自动变速器行星齿轮机构(上)

第三节齿轮变速器（机械传动系统）第三节齿轮变速器作用：具备普通手动变速器所有的作用。（1）改变传动比；（2）实现到车行驶；（3）中断动力传递。结构组成：变速齿轮机构和换档执行机构。典型的齿轮变速机构的形式：平行轴式（或称定轴式、普通齿轮式）和行星齿轮式（包括有辛普森式、拉维娜式、串联式等）。换档执行机构的形式：离合器、制动器和单向离合器。工作原理：基本结构和工作原理都可通过最简单的单排行星齿轮机构来说明。第三节齿轮变速器单排行星齿轮机构分析行星排组合行星排表达方式换档执行元件传力路线单排行星齿轮机构分析组成：是由一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架和支承在行星架上的几个行星齿轮组成的，称为一个行星排。三元件：太阳轮、齿圈、行星架。一、单排行星齿轮机构分析结构形式：按照太阳轮和齿圈之间的行星齿轮组数不同，可分为单行星齿轮式和双行星齿轮式两种。（单星式、双星式、单级式、双级式）双行星齿轮机构在太阳轮和齿圈之间有两组互相啮合的行星齿轮，其中外面一组行星齿轮和齿圈啮合，里面一组行星齿轮和太阳轮啮合。它与单行星行星排在其他条件相同的情况下相比，齿圈可以得到反向传动。一、单排行星齿轮机构分析工作原理（变速原理）：（1）齿圈固定，太阳轮带动行星齿轮架ZCi1=-----1(减速同向)Z1（2）齿圈固定，行星齿轮架带太阳轮（3）太阳轮固定，齿圈带动行星齿轮架（4）太阳轮固定，行星齿轮架带动齿圈（5）行星齿轮架固定，太阳轮带动齿圈（6）行星齿轮架固定，齿圈带动太阳轮（7）没有固定，二元件相连后带动另一个（8）没有固定，一个为主动，一个为从动对于相对运动，也就是站在行星架上观察时，各轮传动如定轴轮系，存在一定的转速关系，如下式所示：由上式可得行星排转速特性方程式。单行星排运动分析（变速原理）方程式反映了行星排是两自由度机构。它与一个自由度的定轴齿轮传动不同，定轴齿轮传动旋转构件之间有固定的转速关系，而行星排三元件中任二元件之间无固定的转速关系，他们之间的转速关系是随行星架转速的变化而变化，要使行星排的任二元件间有确定的转速关系，必须再增加一个关系式（如对行星架进行制动，使等于零，或者使行星架有一个固定的转速）。对于单行星，上式取负值，得对于双行星，上式取正值，得单行星排运动分析（变速原理）一、单排行星齿轮机构分析传动方案：有8种。一、单排行星齿轮机构分析档位设置：行星齿轮架作从动件---------1档或2档两元件连接后带另一元件-----3档行星齿轮架作主动件---------O/D档行星齿轮架固定-------------倒档。二、行星排的组合现代轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构包括复合式行星齿轮机构和串联式行星机构。复合式行星齿轮机构的特点是两排或多排行星齿轮机构连在一起，用以满足汽车行驶及各种工况下所需要的多种传动比。常见的类型有两种：一种是辛普森式行星齿轮机构，它有两排行星齿轮，公用一个太阳轮。另一种是拉维纳时行星齿轮机构，它有两个太阳轮，两排行星轮共用一个齿圈。串联式行星齿轮机构的特点是前排行星机构的行星架与后排行星机构的齿圈为同一构件，则前排行星机构的齿圈与后排行星机构的行星架为同一构件。三、行星排的表达方式行星齿轮机构齿圈行星架太阳轮ZF5HP19FLA零件图三、行星排的表达方式采埃孚(ZF)全新8挡自动变速器8HP三、行星排的表达方式下图是奥迪A4的自动变速器。绿色圆圈中的部分就是多片离合器式的行星齿轮制动机构。三、行星排的表达方式捷豹JX波箱三、行星排的表达方式4HP20三、行星排的表达方式09G变速器结构三、行星排的表达方式09G变速器结构三、行星排的表达方式三、行星排的表达方式三、行星排的表达方式NISSANTIIDA（颐达）变速箱（4档箱）三、行星排的表达方式ZF6HP系列三、行星排的表达方式三、行星排的表达方式01M（四档箱）三、行星排的表达方式三、行星排的表达方式三、行星排的表达方式四、换档执行机构组成：离合器、制动器、单向离合器。作用：通过对行星排基本元件进行连接、固定或锁止，从而使行星齿轮机构获得不同的传动比，而实现档位切换。连接是指将输入轴与单排的某个元件连接，或将前后两个单排的元件连接，以传递动力。固定是将单排行星齿轮的元件与外壳连接，使元件固定而不能旋转。锁止是将单排中的两个元件连接在一起，从而获得直接传动。1、离合器的结构与原理形式：多片湿式离合器。作用：连接变速器输入轴与单排的某个基本元件，或者连接前后两个单排的元件，或者连接单排的某两个基本元件。（连接、锁止）组成：离合器鼓（外鼓）、离合器毂（内鼓）、离合器片（包括一组钢片、一组摩擦片或者主动片、从动片）、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、油缸、活塞、挡圈/卡环、密封圈。回位弹簧的形式：中央螺旋弹簧、周布弹簧、膜片弹簧、波形弹簧等。组成工作原理离心平衡式离合器工作原理：就是取消了离合器上的单向球阀，在油缸工作腔前边增加了一个静态液压补偿腔。因为作用于离合器液压缸和液压补偿腔内的ATF的离心力相互抵消，也就消除了离合器鼓的转速产生的离心力的影响。中央弹簧式膜片弹簧式回位弹簧形式1-离合器及行星排2-活塞3-内外O形密封圈4-弹簧5-弹簧座6-卡环7-钢片8-摩擦片9、10-卡环11-挡圈12-单向离合器13-单向离合外座圈14-垫片15-推力轴承16-行星架及行星齿轮17-制动器传动毂18-卡环19-垫片离合器离合器的磨擦片与钢片离合器自由间隙一般为0.5~2.0mm。离合器自由间隙标准的大小取决于离合器摩擦片的片数和工作条件。通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由间隙就越大。离合器和制动器采用多片湿式磨擦片扩大力距传递范围。离合器自由间隙2、制动器形式：片式制动器和带式制动器。作用：固定单排的某一个元件。组成：片式制动器由制动鼓、液压缸、制动器活塞、回位弹簧、制动器片（钢片、摩擦片）、制动毂等组成。带式制动器则是由制动鼓、制动带、液压缸、活塞、回位弹簧等。2、制动器组成2、制动器工作原理•9-弹簧•10-活塞•11-内外O形密封圈•12-壳体•13-滚针轴承•14-推力轴承•15-密封环•1-卡环•2-钢片•3-摩擦片•4-弹簧压盘•5-齿圈•6-推力轴承•7-卡环•8-弹簧座片式制动器制动器带式制动器的结构与工作原理制动器间隙由调整螺钉调整。带式制动器伺服机构的形式有：直杆式、杠杆式、钳形式等。3、单向离合器作用：利用单向锁止的原理实现对单排元件的固定或者是单排中两个元件的锁止或者前后两个单排元件的连接。形式：楔块式和滚柱斜槽式。组成：外圈、内圈、圆柱滚子、压紧弹簧、保持架。工作原理：利用滚子与内外圈的摩擦力带动滚子在斜槽滚道内滚动，可实现锁止和打滑两个工作状态。滚柱式单向离合器组成：内圈、外圈、楔块、保持架、弹簧。工作原理：利用楔块和内外圈之间的摩擦力带动楔块的自转，从而可以实现打滑和锁止两个状态。楔块式单向离合器楔块式单向离合器