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第1章自動(dòng)變速器 1.1自動(dòng)變速器概述 1.1.1自動(dòng)變速器的發(fā)展概況 隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的快速發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)和電子技術(shù)在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。出現(xiàn)在汽車底盤上的新技術(shù)如自動(dòng)變速器（AT或ECT）、電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、電子控制懸架系統(tǒng)和電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，都體現(xiàn)了這種發(fā)展趨勢(shì)。在20世紀(jì)40年代以前，汽車上采用的變速裝置都是普通手動(dòng)齒輪式變速器，直至1939年美國(guó)通用汽車公司首先將自動(dòng)變速器應(yīng)用在轎車上。20世紀(jì)80年代以后，由于電子控制技術(shù)在汽車自動(dòng)變速器上的應(yīng)用，使得長(zhǎng)期以來(lái)未能解決的自動(dòng)變速器傳動(dòng)效率低的缺陷有了很大的改善，使得自動(dòng)變速器能夠與手動(dòng)變速器相媲美，甚至在某些使用條件下比手動(dòng)變速器更省油，從而使自動(dòng)變速器在汽車上的應(yīng)用愈加廣泛。 1.1.2自動(dòng)變速器的特點(diǎn) 汽車上配用自動(dòng)變速器后，與手動(dòng)變速器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):1.消除了離合器操作和頻繁換擋，使駕駛員操作簡(jiǎn)便且省力，從而提高了行車安全性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。2.能自動(dòng)適應(yīng)行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，從而改善了汽車的動(dòng)力性。3.由于液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器是通過(guò)液力變矩器將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)柔性連接，所以它能起緩沖和過(guò)載保護(hù)作用，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。4.由于自動(dòng)變速器能把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在一定范圍內(nèi)，避免急劇變化，因此有利于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪音。5.由于自動(dòng)變速器能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平順換擋，減少換擋次數(shù)，因此，可以提高汽車行駛的平穩(wěn)性。6.由于自動(dòng)變速器在汽車起步、加速時(shí)能吸收和衰減換擋過(guò)程中的振動(dòng)與沖擊，因此，可提高乘坐舒適性。7.自動(dòng)變速器可避免外界負(fù)荷突變而造成發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度頻繁變換的現(xiàn)象，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染。 1.1.3自動(dòng)變速器的分類 在自動(dòng)變速器的發(fā)展過(guò)程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)換擋仍需手動(dòng)操作的半自動(dòng)變速器。主要有兩種類型:一種是自動(dòng)離合器加手動(dòng)換擋變速器的組合形式，因此也被稱為自動(dòng)離合器式變速器;另一種是具有自動(dòng)變速功能的液力變矩器加換擋用離合器再加輔助手動(dòng)變速器的組合形式，被稱為選擇式自動(dòng)變速器。半自動(dòng)變速器實(shí)際上是自動(dòng)變速器發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)過(guò)渡形式，目前汽車上已很少采用。全自動(dòng)變速器（簡(jiǎn)稱自動(dòng)變速器）無(wú)須離合器操作，并能自動(dòng)加、減擋。不同車型所配用的自動(dòng)變速器在形式、結(jié)構(gòu)上往往有很大差異，下面按不同分類方法加以概括。 1.按變速的形式分（1）有級(jí)變速自動(dòng)變速器（2）無(wú)級(jí)變速自動(dòng)變速器 2.按變矩的方式分（1）液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器由液力變矩器和齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)動(dòng)力傳遞和變速，其中液力變矩器實(shí)現(xiàn)一定范圍的無(wú)級(jí)變速，由齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速。這是目前使用最廣泛的自動(dòng)變速器。（2）機(jī)械傳動(dòng)式自動(dòng)變速器機(jī)械傳動(dòng)式自動(dòng)變速器由機(jī)械傳動(dòng)裝置中的離心式自動(dòng)離合器和依據(jù)車速、節(jié)氣門開(kāi)度來(lái)改變V形傳動(dòng)帶輪的作用半徑，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。（3）電傳動(dòng)式自動(dòng)變速器電傳動(dòng)式自動(dòng)變速器由發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并輸送給驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)，通過(guò)控制器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。它取消了機(jī)械傳動(dòng)中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將直流電輸至電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)（包括減速裝置）裝為一體的車輪（電動(dòng)輪）。 3.按變速器齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型分（1）行星齒輪式自動(dòng)變速器由于行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能獲得較大的傳動(dòng)比，因此目前的自動(dòng)變速器普遍采用這種類型。（2）普通齒輪（平行軸）式自動(dòng)變速器由于普通齒輪式自動(dòng)變速器體積較大，最大傳動(dòng)比較小，所以只有少數(shù)幾種車型（如本田ACCORD轎車）使用。 4.按汽車的驅(qū)動(dòng)方式分（1）后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的變矩器和齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸及輸出軸在同一軸線上，因此軸向尺寸較大;液壓控制系統(tǒng)（閥體總成）布置在齒輪變速傳動(dòng)系統(tǒng)下方的油底殼內(nèi)。（2）前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器除了具有與后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器相同的組成部分外，在自動(dòng)變速器殼內(nèi)還壓裝有差速器以及主減速器，形成變速驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)。 5.按自動(dòng)變速器換擋的控制方式分（1）液壓控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器液壓控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器換擋控制方式是通過(guò)機(jī)械手段，將汽車行駛時(shí)的車速和節(jié)氣門開(kāi)度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)，使液壓控制系統(tǒng)（閥體總成）中的各個(gè)控制閥根據(jù)液壓信號(hào)的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過(guò)控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制換擋。液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器的換擋過(guò)程，如圖1-1所示。 圖1-1液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器的換擋過(guò)程示意圖 （2）電子控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器電子控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器通常被稱為ECT，它是通過(guò)各種傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開(kāi)度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、自動(dòng)變速器油溫等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸入自動(dòng)變速器的電子控制單元（ECU），自動(dòng)變速器ECU根據(jù)這些電信號(hào)，按照設(shè)定的換擋規(guī)律向換擋電磁閥、調(diào)壓電磁閥等發(fā)出動(dòng)作控制信號(hào);換擋電磁閥和調(diào)壓電磁閥再將自動(dòng)變速器ECU的動(dòng)作控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)，液壓控制系統(tǒng)中的各個(gè)控制閥再根據(jù)這些液壓控制信號(hào)，控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。電子控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器的換擋過(guò)程，如圖1-2所示。 圖1-2電子控制的液力傳動(dòng)式自動(dòng)變速器換擋過(guò)程示意圖 6.按自動(dòng)變速器前進(jìn)擋的擋位數(shù)分按自動(dòng)變速器前進(jìn)擋的擋位數(shù)分則有2擋、3擋、4擋自動(dòng)變速器。2擋、3擋自動(dòng)變速器都沒(méi)有超速擋，其最高擋為直接擋?，F(xiàn)在的自動(dòng)變速器一般為4擋，Ⅳ擋為超速擋。 1.1.4自動(dòng)變速器的基本組成及基本功用 自動(dòng)變速器通常由液力變矩器、行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、手控連桿機(jī)構(gòu)、工作液、散熱系統(tǒng)、變速器殼、最終傳動(dòng)裝置和電子控制系統(tǒng)組成。 1.液力變矩器液力變矩器是自動(dòng)變速器不可缺少的核心組成部分，它安裝在自動(dòng)變速器前端，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)端蓋螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的后端，從而與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接，它可以將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩增大后傳遞給行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓泵工作。因?yàn)橐毫ψ兙仄饕宰詣?dòng)變速器油（ATF）作為傳動(dòng)介質(zhì)，所以可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間“軟”連接，緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)零件的使用壽命。 2.行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)是自動(dòng)變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它安裝在由鋁合金制成的變速器殼內(nèi)，由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)由若干個(gè)行星排組成，換擋執(zhí)行元件一般包括片式離合器、片式制動(dòng)器和單向離合器等。行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是進(jìn)一步增矩減速，通過(guò)變換擋位實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比。行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)與液力變矩器相配合，可實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的變速。 3.液壓控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)是自動(dòng)變速器各系統(tǒng)的工作基礎(chǔ)。液壓控制系統(tǒng)的作用是不間斷地向各液壓油路泵送符合運(yùn)轉(zhuǎn)需要的液流壓力，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)作;根據(jù)換擋操縱手柄的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速等信號(hào)控制行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)換擋執(zhí)行元件的工作，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋;同時(shí)，它還負(fù)責(zé)向潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)供油。 4.手控連桿機(jī)構(gòu)手控連桿機(jī)構(gòu)作用有二:一是供駕駛員選擇擋位，二是為液壓控制系統(tǒng)提供駕駛員的操縱信號(hào)。 5.工作液自動(dòng)變速器油（ATF）是自動(dòng)變速器的工作液，它在自動(dòng)變速器中有極其重要的地位，可以將其比喻為自動(dòng)變速器的血液。它是液力變矩器增矩的必要介質(zhì);它可以把傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)中因摩擦而產(chǎn)生的大量熱量帶走，從而防止溫升過(guò)高;它在液壓控制系統(tǒng)中傳遞油液動(dòng)力，使各換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在液壓下正確地工作;它可以對(duì)各傳動(dòng)件進(jìn)行良好的潤(rùn)滑;另外它還起清洗、防塵作用。 6.散熱系統(tǒng)在自動(dòng)變速器工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，若不及時(shí)散發(fā)，將會(huì)影響自動(dòng)變速器的正常工作，所以必須設(shè)置散熱系統(tǒng)。散熱系統(tǒng)有的與自動(dòng)變速器分開(kāi)而自成一體，也有的與自動(dòng)變速器合為一體。 7.變速器殼變速器殼可以容納自動(dòng)變速器各部分的元件，并將之固定在發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和車身.之間，同時(shí)也起散熱和防塵作用。 8.最終傳動(dòng)裝置只有在自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋上才有最終傳動(dòng)裝置，它與自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋其他部分并聯(lián)布置，也在變速器殼內(nèi)，它可以將自動(dòng)變速器輸出的轉(zhuǎn)矩最終傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上。自動(dòng)驅(qū)動(dòng)轎只用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)的轎車上。 9.電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)由各種傳感器和開(kāi)關(guān)、ECU和執(zhí)行器組成，它的作用是將自動(dòng)變速器的各種參數(shù)信號(hào)輸入ECU，經(jīng)ECU處理后發(fā)出控制指令，控制液壓控制系統(tǒng)中的各種電磁閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。 1.2手控連桿機(jī)構(gòu) 手控連桿機(jī)構(gòu)由換擋元件、連桿機(jī)構(gòu)和停車鎖止機(jī)構(gòu)等組成。換擋元件用于駕駛員進(jìn)行擋位選擇，它有按鈕式和撥桿式兩種類型。按鈕式換擋元件一般布置在儀表板上;撥桿式換擋元件又稱換擋操縱手柄，有兩種布置形式，一種布置在轉(zhuǎn)向柱上，另一種布置在駕駛室地板上，如圖1-3所示。自動(dòng)變速器最常見(jiàn)的換擋元件是布置在駕駛室地板上的換擋操縱手柄。 圖1-3換擋操縱手柄在轎車的布置形式 圖1-4自動(dòng)變速器換擋操縱手柄 1—換擋操縱手柄;2—擋位;3—O/D開(kāi)關(guān);4—保持開(kāi)關(guān) 自動(dòng)變速器換擋操縱手柄擋位的意義與手動(dòng)變速器的不一樣，當(dāng)手動(dòng)變速器換擋操縱手柄被撥至某一擋位時(shí)，這一擋位也就是變速器實(shí)際工作所處的擋位。而撥動(dòng)自動(dòng)變速器的換擋操縱手柄只是改變液壓控制系統(tǒng)中控制閥的位置，除了倒擋和空擋由它確定外，其實(shí)際工作的前進(jìn)擋位是由換擋執(zhí)行元件的動(dòng)作決定的。換擋執(zhí)行元件又是由自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)根據(jù)車速、節(jié)氣門開(kāi)度等因素控制工作的。為了正確使用自動(dòng)變速器，必須掌握自動(dòng)變速器換擋操縱手柄擋位的含義。目前，絕大多數(shù)自動(dòng)變速器擋位設(shè)置及換擋操縱手柄上各擋位的排列，如圖1-4所示。自動(dòng)變速器換擋操縱手柄一般設(shè)有P（停車擋）、N（空擋）、D（前進(jìn)擋）、R（倒擋）、S和L（前進(jìn)低擋）等擋位。 各擋位含義如下:1.P擋位（停車擋擋位）自動(dòng)變速器停車擋擋位，在停放車輛時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄處于P擋位時(shí)，變速傳動(dòng)系統(tǒng)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，不傳遞動(dòng)力;與此同時(shí)，停車鎖止機(jī)構(gòu)將變速器的輸出軸鎖止，使驅(qū)動(dòng)輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止車輛移動(dòng)。P擋位只能在汽車停穩(wěn)后才能掛入，否則容易損壞停車鎖止機(jī)構(gòu)和變速傳動(dòng)系統(tǒng)。為避免駕駛員在汽車未停穩(wěn)時(shí)推入P擋位，在P擋位連動(dòng)桿上設(shè)有位置鎖止板，因此需要將換擋操縱手柄上的鎖止按鈕按下才能推入P擋位。當(dāng)操縱手柄被撥至其他擋位時(shí)，停車鎖止機(jī)構(gòu)被解除鎖止。2.R擋位（倒擋擋位）R擋位在倒車時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄撥至R擋位時(shí)，變速傳動(dòng)系統(tǒng)輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)向相反。R擋位也只能在汽車停穩(wěn)后才能掛入，否則容易損壞變速傳動(dòng)系統(tǒng)。為避免駕駛員在汽車未停穩(wěn)時(shí)誤推入R擋位，在R擋位連動(dòng)桿上也設(shè)有位置鎖止板，因此需要將換擋操縱手柄上的鎖止按鈕按下才能推入R擋位。3.N擋位（空擋擋位）當(dāng)換擋操縱手柄撥至N擋位時(shí)，換擋執(zhí)行元件的動(dòng)作和P擋位相同，變速傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，輸出軸沒(méi)有動(dòng)力輸出。不同的是N擋位沒(méi)有停車鎖止機(jī)構(gòu)工作。4.D擋位（前進(jìn)擋擋位）D擋位在起步和一般行駛時(shí)使用。當(dāng)換擋操縱手柄撥至D擋位時(shí)，自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)根據(jù)車速、節(jié)氣門開(kāi)度等因素，按照預(yù)先設(shè)定的換擋規(guī)律，自動(dòng)進(jìn)行換擋。對(duì)于4擋的自動(dòng)變速器，它可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)不同傳動(dòng)比的擋位，即Ⅰ擋、Ⅱ擋、Ⅲ擋、Ⅳ擋。其中Ⅰ擋傳動(dòng)比最大，Ⅱ擋次之，Ⅲ擋為直接擋（傳動(dòng)比為1），Ⅳ擋為超速擋（傳動(dòng)比小于1）。Ⅳ擋可通過(guò)超速擋開(kāi)關(guān)關(guān)閉，以阻止自動(dòng)變速器升入超速擋。5.S和L擋位（前進(jìn)低檔擋位）S擋位較適用于車輛在長(zhǎng)坡路上或壞路上行駛;L擋位較適用于車輛在陡坡路上或壞路上行駛;二者可以使變速傳動(dòng)系統(tǒng)逆向傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。自動(dòng)變速器換擋操縱手柄撥至S或L擋位時(shí)，控制系統(tǒng)將限制前進(jìn)擋的變化范圍。當(dāng)換擋操縱手柄撥至S擋位時(shí)，自動(dòng)變速器只能在Ⅰ擋、Ⅱ擋、Ⅲ擋之間自動(dòng)變換;當(dāng)換擋操縱手柄撥至L擋位時(shí)，自動(dòng)變速器只能在Ⅰ擋或只能在Ⅰ擋、Ⅱ擋之間變換。有些車型標(biāo)有O/D，3，2，1擋位，O/D為超速擋。當(dāng)換擋操縱手柄在O/D擋位時(shí)，自動(dòng)變速器可在Ⅰ擋至Ⅳ擋之間自動(dòng)變換;當(dāng)換擋操縱手柄在3擋位時(shí)，自動(dòng)變速器可在Ⅰ擋至Ⅲ擋之間自動(dòng)變換;當(dāng)換擋操縱手柄在2擋位時(shí)，自動(dòng)變速器可在Ⅰ擋與Ⅱ擋之間自動(dòng)變換;當(dāng)換擋操縱手柄在1擋位時(shí)，自動(dòng)變速器只能在Ⅰ擋。需要說(shuō)明的是，發(fā)動(dòng)機(jī)只有在換擋操縱手柄撥至N擋位或P擋位時(shí)才能啟動(dòng)，這種功能是靠擋位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的。 1.3液力耦合器和液力變矩器 在早期的自動(dòng)變速器中大多使用液力耦合器。但是由于液力耦合器只能傳遞扭矩而不能提高輸出扭矩，所以，現(xiàn)代轎車上不再采用，取而代之的是液力變矩器。雖然如此，由于液力變矩器是在液力耦合器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它們都有相近的結(jié)構(gòu)和液壓原理，所以必須首先了解液力耦合器的結(jié)構(gòu)及其工作原理。 1.3.1液力耦合器 圖1-5液力耦合器結(jié)構(gòu)示意圖 1—輸入軸;2—渦輪;3—泵輪殼;4—泵輪;5、6—葉片;7—輸出軸 1.液力耦合器的結(jié)構(gòu)液力耦合器的結(jié)構(gòu)，如圖1-5、圖1-6所示。它是由兩個(gè)直徑相同的盆狀的泵輪和渦輪組成，泵輪和渦輪統(tǒng)稱工作輪。泵輪與液力耦合器的外殼剛性連接，并通過(guò)傳動(dòng)板固定在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端的凸緣上。它可隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)，是液力耦合器的主動(dòng)元件。渦輪通過(guò)花鍵與液力耦合器輸出軸連接在一起，它是液力耦合器的從動(dòng)元件。泵輪和渦輪的環(huán)形殼中沿半徑放射狀徑向排列著許多平直的葉片，泵輪和渦輪葉片相對(duì)而置，中間留有2～5mm的間隙。為了避免液壓油脈動(dòng)對(duì)工作輪周期性地沖擊而引起振動(dòng)，使液力耦合器工作更為平衡，通常泵輪和渦輪的葉片數(shù)被制成不相等。泵輪和渦輪的內(nèi)腔共同圍成了一個(gè)環(huán)狀空腔，被稱為工作腔，在工作腔內(nèi)充滿了工作油液。 圖1-6液力耦合器結(jié)構(gòu)圖 1—曲軸;2—飛輪;3—飛輪齒圈;4—泵輪;5—加油塞;6—導(dǎo)向芯;7—渦輪;8、9—密封圈;10—輸出凸緣;11—輸出軸軸承;12—球軸承;13—工作油液流動(dòng)方向 2.液力耦合器的工作原理液力耦合器采用工作油液作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液力耦合器的泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，充滿在工作腔內(nèi)的工作油液被泵輪葉片帶動(dòng)一起旋轉(zhuǎn)。工作油液產(chǎn)生兩種運(yùn)動(dòng)，一是泵輪的旋轉(zhuǎn)葉片推動(dòng)工作油液旋轉(zhuǎn)，稱之為工作油液的轉(zhuǎn)動(dòng)流;二是工作油液在轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生的離心力驅(qū)使它產(chǎn)生渦流，工作油液從葉片內(nèi)緣向葉片外緣流動(dòng)，如圖1-7所示。因此泵輪葉片外緣處壓力較高，而內(nèi)緣處壓力較低，其壓力差取決于泵輪的半徑和轉(zhuǎn)速。由于泵輪和渦輪的半徑是相等的，故當(dāng)泵輪的轉(zhuǎn)速大于渦輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪葉片外緣的液壓，既泵輪葉片外緣與渦輪葉片的外緣之間還存在一個(gè)壓力差。在此壓力差的作用下，泵輪葉片外緣的工作油液就從泵輪葉片的外緣沖入渦輪葉片的外緣，并沿著渦輪葉片向內(nèi)緣流動(dòng)，將動(dòng)能傳遞給渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。使渦輪按照與泵輪同一方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)液力耦合器的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將工作油液的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。又由于此時(shí)渦輪內(nèi)緣的液壓大于泵輪內(nèi)緣的液壓，因此流入渦輪內(nèi)緣的工作油液又會(huì)返回泵輪的內(nèi)緣。而后工作油液又會(huì)被泵輪再次 圖1-7液力耦合器工作油液運(yùn)動(dòng)示意圖 1—渦輪;2—渦輪出口，泵輪入口;3—渦流;4—渦輪入口，泵輪出口;5—泵輪;6—轉(zhuǎn)動(dòng)流 甩到泵輪的外緣并沖擊渦輪葉片。就這樣工作油液在泵輪與渦輪之間循環(huán)流動(dòng)，不斷地把泵輪獲得的做圓周運(yùn)動(dòng)液體的動(dòng)能傳遞給渦輪轉(zhuǎn)變成機(jī)械能輸出。由上述液力耦合器的工作原理可以分析出:泵輪對(duì)工作油液做功，使之在從內(nèi)緣流向外緣的過(guò)程中，圓周速度和動(dòng)能逐漸增大，而在從渦輪葉片外緣流向內(nèi)緣的過(guò)程中，其圓周速度和動(dòng)能則逐漸減小。所以說(shuō)液力耦合器的傳動(dòng)過(guò)程是:泵輪接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞來(lái)的機(jī)械能，傳遞給工作油液，使其動(dòng)能提高，然后再由工作油液將動(dòng)能傳遞給渦輪輸出。因此，液力耦合器實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的必要條件是:工作油液在泵輪和渦輪之間要有循環(huán)流動(dòng)，而循環(huán)流動(dòng)的產(chǎn)生是由于泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速不相等，使泵輪與渦輪葉片外緣處產(chǎn)生壓力差所致，即轉(zhuǎn)速差越大，壓力差越大，作用于渦輪葉片的力矩也越大。故液力耦合器在正常工作時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速。如果二者轉(zhuǎn)速相等，液力耦合器就不起作用。如果發(fā)生汽車快速下坡的情況，渦輪轉(zhuǎn)速就有可能大于泵輪轉(zhuǎn)速，則渦輪成了主動(dòng)元件，泵輪成了從動(dòng)元件，渦輪就會(huì)帶著泵輪反向旋轉(zhuǎn)，使泵輪與發(fā)動(dòng)機(jī)一起阻止汽車高速下坡行駛，起發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。 3.液力耦合器的特點(diǎn)由于液力耦合器是通過(guò)工作油液傳遞動(dòng)力的，泵輪和渦輪之間允許有很大的轉(zhuǎn)速差，所以易于進(jìn)行平穩(wěn)的動(dòng)力傳遞，減少汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的沖擊載荷，它有以下特點(diǎn):（1）可以保證汽車平穩(wěn)地起步和加速。汽車起步時(shí)渦輪的轉(zhuǎn)速為零，此時(shí)渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩最大，汽車易于克服行駛阻力起步，隨著汽車的加速，渦輪轉(zhuǎn)速逐漸增大，渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速差逐漸減小，傳遞的轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小。（2）可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)。由于液力耦合器的主動(dòng)元件與從動(dòng)元件由工作油液連接，所以發(fā)動(dòng)機(jī)可以容易地帶負(fù)荷啟動(dòng)。（3）能夠衰減傳動(dòng)系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并且在傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大時(shí)，起過(guò)載保護(hù)作用，從而延長(zhǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)各構(gòu)件的壽命。（4）可以顯著減少需要換擋的次數(shù)，有助于換擋自動(dòng)化。但是，從液力耦合器的工作原理可以看出，在工作油液循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中，沒(méi)有受到其他任何外力作用，所以發(fā)動(dòng)機(jī)作用于泵輪上的扭矩與渦輪所接受并傳遞給從動(dòng)軸的扭矩相等，二者扭矩之比只能達(dá)到1∶1（忽略其中摩擦和沖擊造成的能量損失）。即液力耦合器只能傳遞扭矩而不能改變扭矩大小。為了解決這一問(wèn)題，在泵輪和渦輪之間增設(shè)了一個(gè)固定不動(dòng)的導(dǎo)輪，這樣就成了液力變矩器。 1.3.2液力變矩器 在現(xiàn)代汽車上廣泛采用液力變矩器。液力變矩器有兩個(gè)主要功能:一是在一定范圍內(nèi)能自動(dòng)無(wú)級(jí)地改變變矩比，以適應(yīng)不同行駛阻力的要求;二是具有自動(dòng)離合器的作用，在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火，自動(dòng)變速器位于前進(jìn)擋的情況下，汽車可以處于停車狀態(tài)。 1.液力變矩器的結(jié)構(gòu) 圖1-8液力變矩器結(jié)構(gòu)示意圖 1—渦輪;2—變矩器殼;3—發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸;4—飛輪齒圈;5—從動(dòng)軸;6—導(dǎo)輪固定套管;7—導(dǎo)輪;8—泵輪 最簡(jiǎn)單的液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪三個(gè)基本元件組成，如圖1-8所示。泵輪是液力變矩器的主動(dòng)元件，位于液力變矩器后端，與液力變矩器殼連成一體，并用螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端的凸緣上，與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一起旋轉(zhuǎn)。渦輪是液力變矩器的從動(dòng)元件，它位于液力變矩器的前方，其葉片面向泵輪葉片。它通過(guò)花鍵與傳動(dòng)軸及變速傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸相連。導(dǎo)輪懸浮在泵輪和渦輪之間，固定不動(dòng)地套裝在導(dǎo)輪固定套管上，并與泵輪、渦輪的葉片端面留有一定的間隙。三個(gè)工作輪之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系。將所有工作輪在液力變矩器殼內(nèi)裝配好之后，會(huì)形成斷面為循環(huán)圓的環(huán)狀體，其環(huán)形內(nèi)腔中充滿自動(dòng)變速器油。和液力耦合器相同的是:液力變矩器正常工作時(shí)，儲(chǔ)存于環(huán)形內(nèi)腔中的自動(dòng)變速器油除了有繞變矩器軸的圓周運(yùn)動(dòng)以外，還有在循環(huán)圓中的循環(huán)流動(dòng)，所以它能將扭矩從泵輪傳遞到渦輪。與液力耦合器不同的是:液力變矩器不僅能傳遞扭矩，而且能在泵輪扭矩不變的情況下，隨著渦輪轉(zhuǎn)速不同而改變渦輪輸出的扭矩?cái)?shù)值，即液力變矩器可以增矩。液力變矩器之所以能夠起增矩作用，是因?yàn)樗诮Y(jié)構(gòu)上比液力耦合器多了一個(gè)導(dǎo)輪。在液體循環(huán)流動(dòng)的過(guò)程中，固定不動(dòng)的導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪輸出的扭矩不同于泵輪輸入的扭矩。2.液力變矩器的工作原理液力變矩器的工作原理，如圖1-9所示。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，曲軸開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)泵輪隨之旋轉(zhuǎn)。泵輪因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使泵輪葉片間的自動(dòng)變速器油沿葉片從內(nèi)緣向外緣甩出。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速時(shí)，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪葉片外緣的液壓，所以自動(dòng)變速器油在繞著軸線做圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也在上述壓力差的作用下從液壓高的泵輪葉 圖1-9液力變矩器中油液循環(huán)流動(dòng)示意圖 1—渦輪;2—導(dǎo)輪;3—泵輪 片外緣沖入渦輪葉片外緣。泵輪按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，自動(dòng)變速器油也帶動(dòng)渦輪同樣按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，然后由渦輪流出的自動(dòng)變速器油又進(jìn)入導(dǎo)輪。由于導(dǎo)輪固定不動(dòng)，所以自動(dòng)變速器油會(huì)在導(dǎo)輪葉片作用下改變速度、方向又重新回到泵輪，完成自動(dòng)變速器油在泵輪、渦輪、導(dǎo)輪之間的不斷循環(huán)。在這個(gè)過(guò)程中，一方面由于自動(dòng)變速器油從渦輪流向?qū)л啎r(shí)會(huì)對(duì)導(dǎo)輪產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，故導(dǎo)輪也會(huì)通過(guò)自動(dòng)變速器油對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)反沖擊力，此反沖擊力增加了渦輪上的扭矩;另一方面從導(dǎo)輪流回泵輪的自動(dòng)變速器油改變了速度、方向，并作用于泵輪葉片的背部，推動(dòng)泵輪葉片旋轉(zhuǎn)，又使泵輪扭矩增大。就這樣，泵輪將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪回流的能量一起傳遞給渦輪，使其輸出轉(zhuǎn)矩增大。 1.3.3液力變矩器的工作特性與特性參數(shù) 1.液力變矩器的工作特性液力變矩器有三大工作特性:變矩特性，耦合特性和失速特性。液力變矩器輸出扭矩和輸入扭矩之比稱為變矩比。變矩比不是定值，它隨著渦輪轉(zhuǎn)速的改變而連續(xù)變化。比如在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均不變的情況下，在汽車起步、上坡或遇到較大阻力時(shí)，由于渦輪轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致變矩比增大，使汽車能獲得足夠的動(dòng)力克服增大的阻力繼續(xù)行駛。這就是自動(dòng)變速器能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速的原因。但是這種變矩特性只有在泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速相差較大的前提條件下才能成立。當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速不斷提高，渦輪與泵輪之間的轉(zhuǎn)速差逐漸減小時(shí)，自動(dòng)變速器油的流動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變。這時(shí)從渦輪回流的自動(dòng)變速器油將反向沖擊泵輪，阻礙泵輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)。若導(dǎo)輪固定不動(dòng)，自動(dòng)變速器還會(huì)產(chǎn)生渦流，阻礙其自身的流動(dòng)，造成更多的能量損失，為此，絕大多數(shù)液力變矩器在導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)中增設(shè)了單向離合器，如圖1-10所示。單向離合器的內(nèi)座圈與導(dǎo)輪套管和變速器殼相連，是固定不動(dòng)的。外座圈與導(dǎo)輪相連，可與導(dǎo)輪一起繞泵輪按同一方向旋轉(zhuǎn)。單向離合器在液力變矩器中起著單向?qū)ǖ淖饔谩．?dāng)泵輪和渦輪存在較大轉(zhuǎn)速差時(shí)，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)。自動(dòng)變速器油改變液流方向后沖向泵輪背面，促使泵輪旋轉(zhuǎn)，起增矩的作用;當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，由于自動(dòng)變速器油的液流沖擊導(dǎo)輪背面，導(dǎo)致單向離合器導(dǎo)通，允許導(dǎo)輪按照泵輪的旋轉(zhuǎn)方向自由旋轉(zhuǎn)，以避免渦流的產(chǎn)生，使自動(dòng)變速器油順利地回流至泵輪。 圖1-10液力變矩器的單向離合器 1— 內(nèi)座圈;2—滾柱和彈簧;3—外座圈;4—導(dǎo)輪;5—導(dǎo)輪套管 如上所述，從泵輪流入渦輪的自動(dòng)變速器油的液流方向取決于泵輪和渦輪之間的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比達(dá)到某一特定比值時(shí)，導(dǎo)輪即按泵輪同一方向旋轉(zhuǎn)。這時(shí)變矩器才起增矩作用，其功能同液力耦合器一樣，因此把導(dǎo)輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)這一點(diǎn)稱為耦合器工作點(diǎn)。由此可見(jiàn)，液力變矩器的工作特點(diǎn)是:在低速時(shí)按變矩特性工作，在高速時(shí)按耦合特性工作。液力變矩器還有一個(gè)特性是失速特性。所謂失速特性是指當(dāng)汽車受到極大阻力，甚至停動(dòng)，使渦輪也停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，泵輪仍保持旋轉(zhuǎn)的特性。此時(shí)液力變矩器只有動(dòng)力輸入而沒(méi)有動(dòng)力輸出。當(dāng)自動(dòng)變速器位于前進(jìn)檔的情況下進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，液力變矩器將會(huì)出現(xiàn)失速狀態(tài)。 2.液力變矩器主要特性參數(shù)（1）變矩比（變矩系數(shù)）K液力變矩器變矩比K是渦輪軸上輸出扭矩Mw與泵輪軸上的輸入扭矩Mb之比。即K=Mw/Mb≥1（1-1）變矩比隨著渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比的變化而變化。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速為0時(shí)，K值最大，稱為最大變矩比，也稱為啟動(dòng)變矩比或失速變矩比，通常用K0表示。在通常情況下，最大變矩比一般為2.2～2.5。（2）傳動(dòng)比i液力變矩器傳動(dòng)比i是渦輪轉(zhuǎn)速nw與泵輪轉(zhuǎn)速nb之比。即i=nw/nb≤1（1-2）（3）傳動(dòng)效率η液力變矩器的傳動(dòng)效率η是指渦輪輸出功率Nw與泵輪輸入功率Nb之比。即 圖1-11三元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)圖 1—滾柱;2—塑料墊片;3—渦輪輪轂;4—曲軸凸緣;5—渦輪;6—飛輪齒圈;7—變矩器殼;8—泵輪;9—導(dǎo)輪;10—自由輪外座圈;11—自由輪內(nèi)座圈;12—泵輪輪轂;13—變矩器輸出軸;14—導(dǎo)輪固定套管;15—推力墊片;16—自由輪機(jī)構(gòu)蓋 η=Nw/Nb≤1（1-3）液力變矩器的最高傳動(dòng)效率一般為75%～80%。必須明確，液力變矩器只能增加扭矩而不可能增加功率，它輸出給變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功率只能小于發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸給它的功率。 1.3.4典型液力變矩器 目前在自動(dòng)變速器上應(yīng)用的典型液力變矩器有三元件綜合式液力變矩器、四元件綜合式液力變矩器和帶有鎖止離合器的液力變矩器。 1.三元件綜合式液力變矩器三元件綜合式液力變矩器在自動(dòng)變速器中最為常見(jiàn)。前面所介紹的液力變矩器就屬于這種類型，其結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。三元件綜合式液力變矩器主要由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。變矩器殼由前、后兩半焊接而成。殼前端連接著裝有飛輪齒圈的托盤，并用螺釘固定在曲軸凸緣上。為了確保拆裝后變矩器與曲軸應(yīng)有的相對(duì)位置，即確保動(dòng)平衡，螺釘在圓周上呈不均勻分布狀態(tài)。為了確保變矩器與曲軸同心，設(shè)有專門的導(dǎo)向裝置。當(dāng)變矩器的體積因受熱膨脹或受壓變形發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)向裝置可沿曲軸的凹槽滑動(dòng)，使變矩器殼產(chǎn)生軸向變形，以確保變矩器可靠地工作。托盤一般用撓性板制成，可產(chǎn)生一定變形量，進(jìn)一步適應(yīng)了上述要求。泵輪裝有徑向平直葉片，焊在泵輪殼上的泵輪輪轂可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。渦輪有傾斜的曲面葉片。與渦輪殼鉚釘連接的渦輪輪轂以花鍵與變矩器輸出軸相連。泵輪及渦輪葉片和殼均為銅板沖壓件，葉片和內(nèi)環(huán)采用點(diǎn)焊連接。導(dǎo)輪用鋁合金鑄造，與自由輪外座圈固定連接。其作用是只允許導(dǎo)輪按泵輪的旋轉(zhuǎn)方向自由旋轉(zhuǎn)，反之則固定不動(dòng)。從而保證當(dāng)導(dǎo)輪固定時(shí)，變矩器輸出扭矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)輸入扭矩;而當(dāng)液流沖擊導(dǎo)輪背面有可能使輸出扭矩減小時(shí)，令導(dǎo)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而消除負(fù)面影響。避免變矩器出現(xiàn)輸出扭矩小于發(fā)動(dòng)機(jī)輸入扭矩的工作狀態(tài)，改善變矩器性能，提高變矩器工作效率。由于變矩器的各工作輪在一個(gè)密閉腔內(nèi)工作，腔內(nèi)充滿自動(dòng)變速器油，因此自動(dòng)變速器油既是工作介質(zhì)，也是液力元件的潤(rùn)滑劑和冷卻劑。由于在油液流動(dòng)的過(guò)程中容易出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，所以工作腔內(nèi)必須保持足夠的補(bǔ)償壓力。又由于補(bǔ)償壓力的存在，工作輪上會(huì)受到較大的軸向力，為此在導(dǎo)輪端部裝有有色金屬推力墊片，在渦輪輪轂與殼之間裝有耐磨的塑料墊片。三元件綜合式液力變矩器的工作特點(diǎn)是:傳動(dòng)效率在達(dá)到耦合器工作點(diǎn)之前先達(dá)到最大值，然后有所下降，達(dá)到耦合器工作點(diǎn)之后又繼續(xù)升高。三元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，性能穩(wěn)定，在耦合區(qū)傳動(dòng)效率可達(dá)96%。因此，在轎車上得到廣泛應(yīng)用，在大型客車、自卸車及工程車輛上的應(yīng)用也日趨廣泛。 2.四元件綜合式液力變矩器對(duì)于傳動(dòng)比大的液力變矩器，若采用上述三元件綜合式液力變矩器，則在最高效率工況到耦合器工作點(diǎn)之間的區(qū)段上效率會(huì)顯著下降。為了避免上述缺點(diǎn)，可將導(dǎo)輪分割成兩個(gè)，分別安裝在各自的單向離合器上，從而形成四元件綜合式液力變矩器。四元件綜合式液力變矩器的結(jié)構(gòu)如圖1-12（a）所示。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較低時(shí)，渦輪出口 圖1-12四元件綜合式液力變矩器示意圖 1—飛輪齒圈;2—變矩器殼;3—曲軸凸緣;4—第一導(dǎo)輪;5—渦輪;6—泵輪;7—第二導(dǎo)輪;8—自由輪機(jī)構(gòu);9—輸出軸;10—導(dǎo)輪固定套管 處液流（流速為v1）沖擊在兩個(gè)導(dǎo)輪葉片的凹面上，此時(shí)兩個(gè)導(dǎo)輪的單向離合器均被鎖止，導(dǎo)輪固定，按變矩器工況工作。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速升高到一定程度，液流速度為v2時(shí)，液流對(duì)第一導(dǎo)輪的沖擊力反向，第一導(dǎo)輪便因單向離合器松脫而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)只有第二導(dǎo)輪仍起變矩作用。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高接近泵輪轉(zhuǎn)速，液流速度為v3時(shí)，液流方向 如圖1-12（b）所示。第二導(dǎo)輪也受到液流反向沖擊力而與渦輪及第一導(dǎo)輪同向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)變矩器才全部轉(zhuǎn)入耦合器工況。由此可見(jiàn)，四元件綜合式液力變矩器的工作特點(diǎn)是:在整個(gè)工作過(guò)程中，兩個(gè)導(dǎo)輪依次導(dǎo)通。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速低時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)輪的單向離合器都處于鎖止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)輪均固定不動(dòng)。隨著渦輪轉(zhuǎn)速的上升，第一導(dǎo)輪首先導(dǎo)通而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)。若渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，第二導(dǎo)輪也被導(dǎo)通，液力變矩器進(jìn)入耦合器工況。與三元件綜合式液力變矩器相比，四元件綜合式液力變矩器具有在進(jìn)入耦合器工況之前，傳動(dòng)效率可始終保持較高水平的顯著優(yōu)點(diǎn)。 圖1-13由鎖止離合器鎖止的液力變矩器結(jié)構(gòu)圖 1—飛輪齒圈;2—伺服油缸;3—導(dǎo)向銷;4—曲軸凸緣;5—油道;6—活塞;7—從動(dòng)盤;8—傳力盤;9—連接鍵;10—渦輪;11—泵輪;12—導(dǎo)輪;13—單向離合器;14—渦輪輪轂;15—輸出軸 3.帶有鎖止離合器的液力變矩器液力變矩器工作時(shí)，無(wú)論在零速工況，還是在高速工況，泵輪與渦輪之間都存在轉(zhuǎn)速差和內(nèi)部液力損失。所以液力變矩器的傳動(dòng)效率不如手動(dòng)變速器高，采用液力變矩器的汽車在正常行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性比較差。為了提高液力變矩器在高傳動(dòng)比工況下的傳動(dòng)效率，通常采用帶有鎖止離合器的液力變矩器。采用鎖止離合器的目的是:在高傳動(dòng)比工況下，利用鎖止離合器將液力變矩器的泵輪和渦輪鎖止，使兩工作輪連接成一體，使變矩器的輸入軸與輸出軸剛性連接，變液力傳動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)，提高傳動(dòng)效率，提高汽車正常行駛時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)鎖止離合器的不同，帶有鎖止離合器的液力變矩器主要有以下三種類型:（1）由鎖止離合器鎖止的液力變矩器由鎖止離合器鎖止的液力變矩器應(yīng)用比較廣泛，其結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。鎖止離合器的從動(dòng)盤安裝在渦輪輪轂的花鍵上，主動(dòng)部分壓盤（包括傳力盤和活塞）與泵輪固定連接。如果壓力油經(jīng)過(guò)油道進(jìn)入活塞左腔室，推動(dòng)主動(dòng)部分壓盤右移壓緊從動(dòng)盤，則鎖止離合器鎖止。泵輪與渦輪連接成一體，變矩器的輸入軸和輸出軸剛性連接，變液力傳動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)。如果活塞左腔室的油壓被卸除，則鎖止離合器的主、從動(dòng)部分分離，鎖止離合器解除鎖止?fàn)顟B(tài)。液力變矩器恢復(fù)正常液力傳動(dòng)。當(dāng)鎖止離合器鎖止時(shí)，單向離合器松開(kāi)，導(dǎo)輪可在自動(dòng)變速器油中自由旋轉(zhuǎn)。（2）由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器工作原理如圖1-14所示。它是在三元件綜合式液力變矩器的基礎(chǔ)上增加行星齒輪機(jī)構(gòu)形成的。其中行星架與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，作為主動(dòng)元件。太陽(yáng)輪通過(guò)花鍵與渦輪軸相連。齒圈與泵輪相連。與太陽(yáng)輪和齒圈同時(shí)嚙合的行星齒輪安裝在行星架上。由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的變矩器采用外分流式液力機(jī)械傳動(dòng)的 圖1-14由行星齒輪機(jī)構(gòu)鎖止的液力變矩器工作原理 1—行星架;2—齒圈;3—泵輪;4—導(dǎo)輪;5—渦輪軸;6—太陽(yáng)輪;7—渦輪 傳動(dòng)方式，具體地說(shuō):由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳遞來(lái)的扭矩要經(jīng)過(guò)液力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩條路徑傳遞。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸將扭矩傳遞給行星架后，一部分扭矩要經(jīng)太陽(yáng)輪傳遞給渦輪（機(jī)械傳動(dòng)）;另一部分要經(jīng)過(guò)齒圈傳遞給泵輪，再由泵輪傳遞給渦輪（液力傳動(dòng)）。這兩種傳動(dòng)方式傳遞扭矩的多少取決于變速器所處的擋位。例如當(dāng)變速器處于Ⅲ擋（直接擋）時(shí)，有93%的扭矩是通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)的途徑傳遞的，而液力傳動(dòng)只占7%。這時(shí)可以認(rèn)為液力變矩器被鎖止，泵輪與渦輪連接成一體，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)的方式傳遞扭矩。（3）由離心式離合器鎖止的液力變矩器由離心式鎖止離合器鎖止的液力變矩器是一種利用離心力的機(jī)械式離合器。它的工作是由發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷控制的。上述三種帶有鎖止離合器的液力變矩器的共同特點(diǎn)是:當(dāng)汽車在良好的路面上行駛時(shí)，變矩器泵輪與渦輪連接成一體，即變矩器的輸入軸與輸出軸剛性連接。此時(shí)變矩比為1，變矩器的傳動(dòng)效率達(dá)到100%，提高了行駛速度和燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)汽車在起步或壞路面上行駛時(shí)，鎖止機(jī)構(gòu)解除鎖止，變矩器發(fā)揮變矩作用，自動(dòng)適應(yīng)行駛阻力的變化，保證汽車正常行駛。因此，采用自動(dòng)變速器的汽車會(huì)越來(lái)越多地使用帶有鎖止離合器的液力變矩器。 4.液力變矩器液壓油的冷卻液力變矩器在傳遞扭矩的過(guò)程中會(huì)不可避免地?fù)p失部分能量。這部分能量絕大部分轉(zhuǎn)變成自動(dòng)變速器油的內(nèi)能而使其溫度升高。自動(dòng)變速器油正常工作溫度一般為50～80℃，若其溫度超過(guò)正常溫度10℃，自動(dòng)變速器油的使用壽命將縮短一半。為了防止自動(dòng)變速器油因溫度升高而變質(zhì)，就必須對(duì)其進(jìn)行冷卻。液力變矩器內(nèi)自動(dòng)變速器油的冷卻是通過(guò)循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，由自動(dòng)變速器油泵供給冷卻了的自動(dòng)變速器油。自動(dòng)變速器油經(jīng)過(guò)變速器軸套管與導(dǎo)輪固定套管之間的間隙進(jìn)入液力變矩器。而受熱后的自動(dòng)變速器油經(jīng)導(dǎo)輪固定套管和變矩器輸出軸之間的間隙流出變矩器，然后經(jīng)油管進(jìn)入自動(dòng)變速器散熱器冷卻。冷卻后的自動(dòng)變速器油又流回自動(dòng)變速器油底殼。5.液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配液力變矩器的性能與發(fā)動(dòng)機(jī)的性能互相匹配，才能獲得良好的傳動(dòng)效率。一般來(lái)說(shuō)，較大扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)與較小直徑的變矩器匹配。若變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配不恰當(dāng)，將不能充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩性能。不但使傳動(dòng)效率不良，而且會(huì)導(dǎo)致燃油消耗增加，甚至發(fā)生抖動(dòng)、停動(dòng)。汽車出廠時(shí)已由制造廠家裝置相互匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)和液力變矩器，不要隨意改裝與發(fā)動(dòng)機(jī)不匹配的液力變矩器。否則汽車將行駛不良，甚至汽車上的報(bào)警燈會(huì)亮起。 1.4齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)液力變矩器雖然能夠在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地、無(wú)級(jí)地改變變矩比和傳動(dòng)比，以適應(yīng)汽車行駛阻力的變化，但是由于它存在變矩能力與傳動(dòng)效率之間的矛盾，且變矩比還不夠大，最大變矩比為2.2～2.5，因此仍難以滿足汽車的行駛要求。所以在汽車上廣泛采用由液力變矩器與齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)組成的液力機(jī)械式變速器。目前，與液力變矩器配合使用的齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)有兩種類型:一種是行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)，它具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋等優(yōu)點(diǎn)，故在自動(dòng)變速器上廣泛應(yīng)用;另一種是平行軸式變速傳動(dòng)系統(tǒng)，只在少數(shù)車型（如本田車系）的自動(dòng)變速器上應(yīng)用。 1.4.1行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng) 行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。換擋執(zhí)行元件一般包括多片摩擦式離合器、片式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器以及單向離合器等。行星齒輪機(jī)構(gòu)通常由多個(gè)行星排組成，行星排的多少視變速器的擋位數(shù)多少而異，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的，這一點(diǎn)可通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)說(shuō)明。1.簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)比的計(jì)算方法（1）簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)即單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。它由太陽(yáng)輪、齒圈、行星齒輪、行星齒輪軸以及行星架組成。太陽(yáng)輪位于機(jī)構(gòu)的中心，行星齒輪與之嚙合。行星齒輪外側(cè)同齒圈嚙合。通常行星齒輪有3～6個(gè)，借助于滾針軸承安裝在行星齒輪軸上，行星齒輪軸對(duì)稱地或均勻地安裝在行星架上，兩端安裝有止推墊片。行星齒輪機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，除了繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)。行星齒輪在繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪軸和行星架也將繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。在行星輪系中，太陽(yáng)輪、行星齒輪、齒圈都是常嚙合齒輪副。太陽(yáng)輪、行星架和齒圈三者的軸線互相重合，而行星齒輪軸的軸線可繞前三者的軸線旋轉(zhuǎn)，故行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)又稱為旋轉(zhuǎn)軸式變速傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖1-15簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 1—齒圈;2—行星架;3—行星齒輪;4—太陽(yáng)輪;5—行星齒輪軸 （2）簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算方法在簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中，如果將太陽(yáng)輪、行星架、齒圈三者中的任一構(gòu)件與輸入軸相連作為主動(dòng)輪，第二構(gòu)件與從動(dòng)軸相連作為從動(dòng)輪，第三構(gòu)件被強(qiáng)制固定（簡(jiǎn)稱制動(dòng)）或連接，就能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。而行星齒輪作為中間輪在動(dòng)力傳遞過(guò)程中只起到過(guò)渡作用，對(duì)傳動(dòng)比沒(méi)有任何影響。簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算與手動(dòng)變速器傳動(dòng)比的計(jì)算基本相同，即傳動(dòng)比=主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速/從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（1-4）簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式為n1+an2-（1+a）n3=0（1-5）式中n1———太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速;n2———齒圈轉(zhuǎn)速;n3———行星架轉(zhuǎn)速;a———內(nèi)齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比，即a=z2/z1，又稱為簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)參數(shù)。由式（1-4）、式（1-5）可以看出，只要改變太陽(yáng)輪、齒圈、行星架三者不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)組合，就可以得到不同的傳動(dòng)比。①如果太陽(yáng)輪為主動(dòng)輪，行星架為從動(dòng)輪，齒圈被制動(dòng)，則主、從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n2=0，所以傳動(dòng)比i1-3=n1/n3=1+a=1+z2/z1②如果太陽(yáng)輪被制動(dòng)，齒圈為主動(dòng)輪，行星架為從動(dòng)輪，則主、從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n1=0，所以傳動(dòng)比i2-3=n2/n3=（1+a）/a=1+z1/z2③如果太陽(yáng)輪被制動(dòng)，行星架為主動(dòng)輪，齒圈為從動(dòng)輪，則主、從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n1=0，所以傳動(dòng)比i3-2=n3/n2=a/（1+a）=z2/（z1+z2）④如果齒圈被制動(dòng)，行星架為主動(dòng)輪，太陽(yáng)輪為從動(dòng)輪，則主、從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。此時(shí)式（1-5）中的n2=0，所以傳動(dòng)比i3-1=n3/n1=1/（1+a）=z1/（z1+z2）⑤如果行星架被制動(dòng)，太陽(yáng)輪為主動(dòng)輪，齒圈為從動(dòng)輪，則主、從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。此時(shí)式（1-5）中的n3=0，所以傳動(dòng)比i1-2=n1/n2=-a=-z2/z1⑥如果行星架被制動(dòng)，齒圈為主動(dòng)輪，太陽(yáng)輪為從動(dòng)輪，則主、從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反。此時(shí)式（1-5）中的n3=0，所以傳動(dòng)比i2-1=n2/n1=-1/a=-z1/z2⑦如果太陽(yáng)輪、齒圈、行星架三者中有任意兩個(gè)構(gòu)件被鎖成一體，則各齒輪間均無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)被鎖成一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)，此時(shí)n1=n2=n3，所以傳動(dòng)比等于1。⑧如果太陽(yáng)輪、齒圈、行星架三者中無(wú)任何一個(gè)被制動(dòng)，且無(wú)任何兩個(gè)構(gòu)件被鎖為一體，所有元件均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)不受約束，則行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳遞動(dòng)力作用，不再傳遞動(dòng)力，變速器處于空擋擋位。 在上面討論的八種狀態(tài)中，狀態(tài)①和②的傳動(dòng)比大于1，所以傳遞的扭矩增大，轉(zhuǎn)速下降，故稱為減速運(yùn)動(dòng)。又由于z2大于z1，故狀態(tài)①稱為低速擋，相當(dāng)于Ⅰ擋;狀態(tài)②稱為高速擋，相當(dāng)于Ⅱ擋。狀態(tài)③和④的傳動(dòng)比小于1，所以傳遞的扭矩減小，轉(zhuǎn)速上升，故稱為超速擋。狀態(tài)⑤和⑥的傳動(dòng)比為負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)表示其屬于倒擋傳動(dòng)。其中狀態(tài)⑤傳動(dòng)比的絕對(duì)值大于1，所以傳遞的扭矩增大，轉(zhuǎn)速下降，故稱為倒擋減速運(yùn)動(dòng);狀態(tài)⑥傳動(dòng)比的絕對(duì)值小于1，所以傳遞的扭矩減小，轉(zhuǎn)速上升，故稱為倒擋升速運(yùn)動(dòng)。狀態(tài)⑦的傳動(dòng)比等于1，是直接擋傳動(dòng)。狀態(tài)⑧是空擋狀態(tài)。簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比范圍有限，往往不能滿足汽車行駛的需要，因此實(shí)際應(yīng)用的行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)都是由幾個(gè)簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行元件組成。通過(guò)換擋執(zhí)行元件的控制，得到不同行星輪系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)組合形式來(lái)獲得不同擋的傳動(dòng)比。 2.換擋執(zhí)行元件換擋執(zhí)行元件直接控制行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作，使其按不同路線傳遞動(dòng)力。常見(jiàn)的換擋執(zhí)行元件有片式離合器、片式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器和單向離合器。（1）片式離合器在行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)中，片式離合器的作用是連接。其連接方式有兩種:一種是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某個(gè)構(gòu)件與行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸等主動(dòng)部分連接，使之成為主動(dòng)元件。另一種是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)構(gòu)件連接起來(lái)，使之成為一個(gè)整體，以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)。片式離合器一般由離合器鼓、離合器活塞、回位彈簧、彈簧座、鋼片、摩擦片、離合器轂等元件組成，如圖1-16所示。其中離合器鼓通過(guò)花鍵與變速器輸入軸相連或與其制成一體。鋼片又稱為主動(dòng)片，通過(guò)外緣鍵齒與離合器鼓的內(nèi)花鍵槽配合，與變速器輸入軸同步旋轉(zhuǎn)。離合器轂可通過(guò)直接或間接方式與行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接。摩擦片又稱為從動(dòng)片，通過(guò)內(nèi)緣鍵齒與離合器轂相連。離合器活塞安裝在離合器鼓內(nèi)，它是一種環(huán)狀活塞，由活塞內(nèi)、外圓密封圈密封，使其和離合器鼓形成一個(gè)密閉的環(huán)狀液壓油缸，通過(guò)離合器鼓內(nèi)軸頸上的進(jìn)油孔和控制油道連通。離合器回位彈簧一端抵于活塞端面，另一端支承在彈簧座上。片式離合器的鋼片和摩擦片統(tǒng)稱為離合器片。它們是相互交錯(cuò)排列的，二者均由鋼板沖壓而成。摩擦片的表面燒結(jié)有粉末冶金摩擦材料。為了便于散熱，鋼片表面通常比較光滑。在離合器接合與分離過(guò)程中，鋼片與摩擦片將產(chǎn)生摩擦而生熱，局部溫度可達(dá)600℃。產(chǎn)生的熱量由鋼片傳遞給離合器鼓，再由離合器鼓傳遞給周圍的油液。由于在離合器接合和分離過(guò)程中，鋼片與摩擦片均可以軸向移動(dòng)，所以必須限制鋼片和摩擦片的軸向位置，二者的軸向位置由擋圈與限位卡環(huán)限制。離合器分離后，離合器活塞與離合器片或離合器片與限位卡環(huán)之間會(huì)有一定的軸向間隙，以保證鋼片和摩擦片之間無(wú)任何軸向力，這種間隙稱為離合器間隙。其大小可用擋圈的厚度調(diào)整，一般為0.5～2.0mm。片式離合器的工作過(guò)程，如圖1-17所示。當(dāng)控制閥控制的液壓油進(jìn)入離合器液壓缸時(shí)，作用在離合器活塞上的液壓油會(huì)推動(dòng)活塞克服回位彈簧彈力的作用而移動(dòng)，把所有鋼片和摩擦片壓緊在一起。鋼片和摩擦片之間的摩擦力使離合器鼓和離合器轂連接成整體，從而將與離合器鼓和離合器轂分別連接的輸入軸或行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接在一起， 圖1-16片式離合器 1—離合器鼓;2、3—密封圈;4—離合器活塞;5—回位彈簧;6—彈簧座;7、11—限位卡環(huán);8—鋼片;9—摩擦片;10—擋圈;12—止推軸承;13—離合器轂;14—變速器輸入軸;15—控制油道;16—單向閥;17—前行星排行星架;18—變速器輸出軸 此時(shí)離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)液壓控制系統(tǒng)把作用在離合器液壓缸內(nèi)的油壓撤除后，離合器活塞在回位彈簧的作用下回位。此時(shí)鋼片與摩擦片分離，它們之間無(wú)作用力，離合器鼓和離合器轂可以朝不同的方向或以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。 圖1-17片式離合器的工作過(guò)程 1—渦輪軸;2—回位彈簧;3—活塞;4—?dú)?5—主動(dòng)片;6—限位卡環(huán);7—壓盤;8—從動(dòng)片;9—花鍵轂;10—彈簧保持座 離合器分離時(shí)，離合器液壓缸內(nèi)仍會(huì)有少量的液壓油。由于離合器鼓隨變速器輸入軸或行星齒輪機(jī)構(gòu)某一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，因此殘留在液壓缸的液壓油會(huì)在離心力的作用下被甩向液壓缸外緣處，并在此處產(chǎn)生油壓。如果離合器轉(zhuǎn)速很高，這一壓力可能推動(dòng)離合器活塞壓向離合器片，使離合器處于半接合狀態(tài)，會(huì)使鋼片和摩擦片接觸產(chǎn)生磨損，直接影響離合器的使用壽命。為了防止這種情況發(fā)生，通常在離合器活塞或離合器鼓的缸壁上設(shè)置一個(gè)單向閥，如圖1-18所示。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸時(shí)，單向閥鋼球在油壓的推動(dòng)下壓緊在閥座上，單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，保證液壓缸的密封;當(dāng)液壓缸內(nèi)的油壓撤除后，單向閥鋼球在離心力的作用下離開(kāi)閥座，使單向閥開(kāi)啟，殘留的液壓油在離心力的作用下從單向閥的泄油通道中流出，以保證離合器的分離徹底。 圖1-18帶有單向閥的片式離合器 1—單向閥;2—進(jìn)油腔;3—油封;4—泄油通道;5—離合器活塞 （2）片式制動(dòng)器制動(dòng)器的作用是使行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件固定，使其不能運(yùn)轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)某一行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的組合，即實(shí)現(xiàn)換擋。制動(dòng)器有片式制動(dòng)器和帶式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)形式。片式制動(dòng)器由制動(dòng)鼓（圖1-19中未標(biāo)出）、活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動(dòng)轂等組成，如圖1-19所示。片式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓與片式離合器的離合器鼓相似，但它是被固 圖1-19片式制動(dòng)器分解圖 1—制動(dòng)轂;2—限位卡環(huán);3—擋圈;4—鋼片和摩擦片;5—彈簧座;6—回位彈簧;7—活塞;8、9—密封圈;10—碟形環(huán);11—變速器殼20 定在變速器殼上或與變速器殼一體的。鋼片依靠外緣鍵齒與制動(dòng)器鼓的內(nèi)花鍵槽配合，或直接安裝在變速器殼上的內(nèi)花鍵槽中。制動(dòng)轂可通過(guò)直接或間接方式與行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件連接。摩擦片則通過(guò)內(nèi)緣鍵齒與制動(dòng)轂上的外花鍵槽配合。片式制動(dòng)器與片式離合器的工作原理基本相同。當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)，由控制閥控制的液壓油進(jìn)入制動(dòng)器液壓缸中，作用于活塞上，推動(dòng)活塞把制動(dòng)鋼片和摩擦片緊壓在一起，使制動(dòng)器轂不能旋轉(zhuǎn)，則與制動(dòng)器轂相連的行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件也不能旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)換擋。當(dāng)制動(dòng)器不工作時(shí)，控制閥控制撤除制動(dòng)器液壓缸中的油壓，活塞在回位彈簧的作用下回位，制動(dòng)鋼片與摩擦片分離，制動(dòng)器轂可以自由旋轉(zhuǎn)。 （3）帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器的基本組成元件包括制動(dòng)鼓、制動(dòng)帶、液壓缸和調(diào)整機(jī)構(gòu)，如圖1-20所示。 圖1-20帶式制動(dòng)器 1—變速器殼;2—制動(dòng)帶;3—制動(dòng)鼓;4—活塞;5—液壓缸壓力腔;6—液壓缸端蓋;7—液壓缸釋放腔;8—活塞推桿;9—調(diào)整螺釘;10—回位彈簧 制動(dòng)鼓與行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件連接并一同旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)帶內(nèi)表面有摩擦系數(shù)較高的摩擦片，其支點(diǎn)端支承在變速器殼上的制動(dòng)帶支架上，作用端與活塞推桿連接。液壓缸被活塞分隔成壓力腔和釋放腔，由各自的控制閥控制。當(dāng)壓力腔和釋放腔均無(wú)液壓油時(shí)，制動(dòng)帶不工作。制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間有一定間隙。制動(dòng)鼓可以隨著與它相連的行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一構(gòu)件一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)控制制動(dòng)的液壓油進(jìn)入液壓缸壓力腔時(shí)，它推動(dòng)活塞克服回位彈簧彈力作用而移動(dòng)，帶動(dòng)活塞推桿向外伸出，使制動(dòng)帶箍緊在制動(dòng)鼓上，使制動(dòng)鼓被固定而不能旋轉(zhuǎn)，這時(shí)制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)。在制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)的過(guò)程中，如果有控制釋放的液壓油進(jìn)入液壓缸釋放腔，則液壓缸釋放腔與液壓缸壓力腔就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力差（由于釋放腔一側(cè)的活塞面積大于壓力腔一側(cè)的活塞面積，所以活塞兩側(cè)液壓油的壓力不等，釋放腔液壓油壓力大于壓力腔液壓油壓力），在這個(gè)壓力差和回位彈簧的共同作用下活塞向后移動(dòng)，帶動(dòng)活塞推桿隨之回縮，制動(dòng)帶放松，制動(dòng)器轉(zhuǎn)變成釋放狀態(tài)。帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，但它的工作平順性較差。為了改善帶式制動(dòng)器的工作平順性，通常在其控制油路中安裝緩沖閥或減振閥，使其開(kāi)始制動(dòng)時(shí)油壓緩慢上升，減緩制動(dòng)力的增長(zhǎng)速度。 當(dāng)帶式制動(dòng)器不工作時(shí)或處于釋放狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響到制動(dòng)器的正常工作，影響換擋時(shí)的手感?？梢酝ㄟ^(guò)制動(dòng)帶調(diào)整螺釘來(lái)調(diào)整間隙的大小，方法是將調(diào)整螺釘擰緊后再退回2～3圈。 （4）單向離合器單向離合器廣泛應(yīng)用于行星齒輪式變速器和綜合式液力變矩器中。單向離合器在行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用和片式離合器、片式制動(dòng)器與帶式制動(dòng)器相同，也是用來(lái)固定或連接行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架的。它可以使行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)組成不同傳動(dòng)比的擋位，所以單向離合器也是行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)的換擋執(zhí)行元件。單向離合器不需要控制機(jī)構(gòu)對(duì)它進(jìn)行控制。它的工作完全由與它相連接的行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一構(gòu)件的受力方向來(lái)控制。當(dāng)與它相連接的構(gòu)件受力方向與其鎖止方向相同時(shí)，該構(gòu)件被連接或者被鎖止。當(dāng)與它相連接的構(gòu)件受力方向與其鎖止方向相反時(shí)，該構(gòu)件不被連接、不被鎖止?？傊?，單向離合器的基本工作原理是依靠其單向鎖止原理來(lái)固定或連接行星齒輪機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。它的固定和連接是單方向性的。在變換擋位的過(guò)程中，單向離合器可以使與其連接的構(gòu)件在受力方向發(fā)生變化的瞬間立即接合或脫離，以使換擋平順、無(wú)沖擊。單向離合器的這些作用如果都由片式離合器和片式制動(dòng)器來(lái)完成，液壓控制系統(tǒng)將會(huì)更加復(fù)雜。因此從某種程度上來(lái)說(shuō)，單向離合器的使用簡(jiǎn)化了自動(dòng)變速器的換擋控制系統(tǒng)。目前在自動(dòng)變速器中使用較多的單向離合器有兩種類型，一種是斜楔式單向離合器，一種是滾柱式單向離合器。①斜楔式單向離合器斜楔式單向離合器由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、斜楔塊、片狀彈簧及保持架等組成，如圖1-21所示。內(nèi)環(huán)用內(nèi)花鍵和行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某一構(gòu)件連接或者與變速器殼連接，外環(huán)用外花鍵和行星齒輪機(jī)構(gòu)中的另一構(gòu)件連接或者與變速器殼連接。由內(nèi)環(huán)和外環(huán)組成一個(gè)寬度均勻的滾道，滾道中間安裝有斜楔塊。斜楔塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其在A方向上的尺寸略大于內(nèi)、外環(huán)之間的距離B，在C方向上的尺寸又略小于B。斜楔塊被安裝在內(nèi)、外環(huán)中間，是保持架（圖1-21中未標(biāo)出）借助于片狀彈簧等分布置的。 圖1-21斜楔式單向離合器 1—斜楔塊;2—外環(huán);3—內(nèi)環(huán) 當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜楔塊在摩擦力作用下傾斜，內(nèi)、外環(huán)可以相互滑轉(zhuǎn)，這時(shí)單向離合器處于自由狀態(tài)。當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，斜楔塊在摩擦力作用下立起，卡死在內(nèi)、外環(huán)之間，使內(nèi)、外環(huán)無(wú)法相對(duì)滑轉(zhuǎn)，這時(shí)單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。斜楔式單向離合器的鎖止方向由斜楔塊的安裝方向決定，在裝配時(shí)不能裝反，否則會(huì)影響行星齒輪式變速傳動(dòng)系統(tǒng)的正常工作。②滾柱式單向離合器滾柱式單向離合器由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾柱和彈簧等組成，如圖1-22所示。其內(nèi)環(huán)、外環(huán)的結(jié)構(gòu)和作用與斜楔式單向離合器基本相同;不同之處在于外環(huán)的內(nèi)表面有楔形槽，楔形槽的數(shù)量與滾柱的數(shù)量相同，楔形槽內(nèi)裝有滾柱和彈簧。彈簧對(duì)滾柱施加彈力作用可以將滾柱推向楔形槽較窄的一側(cè)。 圖1-22滾柱式單向離合器 1—外環(huán);2—滾柱;3—彈簧;4—內(nèi)環(huán) 當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱在摩擦力作用下克服彈簧彈力作用向楔形槽較寬的一側(cè)移動(dòng)，外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)可自由滑轉(zhuǎn)，單向離合器出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，處于自由狀態(tài)。當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，滾柱即在摩擦力和彈簧彈力雙重作用下被卡死在楔形槽較窄的一側(cè)，這時(shí)內(nèi)、外環(huán)連接成一個(gè)整體，不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)果是與外環(huán)連接的行星齒輪機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件和與內(nèi)環(huán)連接的構(gòu)件被連成一個(gè)整體，它們共同旋轉(zhuǎn)或者被固定。滾柱式單向離合器的鎖止方