液力耦合器安裝在汽車發(fā)動機和機械傳動裝置之間。它們由雙箱結構的泵輪和渦輪組成，利用液體在主、從部件之間循環(huán)流動過程中的動能變化來傳遞動力。當液壓ATF在液力偶合器中循環(huán)時，由于其他外力的作用，發(fā)動機作用在泵輪上的扭矩等于渦輪傳遞給從動軸的扭矩。

在介紹液力偶合器之前，首先要了解液力偶合器的結構和工作原理。這是學習液力變矩器工作原理的基礎。液力偶合器是一種液壓傳動裝置，也叫液力偶合器。不考慮機械損失時，輸出轉矩和輸入轉矩相等。它的主要作用有兩個方面，一是防止發(fā)動機過載，二是調節(jié)工作機構的速度。

一、液力偶合器的結構

液力偶合器安裝在汽車發(fā)動機和機械傳動裝置之間，由兩個箱形泵輪3和渦輪4組成，都稱為工作輪。泵輪與殼體2成一體，多個平葉片通過傳動板與發(fā)動機曲軸1的法蘭1徑向布置。泵輪和渦輪之間相隔一定的間隙，約為3~4mm，整體化后其軸向截面一般為圓形。

圖3-3液力偶合器結構圖

1-發(fā)動機曲軸2-聯(lián)軸器外殼3-泵輪4-渦輪5-輸出軸

2.液力偶合器的工作原理

液力偶合器以工作流體(ATF)為傳動介質，利用流體在主從機之間循環(huán)過程中的動能變化來傳遞動力。

當發(fā)動機旋轉泵輪3時，ATF由泵輪驅動而一起旋轉，并圍繞輸入軸和輸出軸的軸線循環(huán)運動。圓周運動產(chǎn)生離心力，ATF從泵輪中心向葉片側甩出；在機翼形成的空間內，ATF從機翼內緣流向機翼外緣，所以機翼外緣壓力高，內緣壓力低，壓差取決于工作輪的半徑和速度。因此，曲軸輸入的機械能轉化為ATF的動能和壓力能。在ATF沒有進入渦輪4的期間，渦輪葉片外緣的液壓低于泵輪外緣的液壓。由于這種壓差，ATF從泵輪流入渦輪。同時ATF與渦輪葉片碰撞，使渦輪與泵輪同向旋轉，液力偶合器輸出軸旋轉。這樣，ATF的動能和壓力能就轉化為輸出軸的機械能。當ATF轉動渦輪時，前進的渦輪葉片反復從外緣流向內緣，再回到泵輪的內緣，這樣不斷循環(huán)傳遞動力。

從上述液力偶合器的動作過程可以看出，液力偶合器內部的ATF同時有兩種旋轉運動。一種是與工作車一起進行工作車繞軸線的圓周運動(牽引運動)；第二，如圖3-4所示，經(jīng)過泵，輪到渦輪，然后從渦輪回到泵輪，循環(huán)往復。由于ATF沿工作室循環(huán)圈的循環(huán)運動(相對運動)，ATF的絕對運動是兩種旋轉運動的合成，運動方向向渦輪傾斜沖擊渦輪葉片。這樣，液力偶合器中ATF的流線就是一個來回連接的環(huán)形螺旋線。這也是為什么能量轉換是通過聯(lián)軸器內部空間的ATF螺旋運動來完成的。因此，液力偶合器實現(xiàn)動力傳遞的必要條件是泵輪與渦輪之間有ATF的循環(huán)流動。由于兩個工作輪的轉速不同，導致兩輪葉片外緣產(chǎn)生液壓差，從而產(chǎn)生循環(huán)流動。傳輸差和壓力差th越大

其中——傳輸效率；——泵葉輪輸入功率；——渦輪輸出——泵輪輸入扭矩；——渦輪輸出扭矩。

圖3-5液力偶合器特性曲線

因為聯(lián)軸器作用在泵輪和渦輪上的扭矩是相同的，也就是說。

液力偶合器的效率是評價其經(jīng)濟性能的一個指標，也就是說液力偶合器的傳動效率等于其速比。渦輪與泵輪的速度差越大，速比越小，傳動效率越低。反之，速比越大，傳動效率越高。發(fā)動機在運轉，檔位和車都沒有啟動時，泵輪轉動，渦輪轉速為零，偶合器效率為零。汽車剛起步時，渦輪轉速逐漸升高，渦輪轉速與泵輪轉速之比增大，聯(lián)軸器的傳動效率也有所提高。理論上，當渦輪轉速等于泵輪轉速時，效率為100%。實際上，當渦輪轉速與泵葉輪轉速相等時，渦輪和泵葉輪葉片外緣的液壓相等，耦合器內的循環(huán)流動停止，泵葉輪與渦輪之間沒有能量傳遞，傳遞效率為0。一般來說，汽車耦合器的最高效率達到百分之九十七左右，其效率曲線如圖3-5所示。

4.液力偶合器應用不足

液力偶合器采用自動變速箱油ATF作為傳動介質，泵輪與渦輪允許有轉速差，使液力偶合器能保證自動啟動和加速穩(wěn)定性；傳動系統(tǒng)扭轉振動和扭轉振動可以被緩沖和衰減。

)慣性矩對應平移質量，轉角對應平移位移，扭矩對應平移載荷，轉速對應平移速度，扭轉剛度對應平移過程中的拉伸剛度。扭轉振動實際上是以轉角的大小作為振動位移的振動方程。當結構阻力的合成中心與外部載荷的合成中心不一致時，通常會發(fā)生扭轉振動。防止變速箱系統(tǒng)過載，延長發(fā)動機和變速箱系統(tǒng)部件的壽命。但由于聯(lián)軸器不能改變傳遞的扭矩，相應的傳動機構需要增加換擋。此外，由于液力偶合器不能將發(fā)動機與傳動系統(tǒng)完全分離，因此需要在液力偶合器與變速器之間安裝換擋離合器，以解決換擋問題。這將增加傳動系統(tǒng)的總重量并增加縱向尺寸。

20世紀60年代，英國生產(chǎn)的勞斯萊斯汽車、美國生產(chǎn)的奧茲莫萊汽車和蘇聯(lián)生產(chǎn)的體操車所用的自動變速器都裝有液力偶合器。但由于這個缺點，近年來汽車上幾乎不使用液力偶合器，而是使用液力偶合器。