液力变矩器结构与原理资料
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
液力变矩器（Fluid Coupling）是一种能将输入和输出轴传递到旋转机械的扭 矩传递装置。通过利用液体的流体动力转换能力，实现了转矩的自动变功， 保护了机械的传动系统。
液力变矩器的定义和作用
1 定义
液力变矩器是一种基于流体动力学原理，利用液体作为工质传递扭矩的能量转换装置。
3
应用广泛
汽车、工程机械、船舶、起重机械等领域中的动力传输装置。
液力变矩器的主要部件
壳体
液力变矩器的外壳，内部容纳几乎全部的组 件。
均压器
均压器位于油量调节阀和输油腔之间，用于 平衡液力传递的压力。
液力曲轴
连接变矩器和发动机的一根轴，通过其中的 凸轮套与转子相连接。
转子叶片
挪动液体，实现液体动能转换为机械能。
传动轴想要转动液力变矩器， 需要驱动内部液体旋转，形成 池流。
涡流的产生
涡流是液体在旋转容器中形成 的一个环流，是液压变矩器传 递功率的关键。
液力变矩器的输出
通过液流转动传动轴输出扭矩。
液力变矩器的优势和应用
1
自动变矩
通过流ห้องสมุดไป่ตู้动力学原理，变矩自动调整，保证传动系统的平稳工作。
2
能耗高效
自带液力储存元件，当液力传递完成后立即储存，能量损失少。
液力变矩器的维护和故障排查
1
定期检查
液力变矩器使用一段时间后，应该进行常规检修，包括检查油封和散热器等。
2
故障排查
液力变矩器常见故障包括漏油和工作温度过高，需要根据具体情况进行维修。
3
维修保养
需要在使用中定期更换液压油、油封和防尘套等关键零部件。
总结和展望
液力变矩器减少了传动系统中的冲击和振动，保护了机械设备的运行。它 的高效和广泛应用成为了动力传输领域的重要组成部分，也对未来机械制 造产业发展提供了重要的启示。
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。
液力变矩器结构与原理
液力变矩器结构与原理液力变矩器（Torque Converter）是一种被广泛应用于汽车、船舶等动力传动系统中的液力传动装置。
它的主要作用是将发动机输出的高速低扭矩转化成低速大扭矩，从而实现汽车启动、加速、变速和传动的功能。
液力变矩器的结构复杂而精密，它包含了泵轮、涡轮、导叶轮等不同的部件，其中每个部件都扮演着特定的角色。
本文将详细介绍液力变矩器的结构与原理。
一、液力变矩器的结构液力变矩器是由泵轮、涡轮、导叶轮和油封等部件组成的。
泵轮和涡轮是液力变矩器的两个主要组成部分，其结构和相互配合决定液力变矩器的工作性能。
1. 泵轮（Pump Impeller）泵轮是液力变矩器的输入元件，它由一定数量的楔形叶片组成，其主要作用是将发动机输出的动力转化成液力。
当发动机运转时，泵轮产生旋转的动力，它通过离心力作用将工作介质（液体）强制送入涡轮。
2. 涡轮（Turbine Runner）涡轮是液力变矩器的输出元件，它与泵轮相对应，也由楔形叶片组成。
当泵轮发送液力流入涡轮时，涡轮受到液压的作用转动，从而输出扭矩。
涡轮的运转速度受到扭矩的大小以及返转器的变矩比的影响。
3. 导叶轮（Stator）导叶轮是液力变矩器的第三个组成部分，它位于泵轮和涡轮之间，主要用于改变流体的流向。
导叶轮的叶片可以自由调节，可以根据工作状态的需求来改变流体的流向，协助转化扭矩和提高效率。
4. 油封（Oil Seal）油封是用于保持液力变矩器内压力稳定的部件，它位于泵轮和涡轮之间，防止液体泄漏。
油封的质量和性能直接影响液力变矩器的工作效果和寿命。
二、液力变矩器的工作原理液力变矩器主要依靠流体的转化和涡旋流的原理来工作，通过泵轮、涡轮和导叶轮之间复杂的相互作用来实现转矩的变化。
液力变矩器的工作原理分为四个工作区域：冲击区、变矩区、松开区和高效率区。
1. 冲击区当发动机启动并带动泵轮开始旋转时，泵轮产生的涡旋流体流向涡轮，但此时导叶轮的叶片处于开启状态。
第三章 液力变矩器
按涡轮的型式分类
1. 向心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（a）所示 . 正透穿 2. 轴流涡轮变矩器 循环圆如图3-21（b）所示 .接近非透穿 3.离心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（c）所示。具有负透穿的 无因次特性.
按循环圆中各叶轮的衔接序分类
1.泵轮—涡轮—导轮—泵轮型 记作“B—T—D—B”，绝大多数变矩器为此型。 2.泵轮—导轮—涡轮—泵轮型 记作“B—D—T—B”,由于位于涡轮前面的导轮叶 片，改变了进入涡轮的液流方向，使损失增大， 效率低 。此外由于涡轮位于泵轮之前，涡轮的转 速使其出口速度矩的改变，直接影响泵轮入口， 使泵轮力矩有很大的改变，所以透穿性特别强， 只适用于特殊的场合。 工程机械绝大多数使用泵轮—涡轮—导轮—泵轮 型变矩器
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正透穿型变矩器与汽油机特性配合很合理 。因为： 1）因为起动工况i=i0时，共同工作使原动机在力矩 最大点工作，同时，在该点的变矩系数也是最大 值，那么涡轮力矩也可达到最大，因为
2） i0工况也是机器工作机的由静止起动的工况， 负载的惯性阻力矩最大，需要涡轮有最大的驱动 力矩. 3) 变矩器的最高效率工况与原动机最低油耗工况 为同一工况，这样，使整个机器在最经济工况下 运行。
液力变矩器的特性曲线
什么是液力变矩器的特性曲线 ？ 液力变矩器的特性曲线有： 1.输出特性曲线（外特性曲线） 2.原始（类型）特性曲线 3.输入特性曲线 4.通用特性曲线 5.液力变矩器系列型谱
变矩器特性理论分析 :
输出特性曲线——外特性曲线
输出特性是指液力变矩器各参数与涡轮转速之间的关系； 它们是由试验和计算得出来的。
简述液力变矩器的组成及工作原理
简述液力变矩器的组成及工作原理液力变矩器（torque converter）是一种广泛应用于自动变速器中的液压传动装置。
它利用液体传递动力，起到变速和传递转矩的作用。
液力变矩器通过流体（通常是液压油）的流动来实现动力传递，其主要组成部分包括泵轮、涡轮和液力变矩器壳体。
液力变矩器具有结构简单、传动平稳、无级变速和自动调节功率输出等特点，因此在汽车、工程机械、船舶等领域得到广泛应用。
液力变矩器的主要组成包括泵轮、涡轮、锁止装置和液力变矩器壳体。
泵轮是液力变矩器的动力输入装置，它通常安装在发动机的曲轴上。
当发动机工作时，驱动泵轮旋转，泵轮的转动产生液体流入液力变矩器。
涡轮是液力变矩器的动力输出装置。
它紧密连接在变速器输入轴上，通过泵轮传递来的流体驱动涡轮旋转，从而实现动力输出。
液力变矩器还包括了一个液力变矩器壳体，它起到承载和固定泵轮和涡轮的作用，并且通过内部构造使液体能够流动，从而实现动力传递。
液力变矩器通常还配备了一个锁止装置，用来提高传输效率和防止内部滑动损失。
在高速行驶或特定工况下，锁止装置可以将泵轮和涡轮固定在一起，形成一个刚性连接，而不再依靠液体的流动传递动力。
液力变矩器的工作原理是基于液体的动力传递。
当发动机工作时，驱动泵轮旋转，泵轮内的液体随之旋转，并通过转动的液体来传递动力。
涡轮与泵轮相连，涡轮受到液体流动带来的动力，从而实现输出动力，驱动车辆或机械的运动。
在这个过程中，液体的流动和压力变化起到了关键作用，使得动力能够顺利地传递。
液力变矩器的工作过程可以简单描述为：发动机驱动泵轮旋转，形成液体的流动，液体的动能被传递到涡轮上，从而实现动力输出。
根据流体动力学原理，液体的流动和转动会产生动能和动量的转换，从而实现了液力变矩器的功率传递。
液力变矩器是一种利用液体传递动力的装置，通过泵轮和涡轮的结构设计和液体流动的原理，实现了对动力的变速和传递。
它的结构简单、传动平稳、无级变速和自动调节功率输出的特点，使其在汽车、工程机械、船舶等领域得到广泛应用。
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，
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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。
一、液力耦合器
3.油液流动（螺旋形路线）
一、液力耦合器
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。
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3～4mm的间隙； 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。
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—AT
• 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、
d.当涡轮转速与泵轮转速（ nB=nw ）时，不再传递扭矩， Mw=0
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
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：
• 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。
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
二、液力变矩器
3.输出转矩——随着涡轮转速的变化而变化。
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AT、电控机械式
AMT、无级式CVT；
• 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
汽车自动变速器理论
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
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”。
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（nB>nw）才能存在环流运动；（转速 差越大，传递的转矩越大） nW < nB， MW = MB ； nw=nB， MW = 0 。 η = PW/PB = nW/nB = 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 （stator） 导轮 通过导轮座固定于变 速器壳体上
（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，
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
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（oneway overrunning clutch） 固定于变速器壳体上
• 只允许导轮单方向旋转
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