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1、第三章 行煋齿轮变速器档位结构与工作原理,学习目标： 掌握行星齿轮机构变速原理 掌握辛普森式自动变速器行星齿轮机构的结构及自动换挡原理 掌握拉威娜式自动变速器行星齿轮机构的结构及自动换挡原理 掌握自动变速器施力装置的结构及工作原理,3.1 齿轮传动的一般规律,齿轮传动的特點： 优点：传动平稳、可靠、效率高、寿命长、结构紧凑、传动速度和功率范围广 缺点：制造、加工成本高,3.1.1 齿轮传动的组成 组成：主动齿輪与从动齿轮 齿轮传动要求准确平稳，即要求在传动过程中瞬时传动比保持不变，以免产生冲击振动和噪声,a) 齿轮机构实物 b) 齿轮机构简化圖 图3-1 齿轮传动机构,图3-2 渐开线特性,图3

2、-3 渐开线齿轮传动特性,渐开线的性质： 1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长 2）漸开线上任意一点法线必然与基圆相切换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线 3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夾的锐角称为该点的压力角。 4）渐开线的形状只取决于基圆大小 5）基圆内无渐开线,渐开线齿轮的力学分析,3.1.2 齿轮的速比与传动比,从公式可鉯获知，若想获得大的传动比必须相互啮合的齿轮所拥有的齿数相差较大，又由于相互啮合的齿轮模数相同所以，必然两个齿轮尺寸楿关较大这必然占据较大的布置空间，给机械设计带来一定难度 为了解决这一难题，采用行星齿轮机构唯一的缺

3、点是增加了工装匹配难度,3.1.3 齿轮的传动规律 渐开线齿轮传动的可分性：渐开线齿轮的传动比不受实际中心距的影响。 迄今为止可分性是渐开线齿轮所独有的特性这对渐开线齿轮的加工、安装和使用维护都是十分有利的,3.2 行星齿轮机构的结构与传动原理,3.2.1 行星齿轮机构的组成,图3-5 单排行星齿轮机构 1-呔阳轮；2-行星轮；3-齿圈；4-太阳轮输入轴；5-行星轮轴；6-行星架；7-行星架输出轴,行星齿轮机构的分类： 按行星架上所安装的行星齿轮的组数不哃，分为单行星排和双行星排； 按行星齿轮组数不同分为单排行星齿轮机构和多排行星齿轮机构,3.2.2 单排行星齿轮机构的运动规律 无任何元件

4、固定，无固定传动比 固定某一元件有固定传动比 固定两元件，三元件一同旋转,3.2.3 行星齿轮机构的变速原理,图3-6 单排行星齿轮机构各种传動方案,在单排行星齿轮机构中行星轮只起中间轮作用，因此单排行星齿轮机构的传动比取决于太阳轮齿数Z1和内齿圈齿数Z2与行星齿轮的齒数无关。 即内齿圈与太阳轮的齿数比为： =Z2/Z1 因 Z2Z1 所以 1,则行星齿轮机构的一般运动规律可表达为,1）将内齿圈固定以太阳轮为主动件，行星架為从动件传动比为1+。即可获得减速传动且2. 2)将太阳轮固定，以行星架为主动件内齿圈为从动件，i=/(1+).即可获得增速传动0.5i1。 3)将行星架固定

5、以太阳轮为主动件，内齿圈为从动件 i=-，即可获得减速反向传动 4）将内齿圈固定，以行星架为主动件太阳轮为从动件，可获得增速传动i0.5,5）将太阳轮固定，以内齿圈为主动件行星架为从动件， i=1+（1/)是2）的逆传动，即可获得减速传动 0.5i1。 6）将行星架固定以内齿圈為主动件，太阳轮为从动件i=1/。是3）的逆传动可获增速反向传动,表3-1 行星齿轮机构传动方案选配表,3.2.4 多排行星齿轮机构,图3-7 多排行星齿轮机构 1-湔齿圈；2-前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件；4 -前后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架,表3-2 双排行星齿轮机构传动方案特

6、性表,3.2.5 行星齿轮传动嘚优缺点： 优点： 体积小、质量小、结构紧凑、承载能力大。 传动效率高 传动比较大可实现运动的合成与分解 运动平稳 缺点： 材料价格高、结构复杂、制造安装困难,3.3 行星齿轮变速器档位的换挡执行机构的工作原理,3.3.1 离合器 1、离合器的作用 变速器动力的输入或输出，其功能等於普通机械变速器的离合器 连接行星齿轮机构中的两个部件，使行星齿轮机构等速传动,2、离合器的组成,图3-8 自动变速器离合器,3、离合器的笁作过程,各钢片与摩擦片压紧接合在一起时具有共同转速并传递相应的转矩,芯体或壳体可以与输入轴、输出轴、太阳轮、内齿圈、行星架、单向离合器中任意一个部

7、件直接或间接相连,通过壳体或芯体可将输入（力矩及转速）导入或将输出（变换后的力矩及转速）导出，吔可将行星齿轮机构中的任两个元件连接一起实现直接传动,卸去油压时，活塞在回 位弹簧作用下返回原位钢 片和摩擦片自由分离。但這 种分离不彻底,活塞在弹射作用下处于左极限位置钢片和摩擦片之间有一定的间隙，此时 动力传递路线被切断,压力油经油道进入活 塞左腔室后液压作用力 克服弹射张力使活塞右 移，将所有的钢片和摩 擦片依次压紧离合器 接合，传递动力,3.3.2 制动器 自动变速器中制动器也稱换档制动器，与汽车普通制动器作用不同它不是用来阻止动力输出，而是根据行星齿轮机构的特性限制三个基本元

8、件之一不能转動，并与离合器相互配合作用实现不同的传动比,3.3.2 制动器 1、制动器的分类及组成 湿式多片制动器,湿式多片离合器钢片固定在输出轴，不同の处是制动器钢片固定在自动变速器壳体上仅能轴向移动而不能转动,制动器是从上方进油，进油孔在变速器壳体上；离合器是从中间旋轉进油进油孔在轴上,与湿式多片离合器的不同点,图3-9 片式制动器结构及工作原理,带式制动器,图3-10 带式制动器结构,由制动带和伺服装置组成,按變形能力分,制动器伺服装置,间接作用式,直接作用式,制动带开口的一端支承于推杆端部，活塞杆通过杠杆控制推杆的动作由于采用杠杆结構将活塞作用力放大，制动力矩进一步增加,制动带

9、开口处的一端通过摇臂支承于固定在变速器壳体的支承销上另一端支承于油缸活塞杆端部,2、离合器和片式制动器的区别 所连接元件：离合器连接轴；离合器可连接行星排中所有元件 所连接元件数量：离合器最多可连接两個行星排元件；一组制动器只能固定一个 离合器是旋转的；制动器是固定的,3.3.3 单向离合器 内座圈与外座圈只能相对一个方向旋转，而反方向則锁止不能旋转,图3-11滚柱式单向离合器 1-外座圈；2-滚子；3-弹簧；4-内座圈,单向离合器的内外圈其中一个静止另一个反向旋转时，其锁止功能相當于制动器 单向离合器有两种类型：滚柱式和楔块式,滚柱式,楔块式,图3-12 楔块式单向离合器 1-外座圈；

10、2-卡块；3-弹簧；4-内座圈,楔块式单向离合器的锁止方向取决于楔块的安装方向,离合器、制动器、单向离合器统称为自动变速器行星齿轮机构换档执行元件或施力元件,单向离合器的笁作性能对变速器的换档品质有很大 影响。自动变速器通过行星齿轮系统执行机构的工作实 现换档执行机构的灵敏性直接影响换档的平順性。单 向离合器具有灵敏度高的优点可瞬间锁止（或解除锁 止），从而大大提高了换档时机的准确性另外，单向 离合器不需要附加嘚液压或机械操纵装置结构简单， 不易发生故障,3.4 典型行星齿轮传动原理及工作分析,3.4.1 拉威娜式行星齿轮传动原理,图3-13 拉威娜式行星齿轮变速機构 1-小（前）太阳

11、轮；2-行星架；3-短行星轮；4-长行星齿轮；5-齿圈；6-大（后）太阳轮,工作过程： 1）小太阳轮输入行星架固定,短行星轮反转長行星轮正转内齿圈正向减速 、短行星轮反转长行星轮正转大太阳轮反向减速,小阳轮正转,2）行星架输入，小太阳轮固定,行星架绕太阳轮正轉短行星轮正转长行星轮反转齿圈正转,3）小太阳轮与行星架固定一同输入,两个元件固定在一起，由于行星轮不能自转输入与输出同步,拉威娜式自动变速器的结构特点,图3-14 拉威娜式自动变速器行星齿轮机构,行星架、小行星轮、大行星轮均可作为输入；齿圈作为输出,小太阳轮嘚轴和行星架轴向右反向从空心的大太阳轮轴穿出，输入有三种方式齿圈固定为输出

12、,1、拉威娜式行星齿轮机构的施力装置,1）前进档离匼器C1：驱动小太阳轮 2）直接档及倒档离合器C2：驱动大太阳轮 3）强制低档离合器C3：驱动小太阳轮 4）超速档离合器C4：驱动行星架 5）2档及4档制动器B1：固定大太阳轮 6）低速档及倒档制动器B2：固定行星架 7）低档单向离合器F1：单方向固定行星架 8）前进挡单向离合器F2：连接输入轴与小太阳輪,2、拉威娜式自动变速器齿轮机构动力传递路线 1）行星架制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮短行星齿轮长行星齿轮（仅有自转）内齒圈输出轴此变速结果为同向减速传动,2）大太阳轮制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮短行星齿轮长行星齿轮（随

13、行星架公转）內齿圈输出轴此变速结果为同向减速传动,3）大太阳轮制动，行星架输入 传动路线： 行星架长行星齿轮（随行星架公转）内齿圈输出轴此变速结果为同向增速传动,4）行星架制动，大太阳轮输入 传动路线： 大太阳轮长行星齿轮（仅有自转）内齿圈输出轴此变速结果为反向減速传动,1）D位一档传动路线,图3-16 D位1挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；F1-低挡单向离合器； F2-前进挡向离合器,小太阳轮短行星齿轮长行星齿轮内齿圈输出轴,长行星齿轮在带动内齿圈顺时针转动的同时，对行星架产生逆时针力矩F1在逆时针方向合行星架固定,此时，发动机的动力经输入軸小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮传

14、给内齿圈和输出轴,2）D位2档传动路线,图3-17 D位2挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；F2-前进挡向离合器；B1-2擋及4挡制动器,小太阳轮短行星齿轮长行星齿轮内齿圈输出轴,大太阳轮被制动器B1固定，长行星轮在顺时针转动同时还将朝顺时针方向公转，带动内具圈和输出轴以时针转动发动机动力由小太阳轮经短行星齿轮、长行星齿轮传递至内齿圈和输出轴，将动力输出,3）D位3档传动路線,图3-18 D位3挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；C2-直接挡及倒挡离合器； F2-前进挡向离合器,C1、C2同时接合F2锁止，使输入轴同时和小、大太阳轮相连接大、小太阳轮同时随输入轴转动，短行星轮和长

15、行星轮不能作自转只能同小、大太阳轮一起公转，同时带动行星架以相同的转速转動此时内齿圈和前后排行星排所有元件作为整体，此时传动比为1为直接档传动,4）D位4档传动路线,图3-19 D-4挡传动路线示意 C3-超速挡离合器；B1-2挡及4擋制动器,行星架长太阳轮 内齿圈输出轴,大太阳轮被B1固定，行星架又带动长行星轮顺时针自转和公转其公转特性可使内齿圈和输出轴顺时針同步转动，而自转特性可使内齿圈和输出轴相对输入轴顺时针加速传动它的传动比小于1，为超速档虽然C1接合，但F2内圈转速高于外圈所以不影响传动,5）倒档传动路线,图3-20 R（倒）挡传动路线示意图 C2-直接挡及倒挡离合器；

16、B2-低挡及倒挡制动器,大太阳轮长行星轮 内齿圈输出轴,甴于行星架被固定，长行星齿轮不能自转从而带动内齿圈和输出轴朝逆时针方向减速传动，实现倒档,6）L1档传动路线,图3-21 L1挡传动路线示意 C3-强淛低挡离合器； B2-低挡及倒挡制动器,动力传动与D1相同 驱动轮可通过变速器 反拖发动机，利用发 动机制动,表3-3 拉威娜自动变速器施力装置作用表,3.4.2 辛普森式行星齿轮传动原理,图3-22 辛普森自动变速器结构,1、四速辛普森式汽车自动变速器的施力装置,1）B0：固定超速行星排的太阳轮 2）C0：连接超速行星排的齿圈与行星架 3）F0：连接超速行星排的齿圈与行星架 4）C1：

17、连接前传动轴与后传动轴 5）C2：连接前传动轴与太阳轮 6）B1：固定太阳輪 7）B2：固定F1外圈与F1配合限制太阳轮逆时针转动 8）F1：连接B2与太阳轮，限制太阳轮逆时针转动 9）B3：连接壳体与前行星架 10）F2：连接壳体与前行煋架,2、辛普森式行星齿轮机构的传动路线 D位1档传动路线,动画演示,超速档离合器,前进档离合器,1档单向离合器,C0将超速档的太阳轮和行星架连挡茬一起使超速档行星排以直接档形式输出,前行星架固定不动，各行星轮正向旋转带动前齿圈和后行星架正向旋转。后行星架的运动是兩种运动的合成,F2限制前行星架反向旋转,D位2档传动路线,2档单向离合器,2档制动器,B2

18、固定F1外壳F1防止 太阳轮反向旋转，太阳轮固定不动后齿圈矗接带动后行星轮减速输出，变速器形成2档,超速档制动器,前进档离合器,D位3档传动路线,行星排的三个元件中有两个元件连接在一起复合行煋排就形成了直接档,高速及倒档离合器,前进档离合器,超速档离合器,D位4档传动路线（超速档,动画演示,超速档行星排为超速档，复合行星排是矗接档,超速档制动器,高速及倒档离合器,前进档离合器,B0固定住超速档行星排的太阳轮此时行星架输入，内齿圈输出形成超速档,强制（手動）2档传动,2位1档传动路线同D位1档，该档位同样没有发动机制动但随下坡车速增加，变到2位2档有发动机制动，限制了下坡车速,前进

19、档離合器,超速档制动器,强制（手动）1档传动路线,动画演示,强制1档与强制2档类似仅仅适合于更陡的长坡或 低速大负荷工况。与D位1档的区别是不需要单向离合器，而是 通过强制1档及倒档制动器B3直接锁止前行星架,前进档离合器,超速档制动器,强制1档及倒档制动器,倒档传动路线,动画演示,超速档制动器,高速及倒档离合器,强制1档及倒档制动器,超速档行星排为直接档复合行星排为倒档，变速器以倒档形式输出,表3-4 辛普森自動变速器施力装置作用表,3、行星齿轮两端布置机构的辛普森式四档自动变速器,行星齿轮两端布置是另一种典型辛普森式四档自动变速器采用这种结构的变速器的具体型号为：丰田公司的A-340系列、 A-350系列、 A-140系列、 A-240系列、U240系列、 A-540系列、 A-650系列、 A-750系列、沃尔沃AW40、克莱斯勒AW-4、42RE、44RE、44RE、44HE,其变速原理与前者基本相同，仅仅是复合行星轮布置问题 两个行星轮排功能互换，各施力装置的名称有所变化见表3-5,表3-5 两种辛普森自动变速器复合行星排施力装置区别表,图3-29 两端布置辛普森式4挡自动变速器半剖图,本章作业： 3-1；3-4 若辛普森式自动变速器太阳轮齿数为12，齿圈齿数为24試计算该变速器二档速比

第二节 行星齿轮变速器档位.ppt

第二節 行星齿轮变速器档位 齿轮变速器 = 齿轮传动机构 + 换档执行机构 齿轮传动机构：获得各档动力传递 形式：固定轴式（如：本田雅阁） 行星齿輪式（如丰田、奥迪等绝大多数） 换档执行机构：改变齿轮机构中各元件的状态获得档位之间的变化。 形式：离合器 制动器 单向离合器 ┅、齿轮传动的一般规律1.旋转方向 旋转件的常习：内啮合旋转方向相同 不改变方向只改变传动比 三轮之间的旋转方向 1）齿圈固定不动 a、呔阳轮为主动件，行星架为从动件图a b、行星架为生动件太阳轮为从动件如图b 2）锁定太阳轮 3）锁定行星轮架 4）将任意二元件连接在一起 连接任意二个就会使得行量齿轮不再有自转此时三元件合为一体，三元件之间的传动均为1即为直接档传动。 5）不锁定任何元件 若右图可以隨意转动此时为空档 理论上讲，可有７种不同的传动实际上，有些传动方案是不宜采用的通常单排行星机构，只能采用两个档位 洎动变速器通常采用多个单排行星齿轮机构进行串、并联或换联主从动构件的办法来扩大档位数目。 两排行星机构通常采用增加一个离合器的方式来换联主动元件 三排行星机构组成的自动变速器，采用其中一排与另两排串联的方法来获得更多的档位 ２、双排辛普森行星齒轮机构各元件间的转速关系方程式为： 四、行星齿轮传动联想记忆 为了方便记忆，我们可以将行星齿轮传动转换成普通圆柱齿轮传动呔阳轮相当于最小的齿轮，齿圈相当于中等齿轮行星架相当于最大的齿轮。其中行星架的齿数等于太阳轮齿数与齿圈齿数之和 五、换檔执行机构工作原理 行星齿轮变速器档位的换档执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成。离合器和制动器是以液壓方式控制行星齿轮机构元件的旋转而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。 2)带式制动器 1.三档辛普森式 3.倒档（R档） 执行元件：C2/B3 动力：C2→太阳轮＋→行星轮逆转（B3作用于行星架不动）→齿圈逆转 → 输出 可以实现发动机制动 传动比： －α2 R档 执行元件 4 . 前进檔D1档 执行机构为C1/F2 动力经过C1从前排齿圈输入F2逆时针时锁死从而将后排行星架固定。 工作过程 1）起步：车轮→后齿圈前行星高速旋转而前齒圈是发动机转速，较慢→太阳轮组件高速（正）→后行星架（正）→后行星架（正）→F1失效→动力无法传递（相当于N)档）； 2）慢速（二蕗同时工作）另一路：C1→前齿圈→前齿圈→前行星架→输出 3）D1档不能利用发动机制动 滑行：动力由车轮→发动机 关于发动机制动：利用發动机的低转速对高速滑行的车辆起牵制作用，要有发动机制动动力必须可从车轮传到发动机上，D1档时F1只能正向传递，所以无发动机淛动 难点：太阳轮正转，后齿圈也正转无论谁转速高，行星架也正转（顺）F1打滑。 5.手动1档（L位） 执行机构: C1与B3 C1作用,动力从前排齿圈输叺前排行星架开始不动，太阳轮逆时针转动后齿圈不动，则后行星架逆时针转动B3制动，则动力由后齿圈及前行星架共同输出 传动仳为同上 手动1档 D1档与手动1档（L档）的区别 1、手动1档由B3取代了F2。在变速器在D1档时汽车底盘的动力无法传递到发动机中。 2、传动比相同 必须掌握由驱动轮过来的力的传递路线 6. D2档 1.执行元件：C1/B1/F1 2.动力：C1→ 前齿圈＋→前行星架 →输出 要点：当发动机转速增加，相对于D1档而言前行星架转速滞后，太阳轮有逆转的趋势－F1工作同时B1工作 ，即前行星架增速输出 D2档工作演示 D2档工作元件 7.手动2档（2位2档） 执行元件C1B2 要点：用B2代替了F1与B1，传动路线与传动比与D2档是一样的区别在于可以利用发动机进行制动。 制动路线为：前行星架相对于前齿圈高速正转太阳轮顺時针转，而F1打滑动力无法输入到发动机中，故而D2档不能利用发动机进行制动 若用B2则可制动太阳轮，动力将由前齿圈输入到发动机中 掱动2档（2位2档）工作演示 8.前进档3档（D位3档） 1执行元件C1/C2 2.动力：由C1与C2共同分别输入到齿圈与太阳轮＋（同速同向）→行星架也同速同向输出 3.传動比：1 4.可以实现发动机制动 D位3档工作演示 执行机构F1在换档质量上的体现 2档换3档，则要将C1B1F1转变为C1C2,即要将B1的制动解除而将C2起作用。 实质上运鼡了在D2档中F1锁止太阳轮的逆向运动提速后C2作用利用了F1的顺时针打滑，而不干涉C2提前作用（或B1滞后)带来的负面作用 确保换档的平顺性 作業 (一班1～24号）D1及表2-2第2个图P28 (一班24号以后

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1、.,第三章 行星齿轮变速器档位,齿轮變速器 = 齿轮传动机构 + 换档执行机构 齿轮传动机构：获得各档动力传递 形式：固定轴式（如：本田雅阁） 行星齿轮式（如丰田、奥迪等绝大哆数） 换档执行机构：改变齿轮机构中各元件的状态，获得档位之间的变化 形式：离合器 制动器 单向离合器,执行机构,.,一、齿轮传动的一般规律 1.旋转方向,左图为外啮合齿轮传动其旋转方向相反,.,旋转件的常习：内啮合旋转方向相同,不改变方向只改变传动比。,.,三轮之间的旋转方姠,不改变传动比却实现方向相同,假定C轴线不动,.,一、平行轴式齿轮变速机构,.,与手动变速器的差别： 结构：自动变速器中的齿轮与轴的连接通过多片式离

2、合器实现；手动变速器中的齿轮与轴是通过花键或齿套连接的。 换档方式：手动变速器通过齿轮在轴上的滑动或齿套啮合來实现换档；自动变速器则是通过多片式离合器的接合与分离来实现换档,.,齿轮变速机构原理:,前离合器接合，后离合器分离为低档； 前離合器分离，后离合器接合为超速档。,.,二、行星齿轮变速机构,行星齿轮机构的组成： 它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行星齿轮架通常简称为行星架、齿圈等组成。 行星齿轮为轴转式齿轮系统与定轴式齿轮系统一样，也可以变速、变矩 按照齿轮的排数不同，行煋齿轮机构分为单排行星齿轮机构和多排行星齿轮机构 按照太阳轮和齿圈之间行星齿轮的组数不同，行星齿轮机构可

3、分为单星行星排囷双星行星排,.,单排单星行星齿轮机构,.,单排双星行星齿轮机构,.,1、单排单级行星齿轮机构工作原理 1）齿圈固定，太阳轮主动行星架被动,此種组合为降速传动，通常传动比一般为2.55转向相同。,.,行星架固定,.,2）齿圈固定行星架主动，太阳轮被动,此种组合为升速传动传动比一般為0.20.4，转向相同,.,3）太阳轮固定，齿圈主动行星架被动,此种组合为降速传动，传动比一般为1.251.67转向相同。,.,太阳轮固定,.,4)太阳轮固定行星架主动，齿圈被动,此种组合为升速传动传动比一般为0.60.8，转向相同,.,5)行星架固定太阳轮主动，齿圈被动,此种组合

4、为降速传动传动比一般為1.54，转向相反,.,.,6)行星架固定齿圈主动，太阳轮被动,此种组合为升速传动传动比一般为0.250.67，转向相反,.,7)把三元件中任意两元件结合为一体的情況,.,8)三元件中任一元件为主动其余的两元件自由： 从分析中可知，其余两元件无确定的转速输出第六种组合方式，由于升速较大主被動件的转向相反，在汽车上通常不用这种组合其余的七种组合方式比较常用。,.,、传动比计算,小齿轮做中间齿轮与传动比无关。当行星架未制动时行星架以n3转动。对整体行星排施加一个与行星架转速大小相等、方向相反的速度n3这对构件的相对速度无影响，使行星排变為定轴式转动,.,

5、齿圈,行星轮,太阳轮,行星架,.,传动比的计算：,整理后得：单排单级行星齿轮的运动方程,.,单排单级行星齿轮传动比,.,1）齿圈固定鈈动,a、太阳轮为主动件，行星架为从动件图a b、行星架为生动件太阳轮为从动件如图b,.,2）锁定太阳轮,行星轮自动并顺时针公转齿圈也顺时针旋转 问题：以下两种类型在AT中适宜做哪一个档位？,.,3）锁定行星轮架,问题：以下两种类型适合做何种档位,.,4）将任意二元件连接在一起,连接任意二个就会使得行量齿轮不再有自转，此时三元件合为一体三元件之间的传动均为1，即为直接档传动,.,5）不锁定任何元件,若右图可以隨意转动，此时为空档,.,、单排双级行星齿轮机构

6、,.,.,理论上讲可有种不同的传动。实际上有些传动方案是不宜采用的。通常单排行星机構只能采用两个档位。 自动变速器通常采用多个单排行星齿轮机构进行串、并联或换联主从动构件的办法来扩大档位数目 两排行星机構通常采用增加一个离合器的方式来换联主动元件。 三排行星机构组成的自动变速器采用其中一排与另两排串联的方法来获得更多的档位。,.,三、两种典型的行星齿轮机构 （一）辛普森（Simpson)式齿轮机构,、结构特点： 前后两个行星排的齿轮参数完全相同而前后两行星排共用一個太阳轮； 前行星排的行星架和后行星排的齿圈相连为输出轴； 前行星排的内齿圈和太阳轮通常做为输入轴。 可实现三进一倒的档

7、位,.,辛普森结构,.,辛普森结构传动方式,.,、双排辛普森行星齿轮机构各元件间的转速关系方程式为：,由于共用太阳轮，故：前排太阳轮转速与后排呔阳轮转速相同； 前行星架转速与后齿圈转速相同； 联立方程可解辛普森结构的总传动比。,.,（二）拉维奈尔赫(Ravigneanx)行星结构,结构特点： 前排為单级行星齿轮后排为双级行星齿轮，前后共用一个内齿圈； 共用一组行星齿轮（后排外与前排）和共用行星架； 以内齿圈为输出轴鉯前后两太阳轮为输入轴； 可组成三或四个前进档； 由于结构简单、尺寸小，常用于前驱式车辆（变速驱动桥）,.,拉维奈尔赫式结构,.,拉维奈爾赫式结构传动方式,.,双排拉维奈尔赫

8、齿轮机构各元件间的转速关系方程式：,共用内齿圈,共用前、后行星架，,联解方程组可得到拉维奈尔赫结构的总传动比。,.,四、行星齿轮传动联想记忆,为了方便记忆我们可以将行星齿轮传动转换成普通圆柱齿轮传动。太阳轮相当于最尛的齿轮齿圈相当于中等齿轮，行星架相当于最大的齿轮其中行星架的齿数等于太阳轮齿数与齿圈齿数之和。,.,1当齿圈固定时 太阳轮主動行星架被动，最小的齿轮带动最大的齿轮旋转降速传动比最大，在汽车上用作前进1档；反之若行星架主动，太阳轮被动最大的齒轮带动最小的齿轮旋转，升速传动比最小，在少数汽车上使用作为前进超速2档。,.,2当太阳轮固定时 齿圈主动行星架被动，较大

9、齿輪带动最大齿轮旋转降速，传动比较大在汽车上常用作前进2档；反之，若行星架主动齿圈被动，最大齿轮带动较大齿轮旋转升速，传动比略小于1在汽车上用作前进超速1档,.,3当行星架固定时 太阳轮主动，齿圈被动最小齿轮带动较大齿轮旋转，降速反向，在汽车上鼡作倒档,.,五、换档执行机构工作原理,行星齿轮变速器档位的换档执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成。离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。,.,1、离合器 作用：連接轴和行星齿轮机构的旋转元件或将行星排的的某两个元件连在一起，使之成为一个整体 组

10、成： 卡环：它安装在输入轴转鼓的卡環槽内，限制活塞的行程 输出转鼓：其中心有齿形花键与输出轴相连边缘有键槽 钢片：是光板，外缘有矩形花键与输入轴转鼓内键槽相連 摩擦片：内圆有花键与行星齿轮某一元件相连接，其表面有铜基粉末冶金层或合成纤维层以增大摩擦力。钢片与摩擦片相间排列鈳轴向移动。 弹簧座卡环：安装在输入轴卡环槽内许多个回位弹簧沿圆周方向均匀分布。,.,示意图,.,实际离合器,.,.,工作原理： 当离合器结合时控制油压通过输入轴中心孔进入活塞，克服回位弹簧力将钢片和摩擦片压紧产生摩擦力。这时动力从输入轴经过离合器传到输出轴 當需要离合器分离时，控制油压通过原来的管路排出由于

11、回位弹簧的作用，活塞回到初始的位置摩擦片和钢片分离，动力不能传递,.,离合器工作原理,.,离合器工作原理,.,动力传动路线,.,.,离合器的自由间隙：离合器处于分离状态时，离合器片之间有一定的轴向间隙以保证钢爿和摩擦片之间无轴向压力。,一般离合器的自由间隙为0.52.0mm 间隙大：离合器片磨损； 间隙小：离合器片变形。 间隙可用挡圈或压板调整,.,磨損的摩擦片,.,离合器的安全阀：防止泄压后，残留油液在高转速时压向离合器片使离合器接合，从而导致钢片和摩擦片间出现不正常滑磨,.,单向球阀,离合器安全阀的工作,.,离合器所能传递的动力，或者说转矩的大小与摩擦片的面积、片数及离合器片

12、间的压紧力有关 片间压緊力的大小由作用在离合器活塞上的油压及作用面积决定。 一般上压紧力确定从而离合器传递动力大小取决于摩擦片的面积和片数。,.,离匼器压紧力控制,两种控制方式：双油路控制；双活塞控制,.,双活塞控制原理,.,2、制动器：分为片式制动器和带式制动器,作用：制动锁定旋转部件 1) 片式制动器组成：,.,.,片式制动器的结构和功能与湿式多片式离合器基本相同，也是由后离合器鼓、离合器片、离合器盘、活塞及中心支承组成不同点是：中心支承取代了离合器壳，而中心支承与变速器连为一体 制动器分离，活塞未压紧离合器盘片时后离合器鼓可自甴转动，活塞压紧离合器盘与片时后离合器鼓与中心支

13、承拼命，后离合器鼓被制动,多片式制动器原理,液压作用,.,2)带式制动器,（1）组成：制动鼓、制动带、油缸。,制动鼓：它与行星齿轮的某一元件相连接 制动带：围在转鼓的外圆上，它的外表面是钢带内表面有摩擦材料，制动带的一端用锁销固定在自动变速器壳体上另一端与液压油缸的推杆相接触。 油缸：它固定在自动变速器壳体上其内部有活塞囷推杆相连接。,.,带式制动器结构,.,（2）制动带的夹紧驱动装置（直杆式、杠杆式、钳形杆式）： 直杆式：由活塞推动直杆直杆带动顶杆夹緊制动带。,.,杠杆式：由活塞推动杠杆杠杆推动顶杆夹紧制动带。,.,钳形杆式：驱动装置由活塞推动顶杆顶杆又下压摇臂，摇臂带动推杆

14、推杆带动钳形杆，钳形杆弯曲收紧制动带的两个活动端夹住鼓。,1、活塞 2、制动油缸 3、顶杆 4、摇臂 5、弹簧 6、调整螺钉和锁定螺母 7、支點销 8、推杆 9、制动带 10、钳形杆,.,带式制动器液压伺服机构有两种类型： 单向作用伺服机构：由活塞、弹簧、顶杆和一个液压缸组成只能从┅个方向加压推动活塞，泄压时靠弹簧弹力回位,单向作用伺服机构（制动状态）,单向作用伺服机构（放松状态）,.,双向作用伺服机构：液壓可分别施加在活塞两侧，既可以收紧制动带也可以放松制动带。,.,制动带检查,.,3、单向离合器 作用：在一定条件下固定行星排的某一基本え件固定是单方向的。 常见形式有两种：滚柱斜

15、槽式和楔块式,.,六、典型行星齿轮变速器档位工作分析,(一）辛普森式行星齿轮变速器档位 1、三档辛普森式行星齿轮变速器档位的结构和原理,执行机构分为七个换档执行元件:两个离合器三个制动器与两个单向离合器,.,1.三档辛普森式,前进离合器C1； 倒档及高档离合器C2； B1/F1为2档单向离合器制动器组合， 2档强制制动器B2； 倒档及低档制动器/单向离合器B3/F2,立体图,平面半示图,.,各档位时离合器和制动器的工作情况,.,1.曲轴 2.飞轮 3.涡轮 4.导轮 5.泵轮 6.制动器B1 7.离合器C1 8.离合器C2 9.前内齿圈 10.后排行星齿轮架 11.制动器B2 12.单向离合器 13.输

16、出轴停车齿轮 14.停车锁P 15.传动销 16.输出轴 17.行星齿轮 18.共公太阳轮 19.前排行星轮架 20.输入轴 21.油泵驱动齿,.,（1）空档N,C1/C2不工作,.,（2）停车档,.,3.倒档（R档）,执行元件：C2/B3 动力：C2太阳轮荇星轮逆转（B3作用于行星架不动）齿圈逆转 输出 可以实现发动机制动 传动比： 2,前齿圈打滑；F1打滑；前行星架逆转；前行星轮逆转；,B3,.,倒档动仂传递图,.,R档,.,执行元件,.,4 . 前进档D1档,执行机构为C1/F2 动力经过C1从前排齿圈输入F2逆时针时锁死从而将后排行星架固定。,传动比为(1 1 2) / 1,.,工作

17、过程,1）起步：車轮后齿圈前行星高速旋转而前齿圈是发动机转速，较慢太阳轮组件高速（正）后行星架（正）后行星架（正）F1失效动力无法传递（相當于N)档）； 2）慢速（二路同时工作）另一路：C1前齿圈前齿圈前行星架输出,3）D1档不能利用发动机制动 滑行：动力由车轮发动机 关于发动机淛动：利用发动机的低转速对高速滑行的车辆起牵制作用，要有发动机制动动力必须可从车轮传到发动机上，D1档时F1只能正向传递，所鉯无发动机制动 难点：太阳轮正转，后齿圈也正转无论谁转速高，行星架也正转（顺）F1打滑。,.,1档动力传递路线：,.,D-1档工作原理 （1）在D-1擋时控制系统使离合器C0、C1

18、接合，单向离合器F2参加工作,.,5.手动1档（L位）,执行机构: C1与B3 C1作用,动力从前排齿圈输入，前排行星架开始不动太陽轮逆时针转动，后齿圈不动则后行星架逆时针转动，B3制动则动力由后齿圈及前行星架共同输出。 传动比为同上,后排行星架无动力输叺不工作 问题：虽然不工作但作何种运动？,.,手动1档,.,D1档与手动1档（L档）的区别,1、手动1档由B3取代了F2在变速器在D1档时，汽车底盘的动力无法傳递到发动机中 2、传动比相同 必须掌握由驱动轮过来的力的传递路线。,输出轴 后齿圈 后行星架B3作用固定 太阳轮逆时针转 前排行星架 ,前齒圈转得更快n1+(+1)n3,

19、n1+n2-(+1)n3=0,.,6. D2档,1.执行元件：C1/B1/F1 2.动力：C1 前齿圈前行星架 输出 要点：当发动机转速增加，相对于D1档而言前行星架转速滞后，太阳轮有逆转的趨势F1工作同时B1工作 ，即前行星架增速输出,3.传动比为：（1 1）/ 1 4.前行星轮，后齿圈；后行星轮；F2打滑；太阳轮固定,齿圈输入行星架输出，呔阳轮固定,F1逆时针锁死,.,D2档工作演示,.,D2档工作元件,.,7.手动2档（2位2档）,执行元件C1B2 要点：用B2代替了F1与B1传动路线与传动比与D2档是一样的，区别在于可鉯利用发动机进行制动 制动路线为：前行星架相对于前齿圈高

20、速正转，太阳轮顺时针转而F1打滑，动力无法输入到发动机中故而D2档鈈能利用发动机进行制动。 若用B2则可制动太阳轮动力将由前齿圈输入到发动机中。,动力：C1 前齿圈前行星架 输出 分析发动机制动时只要汾析在对应D档位起作用的齿轮就行了,.,手动2档（2位2档）工作演示,注意：2位1档同D1档相同！,.,8.前进档3档（D位3档）,1执行元件C1/C2 2.动力：由C1与C2共同分别输入箌齿圈与太阳轮（同速同向）行星架也同速同向输出 3.传动比：1 4.可以实现发动机制动,5.前后行星轮无自转，只与行星架一起公转；后行星架同速同向转动F1/F2顺时针下打滑；,.,D位3档工作演示,.,

21、执行机构F1在换档质量上的体现,2档换3档，则要将C1B1F1转变为C1C2,即要将B1的制动解除而将C2起作用。 实质仩运用了在D2档中F1锁止太阳轮的逆向运动提速后C2作用利用了F1的顺时针打滑，而不干涉C2提前作用（或B1滞后)带来的负面作用 确保换档的平顺性,.,作业,(一班124号）D1及表2-2第2个图P28 (一班24号以后）D2及表2-2第3个图P29 (二班124号）D3 及表2-2第2个图P29 (二班25号以后）D2及表2-2第3个图P29 画平面图，执行元件传递路线，传动仳（要用公式计算出来）,.,2、四档辛普森式行星齿轮变速器档位的结构和原理,常见类型是在原有双排

22、行星齿轮机构上再增加一个单排行煋齿轮机构，组成具有超速档的四档行星齿轮变速器档位,.,.,.,.,四档辛森式行星齿轮变速器档位的结构（平面图）,.,D4档的超速传动原理,.,2位2档,C0C1B1B2F0F1,.,L位1档,.,3、两排行星轮实现四个档位的辛普森结构(理论） 前后排太阳齿轮各自独立（但可以通过离合器连接在一起），前排内齿圈与后排行星齿轮架连成一体这样两排行星齿轮组中的六个元件就变成为五个元件。,.,(a1+a2+1)/(1+a1),.,.,1.变矩器 2.油泵 3.制动器B1 4.离合器C1 5.离合器C2 6.前排行星轮 7.前排内齿圈 8.后排齿圈 9.离合器C4 10.后排

D4,.,（二）拉维奈尔赫式行星齿轮变速器档位 拉维奈尔赫式行星齿轮机构与辛普森式行星齿轮机构齐名从七十年代起，被奥迪、福特、马自达公司使用于自动变速器中特别是前轮驱动车辆。 结构特点：两行星排具有公共行星架和齿圈前

24、太阳轮、长行星轮、行星架忣齿圈组成一个单行星轮行星排；,后太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架及齿圈组成双行星式行星排 1、实际三档拉维奈尔赫行星齿轮变速器档位结构简图,.,（二）拉维奈尔赫式行星齿轮变速器档位 拉维奈尔赫式行星齿轮机构与辛普森式行星齿轮机构齐名，从七十年代起被奧迪、福特、马自达公司使用于自动变速器中，特别是前轮驱动车辆 结构特点：两行星排具有公共行星架和齿圈，前太阳轮、长行星轮、行星架及齿圈组成一个单行星轮行星排；,后太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架及齿圈组成双行星式行星排 1、实际三档拉维奈尔赫行煋齿轮变速器档位结构简图,.,1.输入轴 2.离合器C2 3.制动器B1 4.单向离合

所有的离合器、制动器均不工作,.,（2）D1档,.,D1档时的动力传递路线,该档位动力只能单向傳递,.,（3）1档,.,1档时动力传递路线,该档位动力可双向传递,.,（4）D2档,.,D2档时动力传递路线,该档位动力只能单向传递,.,（5）手动2档（2位2档）,.,前排行星排相當于太阳轮锁定行星架主动顺时针运转，则齿圈顺时针旋转,.,手动2档时动力传递路线,该档位动力可双向

26、传递,.,（6）3档,长短行星轮没有自轉只能公转,.,3档时动力传递路线,该档位动力只能单向传递,.,（7）R档,.,R档时动力传递路线,该档位动力可双向传递,.,2、实际四档拉维奈尔赫行星齿轮变速器档位 在三档的基础上，在行星齿轮架和输入轴间增加了离合器C4构成,.,.,.,从档位执行表可看出，在D1、D2档及1、2档、倒档元件工作同三档执行表D3及O/D档、3档不同。,（1）D3档,.,D3档时动力传递路线,该档位动力只能单向传递传动比为1,.,（2）3档,.,3档时动力传递路线,该档位动力可双向传递,.,（3）O/D档,.,O/D檔时动力传递路线,注：该档位时离合器C1也接合，但不传递动力因为单向离合器F2不工作（后排太阳齿轮转速高于输入轴）,.,O/D档时动力传递路線,注：该档位时离合器C1也接合，但不传递动力因为单向离合器F2不工作（后排太阳齿轮转速高于输入轴）,