自动变速器行星齿轮机构(下)

1、典型齿轮变速机构传动分析 由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行驶中变速变矩的需要。为了增加传动比的数驶中变速变矩的需要。为了增加传动比的数目，目， 可以通过增加行星齿轮机构来实现。可以通过增加行星齿轮机构来实现。在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机构在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机构组合在一起，组合在一起， 用以满足汽车行驶需要的多用以满足汽车行驶需要的多种传动比。种传动比。多排行星齿轮机构一般布置形式多排行星齿轮机构一般布置形式o两排行星齿轮机构共用一个太阳轮两排行星齿轮机构共用一个太阳轮辛普森式行星齿轮机构辛普森式行星齿轮机构。o有两个太阳轮，两排行星齿

2、轮共用一有两个太阳轮，两排行星齿轮共用一个齿圈个齿圈拉威娜式行星齿轮机构拉威娜式行星齿轮机构。o有些附加一套单排行星齿轮机构实现有些附加一套单排行星齿轮机构实现超速档超速档辛普森辛普森行星齿轮系统行星齿轮系统o辛普森式辛普森式行星齿轮机构由行星齿轮机构由4 4个独立的元件组成：个独立的元件组成：前齿圈前齿圈、前后太阳轮组件前后太阳轮组件、后行星架后行星架、前行星前行星架和后齿圈架和后齿圈组件组件 o辛普森式行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，辛普森式行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成，它由两个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成，能提供能提供三个前进挡和一个倒挡三

3、个前进挡和一个倒挡。o前面可以加一排超速行星齿轮机构前面可以加一排超速行星齿轮机构 1-前齿圈；前齿圈；2-前行星轮；前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件前行星架和后齿圈组件4-前后太阳轮组件；前后太阳轮组件；5-后行星轮；后行星轮；6-后行星架后行星架辛普森式行星齿轮机构示意图辛普森式行星齿轮机构示意图辛普森式行星齿轮机构实物结构辛普森式行星齿轮机构实物结构五、传力路线o辛普森式行星齿轮变速器1、辛普森式3档变速器（一）辛普森式行星齿轮变速器结构与工作原理 设置有5个换档执行元件：2个离合器、2个制动器和1个单向超越离合器。 5个换档执行元件在各挡位的工作情况见表个换档执行元件在各挡位的工作情

4、况见表5-1。 由表中可知，当处于任一个档位时，都是由表中可知，当处于任一个档位时，都是两个处于工作状态（接合、制动或两个处于工作状态（接合、制动或锁止状态），锁止状态），3个不工作（分离、释放或自由状态）。个不工作（分离、释放或自由状态）。 因此，换档执行元件的不同工作组合决定了行星齿轮变速器的传动方向和传因此，换档执行元件的不同工作组合决定了行星齿轮变速器的传动方向和传动比，从而决定了行星齿轮变速器所处的档位。动比，从而决定了行星齿轮变速器所处的档位。 3档变速器D1D1挡，工作元件：挡，工作元件：C2C2、F1F1前行星排：齿圈输入、行星架固定、太阳轮输出（反向）前行星排：齿圈输入、行星

5、架固定、太阳轮输出（反向）后行星排：太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出（正向）后行星排：太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出（正向）D1档位分析档位分析D2档位分析档位分析D2挡，工作元件：挡，工作元件：C2、B1齿圈输入、太阳轮固定、行星架输出齿圈输入、太阳轮固定、行星架输出D3挡，工作元件：挡，工作元件：C2、C1齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出D3档位分析档位分析R档位分析档位分析R挡，工作元件：挡，工作元件：C1、B2太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出A341E行星齿轮变速机构1、三排四档 应用三个单行星轮行星排，超速排、

6、前、后之分，太阳轮共用，前行星架和后齿圈一体，两排有四个独立的元件。2、四个制动器、三个离合器、三个单向离合器组成一个四速自动变速器。其中有十个执行元件如下：其中：o三个多片湿式离合器 、 、o三个多片湿式制动器 、 、 o一个带式制动器o两个单向离合器 、o一个超越离合器 0C0B1B1C2B3B0F2F1F2C增加了一个超速排、辛普森双排行星轮上增加了增加了一个超速排、辛普森双排行星轮上增加了B2B2，F1F1超速排超速排超速排传动分析o输入元件：行星架o输出元件：齿圈o约束元件：太阳轮n约束方法：与变速器壳体（超速） B0 与行星架（直接档） C0或F0辛普森行星齿轮变速器换档执行元件辛

7、普森行星齿轮变速器换档执行元件 超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈结构结构B B0 0：超速挡制动器：超速挡制动器 F F0 0：超速挡单向离合器：超速挡单向离合器 C C0 0：超速挡离合器：超速挡离合器 B B1 1：挡滑行制动器挡滑行制动器 F F1 1：挡单向离合器挡单向离合器 C C1 1：前进挡离合器：前进挡离合器 B B2 2：挡制动器挡制动器 F F2 2：低挡单向离合器：低挡单向离合器 C C2 2：高挡及倒挡离合器：高挡及

8、倒挡离合器B B3 3：低挡及倒挡制动器：低挡及倒挡制动器C0C0：超速档离合器，可使动：超速档离合器，可使动力从超速行星架传给太力从超速行星架传给太阳轮阳轮C1C1：前进档离合器，可使动：前进档离合器，可使动力由中间轴传给前齿圈，力由中间轴传给前齿圈，在所有前进在所有前进档档都工作都工作C2C2：高档、倒档离合器，可：高档、倒档离合器，可使动力由中间轴传给前使动力由中间轴传给前后太阳轮，在高速档和后太阳轮，在高速档和倒档工作；倒档工作；B0B0：超速档制动器，制动超：超速档制动器，制动超速行星机构的太阳轮，速行星机构的太阳轮，只有超速档时工作；只有超速档时工作；B1B1：2 2档滑行制动器，

9、制动前档滑行制动器，制动前后太阳轮自后太阳轮自2 22 2档时工作；档时工作；B2B2（F1F1）：）：2 2档制动器，锁止档制动器，锁止F1F1的外圈，的外圈，在在D2D2、D3D3、ODOD、2222均工作。均工作。B3B3：低、倒档制动器，锁止后排行星齿轮架，在：低、倒档制动器，锁止后排行星齿轮架，在R R、L L档档工作；工作；F0F0：超速单向离合器，防止太阳轮超过行星：超速单向离合器，防止太阳轮超过行星 架，架， 除除P P、R R、ODOD均工作；均工作；F1F1：与：与B2B2一起，阻止太阳轮逆时针一起，阻止太阳轮逆时针 转，在转，在D2 D2 、 2 22 2工作；工作；F2

10、F2：阻止后行架逆时针转动，在：阻止后行架逆时针转动，在D1D1时工作。时工作。执行元件认识执行元件认识3 3个离合器、个离合器、4 4个制动器和个制动器和3 3个单向离合器共个单向离合器共1010个。个。自动变速器换挡手柄有六个位置：自动变速器换挡手柄有六个位置：P P、R R、N N、D D、2 2、L L。（1 1）换挡手柄位于）换挡手柄位于“D”D”位时位时D D位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位1 1挡。挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴

11、输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位1 1挡。挡。 位挡时，离合器1和单向离合器2工作。输入轴通过离合器1带动前齿圈顺时针转动，因前行星架和后齿圈与输出轴相连在汽车起步前转速为（起步后转速也为一个确定的低值），所以前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作公转，带动前行星架朝顺时针方向转动，另一方面作顺时针方向的自转，并带动前、后太阳轮组件朝逆时针方向转动。 在后行星排中，由于和输出轴连接的后齿圈转

12、速很低，后行星轮在后太阳轮驱动下朝顺时针方向作自转时，对后行星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器2对后行星架在逆转时具有锁止作用，因此后行星架固定不动，使后齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动（图224）。由此可知，位挡时，由输入轴传入的动力经前后行星排同时输出，其目的是防止在传递大的扭矩时单排传力而出现过载损坏。 当汽车在位挡工作时，若驾驶员突然松开油门踏板，发动机转速将立即降至怠速。汽车在惯性作用下仍以原车速前进，驱动车轮将通过自动变速器输出轴反向带动行星齿轮变速器运转，行星齿轮机构的前行星架和后齿圈组件成为主动件，前齿圈为从动件。 当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前

13、齿圈转速当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前齿圈转速较低，前行星轮在顺时针公转的同时也朝逆时针方向作自转，从而较低，前行星轮在顺时针公转的同时也朝逆时针方向作自转，从而带动前、后太阳轮组件以较高的转速顺时针转动，导致后太阳轮和带动前、后太阳轮组件以较高的转速顺时针转动，导致后太阳轮和后齿齿圈同时以较高的转速朝顺时针方向带动后行星齿轮转动，使后齿齿圈同时以较高的转速朝顺时针方向带动后行星齿轮转动，使后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针方向的力矩。单后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针方向的力矩。单向离合器向离合器2 2对后行星架无顺时针旋转锁止作用，后行星架在后行星对

14、后行星架无顺时针旋转锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下顺时针自由转动。轮的带动下顺时针自由转动。 此时，行星齿轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，失去传力作用。来自变速器输出轴的反向力无法经行星齿轮变速器传给输入轴，即在下坡时无法利用发动机的怠速运转阻力来实现汽车的减速，称为无发动机制动。此时汽车相当于作空挡滑行。 为使装有自动变速器的汽车也能实现发动机制动，必须让它的挡有两种不同的状态，即有发动机制动和无发动机两种。这两种状态的选择通常通过改变操纵手柄的位置来实现。操纵手柄位于位时，挡无发动机制动，而位（或位）时有发动机制动。 2）辛普森式4挡行星齿轮变速器D1挡，工作元件：挡，工作

15、元件：C0、C1、F0、F2前行星排：齿圈输入、行星架固定、太阳轮输出（反向）前行星排：齿圈输入、行星架固定、太阳轮输出（反向）后行星排：太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出（正向）后行星排：太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出（正向）超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位2 2挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、B B2 2 、 F F1 1工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位2 2挡。挡。D位位2挡：挡：C0

16、、 F0 、 C1 、B2 、 F1工作，变速器处于工作，变速器处于D位位2挡。挡。2）辛普森式4挡行星齿轮变速器D2挡，工作元件：挡，工作元件：C0、C1、B2、F0、F1齿圈输入、太阳轮固定、行星架输出齿圈输入、太阳轮固定、行星架输出超速挡行星超速挡行星架架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位3 3挡挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位3 3挡。挡。2）辛普森式4挡行星齿轮变速器

17、D3挡，工作元件：挡，工作元件：C0、C1、C2、B2、F0齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位4 4挡挡：B B0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位4 4挡。挡。D D位位4 4挡挡：B B0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位4 4挡。挡。2）辛普森式4挡行星齿轮变速

18、器D4挡，工作元件：挡，工作元件：C1、C2、B0、B2超速排：太阳轮固定，行星架输入，齿圈输出超速排：太阳轮固定，行星架输入，齿圈输出前排：齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出前排：齿圈和太阳轮同时输入，带动行星架输出（2 2）换挡手柄位于）换挡手柄位于“2”2”位时位时2 2位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于2 2位位1 1挡。挡。2 2位位2 2挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 B B1 1 、 B B2 2 、 F F1 1工作，变速工作，变速器处于器处于2 2位位2 2挡。挡

19、。（3 3）换挡手柄位于）换挡手柄位于“L”L”位时位时变速器只能接通变速器只能接通1挡。挡。 C0 、 F0 、 C1 、 B3、 F2工作工作（4 4）换挡手柄位于）换挡手柄位于“R”R”位时位时 C C0 0、 F F0 0 、C C2 2、B B3 3 工作，变速器处于倒挡。工作，变速器处于倒挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈（5 5）换挡手柄位于）换挡手柄位于“N”N”或或“P”P”位时位时C C0 0工作，工作，C C2 2、

20、C C1 1都不工作，变速器处于空挡或驻车挡。都不工作，变速器处于空挡或驻车挡。停车档：停车档：B3工作工作o由于由于C1 或或 C2没有接合没有接合变速器处于空档状态，动变速器处于空档状态，动力无法传递。力无法传递。o机械式锁止机构：当变速机械式锁止机构：当变速杆处于杆处于P档位置时，停车档位置时，停车联锁凸轮使停车爪上的凸联锁凸轮使停车爪上的凸起与联锁结构结合，以防起与联锁结构结合，以防止车辆移动。止车辆移动。2）辛普森式4挡行星齿轮变速器R挡，工作元件：挡，工作元件：C0、C2、B3、F0太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出太阳轮输入、行星架固定、齿圈输出输入轴 大太阳轮 小太阳轮 长行星轮 短行星轮 齿圈（二）拉威娜式齿轮变速器大太阳轮小太阳轮长行星轮短行星轮齿圈1、拉维娜式4档变速器o01M变速器1、拉维娜式4档变速器o01M变速器传动系统剖面图传动系统剖面图动力系统oK1 驱动小太阳轮 oK2 驱动大太阳轮oK3驱动行星齿轮支架 B1 制动行星齿轮支架 B2 制动大太阳轮传动系统各执行元件结合表传动系统各执行元件结合表 元件档位K1K2K3B1B2FN88N89N