液力传动三级项目报告

'XX大学液力传动三级项目液力自动变速器工作原理班级：000姓名：000、00、00000、000指导教师：000提交时间：2017.10.171 前言在汽车一百多年的发展历史中，传动系统的发展起了重要的作用，同时也离不开经济性和方便性这两个目标。从最初的档位固定的减速器，到有多个档位可变换的齿轮变速器，直到现在应用计算机控制实现换档的自动变速器，都有力的推进了汽车和汽车工业的发展。汽车传动系统的自动变速技术一直是人们追求的目标，也是目前车辆向前发展的高级阶段。本文以常用的液力自动变速器为例，讲解了组成液力自动变速器的各主要部分——液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统等的结构和原理，然后讲述了液力自动变速器的总体工作原理，最后对液力自动变速器的应用实例进行了一些简单的介绍。2 目录一、液力自动变速器简介...............................................51.1概述.........................................................52.2液力自动变速器特点...........................................5二、液力自动变速器发展现状...........................................62.1自动变速前期.................................................62.2液力自动变速阶段.............................................62.3未来的发展...................................................6三、液力自动变速器分类...............................................73.1液力自动变速箱（AT）.........................................73.2机械式无级自动变速箱（CVT)...................................8四、液力自动变速器组成结构...........................................94.1液力变矩器...................................................94.2行星齿轮变速器..............................................104.3液压控制系统................................................11五、液力自动变速器工作原理(大众01M变速箱)..........................115.1齿轮换挡原理................................................115.1.101M型液力自动变速器主要参数..........................115.1.2换挡原理分析..........................................125.2液压控制原理................................................163 5.2.1主油路系统................................................165.2.2换挡信号系统..............................................16六、液力自动变速器应用实例..........................................18七、项目总结........................................................197.1心得体会....................................................197.2小组评议....................................................20八、参考文献........................................................214 一、液力自动变速器简介1.1概述液力自动变速器，是由液力变矩器和行星齿轮变速器组合而成的变速器。液力变矩器装有三种叶轮，和发动机相联的叫“泵轮”，和输出轴相联的叫“涡轮”，在它们内周中央，起调节作用的叫“导轮”。发动机工作时，飞轮和泵轮一起旋转，带动泵内的油推动涡轮叶轮旋转。这就好像把两个风扇面对面地放在一起，开动一个风扇，另一个风扇也会转动一样。导轮使涡轮甩出的油再次冲击泵轮，使得扭矩增大。泵轮和涡轮的转速差别越大，扭矩就增加得越多。这就起到了变速器增大扭矩的作用。液力变扭器再配上一个行星齿轮变速器，可以改变不同的变速比和实现倒车，就完全可以满足汽车的要求了。液力自动变速器不用机械式的离合器，而且只有低速、高速和倒车三个挡位，因此，驾驶起来十分轻松，用不着踩离合器，也用不着频繁换挡，运行平稳，低速扭矩大。所以，特别受到业余驾驶员的欢迎。在美国，大多数汽车都装用这种自动变速器。不过，这种自动变速器机构复杂，质量重，价格较贵，也比较费油，加速较慢。所以还不能完全取代齿轮变速器，但仍然有巨大的应用前景。2.2液力自动变速器特点优点：1.整车具有良好的驾驶性能2.良好的行驶性能3.提高行车的安全性4.降低废气排放缺点：1.结构比较复杂2.效率不够高5 二、液力自动变速器发展现状2.1自动变速前期最早在1904年出现了离合器和制动器等摩擦元件操纵变速的行星齿轮机构，该机构首先用于英国WilsonPicher汽车上。1907年福特车上大量使用行星齿轮变速器，它的出现实现了不切断动力进行的“动力换档”，并避免了固定轴式变速器中的“同步问题”。而液力偶合器的出现为自动操纵的实现提供了可能。1938年至1941年美国GeneralMotors和Chrysler公司采用液力偶合器代替离合器，省去了驾驶时的离合器踏板操作。2.2液力自动变速阶段该阶段以1938年的通用Oldsmobile车上的Hydromantic开始，以液力自动变速器的普遍应用和迅速推广为特征。这个阶段的液力自动变速器由液力变矩器和行星齿轮变速器组成，控制系统是通过液压系统来实现的，控制信号的产生，主要是通过反应油门开度大小的节气门阀和反应车速高低的速控阀实现，其控制系统是由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统，按照设定的换档规律，控制换档执行机构的动作，从而实现自动换档。代表性的产品有：丰田的A40系列自动变速器、通用的4T60E、EF、CHPE9等系列产品。但液压系统的控制精度较低，难以适应车辆行驶状况的变化，无法按使用者愿望实现精确的换档品质控制。2.3未来的发展现代无级变速器传动效率提高，油门反应快，油耗低，随着汽车技术的进步，已经越来越不满足于液力自动变速器，希望彻底改进无级变速器，以实现汽车从6 有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。福特、菲亚特、奥迪等企业纷纷推出了能够匹配大排量发动机的无级变速器。目前国内蒙古自治区自动档基本上全是液力自动变速器。只有奥迪采用了无级变速器。奥迪无级／手动一体式变速箱，其就在原有的无级变速器基础上，进行多项技术上的创新、改进和提高。在奥迪的变速器上安装了一种称为多片式链带的传动组件，这种组件能够传递和控制峰值扭力高达280NM的6缸发动机，源源不断地输出的动力和扭矩。由于这种应用，大大拓展了无级变速器的使用范围。这种新的无级变速传动比远远超过了以前各种自动变速器的传动比的极限值。另外，这种变速器还采用了湿式多片式离合器，取代了以前无级变速器和普通自动变速器车上的液压扭矩。有资料显示。新型的无级变速器车辆油门反应更快、油耗更低，从车辆的整体性能来看，装有无级／手动一体式变速器的奥迪A62．8轿车的100KM／H加速时间比装普通自动变速器的同级车快了1．3s，甚至比装有最佳的5速手动变速器的相同车型也快0．1S。无级变速装备有自动控制装置，行车中根据车速自动调整档位，无须人工操作，省去了许多换档及踏踩离合的工作。其不足之处在于价格昂贵，因为自动变速器的动力传递是通过液力来完成的，在工作中会造成动力损失。尤其是低速行驶或堵车中走走停停时，更会增大油耗。三、液力自动变速器分类3.1液力自动变速箱（AT）液力自动变速箱通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现自动变速，一般由液力变矩器、行星齿轮机构、换档执行机构、换档控制系统、换挡操纵机构等装置组成。7 AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术部分改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动变速箱齿轮不受损害。3.2机械式无级自动变速箱（CVT)机械式无级自动变速箱的特点是变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，从而能更好地协调车辆外界行驶条件与发动机负载，可充分发挥发动机潜力，提高整车燃料经济性，它使汽车具有没有漏洞的牵引性能，从而显著地提高整车性能。目前多采用钢带或链条传动方式进行动力传递。AT变速箱CVT变速箱8 四、液力自动变速器组成结构4.1液力变矩器液力变矩器由涡轮、导轮和泵轮组成。液力变矩器以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的形式之一。液力变矩器有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相连。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体。高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮。导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。变矩系数随输出转速的上升而下降。液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间没有刚性联接。液力变矩器：9 4.2行星齿轮变速器行星齿轮变速器，属于一种齿轮箱，它是由行星齿圈、太阳轮、行星轮（又称卫星轮）和齿轮轮轴组成，根据齿圈、太阳轮和行星轮的运动关系，可以实现输入轴与输出轴脱离刚性传动关系、输入轴与输出轴同向或反向传动和输入与输出轴传动比变化，并在陆用、航海、航空等交通运输工具中得到广泛应用。这样，行星齿轮机构就具有三个彼此可以相对旋转的运动件：太阳轮、行星架和齿圈。它可以实现四种不同组合的挡位：①低挡太阳轮主动，行星架被动，齿圈不动。②中挡太阳轮不动，行星架被动，齿圈主动。③高挡（超速挡）太阳轮不动，行星架主动，齿圈被动。④倒挡太阳轮主动，行星架不动，齿圈被动。所有运动件都不受约束时，变速器处于空挡。行星齿轮变速器通常由两组到三组行星齿轮机构组成，并用多片离合器控制上述运动件的组合，实现不同的挡位。10 4.3液压控制系统自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的。液压控制系统由动力源、执行机构和控制机构三部分组成。动力源是被液力变矩器泵轮驱动的油泵，它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换挡外，还给液力变矩器提供冷却补偿油，向行星齿轮变速器供应润滑油。执行机构包括各离合器、制动器的液压工作缸。控制机构大体包括主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统和缓冲安全系统。根据换挡信号系统和换挡系统采用的是全液压元件还是电子控制元件可将控制机构分为液控式和电控试两种。五、液力自动变速器工作原理(大众01M变速箱)5.1齿轮换挡原理5.1.101M型液力自动变速器主要参数档位D1D2D3D4R传动比2.7141.4411.0000.7422.884小太阳轮输入部件小太阳轮小太阳轮行星架大太阳轮行星架行星架固定部件大太阳轮无大太阳轮行星架（单向）输出部件齿圈齿圈齿圈齿圈齿圈11 5.1.2换挡原理分析⑴D位一档换挡过程分析：在D位1档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，单向离合器F单向制动行星架，则齿圈同向减速输出，其动力传动路线为:泵轮→涡轮→离合器K1→小太阳轮→短行星轮→长行星轮→输出齿圈。D位1档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，行星架顺时针空转，单向离合器解锁，小太阳轮不干涉发动机的低速运转，因此发动机对滑行无制动作用。12 ⑵D位2档换挡过程分析：在D位2档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，制动器B2制动前排大太阳轮，则齿圈同向减速输出，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K1→小太阳轮→短行星轮→长行星轮（此时绕大太阳轮旋转）→输出齿圈。D位2档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，此时大太阳轮仍制动，长行星轮、短行星轮仍按原来的自传与公转转速旋转，这样小太阳轮被迫带动涡轮按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。⑶D位3档换挡过程分析：13 在D位3档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，离合器K3接合，驱动行星架，因为小太阳轮和行星架同时被驱动，所以行星齿轮机构以一个整体旋转，此时为直接档，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K1和K3→小太阳轮和行星架→长行星轮→输出齿圈。D位3档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，因离合器K1和K3仍接合，所以在输出齿圈的带动下，整个行星齿轮机构仍按原来的转速旋转，这样小太阳轮和行星架同时驱动涡轮按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。⑷D位4档换挡过程分析：在D位4档时，离合器K3接合，驱动行星架，制动器B2制动大太阳轮，则齿圈同向增速输出，此时为超速档，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K3→行星架→长行星轮（此时绕大太阳轮旋转）→输出齿圈。D位4档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，离合器K3仍接合，制动器B2仍制动前排大太阳轮，此时长行星轮由输出齿圈带动仍按原来的转速自传和公转，并带动行星架和涡轮按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。⑸倒挡R换挡过程分析：14 在倒档时，离合器K2接合，驱动前排大太阳轮，制动器B1制动行星架，则齿圈反向减速输出，其动力传动路线为：泵轮→涡轮→离合器K2→大太阳轮→长行星轮→输出齿圈。倒档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，离合器K2仍接合，制动器B1仍制动行星架，此时长行星轮由输出齿圈带动仍按原来的转速自传和公转，并带动大太阳轮和涡轮按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。⑹强制低档L换挡过程分析：在L位1档时，离合器K1接合，驱动后排小太阳轮，制动器B1制动行星架，则齿圈同向减速输出，其动力传动路线与D位1档相同。L位1档滑行时，输出齿圈由被动件变为主动件，此时制动器B1仍制动行星架，长行星轮在齿圈的驱动下仍按原来的转速旋转，短行星轮在长行星轮的驱动下也按原来的转速旋转，并驱动小太阳轮、涡轮也按原来的转速旋转，因此发动机对滑行产生制动作用。15 5.2液压控制原理5.2.1主油路系统液压油从油泵输出后，即进入主油路系统。由于油泵被发动机直接驱动，故其输出流量和压力均受发动机运转情况的影响。当发动机在怠速附近工作时，转速仅为1000r/min左右，而在最高车速时，发动机转速在5000r/min以上，从而使得油泵输出的流量和压力变化很大。当主油路压力过大时，会引起换挡冲击和增加功率消耗；而主油路压力太低，又会使得诸如离合器、制动器等执行元件打滑，二者均影响液压控制系统的正常工作。因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀。它能将油泵输出压力精确调节到所需值。5.2.2换挡信号系统给自动变速提供换档操纵的有两个换档信号，即所谓的两控制参数，发动机负载与车速。在液控液动系统中，这两个信号分别由节气门阀和离心调速阀提供。⑴节气门阀16 节气门阀是受发动机加速踏板所控制，随节气门开度大小即发动机负荷大小而改变其输出油压力高低的液压阀，输出的油压高低即为自动换挡的一个信号。当踩下加速踏板时，节气门缆绳被拉动，节气门阀凸轮作顺时针转动，将强制低档柱塞上推，压缩调压弹簧。调压弹簧则推动节气门阀体向上，使节流口开大，从节气门阀输出的油压力增高。继续下踩，油压力会更高，发动机节气门开度大小，即发动机负荷大小与自动变速器节气门阀输出的油压力高低有了对应关系。⑵离心调速阀离心调速阀有时也被称为速控阀。它的作用是为自动变速器换挡阀提供一个随车随大小而变化的油压。因其基本原理是利用轴旋转时重块所产生的离心力来控制滑阀阀芯位置，故称为离心调速阀。离心调速阀通常装在变速器的输出轴上，有输出轴直接驱动。来自油泵的主油路压力油由调速阀入口进入调速阀内，经阀出口输出。离心调速阀输出的压力的大小由主油路压力油入口的开度，即滑阀的轴向位置决定。变速器输出轴旋转是，滑阀自身的离心力及油压作用力是滑阀向外移动；而另一侧重块组件的离心力却通过调速阀轴力使滑阀向内运动。因此，任一时刻滑阀的轴向位置是由该时刻两侧作用力平衡条件决定的。当输出轴转速很低时，离心力很小，不足以平衡油压作用力，于是滑阀外移，入口开度减小，输出油压力相应减少。当输出轴转速逐渐升高时，重块组件的离心力迅速增大，拉动滑阀内移，入口开度增大，输出的油压相应增加。⑶换挡阀换档阀根据换档信号系统提供的信号，控制自动变速器中液压操纵油路的方向，由此决定不同的档位。17 来自节气阀门的油压作用在换挡阀阀芯右腔，连同弹簧作用力使阀芯向左；离心调速阀油压则作用在阀芯左腔，其作用力是阀芯向右。当车速较低而发动机节气门开度较大时，换挡阀阀芯右腔的节气门阀油压较高，作用力大；换挡阀阀芯左腔的离心调速阀油压较低，作用力小，阀芯被推至左位，此时低档工作。反之，车速增加时，换挡阀阀芯右腔的节气门阀油压较低，作用力小；换挡阀阀芯左腔的离心调速阀油压较高，作用力大，阀芯被推至右位，此时高档工作。六、液力自动变速器应用实例⑴丰田汽车公司A240L自动变速器该变速器有四个前进挡，液力变矩器带闭锁离合器，行星齿轮变速器为三行星排辛普森式，采用液压控制方式，用于前轮驱动轿车，因此也称为自动驱动桥。应用于丰田20世纪90年代的CORONA、CARINAⅡ轿车上。⑵丰田汽车公司A750E自动变速器该变速器是电子控制的5档液力自动变速器，为典型的发动机前置后轮驱动的变速器。该自动变速器包括液力变矩器和三个行星排的行星齿轮机构，前排是一个双级行星齿轮机构，中间排和后排是单级行星齿轮机构。应用于新款的丰田兰德酷路泽（陆地巡洋舰）越野车上。⑶本田汽车公司雅阁BAYA&MAYA自动变速器该自动变速器是电子控制5档自动变速器，是典型的定轴式自动变速器，换挡执行元件有6个离合器和1个单向离合器。变速器的主轴与液力变矩器涡轮轴相连并被其驱动。用于2003年以后生产的本田雅阁V63.0L轿车。⑷大众汽车公司09D自动变速器18 该自动变速器为前置后驱型自动变速器，装备于大众途锐SUV车上，该系列自动变速器采用“Lepelletier”行星齿轮内变速机构，有前后两个行星排，采用了6个换挡执行元件就，即3个离合器，2个片式制动器和1个单向离合器，可获得6个前进档和1个倒档。⑸奔驰汽车公司722.6自动变速器该自动变速器是电子控制的5前进档和2倒档自动变速器，用于奔驰多款轿车。该自动变速器齿轮机构由三个单级行星排组成，俗称威尔逊行星齿轮机构：前行星齿轮机构、中间行星齿轮机构及后行星齿轮机构。换档执行元件供有8个：3个离合器、3个制动器和2个单向离合器。七、项目总结7.1心得体会000：在这次液力传动三级项目中，我们在图书馆和网上查阅了很多资料，不仅加深了我们对所学专业知识的了解，更丰富了我们对课外相关知识的积累，加强了我们的团队合作精神。期间虽然还有一些问题我们一直没有理解，由于时间和精力的原因不能再进一步研究下去，有一些遗憾，但也使我们能更加细心努力地学习专业知识，积极听取老师的指导，也让我们认识到自己所学专业的广阔发展前景和发展空间。000：通过这一次的项目学习，让我对液力传动这门课有了更加深入的认识。更让我了解了液力传动在液压系统中应用。同时团队的协作是我们完成这次项目的最重要的原因，通过团队的合作，可以让我们解决更多的问题。19 00：通过对自动变速器工作原理的研究，我们更加深刻的了解液力变矩器在实际生活中的应用。除此之外，知道自动变速器的结构是由液力变矩器、行星齿轮机构和液压控制系统组成。实现了液压与机械的综合运用，也为我打开了新的视野，拓宽了我的思维，为以后的研究打下更好的基础和理念。00：即将离开大学校园，趁着还有机会多学习，多锻炼，这次讨论课也是如此。珍惜在大学的时光，好好学习，认真做事。000：在大四这个阶段，学业压力没以前大了，但也不是浪费年华的理由。在能自己做主的日子里，好好分配自己的时间，无愧于青春，无愧于心！7.2小组评议姓名0000000000000分工Word编写PPT制作资料查找项目调研项目调研组内互评252525151020 八、参考文献[1]赵静一，王巍.液力传动.北京：机械工业出版社,2007.[2]张月相，赵英君，王艳雪.汽车自动变速器油路分析.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2007.[3]唐德修，袁新.汽车流体传动与控制技术.成都:西南交通大学出版社,2009.[4]过学迅.汽车自动变速器结构原理(第2版).北京:机械工业出版社,2006.21'