B 电控液力自动变速器的结构与工作原理

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（2）液力变矩器的组成
主要由泵轮（b)、涡轮(w)、导
轮(d)组成。
在液力偶合器的基础上，增设
导轮。导轮介于泵轮和涡轮之间，
通过单向离合器，单向固定在输出 轴上。 （可顺转，不能逆转）
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泵轮与壳连成一体为 主动元件； 壳体做成两半，用螺
壳 涡轮 泵轮
栓连接，壳外有起动齿圈
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（１）单行星排
单排行星齿轮机
构是由一个太阳轮、
一个带有两个和多个
行星齿轮的行星架和
一个齿圈组成的。
1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星齿轮
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设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别
为n1、n2和n3，齿数分别为zl、z2和z3，齿 圈与太阳轮的齿数比为α。根据能量守恒 定律，可得单排行星齿轮机构一般运动规 律的特性方程式:
增矩过程：MW=MB+MD
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液力变矩器的工作原理 偶合点：MW=MB
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液力变矩器的的工作原理 减矩过程：MT=MP-MS （导轮不转） MT=MP(加装单向离合器后 ，导轮转动)
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３.液力变矩器的工作特性
定义：当发动机的转速和转矩一定，泵轮 的转速和转矩也一定时，涡轮与泵轮之间 的转矩比、转速比、和传动效率三者的变 化规律。 转矩比=涡轮输出转矩/泵轮输出转矩 转速比=涡轮转速/泵轮转速
液力变矩器中三个元件的功用：
泵轮：将发动机的机械能转变
为自动变速器油的动能。
涡轮：将自动变速器油的动能
转变为涡轮轴上的机械能。
导轮：改变自动变速器油的流 动方向，从而达到增矩的作用。
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液力变矩器涡流与环流
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液力变矩器的工作原理
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液力变矩器的工作原理
三种执行元件组成，离合器和制动器是以液压方式
控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则是 以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。
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液力变矩器的工作特性分析
c．当nw≈nb时，油液速度Vc流向导轮的背 面， Md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Mw = MbMd 。
d.当nw=nb时，循环圆内的液体停止流动，停
止扭矩的传递。故nw的增大是有限度的，它与nb 的比值不可能达到1，一般小于0.9。 为提高传动效率，需设锁止离合器。
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5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动
行星架固定，行星 齿轮只能自转，太阳轮 经行星齿轮带动齿圈旋 转输出动力。齿圈的旋 转方向与太阳轮相反。 传动比为： i12=z2/z1=- α 为倒挡减速挡。
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6）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动
行星架固定，行星 齿轮只能自转，齿圈 经行星齿轮带动太阳 轮旋转输出动力。太 阳轮的旋转方向与齿 圈相反，传动比为：
在泵轮与涡轮上，均径向焊接带有一定弯度的
叶片，用来传递动力。 泵轮与涡轮叶片内缘有导流环，装合后构成循 环圆，可促进油液循环。
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液力偶合器工作原理：
（1）“涡流”的产生
当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用， 液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油 压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外 缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向 断面（循环圆）内，液体流动形成循环流，称
泵轮、涡轮、双导轮
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５.液力变矩器的锁止机构
锁止离合器锁止的液力变矩器
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摩擦片压紧成为一体，这就
使涡轮与泵轮连接成—体，此时液力传动变为离合 器传动，相当于为刚性连接，这样提高了传动效率， 接近100%。同时还避免变矩器的油温升高。
起动 涡轮悬浮在变矩器内 齿圈
与从动轴相连；
导轮悬浮在泵轮与涡
轮之间，通过单向离合器 及导轮固定套固定在变速
导轮 壳
器外壳上，单向离合器使
导轮可以顺时针方向转动 而不能逆时针方向转动。
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液力变矩器的实物图
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液力变矩器结构示意图
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1）泵轮
泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片 径向安装在内。在叶片的内缘上安装有导 环，提供一通道使ATF流动畅通。变矩器通
２）变速原理
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1= M2/M1 z1 ，n1 ， M1为主动齿轮 的参数。 z2 ，n2 ， M2为
从动齿轮的参数。
从动轮2
i=
从动齿轮齿数 主动齿轮齿数
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２.行星齿轮变速机构
多数自动变速器是采用多 排行星齿轮机构提供不同的传 动比。传动比可以由驾驶员手 动选择，也可以由电控系统或 液压控制系统通过接合和释放 换挡离合器和制动器自动选择。
液力联轴离合器的作用。因此，汽车上很少 采用。 它不能使发动机与传动系彻底分离，为 解决换挡问题，在液力偶合器和机械变速器
之间还需安装一个换挡用变速器，从而增加
了传动系重量及纵向尺寸，所以换用液力变
矩器。
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２.液力变矩器的结构与工作原理
（1）变矩器安装的位置识别
自动变速驱动桥 自动变速器
i21=-z1/z2
=-1/ α为倒挡超速挡。 Nhomakorabea机电工程系 彭高宏
7）直接传动
若三元件中的任两元件被连接在一起，
则第三元件必然与这两者以相同的转速、相
同的方向转动。
8）自由转动
若所有元件均不受约束，则行星齿轮 机构失去传动作用。此种状态相当于空挡。
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行星齿轮机构的工作情况
状 态 1 2 3 4 5 6 挡位 降速挡 超速挡 降速挡 超速挡 倒挡位 （降速） 倒挡位 （超速） 直接挡 空挡位 固定部件 齿圈 齿圈 太阳轮 太阳轮 行星架 行星架 输入部件 太阳轮 行星架 齿圈 行星架 太阳轮 齿圈 输出部件 行星架 太阳轮 行星架 齿圈 齿圈 太阳轮 旋转方向 相同方向 相同方向 相同方向 相同方向 相反方向 相反方向
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液力偶合器工作特性： 涡轮的扭矩(Mw)和泵轮
的扭矩(Mb)的关系式为： Mw ≤ Mb 液力耦合器的传动效率
η=Nw/Nв=Mwnw/Mвnв
η=nw/nв=i(Mв=Mw) 当i=1时η=100%,但最高效 率只可达97%左右。
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液力偶合器的缺点：
液力偶合器不能使输出扭矩增大，只起
n1+αn2-(1+α)n3=0
其中：α=Z2/Z1＞1
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单排行星齿轮机构的传动原理
行星齿轮机构工作时将太阳轮、齿 圈和行星架这三者中的任一元件作为主 动件，使它与输入轴联结，将另一元件
作为被动件与输出轴联结，再将第三个
元件加以约束制动。这样整个行星齿轮
机构即以一定的传动比传递动力。
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锁止离合器摩擦片、减震弹簧
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锁止离合器的工作原理
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1）锁止离合器分离状态
当车辆低速 行驶时，油液流 至锁止离合器片 的前端。锁止离
合器片前端与后
端的压力相同，
使锁止离合器分
离。
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2 ）锁止离合器接合状态
当车速以
中速至高速行 驶时，油液流 至锁止离合器 的后端。这样， 锁止离合器处 于接合状态， 使锁止离合器 片与前盖一起 转动。
MＷ= Mb
为提高变矩器在偶合区工作的性能，
需加装单向离合器和锁止离合器，以提
高传动效率，降低燃料消耗。
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变矩器的性能参数
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变矩器的性能参数
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4.液力变矩器的种类
（1）三元件液力变矩器
其工作轮数目为三个：
泵轮、涡轮、导轮
（2）四元件液力变矩器
其工作轮数目为四个：
i31=1/(1 +α)
为前进超速挡， 增速相对较大。
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3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动
传动比为：
i23=1+z2/z1
=1+1/α 为前进降速挡，
减速相对较小。
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4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动
传动比为：
i32=z2/(z1+z2)
= α/(1+
α)
为前进超速挡， 增速相对较小。
B 电控液力自动变速器
的结构与工作原理

一、液力变矩器
1．液力偶合器
2．液力变矩器的结构与工作原理 3．液力变矩器的工作特性 4．液力变矩器的种类 5．液力变矩器的锁止机构
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1.液力偶合器
液力偶合器的组成：
主动元件：
泵轮：泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。
从动元件： 涡轮：涡轮连接在从动轴上。
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带锁止离合器的液力变矩器既利
用了液力变矩器在涡轮转速较低时具 有的增扭特性，又利用了液力偶合器 在涡轮转速较高时所具有的高传动效 率的特性。
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二、齿轮变速机构
１.平行轴式齿轮变速机构 （１）基本变速机构的组成：
输入轴 输出轴 倒挡轴 轴承 变速齿轮
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为“涡流”。
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（2）环流的产生
因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮
间产生牵连运动，涡轮产生绕轴旋转的扭
矩。可见，循环圆内的液体绕轴旋转形成
“环流”。
上述两种油流的合成，形成一条首尾
相接的螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于汽 车的行驶阻力矩时，汽车才能行驶。
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液力偶合器涡流、环流的产生
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液力传动的特性
变扭比（K）=MW/Mb，一般为2~4倍。
转速比（i）=nw/nb≤1
传动效率（η）=输出功率/输入功率 =Nw/Nb＜1
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（1）怠速时，MＷ很小，汽车不能行使。 （2）起步时， MＷ最大。 （3）逐渐加速时， MＷ减小。 （4）偶合点时，k=1,
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（２）双行星排
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三、换挡执行机构
行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状 态，挡位变换必须通过以不同方式对行星齿轮机构 的基本元件进行约束(即固定或连接某些基本元件) 来实现。能对这些基本元件实施约束的机构，就是
行星齿轮变速器的换挡执行机构。
执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器
入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶
片相对而设，相互间保持非常小的间
隙。
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3）导轮
导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮
和涡轮之间。它安装于导轮轴上，通过
单向离合器固定于变速器壳体上。 导轮上的单向离合器可以锁住导轮 以防止反向转动。这样，导轮根据工作 液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。
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传动比=输入轴转速/输出轴转速
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液力变矩器的工作特性分析

分析：变矩器工作时，作用在涡轮上的扭 矩（ Mw ）不仅有泵轮施加给涡轮的扭矩(Mb)， 还有导轮的反作用力矩(Md)，即：Mw＝Mb+Md。 a.当nw=0.85 nb时，此时nb＞nw，油液速度 Vc流向导轮的正面， Md >0， Mw＝Mb+Md ，可 见Mw> Mb ，起变扭作用。 b．当nw=0.85 nb 时，油液速度Vc 与导轮 叶片相切， Md =0，Mw= Mb ，为偶合器(液力 联轴器)。此转速称为“偶合工作点”。
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1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动
太阳轮带动行 星齿轮沿静止的齿 圈旋转，从而带动 行星架以较慢的速 度与太阳轮同向旋 转，传动比为： i13=1 +α 为前进降速挡， 减速相对较大。
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2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动
传动比为 ：
过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，
将带动泵轮一同旋转，泵轮内的ATF依靠离 心力向外冲出。发动机转速升高时泵轮产 生的离心力亦随着升高，由泵轮向外喷射 的ATF的速度也随着升高。
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2）涡轮
涡轮同样也是有许多曲面叶片的 圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮 的叶片。涡轮通过花键与变速器的输
7
8
没有
没有
任意两个
不定
第三元件
不定
同向同速
不转动
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行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有 以下优点： 1）所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷 ，行星齿轮工作更安静，强度更大。 2）行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力 由齿轮系统内部承受，不传递到变速器壳体，变 速器可以设计得更薄、更轻。 3）行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结 合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器 尺寸。 4）行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态， 不存在挂挡时的齿轮冲击，工作平稳，寿命长。