行星齿轮变速机构

1、组成：太阳轮、齿圈、行星轮与行星架 。,1、 行星齿轮机构的结构与传动原理,1.1.1 单排行星齿轮机构,齿轮传动机构类型分：固定轴式（平行轴式），行星齿轮式传动机构,1.1 行星齿轮机构传动原理,令太阳轮齿数为Z1、半径为r1，齿圈齿数为Z2、半径为r2。设=Z2/Z1=r2/r1；则有公式: n1+n2-(1+) n3 = 0。 分别把三元件中任一元件当主动件，被动件及固定件就可以得到以下不同的传动方案：,1.1.2 单排行星齿轮机构传动过程分析,行星轮,r1,r2,一、不传递动力,一）、不传递动力：传动比=0 条件：三个元件自由转动 n1+n2-(1+) n3 = 0,二)减速：传动比=

2、1+ 条件： 主动件-太阳轮，被动件-行星架，固定件-齿圈。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n2=0 传动比=n1/n3=1+,二、减速传动,二）、减速：传动比=（1+）/ 条件：主动件-齿圈，被动件-行星架，固定件-太阳轮。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n1=0 传动比=n2/n3=（1+）/,减速反向：传动比=- 条件：主动件-太阳轮，被动件-齿圈，固定件-行星架。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3=0 传动比=n1/n2=-,三、减速反向传动,直接传动：传动比=1 条件：任何两元件被刚性联接。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3= n1或n3= n2或n1=

3、n2 传动比=1,四、直接传动,一）、 增速传动：传动比=/（1+ ） 条件：主动件-行星架，被动件-齿圈，固定件-太阳轮。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n1=0 传动比=n3/n2=/ （1+ ）,五、增速传动,二）、增速传动：传动比=1/ （1+ ） 条件：主动件-行星架，被动件-太阳轮，固定件-齿圈。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n2=0 传动比=n3/n1=1/ （1+ ）,增速反向传动：传动比=-1/ 条件：主动件-齿圈，被动件-太阳轮，固定件-行星架。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3=0 传动比=n2/n1=-1/ ,六、增速反向传动,主动件,被动件,单排

4、行星齿轮机构的传动方案,超速或4档,倒档,3档,2档,1档,1、单排行星齿轮机构能否满足车辆的档位要求？ 2、三元件主动、被动与固定的变换如何实施？采用什么机构？,传动比=1,C1,C2,B1,讨论,3、当直接传动时，图中利用离合器使行星架与齿圈连成一体；还有其他的方法实现直接传动吗？ C1结合，B1作用或结合，传动比=1+ ；C1，C2同时结合，传动比=1 C1，C2离合器，B1制动带，（B1）制动器； 设计出能实现传动比1+，1， 1/（1+）的单排行星齿轮机构离合器，制动带的配置方法。,输出n2,输入n3,C,B,输出n2,输入n3,C,B,单排行星齿轮传动,输出n2,输入n3,输出n2

5、,输入n3,如果输入n2,输出n3?,输出n3,输入n2,输出n3,输入n2,如果输入n2,输出n3?,常见的有多片离合器，制动器(制动带)及单向离合器三种；其中，单向离合器的工作情况是由运动条件所决定，而离合器的接合和分离及制动器的制动和释放是由液压控制系统自动控制的。 有什么作用?-连接、连锁和固定,1.2 换档执行机构,一、离合器结构,1.2.1、多片式离合器,离合器鼓；,离合器活塞,弹簧座,钢片、摩擦片,卡环；,回位弹簧,二、离合器工作过程,三、带有球阀的多片离合器 单向阀作用：防止高速运转时，不作用的离合器被压紧。,进油时，球阀封死泄油孔,泄油后、球阀离开泄油孔。？,1-球阀 2-进

6、油腔 3-油封 4-泄油通道 5-活塞,C0,连锁作用,(1)连接作用将行星齿轮机构中某一元件与主动部分相连。 (2)连锁作用将行星齿轮机构中任二元件连锁为一体，实现直接传动。,C1,C2,连接作用,四、离合器作用,C2,C1,C1,C2,C1,C2,连接作用与连锁作用,一、作用与种类 作用：固定作用将行星齿轮机构中某一元件与壳体相连，使该元件固定。 种类：带式和多片式制动器。,1.2.2、制动器,固定作用,B0,B2,B1,二、片式制动器,结构基本同离合器，所不同的是制动器的壳体，活塞上没有单向阀 。,三、带式制动器,带式制动器结构：,1-变速器壳体 2-制动带 3-制动鼓 4-活塞 5-液

7、压缸施压腔 6-液压缸端盖 7-液压缸释放腔 8-推杆 9-调整螺钉 10-回位弹簧,间隙如何测量、调整？,带式制动器工作过程：,1.2.3、单向离合器,常见类型有：棘轮式、滚柱斜槽式 和 楔块式单向（超越）离合器 作用：连锁作用，固定作用，改善换档的平稳性。,1-外环 2-内环 3-滚柱 4-弹簧。,1、滚柱斜槽式单向（超越）离合器,二、楔块式单向（超越）离合器,1-外环 2-内环 3-楔块。,三、棘轮式单向（超越）离合器,1-外轮 2-棘爪 3-棘轮 4-叶片弹簧。,四、单向离合器作用,(1) 连锁作用 -将二元件直接连接使之一起运动。 (2) 固定作用将行星齿轮机构中某一元件与壳体相连，

8、使该元件被固定。 (3）改善换档的平稳性。,单向离合器会装反吗？ 单向离合器装反会如何？,小结,一、行星齿轮机构 n1+n2-(1+) n3 = 0,超速或4档,倒档,3档,2档,1档,小结,二、换档执行机构 常见有多片离合器，制动器(制动带)及单向离合器三种 离合器单向阀作用：防止高速运转时，不作用的离合器被压紧。,离合器作用： (1)连接作用将行星齿轮机构中某一元件与主动部分相连。 (2)连锁作用将行星齿轮机构中任二元件连锁为一体，实现直接传动。,制动器作用：固定作用将行星齿轮机构中某一元件与壳体相连，使该元件固定。 制动器种类：带式和多片式制动器。,单向离合器常见类型有：棘轮式、滚柱斜槽

9、式 和 楔块式单向（超越）离合器 单向离合器作用：连锁作用，固定作用，改善换档的平稳性。,由单排行星齿轮按一定规则组合，通过执行机构的作用实现不同的档位。主要类型有辛普森(Simpson)行星齿轮，拉维娜(Ravigneaux)行星齿轮 ，CR-CR双行星排式齿轮机构，其他组合式行星齿轮机构。,行星齿轮机构,特点:两个行星排共用1个太阳轮。 有2种类型组件： 1、前圈与后行星架相连作为输出； 2、前行星架与后圈相连作为输出；,一.辛普森（Simpson）行星齿轮机构,特点:两个行星排共用1个太阳轮。（前排齿圈与后排的行星架相连作为输出，太阳轮和齿圈可作动力输入）,辛普森（Simpson）行星齿

10、轮机构,后行星架,太阳轮组件,前齿圈,行星齿轮,前行星架和后齿圈组件,前齿圈,太阳轮组件,行星齿轮,前行星架和后齿圈组件,后行星架,丰田A43D： 前圈与后行星架相连作为输出；,丰田A340E： 前行星架与后圈相连作为输出,1-超速输入轴；2-超速太阳轮；3-超速行星齿圈；4输入轴; 5中间轴；6-太阳轮；7-前行星齿圈；8-后前行星齿圈；9输出轴；10-后行星架；11-前行星架；12-超速行星架,丰田A43D自动变速器为例进行分析,C1-前进离合器 C2-直接离合器 B1-#1制动器（固定太阳轮） B2-#2制动器（固定F1之外圈） B3-#3制动器（固定前行星架） F1-B2作用时固定太阳

11、轮，防反转 F2-固定前行星架，防反转,“P、N”档,“D-1”档传动路线,D1执行元件工作状况 D1传动状况 (超速档行星排） D-1传动路线简图； 前排、后排,“D-1”档传动路线简图,前后排传动比相同 n11+ n12-(1+ )n13=0 n21+ n22-(1+ )n23=0 n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 )/ ,“D”-2档传动路线,D2执行元件工作状况 D2传动状况 D-2传动路线简图； 后排,“D”-2档传动路线简图,后排行星架作用 n21+ n 22-(1+) n23=0 n21=0 iD-2=n22/n23=(1+ )/ ,

12、“D”-3档传动路线,D3执行元件工作状况 D3传动状况 D-3传动路线简图； 前后排,“D”-3档传动路线简图,后排行星架作用 iD-3=n22/n23=1,“D”-4档传动路线,D4执行元件工作状况 D4传动状况 超速档行星排 D-4传动路线简图； 前后排,C0-超速速离合器；C1-前进离合器；C2-直接离合器 B0-超速离合器；B1-#1制动器（固定太阳轮）；B2-#2制动器（固定F1之外圈）；B3-#3制动器（固定前行星架） F0-超速 单向离合器；F1-B2作用时固定太阳轮，防反转；F2-固定前行星架，防反转,“D”-4档传动路线简图,“R”档传动路线,R执行元件工作状况 R传动状况

13、 超速档行星排 R传动路线简图； 前排,“R”档传动路线简图,n11,n13,n12,前排行星架作用 n11+n12-(1+ )n13=0 n13=0 iR=n11/n12=- ,“L-1”档传动路线,L-1执行元件工作状况 L-1传动状况 L-1传动路线简图；,“L-1”档传动路线简图,前后排传动比相同 n11+ n12-(1+ )n13=0 n21+ n22-(1+ )n23=0 n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 )/ ,“2”-2档传动路线,2-2执行元件工作状况 2-2传动状况 2-2传动路线简图；,2-2档传动路线简图,后排行星架作用 n

14、21+ n 22-(1+) n23=0 n21=0 iD-2=n22/n23=(1+ )/ ,特点:两个行星排共用1个太阳轮。（前排齿圈与后排的行星架相连作为输出，太阳轮和齿圈可作动力输入）,总结1,总结2,总结,超速太阳轮B0制动器,超速行星架,自由,锁止,F0,C0,B0,F0,C1,C2,B1,B2,B3,F1,F2,前后太阳轮B1制动器,B2制动器,自由,锁止,F1,固定,前行星架B3制动器,自由,锁止,F2,二. 拉维娜（Ravigneaux）行星齿轮机构,拉维娜行星齿轮机构有2速、3速和4速自动变速器；以4速最广。 一、特点:该系统的两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星架，行星架

15、上的两套行星齿轮相互啮合，其中短行星齿轮与小太阳轮啮合，长行星齿轮与大太阳轮、齿圈内齿啮合。,拉维娜传动,3速,4速,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档制动器； B2-低/倒(跳合)制动带； F-单向离合器；,拉维娜与辛普森比较： 辛普森-有明显的双行星排，共用太阳轮、齿圈行星架合用并输出； 拉维娜-双行星排不明显，行星架合用、共用齿圈并输出；长短行星齿轮相互啮合。,二、 4速拉维娜行星齿轮机构,动力输出,4速拉维娜行星齿轮机构传动路线简图,D1档传动路线,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档

16、(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,D1执行元件工作状况 D1传动状况 D1平面传动状况,D1传动路线简图,i1=Z5/Z1,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,D2档传动路线,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,D2执行元件工作状况 D2传动状况 D2平面传动状况,D2,i2=(Z1+Z2)*Z

17、5)/Z1*(Z2+Z5),D3档传动路线,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,D3执行元件工作状况 D3传动状况 D3平面传动状况,D3,i3=1,D4档传动路线,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,D4执行元件工作状况 D4传动状况 D4平面传动状况,D4,i4=Z5/(Z2+Z5),R档传动路线,C1-倒档(前)离合器； C2-1-3档(后)离合器； C3-3-4档(终端)离合器； B1-2-4档(跳合)制动带； B2-低/倒制动器； F-单向离合器；,R档执行元件工作状况 R档传动状况 R档平面传动状