第21讲 液力自动变速器
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换挡离合器通常采用 圆盘式多片湿式离合器。 这种离合器摩擦片的接触 面积较大，摩擦片表面单 位面积压力分布均匀，毛 擦材料磨损均匀。这种离 合器所传递的转矩也大。
离合器组件 离合器组件
行星齿轮变速机构的执行机构
制动器
自动变速器中制动 器起制动约束作用， 它通过将行星齿轮机 构中某一元件与变速 器壳体相连，使该元 件约束制动而固定。
液力变矩器的工作原理 增矩过程：MW=MB+MD
液力变矩器的工作原理 偶合点Байду номын сангаасMW=MB
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)
（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,
第八章 自动变速器
三种典型的自动变速器
液力自动变速器（AT） 机械式自动变速器（AMT） 无级变速器（CVT）
双离合自动变速器（CVT）
液力自动变速器（AT）
液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变 速机构和自动换档控制系统组成。
液力自动变速器组成
液力自动变速器工作原理
液力偶合器工作原理： （1）“涡流”的产生
自由转动
如果太阳轮、齿圈和行星架三元件中，既无 任一元件是从动件，又无任两个元件连成一体，那 么各元件都可以自由转动，行星齿轮机构将不传递 动力。这种情况就成为空档。
行星齿轮变速机构的执行机构
离合器
换挡离合器一方面能将 行星齿轮机构中某一元件 与主动部分相连，使该元 件成为主动部分；另一方 面，能将行星齿轮机构中 任两个元件连锁为一个刚 性整体，实现直接传动。
自动机械变速器（Automate Mechanical Transmission， AMT ）由传统手动机械式变速器（MT）演变而成。AMT是电 控机械自动变速箱是在干式离合器和手动齿轮变速器基础上加 电子控制系统组成的，简单来说就是一个具有专业驾驶技能的 机器人操作的手动变速箱。结合了AT的便捷和MT的高效。
AMT相对于传统手动档MT的优势是非常明显的，驾驶时 不需要踩离合器，操作排档杆，驾驶的劳动强度大大降低，遇 到堵车时左脚就不用那么费力了。而且由于自动换挡系统的专 业标定，AMT不会像手动档那样因误操作或换挡不合理对变速 箱或发动机产生伤害。
起动 齿圈
壳 涡轮
泵轮
导轮 壳
液力变矩器的实物图
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。
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。
液力自动变速器工作原理
液力自动变速器工作原理
泵轮（主动部分）与变矩器外壳一体由发动机直接带动， 发动机转动时变矩器充满一定油压的变速器油液。当泵轮转动 时，离心力将发动机动力变成油液动能，使油液从中心向外甩 撞击在涡轮（输出部分）叶片上，引起涡轮旋转带动齿轮箱输 入轴，油液离开涡轮叶片后流人导轮（反作用元件）。
圆盘式多片湿式 制动器，与多片离合 器结构相似
带式制动器：具 有结构简单、便于安 装和可以缩短变速器 长度等优点。
制动器工作原理
低速挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
前进挡离合器接合,单向离合器锁止第二排行星齿轮架
中间挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
通过中间档制动带锁住共用的太阳轮，前进挡离合器接合 主动件：第一排齿圈，从动件：第一排行星架，固定件：太阳轮 传动比：（1+a）/a>1
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。
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。
i n2 1 a 1 n3 a
③ 主动件：太阳轮，从动件：齿圈，固定件： 行星架。当行星架被固定时，n3=0，n1+an2=0，传动 比i为
i n1 a n2
“-”号表明，从动件太阳轮转动方向与齿圈相反， 且是一种增速减矩传动，是一种升速的倒转。
直接传动
当太阳轮、齿圈和行星架三元件中，任两个元件 连成一体转动时，则第三个元件必然与前二者转速相 同，即行星齿轮机构所有元件都没有相对运动，形成 直接传动，传动比i=l。
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。
行星齿轮变速机构
n1 an2 (1 a)n3 0
参数
a z2 r2 z1 r1
式中 n1-太阳轮转速，n2-齿圈转速，n3-行星架转 速，a-齿圈与太阳轮的齿数比
单排行星齿轮传动方向
减速运动
① 主动件：太阳轮，从动件：行星架，固定件：齿 圈。当齿圈被固定时即n2=0，n1=（1+a）n3，此时传动比 i（输入轴转速与输出轴转速之比）为
i n1 1 a 1 n3
② 主动件：齿圈，从动件：行星架，固 定件：太阳轮。当太阳轮被固定时，n1=0， an2=（1+a）n3，此时传动比i为
高速挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
前进挡和倒-高档离合器接合，将太阳轮和第一排齿圈锁住， 整个轮系以同一转速旋转，直接驱动 传动比：1
行星齿轮变速机构的执行机构
倒挡：
接合倒-高离合器和低-倒制动带 主动件：太阳轮，从动件：第二排齿圈 传动比：-a
液力自动变速器控制系统
第二节 自动机械变速器（AMT）
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，称为“涡流”。
液力自动变速器工作原理
（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”。
离合器组件 离合器组件
行星齿轮变速机构的执行机构
制动器
自动变速器中制动 器起制动约束作用， 它通过将行星齿轮机 构中某一元件与变速 器壳体相连，使该元 件约束制动而固定。
液力变矩器的工作原理 增矩过程：MW=MB+MD
液力变矩器的工作原理 偶合点Байду номын сангаасMW=MB
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)
（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,
第八章 自动变速器
三种典型的自动变速器
液力自动变速器（AT） 机械式自动变速器（AMT） 无级变速器（CVT）
双离合自动变速器（CVT）
液力自动变速器（AT）
液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变 速机构和自动换档控制系统组成。
液力自动变速器组成
液力自动变速器工作原理
液力偶合器工作原理： （1）“涡流”的产生
自由转动
如果太阳轮、齿圈和行星架三元件中，既无 任一元件是从动件，又无任两个元件连成一体，那 么各元件都可以自由转动，行星齿轮机构将不传递 动力。这种情况就成为空档。
行星齿轮变速机构的执行机构
离合器
换挡离合器一方面能将 行星齿轮机构中某一元件 与主动部分相连，使该元 件成为主动部分；另一方 面，能将行星齿轮机构中 任两个元件连锁为一个刚 性整体，实现直接传动。
自动机械变速器（Automate Mechanical Transmission， AMT ）由传统手动机械式变速器（MT）演变而成。AMT是电 控机械自动变速箱是在干式离合器和手动齿轮变速器基础上加 电子控制系统组成的，简单来说就是一个具有专业驾驶技能的 机器人操作的手动变速箱。结合了AT的便捷和MT的高效。
AMT相对于传统手动档MT的优势是非常明显的，驾驶时 不需要踩离合器，操作排档杆，驾驶的劳动强度大大降低，遇 到堵车时左脚就不用那么费力了。而且由于自动换挡系统的专 业标定，AMT不会像手动档那样因误操作或换挡不合理对变速 箱或发动机产生伤害。
起动 齿圈
壳 涡轮
泵轮
导轮 壳
液力变矩器的实物图
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。
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。
液力自动变速器工作原理
液力自动变速器工作原理
泵轮（主动部分）与变矩器外壳一体由发动机直接带动， 发动机转动时变矩器充满一定油压的变速器油液。当泵轮转动 时，离心力将发动机动力变成油液动能，使油液从中心向外甩 撞击在涡轮（输出部分）叶片上，引起涡轮旋转带动齿轮箱输 入轴，油液离开涡轮叶片后流人导轮（反作用元件）。
圆盘式多片湿式 制动器，与多片离合 器结构相似
带式制动器：具 有结构简单、便于安 装和可以缩短变速器 长度等优点。
制动器工作原理
低速挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
前进挡离合器接合,单向离合器锁止第二排行星齿轮架
中间挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
通过中间档制动带锁住共用的太阳轮，前进挡离合器接合 主动件：第一排齿圈，从动件：第一排行星架，固定件：太阳轮 传动比：（1+a）/a>1
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。
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。
i n2 1 a 1 n3 a
③ 主动件：太阳轮，从动件：齿圈，固定件： 行星架。当行星架被固定时，n3=0，n1+an2=0，传动 比i为
i n1 a n2
“-”号表明，从动件太阳轮转动方向与齿圈相反， 且是一种增速减矩传动，是一种升速的倒转。
直接传动
当太阳轮、齿圈和行星架三元件中，任两个元件 连成一体转动时，则第三个元件必然与前二者转速相 同，即行星齿轮机构所有元件都没有相对运动，形成 直接传动，传动比i=l。
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。
行星齿轮变速机构
n1 an2 (1 a)n3 0
参数
a z2 r2 z1 r1
式中 n1-太阳轮转速，n2-齿圈转速，n3-行星架转 速，a-齿圈与太阳轮的齿数比
单排行星齿轮传动方向
减速运动
① 主动件：太阳轮，从动件：行星架，固定件：齿 圈。当齿圈被固定时即n2=0，n1=（1+a）n3，此时传动比 i（输入轴转速与输出轴转速之比）为
i n1 1 a 1 n3
② 主动件：齿圈，从动件：行星架，固 定件：太阳轮。当太阳轮被固定时，n1=0， an2=（1+a）n3，此时传动比i为
高速挡：
行星齿轮变速机构的执行机构
前进挡和倒-高档离合器接合，将太阳轮和第一排齿圈锁住， 整个轮系以同一转速旋转，直接驱动 传动比：1
行星齿轮变速机构的执行机构
倒挡：
接合倒-高离合器和低-倒制动带 主动件：太阳轮，从动件：第二排齿圈 传动比：-a
液力自动变速器控制系统
第二节 自动机械变速器（AMT）
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，称为“涡流”。
液力自动变速器工作原理
（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”。