行星齿轮变速器结构与工作原理模板

第三章行星齿轮变速器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点：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：主动齿轮与从动齿轮a)齿轮机构实物b)齿轮机构简化图图3-1齿轮传动机构图3-2渐开线特性图3-3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）渐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夹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-太阳轮；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3.2.2单排行星齿轮机构的运动规律无任何元件固定，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动方案运动规律分析：序号传动特性方案固定主动从动应用1大减速比(a)齿圈太阳轮行星架各种减速机，汽车变速器等。2大增速比(d)齿圈行星架太阳轮应用相对较小。3小减速比(e)太阳轮齿圈行星架汽车自动变速器减速挡。4小增速比(b)太阳轮行星架齿圈汽车自动变速器超速挡。5减速反向(c)行星架太阳轮齿圈汽车自动变速器倒挡。6增速反向(f)行星架齿圈太阳轮应用相对较小。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-前齿圈；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-后行星架序号输入端输入元件输出端输出元件固定元件传动比i1件1前齿圈件3前行星架及后齿圈件41(较大)2件1前齿圈件6后行星架件4约等13件1前齿圈件3后齿圈件61(较小)4件1前齿圈件6无传动5件4共用太阳轮件3后齿圈件6-16件4共用太阳轮件6无传动7件1及件4前齿圈/太阳轮件3前行星架及后齿圈18件1及件4前齿圈/太阳轮件6后行星架1表3-2双排行星齿轮机构传动方案特性表3.2.5行星齿轮传动的优缺点：优点：⑴体积小⑵传动效率高⑶传动比较大，可实现运动的合成与分解⑷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⑴变速器动力的输出或输出⑵连接行星齿轮机构中的两个部件2、离合器的组成图3-8自动变速器离合器3、离合器的工作过程3.3.2制动器1、制动器的分类及组成⑴湿式多片制动器图3-9片式制动器结构及工作原理⑵带式制动器图3-10带式制动器结构制动器分类：①单边式和双边式②直接作用式和间接作用式2、离合器和片式制动器的区别⑴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⑵所连接元件数量：离合器最多可连接两个行星排元件；一组制动器只能固定一个⑶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-内座圈图3-12楔块式单向离合器1-外座圈；2-卡块；3-弹簧；4-内座圈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机构1-小（前）太阳轮；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Ⅰ、短行星轮反转→长行星轮正转→内齿圈正向减速Ⅱ、短行星轮反转→长行星轮正转→大太阳轮反向减速2）行星架输入，小太阳轮固定短行星轮正转→长行星轮反转→齿圈正转3）小太阳轮与行星架固定一体传动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1、拉威娜式行星齿轮机构的施力装置1）前进档离合器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轮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→内齿圈→输出轴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→内齿圈→输出轴3）大太阳轮制动，行星架输入传动路线：行星架→长行星齿轮→内齿圈→输出轴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→内齿圈→输出轴1）D位一档传动路线图3-16D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-前进挡向离合器动画演示小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮→内齿圈→输出轴2）D位2档传动路线图3-17D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挡及4挡制动器动画演示小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮→内齿圈→输出轴3）D位3档传动路线图3-18D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-前进挡向离合器动画演示一体传动4）D位4档传动路线图3-19D-4挡传动路线示意C3-超速挡离合器；B1-2挡及4挡制动器动画演示行星架→长太阳轮→内齿圈→输出轴5）倒档传动路线图3-20R（倒）挡传动路线示意图C2-直接挡及倒挡离合器；B2-低挡及倒挡制动器动画演示大太阳轮→长行星轮→内齿圈→输出轴6）L1档传动路线图3-21L1挡传动路线示意C3-强制低挡离合器；B2-低挡及倒挡制动器动力传动与D1相同，有发动机制动挡位离合器制动器单向离合器C1C2C3C4B1B2F1F21挡●●●2挡●●●3挡●●●4档●●R挡●●L挡●●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：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：固定太阳轮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：连接壳体与前行星架2、辛普森式行星齿轮机构的传动路线⑴D位1档传动路线动画演示⑵D位2档传动路线动画演示⑶D位3档传动路线动画演示⑷D位4档传动路线动画演示⑸强制（手动）2档传动⑹强制（手动）1档传动路线动画演示L1工作元件⑺倒档传动路线动画演示施力装置挡位离合器制动器单向离合器C0C1C2B0B12B2B3F0F1F2D前进挡1挡接合接合辅助锁止2挡接合接合锁止辅助锁止直接挡接合接合接合辅助超速挡接合接合锁止强制(手动)2挡接合接合锁止辅助强制(手动)1挡接合接合锁止辅助R(倒)挡接合接合锁止辅助表3-4辛普森自动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序号施力装置名称后端布置代号两端布置代号后端布置施力对象两端布置施力对象1前进挡离合器C1C2连接中间轴和后轴连接中间轴和太阳轮2高速挡及倒挡离合器C2C1连接中间轴和太阳轮连接中间轴和后轴3强制2挡制动器B1B3固定太阳轮固定太阳轮42挡制动器B2B1固定2挡单向离合器固定2挡单向离合器5强制1挡及倒挡制动器B3B2固定前行星架固定后行星架62挡单向离合器F1F2限制太阳轮反转限制太阳轮反转71挡单向离合器F2F1限制前行星架反转限制后行星架反转表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，试计算该变速器二档速比？