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1、自动变速器液力变矩器的自动变速器液力变矩器的设计设计答辩人：高光明答辩人：高光明 导师：导师：李怀正李怀正 副教授副教授 专业：机械工程及自动化专业：机械工程及自动化 液力变矩器设计过程结结构构修改修改Y接受任务接受任务收集资料收集资料设计分析设计分析初步设计初步设计绘制三维图绘制三维图模型调试模型调试绘制工程图绘制工程图装配草图绘制装配草图绘制 论文结构论文结构 研究的目的意义研究的目的意义 液力变矩器的工作原理液力变矩器的工作原理 液力变矩器性能参数液力变矩器性能参数 液力变矩器设计计算液力变矩器设计计算 绘图绘图为什么要研究？研究什么？怎样进行设计？结果如何？论文研究的背景及意义国外已普
2、遍将液力传动用于轿车、公共汽车、豪华型大客车、重国外已普遍将液力传动用于轿车、公共汽车、豪华型大客车、重型汽车、某些牵引车及工程机械和军用车辆等。以美国为例，自型汽车、某些牵引车及工程机械和军用车辆等。以美国为例，自70年年代起代起,每年液力变矩器在轿车上的装备率都在每年液力变矩器在轿车上的装备率都在90%以上，产量在以上，产量在800万万台以上，在市区的公共汽车上，液力变矩器的装备率近于台以上，在市区的公共汽车上，液力变矩器的装备率近于100%，在，在重重 型汽车方面，载货量型汽车方面，载货量30-80t的重型矿用自卸车几乎全部采用了液力的重型矿用自卸车几乎全部采用了液力传动。迄今为止，在功
3、率超过传动。迄今为止，在功率超过735kW，载货量超过，载货量超过100t的重型汽车上，的重型汽车上，液力传动也得到了应用。如阿里森液力传动也得到了应用。如阿里森(ALLISON)的的CLBT9680系列液力系列液力机械变速器就应用于功率为机械变速器就应用于功率为882.6kW、装载量为、装载量为108t的矿用自卸车上，的矿用自卸车上，在某些非公路车辆上，在大部分坦克及军用车辆上也装备了液力传动。在某些非公路车辆上，在大部分坦克及军用车辆上也装备了液力传动。在欧洲和日本，近年来装备液力传动的车辆也有显著增加。国外较大在欧洲和日本，近年来装备液力传动的车辆也有显著增加。国外较大吨位的装载机、推土
4、机等工程机械多数都采用了液力传动。吨位的装载机、推土机等工程机械多数都采用了液力传动。液力变矩器具有自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振液力变矩器具有自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振隔振及无机械磨损等优良特性，是其它传动元件无可替代的。历经百隔振及无机械磨损等优良特性，是其它传动元件无可替代的。历经百年的发展，液力变矩器的应用不断扩大，从汽车、工程机械、军用车年的发展，液力变矩器的应用不断扩大，从汽车、工程机械、军用车辆到石油、化工、矿山、冶金机械等领域都得到了广泛的应用。辆到石油、化工、矿山、冶金机械等领域都得到了广泛的应用。液力变矩器的发展前景 液力变矩器在我国有广
5、阔的市场，入世以后，我国液力变矩液力变矩器在我国有广阔的市场，入世以后，我国液力变矩器的制造业正面临着前所未有的挑战。另一方面，无论是液力变矩器器的制造业正面临着前所未有的挑战。另一方面，无论是液力变矩器的设计方法，还是其制造方法仍有许多工作值得去做。要积极推广变的设计方法，还是其制造方法仍有许多工作值得去做。要积极推广变矩器的使用，开发新型液力变矩器，并不断地改善其性能。液力变矩矩器的使用，开发新型液力变矩器，并不断地改善其性能。液力变矩器的研究工作对我国工业水平的提高，对国防事业的发展都存在深远器的研究工作对我国工业水平的提高，对国防事业的发展都存在深远的意义的意义。液力变矩器的工作原理液
6、力变矩器的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。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，具有输出力矩不同于泵轮输入力矩，具有“变矩变矩”功能。功能。导轮的作用：改变涡轮的输出力矩
7、导轮的作用：改变涡轮的输出力矩。液力变矩器的能量转换液力变矩器的能量转换 各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而成；各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而成；泵轮：泵轮：与液力变矩器壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲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(有的用螺栓连接有的用螺栓连接)；使发动机机械能转化液体能量使发动机机械能转化液体能量涡轮：涡轮：通过从动轴与变速器的其他部件相连；通过从动轴与变速器的其他部件相连；将液体能量转化涡轮轴上机械能将液体能量转化涡轮轴上机械能导轮：导
8、轮：则通过导轮座与变速器的壳体相连，所有工作轮在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。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通过改变工作油的方向而起变矩作用液力变矩器的结构液力变矩器的结构 1.结构结构 液力变矩器由泵轮、涡轮、液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮组成和偶合器相比，导轮组成和偶合器相比，变矩器在结构上多了导轮变矩器在结构上多了导轮（stator导轮导轮通过导轮座固通过导轮座固 定于变速器壳体上定于变速器壳体上 液力变矩器实物图液力变矩器实物图变矩器主要部件的设计变矩器主要部件的设计泵轮导轮涡轮受力分析受力分析液力变矩器
9、各种工况液力变矩器各种工况输出转矩随着涡轮转速的变化而变化。a.a.涡轮转涡轮转速低速低时时（n nw w=0=0），），n nB Bnnw w，液体流向，液体流向导轮导轮正面，正面，导轮的单向离合导轮的单向离合器锁止，器锁止，涡轮涡轮输出输出转转矩矩增大增大，M MD D00，M MW W=M=MB B+M+MD D，b.b.随着随着涡轮转涡轮转速的升高（速的升高（n nw w00），接近），接近B B时时，涡轮涡轮出口出口处处工作油流向与工作油流向与导导轮轮叶片相切，叶片相切，涡轮转涡轮转矩等于矩等于泵轮转泵轮转矩，矩，此时相当于耦合器，此时相当于耦合器，M MD D=0=0，M Mw w
10、=M=MB B（耦合点）（耦合点）c.c.涡轮转涡轮转速速继续继续升高，升高，涡轮涡轮出口出口处处工作油冲工作油冲击导轮击导轮叶片背面，此叶片背面，此时涡轮时涡轮转转矩小于矩小于泵轮输泵轮输入入转转矩，矩，M MD D00，M Mw w=M=MB B-M-MD Dd.d.当当涡轮转涡轮转速与速与泵轮转泵轮转速（速（n nB B=n=nw w ）相等相等时时，不再，不再传递传递扭矩，扭矩，此时单向此时单向离合器解除锁止，导轮随之自由转动。离合器解除锁止，导轮随之自由转动。M Mw w=0=0液力变矩器的动力传递液力变矩器的动力传递滚柱式单向离合器滚柱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，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。动画演示谢谢！