始 特性曲线的转矩系数λB曲线分别定出转 矩系数值 。
绘制共同工作输入特性曲线
根据所确定的不同i时的转矩系数值及液力变短 器的有效直径D，应用液力变矩器泵轮的转矩计 算公式 ：
计算并绘制液力变矩器泵轮的负荷抛物线当λB 随i的变化规律不同时，即液力变矩器的透穿性 不同时，将得到一条或一组分布负荷抛物线。
反转工况
反转工况：液力变矩器起制动作用，有 时也叫制动工况（第二象限） 在运输车辆和工程机械中，液力变矩器 的反转工况发生在爬坡倒滑的情况下， 此时驱动轮传来的转矩大于由泵轮在起 动工况时传至涡轮的转矩。迫使涡轮反 转，液力变矩器实际上起着制动器的作 用。
反传工况
在运输车辆和工程机械中，液力变矩器 的反传工况可能发生在下坡前进档行驶 和拖车起动发动机的情况下。涡轮转速 超过泵轮转速，而且转矩由驱动轮传至 涡轮，即涡轮变为主动部分，泵轮变为 被动部分。发动机可能产生制动转矩阻 止车辆下坡时的加速行驶。（第四象限）
变矩器工作原理
变矩器工作原理
变矩器结构
变矩器外特性
原始特性
用于表示一系列不同转速、不同尺寸 而力学相似的变矩器的基本性能
相似理论
几何相似 运动相似 动力相似
原始特性
η=f(i) k=f(i) 耦合器工 况转换
λ B=f(i)
k－变矩特性
η－效率 λB－转矩系数 i＝nT/nB
转矩系数
共同工作输出特性
发动机和液力变矩器共同工作的输出特 性是进行运输车辆和工程机械牵引计算 的基础。 为使车辆获得良好的牵引性能和经济 性，希望共同工作的输出特性具有以下 特点。
共同工作输出特性
共同工作输出特性在高效区工作范围或整个工 作范围内，应保证获得最高的平均输出功率。 在共同工作的高效区范围或整个工作范围，应 有较低的平均油耗量。 高效区工作范围应较宽。 在起动工况下的起动转矩越大越好。 当发动机功率一定时，共同工作输出特性的好 坏取决于发动机调速器的型式、变矩器的尺寸 和原始特性以及共同工作的输入特性。
λB－转矩系数 λB ＝Ts/ρsgn2BSD5S 通常λB仅是i的函数，即： λB ＝f（i）
变矩器性能和评价指标