液力变矩器结构与原理
液力变矩器的原理
液力变矩器的原理液力变矩器是一种常见的动力传动装置，广泛应用于各种车辆和机械设备中。
它的主要作用是将发动机输出的旋转动力转化为适合驱动车轮或机械设备的转矩，并且能够在不同负载下保持恒定的输出转速。
本文将详细介绍液力变矩器的原理。
一、液力变矩器的结构液力变矩器由泵轮、涡轮、导向叶片和油箱等组成。
其中，泵轮和涡轮分别位于两个相邻的腔室中，通过导向叶片使工作介质（通常为油）在两个腔室之间流动，从而实现传递功率。
1. 泵轮泵轮通常由几个弯曲叶片组成，呈现出类似风扇的形状。
当发动机输出旋转动力时，驱动泵轮旋转。
泵轮内部有许多小凸起，这些凸起可以捕捉工作介质并将其加速。
2. 涡轮涡轮与泵轮相对应，也由几个弯曲叶片组成。
当工作介质在泵轮中被加速后，会流向涡轮，并且推动涡轮旋转。
涡轮内部也有许多小凸起，这些凸起可以将动能转化为转矩。
3. 导向叶片导向叶片位于泵轮和涡轮之间的腔室内，用于引导工作介质的流动方向。
导向叶片的角度可以根据需要进行调整，以改变液力变矩器的输出特性。
4. 油箱油箱是存放工作介质的容器，通常位于液力变矩器的底部。
油箱还可以起到冷却和过滤工作介质的作用。
二、液力变矩器的工作原理当发动机启动时，发动机输出旋转动力驱动泵轮旋转。
泵轮内部的小凸起捕捉到工作介质并将其加速，使其流入导向叶片中。
导向叶片将工作介质引导到相邻的腔室中，并且使其流入涡轮中。
当工作介质在涡轮中被推动旋转时，会产生一个转矩输出。
这个转矩由涡轮内部的小凸起转化为动能，并且传递到液力变矩器的输出轴上。
输出轴会带动车轮或机械设备旋转，从而实现动力传递。
由于液力变矩器内部的工作介质是不可压缩的，因此当负载增加时，液力变矩器会自动调整泵轮和涡轮之间的工作介质流量，以保持恒定的输出转速。
这种特性使得液力变矩器在各种负载下都能够提供稳定的动力输出。
三、液力变矩器的优缺点液力变矩器具有以下优点：1. 能够在不同负载下提供恒定的输出转速。
2. 具有较高的扭矩放大比，能够提供较大的驱动力。
液力变矩器的结构与工作原理
液力变矩器是一种机械传动装置，主要用于汽车、船舶和工程机械等领域。 它能使发动机的转速稳定在一个合适的范围内，具有防止过载、减少磨损和 提高起步加速度等作用。
定义和作用
作用
液力变矩器是一个重要的启 动装置。通过变换扭矩比， 它可以在驱动轮与负载之间 提供平滑的动力传递。
2 建筑机械
3 农业机械
液力变矩器在建筑机械中 也非常常见。例如，装载 机、挖掘机等设备，使用 液力变矩器可以有效地提 高操作效率和工作稳定性。
农业机械中，液力变矩器 主要用于拖拉机和收割机 等设备中。容易掌握和使 用，而且使用寿命较长。
液力变矩器的常见故障与维修方法
故障
常见故障包括液压系统漏油、齿轮和轴承损坏、控制阀故障等。这些故障要及时维修，否则 会影响装置的性能。
维修方法
维修液力变矩器需要注意细节，例如：更换密封件、修复齿轮或轴承等。维修过程必须按照 液力变矩器的设计图纸和维护手册来进行，以确保维修质量。
保养方法
液力变矩器的日常保养方法包括更换液压油、润滑油、清洗液压系统、定期检查设备等。这 些措施可以帮助提高液力变矩器的寿命和性能。
液力变矩器的发展趋势
环保节能
优点
• 起步平稳，减少功率亏损； • 自动变速，适合各种工况； • 液力变矩器寿命比机械变速箱更长。
缺点
• 效率较低，消耗油量多； • 液压控制成本高，维护成本较高； • 效果会受外界因素影响。
液力变矩器的应用领域
1 混合动力汽车
混合动力汽车中，液力变 矩器的作用非常突出。它 可以与发动机和电动机配 合，在高效转换和节省能 源方面发挥重要作用。
当发动机启动时，液力泵便开始工作。液压系统从油箱中吸取液体，并将其压送 到液力泵。
液力变矩器结构与原理
受力分析ห้องสมุดไป่ตู้
受力分析
液力变矩器结论
3.输出转矩——随着涡轮转速的变化而变化。 a.涡轮转速低时（nw=0），nB>nw，液体流向导轮正面，涡轮 转矩大于泵轮转矩，MD>0，MW=MB+MD， b.随着涡轮转速的升高（nw>0），接近0.85nB时，涡轮出口 处工作油流向与导轮叶片相切，涡轮转矩等于泵轮转矩， MD=0，Mw=MB（耦合点） c.涡轮转速继续升高，涡轮出口处工作油冲击导轮叶片背面， 此时涡轮转矩小于泵轮输入转矩，MD<0，Mw=MB-MD
d.当涡轮转速与泵轮转速（ nB=nw ）时，不再传递扭矩， Mw=0
泵轮内的工作油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲 向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片流回泵 轮叶片内缘，形成循环的工作油。
②在液体循环流动过程中，导轮给涡轮一个反作用力矩，
从而使涡轮输出力矩不同于泵轮输入力矩，具有“变矩” 功能。
③导轮的作用：改变涡轮的输出力矩。
液力变矩器
涡流、环流、循环圆
液力变矩器的组成
2.组成：主要由泵轮、涡轮、导轮组成
液力变矩器的实物图
液力变矩器的剖视图
液力变矩器的组成—泵轮
①泵轮
使发动机机械能 液体能量
液力变矩器的组成—涡轮
②涡轮
将液体能量 机械能 涡轮轴上
液力变矩器的组成—导轮
③导轮 通过改变工作 油的方向而起变 矩作用
液力变矩器
涡轮
导轮
泵轮
液力变矩器—工作原理 ①发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮一同旋转，
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。
液力变矩器的结构与原理
3 定期检查油封
及时更换磨损的油封， 防止液体泄漏。
液力变矩器的发展趋势和未来展望
1 高效能
未来的液力变矩器将更加注重能量转换效率的提高，减少动力损失。
2 轻量化
技术的发展将使液力变矩器更轻巧，提升整车的燃油经济性。
3 电力化
液力变矩器与电动技术的结合，将实现更高效的动力传递和车辆控制。
3 传达动力
液力变矩器能自动适应发动机和负载的需求，确保动力传递的平稳性和效率。
液力变矩器的组成部分
泵轮
由叶片和驱动轴组成，将动力 从发动机传递给液体。
涡轮
导向叶片
由叶片和驱动轴组成，接收液 体动力并将其传递给传动系统。
用于调整液体的流动方向，增 加能量转换效率。
液力变矩器的工作原理
1
启动
当发动机启动时，泵轮开始转动，引起液体的流动。
液力变矩器在挖掘机、装载机等工程机械中应用，提供强大的牵引力和灵活的操控性。
3 发电设备
液力变矩器也被用于风力发电机组、水力发电机组等发电设备中，提高传动效率。
液力变矩器的维护与保养
1 定期更换液体
保持液力传动系统的正 常运行，延长液力变矩 器的使用寿命。
2 注意冷却系统
保持冷却系统的良好状 态，避免液力变矩器过 热。
液力变矩器的结构与原理
液力变矩器是一种智能变速装置，由泵轮、涡轮和导向叶片组成。它通过液 体的流动将动力传递给驱动轴，实现起动、换挡和减速。液力变矩器在汽车 和工程机械中广泛应用。
液力变矩器的作用
1 平滑启动
液力变矩器通过液体流动提供平缓的启动，减少对传动系统的冲击。
2 变速传输
液力变矩器能够自动调整齿轮比例，提供高扭矩和低速度的启动，同时保证高速行驶时 的经济性。
液力变矩器的结构与工作原理
液力变矩器（Hydraulic Torque Converter）是一种运用液体介质传递扭矩和变 速的机械变速装置。
液力变矩器的定义
液流定向装置
用于控制工作流体的流动方向和流量。
液力液压提供装置
按照要求为工传动比和调节扭矩比。
2 热平衡检查
检查液力变矩器内部的热平衡情况，防止局部过热导致变矩器损坏。
3 空载试运
定期进行空载试运行，检查是否有噪音、过热、异味等异常情况。
液力变矩器的未来发展趋势
当前，我国正在积极开发适用于节能环保的新型液力变矩器技术。近期研发的静压流变机理的液力变矩器已经 实现了轻量化和降噪两大突破，未来在空间自适应、跨终端多模引领下将实现更高效率、更安全可靠的液力变 矩器应用。
3
制动时
逆向工作流体流出，通过反作用力制动液力涡轮，使其受到更大的阻力，实现制 动效果，将功率转移到固定轮上，从而将动力输出。
液力变矩器的优缺点
• 优点：传递平稳无级变速，能够适应多种工况；比机械变速器结构简 单、体积小、质量轻；无摩擦零件，摩擦损失小，效率较高。
• 缺点：变效率随输入转速和负载的不同而变化，部分载荷下效率较低； 其建造和维护成本高。
传动轮和液力涡轮
用于传递扭矩和变速。
液力变矩器的结构组成
动力轴
输入动力的轴（发动机）。
定向装置
用于改变工作流体流动方向和流量。
液力涡轮轴
用于传递动力的主动轴。
驱动轮
吸取工作流体动能，驱动动力轴。
液力变矩器的工作原理
1
启动时
动力轴转动，启动液压泵，使工作流体运动产生旋转，驱动驱动轮旋转。
2
变速中
液力涡轮通过工作流体的离心力带动固定液力涡轮旋转，使其输出扭矩。
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。
液力变矩器的结构与工作原理
液力变矩器的结构与工作原理•（一）液力变矩器的结构液力变矩器以液体作为介质，传递和增大来自发动机的扭矩液力变矩器由可转动的泵轮和涡轮，以及固定不动的导轮三元件构成。
各件用铝合金精密铸造或用钢板冲压焊接而成。
泵轮与变矩器壳成一体。
用螺栓固定在飞轮上，涡轮通过从动轴与传动系各件相连。
所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。
（二）液力变矩器的工作原理导涡泵液力变矩器工作原理可以用两台电风扇作形象描述，两风扇对置，一台通电转动，产生的气流可吹动不通电的风扇，如果给其添加一个管道这就成了液力偶合器，它能传轴，并不增扭。
变矩器工作时，发动机带动泵轮转动，叶轮带动液流冲向涡轮，从而驱动涡轮转动，刚起动时扭矩最大，此时冲击力为F1,冲到涡轮的液流驱动涡轮后，由于叶片形状，冲向导轮，而导轮不动，冲击导轮的液流受到阻碍，可使涡轮受到反作用力F2,由于F1、F2都作用于涡轮，所以使涡轮所受扭矩得到增大。
涡轮转速升高后，液流变向会冲击导轮叶背，而失去增扭，并有一定阻力。
所以现在所用导轮都使用单向离合器，使去冲击叶背时，导轮转过一个角度，使其继续增扭。
导轮下端装有单向离合器，可增大其变扭范围。
（三）锁止式变矩器是用液力来传递汽车动力的，而液压油的内部摩擦会造成一定的能量损失，因此传动效率较低。
为提高汽车的传动效率，减少燃油消耗，现代很多轿车的自动变速器采用一种带锁止离合器的综合式液力变矩器。
这种变矩器内有一个由液压油操纵的锁止离合器。
锁止离合器的主动盘即为变矩器壳体，从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接（如图2.3）.压盘背面（如图2.3右侧）的液压油与变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通，保持一定的油压（该压力称为变矩器压力）;压盘左侧（压盘与变矩器壳体之间）的液压油通过变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。
锁止控制阀由自动变速器电脑通过锁止电磁阀来控制。
自动变速器电脑根据车速、节气门开度、发动机转速、变速器液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等因素，按照设定的锁止控制程序向锁止电磁阀发出控制信号，操纵锁止控制阀，以改变锁止离合器压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。
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液力变矩器的扭矩曲线
液力变矩器的效率曲线
二、液力变矩器
结论： 液力变矩器不仅传递力矩，且能在泵轮力矩不变的情
二、液力变矩器
涡轮
导轮
泵轮
液力变矩器
涡流、环流、循环圆
二、液力变矩器
2.工作原理
受力分析
受力分析
Байду номын сангаас 二、液力变矩器
3.输出转矩——随着涡轮转速的变化而变化。 a.涡轮转速低时（0），>，液体流向导轮正面，涡轮转矩大
于泵轮转矩，>0，， b.随着涡轮转速的升高（>0），接近0.85时，涡轮出口处工
各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而 成,叶轮内部有许多径向叶片，叶片有一定的曲率；
它们的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，其 轴线断面一般为圆形，此环状空腔称为循环圆， 该剖面是位于通过包含泵轮、涡轮轴所作的截面， 也称轴截面。
一、液力耦合器
2.工作原理
水泵带动水轮机
一对风扇
一、液力耦合器
2.工作原理
传动原理：输入轴输入的动能通过泵轮传给工作油， 工作油在循环流动过程中又将动能传给涡轮输出。
输入轴传给泵轮的力矩与涡轮输出的力矩相等。
液力偶合器涡流、环流的产生
（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，称为“涡流”。
第2讲液力变矩器结构与原理
复习：第1讲 汽车自动变速器概述
1.汽车的传动方式 2.汽车变速器分类 3.汽车自动变速器类型 4.汽车自动变速器特点 5.汽车自动变速器发展趋势
变速器分类
• 按传动比变化方式，变速器可分为有级式、无级式和综合式； • 按操纵方式，变速器可分为手动变速器、自动变速器、半自
液力变矩器的实物图
泵轮
涡轮
导轮
二、液力变矩器
导轮结构
各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而成； 泵轮：与液力变矩器壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴
后端的凸缘或飞轮上，壳体做成两半，装配后焊成一体(有 的用螺栓连接)； 使发动机机械能 液体能量 涡轮：通过从动轴与变速器的其他部件相连； 将液体能量 涡轮轴上机械能 导轮：则通过导轮座与变速器的壳体相连，所有工作轮在装 配后，形成断面为循环圆的环状体。 通过改变工作油的方向而起变矩作用
况下，随着涡轮的转速不同而改变涡轮输出的力矩。 存在问题：
液力变矩器只在中等转速比范围内具有较高效率，但 汽车经常需要在高传动比情况下行驶，此时液力变矩器效 率反而下降。 解决办法：
综合式液力变矩器
三、综合式液力变矩器
• 不同之处： • 导轮通过单向离合器（ ）
固定于变速器壳体上
• 只允许导轮单方向旋转
冷却系统、壳体等几个部分。
第2讲 液力变矩器
发动机
思 考
液力变矩器作用？
车轮
液力变矩器安装的位置识别
自动变速驱动桥
自动变速器
主要内容
• 液力耦合器 • 液力变矩器的结构与工作原理 • 综合式液力变矩器
一、液力耦合器
1.结构 主动的泵轮 从动的涡轮
一、液力耦合器
1.结构
泵轮和涡轮统称为工作轮，相对安装且互不接触， 两轮装合后相对端面之间有3～4的间隙；
动变速器和手自一体；
• 按结构形式，自动变速器可分为液力机械式、电控机械式、
无级式；
• 按照控制形式来分：液压控制式、电子控制式 • 按照汽车驱动方式来分：后驱动自动变速器、前驱动自动变
速器
• 按照前进挡的档位数来分： • 按照齿轮变速器的类型来分：定轴齿轮式和行星齿轮式
后驱动自动变速器 前驱动自动变速器
滚柱将卡死在内、外圈之间的楔形槽内，导轮锁定而固定 不动；
• 若工作油冲击导轮叶片的背面，外座圈按逆时针方向转动，
滚柱向楔形槽较宽的一端移动，使内、外圈座不能楔紧而 处于分离状态，于是外圈可以朝逆时针方向自由地转动；
• 单向离合器对导轮有单向锁定作用。
三、综合式液力变矩器
单向离合器
单向离合器
常见形式： （1）滚柱斜槽式（液力变矩器常用） （2）楔块式（行星齿轮变速器常用）
（1）滚柱斜槽式单向离合器
（1）滚柱斜槽式单向离合器
（1）滚柱斜槽式单向离合器
• 外座圈与导轮连为一体 • 内座圈与导轮轴刚性连接（导轮轴固定不动） • 若工作油冲击导轮叶片正面，外座圈按顺时针方向转动，
4.总结 只有存在环流运动时才能传递动力； 只有存在转速差（>）才能存在环流运动；（转速差越大，
传递的转矩越大） <， = ； ， =0。 η= = =I 只能传递扭矩，不能改变扭矩（缺点）
二、液力变矩器
1.结构 由泵轮、涡轮、导轮 组成 与变矩器的区别 和偶合器相比，变矩 器在结构上多了导轮 （） 导轮 通过导轮座固定于变 速器壳体上
汽车自动变速器特点
1）操作简单且省力 2）提高了行车安全和降低了劳动强度 3）提高了乘坐舒适性 4）延长了机件的使用寿命 5）提高了汽车的动力性 6）减少空气污染 7）具有良好的自适应性 8）结构复杂 9）传动效率低
液力机械式自动变速器—
• 不同车型的自动变速器总体来说，主要包括： • 液力变矩器、齿轮变速器、油泵、控制系统、手控连杆机构、
二、液力变矩器
2.工作原理 发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮一同旋转，泵轮
内的工作油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡 轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片流回泵轮叶 片内缘，形成循环的工作油。 在液体循环流动过程中，导轮给涡轮一个反作用力矩，从而 使涡轮输出力矩不同于泵轮输入力矩，具有“变矩”功 能。 导轮的作用：改变涡轮的输出力矩。
（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。
一、液力耦合器
3.油液流动（螺旋形路线）
一、液力耦合器