液力变矩器教案略.doc

液力变矩器的结构与工作原理教案
第一部分课前复习 > 导入新课
一、 现代汽车自动变速器由哪几部分组成？
二、 液力偶合器正常工作时，工作液的三种运动方式是什么？（重 点）
三、 液力偶合器的性能特点是什么？（重点）
1、 液力偶合器的传动效率r|偶等于它的传动比i即口偶二i二1%/血〈1
。

2、 液力偶合器只能等量地传递扭矩，不能改变扭矩的大小即 Mw=M
bo

这是偶合器致命弱弱•点，所以现代汽车自动变速器上已不再采 用偶合器，

而改进发展为液力变矩器。
直接点出液力变矩器的功能：（重点）
1
、 传递扭矩 --- 液力偶合

2
、 增大扭矩 --- 液力变矩

变矩器为什么具备这个功能？这就是本节课要重点解决的问题！
第二部分 讲授新课
§ 12 • 2 • 1
液力变矩器的结构与工作原理

一. 结构特点
液力变矩器是在液力偶合器结构的基础上加装了一个或两个液流 导向
装置 ------- 导轮。
看实物：
这是一个应用广泛的三元件双相液力变矩器。
介绍三元件、双相的含义（重点）
对照实物：
1
、 变矩器壳体

2
、 泵轮：变矩器的主动部分。

3
、 导轮

4
、 涡轮：变矩器的从动部分。

5
、 泵轮与涡轮叶片的弯曲方向。

最后通过大屏幕看一下变矩器的装配图（附图）
重点：固定套管一一固定件，在导轮与固定套管之间安装有单向离 合器，起
单向传力作用（提问单向离合器在汽车上的应用，举一生活例 子）。
二、工作原理
首先简单比划一下变矩器的增扭原理：
变矩器正常工作时，工作液的循环流动路线为：泵轮叶片内缘一外 缘 一
涡轮叶片外缘一内缘一导轮叶片一泵轮叶片内缘，构成了一个 完整的循环圆。
（附图）在工作液的循环流动过程中，固定不动的导轮 会通过油液给涡轮一
个反作用力矩，其方向与涡轮旋转方向一致，使涡 轮输出的扭矩大于泵轮输
入的扭矩（举例 溜
K ）o
下面用变矩器工作轮的展开图来具体分析变矩器的工作原理。
为便于说明，设发动机转速和负荷始终不变，即变矩器泵轮的转速
□b
和转矩Mb为常数。现在讨论变矩器的两种工作情况。
1>
变矩-偶合工况

1 ）起步。正式起步前％=0 （如图a
所示）发动机带动泵轮以斑的 转速

旋转，泵轮作用于工作液的转矩为
M
b
o工作液在泵轮叶片的带动 下以V］
的

绝对速度冲向涡轮叶片的外缘，设工作液对涡轮的作用转矩 为Mw，因涡轮
静止不动，液流将沿着涡轮叶片从外向内流出涡轮，并 以V?的绝对速度冲向
导轮叶片的凹面，试图将导轮逆着泵轮旋转方向 转动，注意！导轮在这个方
向上是被锁止的，于是工作液又从固定不动 的导轮叶片流出导轮，以V3的
绝对速度流回泵轮叶片内缘。油液在循 环过程中，设涡轮、导轮对油液的作
用转矩分别为Mw （M/二-Mw）、
M
do
根据流体力学原理，当液力变矩器处

于稳定运转时，工作液受力平 衡（提问工作液受几个力？）即：
Mb+
Mw‘ +Md=O,所以 -M
wz =MW = Mb+ Md> Mb
即工作液对 涡轮的转矩大

于泵轮对工作液的转矩，也就是变矩器的输出转矩大于其 输入转矩，从而起
到增大扭矩作用。
当变矩器输出的转矩经传动系传至驱动轮上的所产生的牵引力足 以克服
汽车起步阻力时，汽车即开始起步
2 ）起步后低速运行工况（如图b、c
所示）

汽车起步后开始加速，（为什么？）与之相连的涡轮的转速％也从 0逐
渐增加，这时工作液在涡轮出口处（内缘）不仅具有沿叶片方向的 相对速度
w,而且具有沿圆周方向的牵连速度u,故冲向导轮叶片的油 液的绝对速度v
应

是二者的合成速度。因原设泵轮转速不变，所以当涡 轮转速％提高，也就是
U提高，W将下降，由图可见，冲向导轮叶片 的油液的绝对速度V
将随着牵

连速度U的增加而逐渐向左倾斜，致使油 液对导轮的作用转矩逐渐减小，,
所以输出转矩越来越小，但仍大于输 入转矩。当涡轮转速增大到某一数值，
由涡轮流出的油液方向正好与导 轮叶片出口方向一致时（如图c所示），此
时导轮对油液的转矩Md=O, 于是
M
w = Mb
变矩器不产生变矩作用。

2
、
偶合工况（如图d所示）。

随着外界阻力矩的不断变小，％继续增大，涡轮出口处油液的绝 对速度
v
的方向则继续向左偏斜，以致使油液冲击导轮叶片的背面，此 时单向离合

器对导轮的锁止作用解除，于是导轮在油液的冲击作用下自 由空转，对油液
不产生力矩，
M
d=0,因而Mw = Mb,这时变矩器转入偶 合器工作。当nw=nb
时，

油液在循环圆中停止流动，变矩器将不能传递 动力。
下面，再借住大屏幕以平面动画的形式展示一下变矩器的工作情 况，因
泵轮转速不变，起变化的只是涡轮与导轮的转速，所以重点展示 涡轮与导轮
的工作情况。
三、性能参数
1、 变矩系数K

K=MW/Mb= （Mb+ Md）/ Mb=l + Md/ Mb>l
（附图）

当K>1——变矩■偶合工况；
当K=1——偶合工况。
一般地，变矩器K=1〜4,虽可增加驱动力，但程度小，难以满足汽 车实
际运行的需要，故在汽车上液力变矩器仍需与机械变速器配合使 用。
2、 传动效率r|
矩

^=Nw/Nb=Mw - nw/Mb - nb=K • i
（附图）

当K=1也就是变矩器转入偶合器工况时n矩二i=%/w 随涡轮转速的 增
加，ri矩提高，但总是小于1 （让学生思考如何使效率等于1），因此 档次
较高的变矩器往往在泵轮与涡轮之间加装有锁止离合器。当汽车在 良好路面
高速行驶时，此时可用锁止离合器将泵轮与涡轮刚性连接，使 变矩器不起作
用而转为机械传动，此时效率等于1，这就提高了汽车的 行驶速度和燃料经
济性。
第三部分课堂练习

1
、 液力变矩器与液力偶合器在结构上有什么不同？

2
、 液力变矩器的功能是什么？

3
、 液力变矩器有哪几种工况？
第四部分课后作业
1>
巩固本节课内容。

2
、思考题：液力变矩器与机械变速器配合使用后，总的传动比如何 计算？

授课板书

液力变矩器的功能：
1
、 传递扭矩——液力偶合

2
、 增大扭矩 ---- 液力变矩

§ 12・2・1
变矩器的结构.原理

一. 结构
导轮。
三元件
双相 --- 变矩工况+偶合工况。
低车速：变矩器 --- 变矩+偶合
高车速：偶合器 --- 偶合
单向离合器
二. 原理
设心、Mb=常数
1、 变矩■偶合工况（K>1
）

1 ）起步：nw=0 Mw = Mb+ Md> Mb
2）低速运行：nw f , Md； , Mw ； > Mb
2、 偶合工况（K=l ） I
高速运行：％〈斑 Mw二
Mb
三. 性能参数
1、 变矩系数K
K=MW/Mb= （Mb+ Md）/ Mb=l+Md/ Mb > 1
2、 传动效率t|
矩

t］矩=卩出/p 入二M、v ・ nW/Mb - nb=K • i
当 K二
1 r] ^=i=n
w/nb