资源介绍
（共34张PPT）
主题二：变矩器
1、了解液力变矩器的功能和组成；
2、掌握液力变矩器的工作原理；
3、掌握液力偶合器的结构和工作原理；
4、掌握锁止离合器的结构和工作原理；
5、掌握液力变矩器的维护方法。
学习任务
1、学会修理液力变矩器；
2、了解变矩器的工作原理。
技能要求
任务一：液力变矩器的结构及原理
自动挡汽车的发动机和变速箱之间没有离合器，因此它们之间的连接是通过液力变矩器实现的。液力变矩器的作用是传递速度和扭矩，使发动机与自动变速器之间的连接非刚性，以利于自动变速器的自动换档。
液力自动变速器的基本结构
液力自动变速器的结构如图所示。主要由液压传动装置、机械传动机构、液压控制系统、电子控制系统、冷却润滑系统、变速器壳体等部分组成。
液力自动变速器的结构
1、泵轮结构
驱动盘固定连接至发动机飞轮。泵轮内有许多具有一定曲率的叶片，按一定方向径向安装在泵轮壳上。叶片上有导向环。当泵叶轮旋转时，在离心力的作用下，液体从中间沿着叶片和导环形成的通道流动，如图所示。
泵轮
2、汽轮机结构
涡轮安装在变矩器壳体内，距泵叶轮3~4毫米。其作用是接受来自泵叶轮的液体冲击力，驱动变速器输入轴并输出动力，如下图所示。
涡轮
3、导向轮的结构
导向轮通过单向离合器单向固定在变速箱上。当来自涡轮的液体撞击导轮叶片的凹面时，导轮被单向离合器固定。导轮叶片改变液体流动方向。液流方向的改变冲击泵轮叶片，推动泵轮旋转，从而提高转速。力矩的效果如下图所示。
导轮
4．单向离合器
导向轮中心孔内的单向离合器的作用是使导向轮、泵轮和涡轮同向旋转，但不能反向旋转。
滚柱单向离合器如下图所示。
楔块式单向离合器如下图所示。
(a) 自由州； (b) 锁定状态； (c) 实物
滚柱单向离合器
(a) 结构； (b) 物理对象
楔块式单向离合器
5.锁止离合器
由于液力变矩器存在液力损失，与机械传动相比，其效率较低，油耗较高，经济性较差。为了克服这些缺点，在变矩器中增加了锁止离合器，如下图所示。当涡轮速度接近泵轮速度时，泵轮和涡轮通过锁止离合器锁定在一起，从而无需液压传动。
锁止离合器
液力变矩器的分类
目前，汽车上使用的液力变矩器一般采用带锁止离合器的三元件三相单级液力变矩器。其中，部件数量是指泵轮、涡轮、导轮的总数；级数是指涡轮机的数量；相数是指工作特性（工作状态）的数量。
液力变矩器的工作特性包括耦合特性、液力变矩器特性和锁止离合器特性。
液力耦合器仅具有耦合特性，因此为单相；最简单的三元件液力变矩器也只具有液力变矩器特性，因此也是单相单级液力变矩器；具有单向离合器的三元件液力变矩器具有液力变矩器特性和耦合器特性，因此它是一种两相单级液力变矩器；带有单向离合器和锁止离合器的二元件变矩器，
它具有液力变矩器特性、耦合器特性和锁止离合器特性，故称为三相单级液力变矩器。
液力变矩器的作用
液力变矩器位于发动机和机械变速器之间。它以自动变速箱油（ATF）为工作介质，主要执行以下功能。
1、传递扭矩
发动机扭矩经过液力变矩器的主动部件，然后通过ATF传递到液力变矩器的从动部件，最后传递到变速器。
2.无级变速
根据不同的工况条件，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和扭矩的无级变化。
3.自动离合器
由于液力变矩器采用ATF传递动力，踩下制动踏板时发动机不会熄火，相当于离合器脱开；当制动踏板抬起时，汽车就可以启动，相当于离合器接合。 。
4．驱动油泵
ATF工作时需要油泵提供一定的压力，油泵一般由变矩器壳体驱动。同时，由于采用ATF来传递动力，因此液力变矩器的动力传递平缓，可以防止传动系统过载。
液力偶合器的结构及工作原理
液力变矩器位于发动机和机械变速器之间。它以自动变速箱油（ATF）为工作介质，主要执行以下功能。
1、液力耦合器的结构
液力偶合器是一种液压传动装置，又称液力偶合器。在不考虑机械损失的情况下，输出扭矩等于输入扭矩。其主要作用有两个方面，一是防止发动机超载，二是调节工作机构的速度。它主要由壳体、泵轮和涡轮三部分组成，如下图所示。
液力偶合器结构
2.液力耦合器的工作原理是什么？
发动机运转时，曲轴带动液力偶合器壳体和泵叶轮一起旋转。泵叶轮叶片中的液压油被泵叶轮带动一起旋转。在离心力的作用下，液压油被抛向泵。位于涡轮叶片的外缘，并冲向外缘的涡轮叶片，使涡轮在水力冲击的作用下旋转；冲向涡轮叶片的液压油流向涡轮叶片的内缘，回到泵轮内缘的液压油又被泵轮抛向外缘。液压油从泵叶轮流向涡轮叶轮，再从涡轮叶轮返回泵叶轮，形成循环液流。
当液力偶合器内循环的液压油从泵叶轮叶片的内缘流向外缘时，泵叶轮对其做功，其速度和动能逐渐增大；而在从涡轮叶片的外缘流向内缘的过程中，液压油流向涡轮。
做功时，其速度和动能逐渐减小。为了使液力偶合器实现传动，泵轮和涡轮之间必须有油的循环流动。油循环流动是由于泵轮和涡轮之间的转速差引起两轮叶片外缘的压力差。如果泵轮和涡轮的转速相等，则液力偶合器没有传动作用。因此，液力偶合器工作时，发动机的动能通过泵轮传递给液压油，液压油在循环过程中又将动能传递给涡轮输出。由于液力偶合器中只有泵轮和涡轮两个工作轮，液压油在循环过程中除了泵轮和涡轮之间的作用力外，不会受到任何附加的外力。根据力与反力相等的原理，液压油对涡轮施加的扭矩应等于泵叶轮对液压油施加的扭矩。即发动机传递给泵叶轮的扭矩等于涡轮输出的扭矩。这就是液压动力。耦合器的传输特性。
液力偶合器的实际工作情况是：汽车启动前，变速器处于某一档位，启动发动机带动泵轮旋转，与车辆相连的涡轮受到扭矩作用，但由于扭矩不足 为了克服汽车的启动阻力矩，涡轮不会随着泵轮的转动而转动。增大节气门开度，发动机转速升高，作用在涡轮上的扭矩相应增大。当发动机转速增加到一定值时，作用在涡轮上的扭矩足以使汽车克服启动阻力而启动。随着发动机转速不断提高，涡轮随着汽车加速而不断加速，涡轮与泵轮的转速差逐渐减小。随着汽车从起步逐渐加速，液力偶合器的工况也在不断变化，可以通过下图所示的速度矢量图来说明。假设油螺旋循环流的流量VT保持恒定，VL为泵轮与涡轮的相对线速度，VE为泵轮出口速度，VR为油的合成速度。
(a)当泵叶轮旋转、涡轮静止时； (b) 泵叶轮和涡轮均低速旋转时； (c) 泵叶轮和涡轮均高速旋转时
涡轮机不同转速时的液体流动状况
当车辆即将启动时，泵轮在发动机的驱动下旋转，而涡轮保持静止。由于涡轮不动，泵叶轮与涡轮之间的相对线速度VL将达到最大值，由此产生的合成转速，即油从泵叶轮进入涡轮的速度VR也为最大。油进入涡轮和泵轮出口的方向
速度之间的夹角θ1也较小，因此液体流在涡轮叶片上产生的推力较大。
当涡轮开始旋转并逐渐追上泵轮的转速时，泵轮与涡轮之间的相对线速度减小，导致合成速度VR减小，VR与泵轮出口速度VE之间的夹角减小。增加。这样，液流对涡轮叶片的冲击力和承受该力产生的扭矩的能力就减小了。然而，随着汽车速度的增加，所需的驱动扭矩也迅速减小。
当涡轮高速旋转时，即输出和输入速度接近相同时，相对速度VL和合成速度VR都很小，合成速度VR与泵叶轮出口之间的夹角速度VE很大，这会导致液体流到涡轮叶片的推力变得很小，这会导致输出元件打滑，直到有足够的循环油对涡轮产生足够的冲击。
可以看出，当输出速度较高时，输出速度赶上输入速度。
一个连续的趋势，但它永远不会等于输入速度。除非工况相反，变速器成为主动部分，发动机成为被动部分，否则涡轮转速将等于或高于泵轮转速。下坡时可能会发生这种情况。
液力变矩器的结构及工作原理
液力变矩器是液力变速器的另一种类型，是液力自动变速器中不可缺少的重要部件之一。它安装在发动机的飞轮上，其作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮机构，具有一定的自动变速功能。自动变速器的传动效率主要取决于变矩器的结构和性能。
常用的变矩器类型包括普通变矩器、集成变矩器和锁止变矩器。其中，应用广泛的是集成式液力变矩器。
一、普通液力变矩器的结构及工作原理
液力变矩器（见下图）的结构与液力偶合器类似。它有三个工作轮，即泵轮、涡轮和定子轮。泵叶轮、涡轮的结构与液力偶合器基本相同；导轮位于泵轮和涡轮之间，与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过导轮固定套固定在变速器壳体上。
发动机运转时，带动液力变矩器的壳体和泵叶轮随之旋转。在离心力的作用下，泵叶轮内的液压油从泵叶轮叶片的外缘冲向涡轮，并沿着涡轮叶片流向导轮。然后经过导轮叶片内缘，形成循环液流。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于液压油从涡轮叶片下缘流向导轮仍有相当大的冲击力，只要将泵叶轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度，冲击力就可以用于增加涡轮机的输出。扭矩。为了说明这一原理，可以想象将液力变矩器的三个工作轮叶片从循环液流的中心线切开展平，得到如下图所示的叶片展开示意图。
(a)叶片展开示意图； (b) 启动时； (c) 当车速较高时
1——液压油从泵叶轮流向涡轮的方向； 2——液压油从涡轮流向导轮的方向； 3——液压油从导轮流回泵叶轮的方向。
液力变矩器工作原理图
2、集成液力变矩器结构及工作原理
目前配备自动变速箱的汽车所使用的液力变矩器大多是集成式液力变矩器，如图所示。它与一般型液力变矩器不同的是，它的导向轮不是完全固定的，而是通过
单向超越离合器支撑在固定在变速器壳体上的导轮固定套上。单向超越离合器允许定子轮沿顺时针方向旋转（从发动机前部看），但不允许沿逆时针方向旋转。
集成液力变矩器
当涡轮转速较低时，从涡轮流出的液压油从前方冲击定子叶片，沿逆时针方向对定子轮施加扭矩。但由于单向超越离合器具有逆时针方向的锁定作用，定子轮将逆时针旋转。轮锁固定在导轮固定套上。因此，此时液力变矩器的工作特性与液力变矩器相同。涡轮上的输出扭矩大于泵轮上的输入扭矩，即有一定的扭矩增加。扭曲效果。当涡轮转速增大到一定值时，液压油作用在导轮上的冲击方向与导轮叶片之间的夹角为0。此时，涡轮上的输出扭矩等于涡轮上的输入扭矩。泵轮。如果涡轮转速继续增加，液压油将从另一侧冲击定子轮，在定子轮上产生顺时针扭矩。由于单向超越离合器在顺时针方向上没有锁定作用，可以像轴承一样滑动，因此引导轮在液压油的冲击下开始沿顺时针方向旋转。由于自由转动的导轮对液压油没有反作用力矩，因此液压油只
泵叶轮和涡轮的反扭矩。因此液力变矩器不能增加扭矩，其工作特性与液力偶合器相同。此时涡轮转速较高，液力变矩器也处于高效工作范围。
导轮开始空转的工作点称为耦合点。由上述分析可以看出，集成液力变矩器在涡轮转速从0到耦合点的工作范围内根据液力变矩器的特性工作，在涡轮转速从0到耦合点后根据液力耦合器的特性工作。涡轮速度超过耦合点速度。 。因此，该液力变矩器不仅利用了液力变矩器在涡轮转速较低时的增扭特性，而且还利用了液力偶合器在涡轮转速较高时的高传动效率特性。
3、液力变矩器的特点
液力变矩器的特性可以通过与外部负载相关的几个特性参数或特性曲线来评价。如图所示，描述液力变矩器的特性参数主要有转速比、泵轮扭矩系数、变矩系数、效率和贯入度等。描述液力变矩器的特性曲线主要有外特性曲线、原始特性曲线等。和输入特性曲线。
液力变矩器特性曲线
4．液力变矩器的检查
液力变矩器的检测如下图所示。
液力变矩器的检查
检查单向离合器
确定变矩器离合器总成的状况
更换变矩器离合器中的 ATF
清洁和检查 ATF 冷却器和 ATF 管道
防止变矩器离合器变形和油泵齿轮损坏
5、液力变矩器的安装
液力变矩器的安装步骤如图所示。
液力变矩器安装步骤
①将ATF注入液力变矩器中。新的变矩器需要大约 1 升液体。如果继续使用旧变矩器，请添加与排出的油量相同的 ATF。
② 将变矩器上的槽口与油泵上的槽口对齐，安装变矩器。
③用游标卡尺和金属尺测量距离A，确认变矩器位置是否合适。距离A：大于或等于16.2毫米。
典型三元件和四元件集成变矩器的工作原理
1、三元件变矩器工作原理
扭矩状态：当涡轮转速较低，涡轮与泵轮转速差较大时，从涡轮出口流出的工作油冲击导轮前端，使导轮顺时针旋转，泵轮转动。单向离合器锁止，如图所示。
耦合状态：当涡轮转速增大到一定值时，工作油冲击导轮背面，导轮逆时针旋转，单向离合器分离。
三元件集成液力变矩器工作原理
2、四元件集成变矩器工作原理
从扭矩转换状态到耦合状态，三个元件的效率显着下降。为了避免这个缺点，导向轮被分成两个并安装在各自的自由轮上，形成四个元件，如图所示。
四元件集成液力变矩器工作原理
