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1、自 動 變 速 器 行 星 齒 輪 機 構秦 航2010.4.25 機 械 傳 動 機 構 的 構 成機 械 傳動 機 構 執(zhí) 行 元件 離 合 器制 動 器單 向 離 合 器齒 輪 傳動 機 構 平 行 軸 式傳 動 機 構行 星 齒 輪傳 動 機 構 辛 普 森拉 威 娜CR-CR其 他 行 星 齒 輪 構 成 行 星 齒 輪 一 方 面 可 繞 自 己 的 軸 線 回 轉 ， 另 一 方 面 又 可 隨著 行 星 架 一 起 繞 其 固 定 軸 線 旋 轉 ， 即 既 有 自 轉 又 有 公 轉 。太 陽 輪行 星 架行 星 小 齒 輪齒 圈 齒 輪 基 礎旋 轉 方 向 ：兩 個 外

2、齒 輪 互 相 嚙 合 進 行 旋 轉 時 ， 它們 以 相 反 方 向 旋 轉 ， 見 圖 3-2。 一 個 外 齒 輪 和一 個 內 齒 輪 相 互 嚙 合 進 行 旋 轉 ， 兩 個 齒 輪 以 相 同 方 向 旋 轉 例 如 ， 如 果 兩 個 齒 輪 齒 數(shù) 相 等 ， 傳 動 比 即 為 1:0。 當 這 些 齒 輪 其中 之 一 旋 轉 時 ， 另 一 個 齒 輪 即 以 相 同 轉 速 旋 轉 。 如 果 主 動 齒 輪有 10個 齒 ， 而 從 動 齒 輪 有 20個 齒 ， 其 傳 動 比 為 2:1， 在 主 動 齒 輪旋 轉 1整 圈 時 ， 從 動 齒 輪 旋 轉 1

3、/2圈 。從 動 齒 輪 齒 數(shù)主 動 齒 輪 齒 數(shù)傳 動 比 =轉 速 和 傳 動 比 單 排 行 星 齒 輪 機 構特 點 行 星 齒 輪 機 構 在 結 構 方 面 具 有 下 列 特 點 ： 太 陽 輪 、 行 星 架 和 齒 圈 都 是 同 心 的 ， 即 圍 繞 公 共 軸 線旋 轉 。 這 能 夠 取 消 諸 如 手 動 變 速 器 所 使 用 的 中 間 軸 和 中 間齒 輪 。 所 有 齒 輪 始 終 相 互 嚙 合 ， 換 檔 時 無 需 滑 移 齒 輪 ， 因 此摩 擦 磨 損 小 ， 壽 命 較 長 。 結 構 簡 單 、 緊 湊 ， 其 載 荷 被 分 配 到 數(shù)

4、量 眾 多 的 齒 上 ，強 度 大 。 可 獲 得 多 個 傳 動 比 變 速 原 理 及 傳 動 比 設 上 圖 所 示 行 星 齒 輪 機 構 中 的 太 陽 輪 、 齒 圈 、 行 星 架 的 轉速 分 別 為 n1、 n2、 n3, 太 陽 輪 、 齒 圈 的 齒 數(shù) 分 別 為 z1、 z2，齒 圈 與 太 陽 輪 的 齒 數(shù) 比 為 。 根 據(jù) 能 量 守 恒 定 律 ， 可 得 單一 行 星 齒 輪 機 構 一 般 運 動 規(guī) 律 特 性 方 程 式 M11+M22+M33=0 n1+n2-(1+)n3=0 n1太 陽 輪 轉 速 ； n2齒 圈 轉 速 ； n3行 星 架 轉

5、 速 ； 齒 圈 與 太 陽 輪 的 齒 數(shù) 比 ,=z2/z11 動 力 傳 動 方 式1) 太 陽 輪 主 動 ， 行 星 架 從 動 ， 齒 圈 制 動 ， 則 n2 0， 故 傳 動比 i13 n1/n3 1 1 同 向 減 速 ， 低 速 檔 主 動 太 陽 輪從 動 行 星 架行 星 小 齒 輪 固 定 齒 圈 2) 太 陽 輪 制 動 ， 齒 圈 主 動 ， 行 星 架 從 動 ， 則 n1 0， 故 傳動 比 i23 n2/n3 (1 )/1 同 向 減 速 ， 高 速 檔 固 定 太 陽 輪從 動 行 星 架行 星 小 齒 輪主 動 齒 圈 3) 太 陽 輪 制 動 ， 行

6、星 架 主 動 ， 齒 圈 從 動 ， 則 n1 0， 故 傳動 比 i32 n3/n2 /(1 )1 同 向 增 速 ， 超 速 檔 固 定 太 陽 輪主 動 行 星 架行 星 小 齒 輪從 動 齒 圈 4) 齒 圈 制 動 ， 行 星 架 主 動 ， 太 陽 輪 從 動 ， 則 n2 0， 故 傳動 比 i31 n3/n1 1 /(1 )1 同 向 增 速 ， 超 速 檔 從 動 太 陽 輪主 動 行 星 架行 星 小 齒 輪固 定 齒 圈 5) 行 星 架 制 動 ， 太 陽 輪 主 動 ， 齒 圈 從 動 ， 則 n3 0， 故 傳動 比 i12 n1/n2 0 反 向 減 速 ， 倒

7、 檔 主 動 太 陽 輪固 定 行 星 架行 星 小 齒 輪從 動 齒 圈 反 向 增 速 ， 汽 車 上 不 采 用 從 動 太 陽 輪固 定 行 星 架行 星 小 齒 輪主 動 齒 圈 7） 如 果 n1 n2， 則 n3 n1 n2， 故 傳 動 比 i 1 同 向 同 速 ， 直 接 檔 主 動 太 陽 輪從 動 行 星 架行 星 小 齒 輪主 動 齒 圈 8) 如 果 所 有 元 件 無 約 束 ， 則 動 力 無 法 傳 動 空 檔 太 陽 輪行 星 架行 星 小 齒 輪主 動 齒 圈 三 、 換 擋 執(zhí) 行 機 構 行 星 齒 輪 變 速 器 中 的 所 有 齒 輪 都 處 于

8、常 嚙 合 狀態(tài) ， 擋 位 變 換 必 須 通 過 以 不 同 方 式 對 行 星 齒 輪 機 構的 基 本 元 件 進 行 約 束 (即 固 定 或 連 接 某 些 基 本 元 件 )來 實 現(xiàn) 。 能 對 這 些 基 本 元 件 實 施 約 束 的 機 構 ， 就 是行 星 齒 輪 變 速 器 的 換 擋 執(zhí) 行 機 構 。 執(zhí) 行 機 構 主 要 由 離 合 器 、 制 動 器 和 單 向 離 合 器三 種 執(zhí) 行 元 件 組 成 ， 離 合 器 和 制 動 器 是 以 液 壓 方 式控 制 行 星 齒 輪 機 構 元 件 的 旋 轉 ， 而 單 向 離 合 器 則 是以 機 械 方

9、式 對 行 星 齒 輪 機 構 的 元 件 進 行 鎖 止 。 1.多 片 離 合 器 (1)作 用 自 動 變 速 器 中 的 濕 式多 片 離 合 器 是 用 來 連 接 輸入 軸 或 輸 出 軸 和 某 個 基 本元 件 ， 或 將 行 星 齒 輪 機 構中 某 兩 個 基 本 元 件 連 接 在一 起 實 現(xiàn) 轉 矩 的 傳 遞 。 點 擊 播 放 離 合 器 片 離 合 器 (2)構 造 ： 一 般 為 多 片 摩 擦 式 ， 是 液 壓 控 制 的 執(zhí) 行 元 件 。 基 本 組 成 :離 合 器 鼓 、 離 合 器 活 塞 、 回 位 彈 簧 、 離 合 器 片 （ 鋼片 、 摩

10、 擦 片 ） 、 花 鍵 轂 摩 擦 片 與 旋 轉 的 花 鍵 轂 的 齒 鍵 連 接 ， 可 軸 向 移 動 ， 為 輸 入 端 ，片 上 有 鋼 基 粉 末 冶 金 層 或 合 成 纖 維 層 。 從 動 鋼 片 與 轉 動 鼓 的 內 花 鍵 連 接 也 可 軸 向 移 動 ， 可 輸 出 扭 矩 。 活 塞 為 環(huán) 狀 ， 另 外 活 塞 上 有 密 封 圈 、 回 位 彈 簧 。 花 鍵 轂輸 入 軸彈 簧活 塞殼 體 主 動 盤 壓 盤從 動 盤卡 環(huán) (3)工 作 情 況 ：離 合 器 接 合 ： 當 壓 力 油 經(jīng) 油 道 進 入 活 塞 左 面 的液 壓 缸 時 ， 液 壓

11、 力 克 服 彈 簧 力 使 活 塞 右 移 ， 將 所有 離 合 器 片 壓 緊 。離 合 器 分 離 ： 當 控 制 閥 將 作 用 在 離 合 器 液 壓 缸的 油 壓 力 撤 除 后 ， 離 合 器 活 塞 在 回 位 彈 簧 的 作 用下 回 復 原 位 ， 并 將 缸 內 的 變 速 器 油 從 進 油 孔 排 出 。 離 合 器 自 由 間 隙 ： 離 合 器 處 于 分 離 狀 態(tài) 時 ， 離合 器 片 之 間 有 一 定 的 軸 向 間 隙 ， 以 保 證 鋼 片 和 摩擦 片 之 間 無 軸 向 壓 力 。 工 作 情 況 （ 4） 安 全 閥 的 功 用 壓 力 油 進

12、入 液 壓 缸 時 ， 鋼 球 在 油 壓 作 用 下 壓 緊 在 閥座 上 ， 安 全 閥 處 于 關 閉 狀 態(tài) ， 保 證 液 壓 缸 的 密 封 。 壓 力 油 排 出 時 ， 缸 體 內 的 壓 力 下 降 ， 安 全 閥 在 離 心力 作 用 下 離 開 閥 座 處 于 開 啟 狀 態(tài) ， 殘 留 在 缸 內 的 液壓 油 因 離 心 力 作 用 排 出 ， 使 離 合 器 分 離 徹 底 。 2.制 動 器 制 動 器 的 功 用 是 固 定 行 星 齒 輪 機構 中 的 基 本 元 件 ， 阻 止 其 旋 轉 。 在 自動 變 速 器 中 常 用 的 制 動 器 有 濕 式 多

13、 片式 制 動 器 和 帶 式 制 動 器 兩 種 。 （ 1） 片 式 制 動 器 片 式 制 動 器 ： 其 結 構 與 片 式 離 合 器 相 同 。 不同 之 處 是 制 動 器 從 動 片 的 外 緣 花 鍵 齒 與 固 定的 變 速 器 外 殼 連 接 ， 可 軸 向 移 動 ， 以 便 接 合時 將 主 動 件 制 動 ， 使 行 星 齒 輪 機 構 改 組 換 擋 。該 種 制 動 器 接 合 的 平 順 性 好 ， 間 隙 無 須 調 整 ，其 缺 點 是 軸 向 尺 寸 大 。 能 通 過 增 減 摩 擦 片 數(shù) 來 滿 足 不 同 排 量 發(fā) 動 機的 要 求 ， 故 小

14、 轎 車 使 用 很 多 。 片 式 制 動 器 工 作 過 程 （ 2） 帶 式 制 動 器 它 由 制 動 帶 、 油 缸 、 活 塞 和 調 整 件 組 成 。 外 彈 簧 為 活 塞 的 回 位彈 簧 。 內 彈 簧 為 旋 轉 鼓 反 作 用 力 的 緩 沖 彈 簧 ， 防 止 活 塞 振 動 。調 整 點 多 在 帶 的 支 撐 端 ， 可 在 體 外 調 整 或 拆 下 油 底 調 整 。 擰 動調 整 螺 栓 來 調 整 （ 旋 緊 再 松 2 3圈 ） ， 調 好 后 再 用 鎖 緊 螺 母 鎖緊 。 優(yōu) 點 ： 結 構 簡 單 易 于 安 裝 ， 帶 式 制 動 器 軸 向

15、 尺 寸 小 可 縮 短 變 速器 的 長 度 。 缺 點 ： 使 變 速 器 殼 體 上 產(chǎn) 生 局 部 的 高 應 力 區(qū) ； 制 動 帶 磨 損 后 需要 調 整 間 隙 ； 工 作 的 平 順 性 差 ， 控 制 油 路 中 多 配 有 緩 沖 閥 。 （ 2） 帶 式 制 動 器 調 整 螺 釘制 動 帶 工 作 油 路活 塞 桿活 塞 制 動 鼓 點 擊 播 放 帶 式 制 動 器 3.單 向 離 合 器 作 用 ： 單 方 向 固 定 行 星 齒 輪 機構 中 某 個 基 本 元 件 的 轉 動 。 常 見 形 式 ： 滾 柱 斜 槽 式 和 楔 塊式 。 單 向 離 合 器 單

16、 向 離 合 器 工 作 原 理 多 排 行 星 齒 輪 機 構 一 般 布 置 形 式 兩 排 行 星 齒 輪 機 構 共 用 一 個 太 陽 輪 辛普 森 式 行 星 齒 輪 機 構 。 有 兩 個 太 陽 輪 ， 兩 排 行 星 齒 輪 共 用 一 個 齒圈 拉 威 娜 式 行 星 齒 輪 機 構 。 有 些 附 加 一 套 單 排 行 星 齒 輪 機 構 實 現(xiàn) 超 速 擋 。 辛 普 森 行 星 齒 輪 變 速 器 一 、 三 檔 Simpson行 星 齒 輪 變 速 器 1. 結 構 、 組 成 1) 結 構 特 點 二 根 軸 ： 輸 入 軸 、 輸 出 軸 兩 個 離 合 器

17、（ C1、 C2） ， 三 個 制 動 器 （ B1、 B2、 B3） ，兩 個 單 向 離 合 器 （ F1、 F2） 兩 排 行 星 齒 輪 機 構 ： 共 用 一 個 太 陽 輪 ， 前 排 行 星 架 、 后 排齒 圈 與 輸 出 軸 相 連 2) 換 檔 執(zhí) 行 元 件 的 作 用 C1前 進 檔 離 合 器 ： 輸 入 軸 與 前 排 齒 圈 相 連 C2直 接 檔 （ 倒 檔 ） 離 合 器 ： 輸 入 軸 與 前 、 后 太 陽 輪 相連 B1二 檔 制 動 器 ： 鎖 定 前 后 太 陽 輪 ， 使 之 不 能 逆 時 針 轉動 B2二 檔 滑 行 （ 制 動 ） 制 動 器

18、 ： 鎖 定 前 后 太 陽 輪 ， 使 之不 動 B3一 、 倒 檔 制 動 器 ： 鎖 定 后 行 星 架 ， 使 之 不 動 F 1單 向 離 合 器 ： B1作 用 時 ， 鎖 定 前 后 太 陽 輪 ， 使 之不 能 逆 時 針 轉 動 F2單 向 離 合 器 ： 鎖 定 后 行 星 架 ， 使 之 不 能 逆 時 針 轉 動 2. 檔 位 情 況選 檔 桿位 置 檔 位 換 檔 執(zhí) 行 元 件 發(fā) 動 機制 動C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2D 1 2 3 2 1 2 L 1 R 倒 檔 P 駐 車 檔 N 空 檔 3. 各 檔 動 力 傳 動 路 線 ：1) D1檔 ：

19、C1、 F2 2) D2檔 ： C1、 B1、 F1 3) D3檔 ： C1、 C2 4) 21(11)檔 ： C1、 B3、 F2 5) 22檔 ： C1、 B1、 B2、 F1 6) R檔 ： C2、 B3 7) P檔 ： 四 檔 Simpson行 星 齒 輪 變 速 器 以 凌 志 LS400的 A341E、 A342E為 例 。 1. 結 構 、 組 成 元 件 組 成 各 擋 元 件 工 作 情 況 1) D1檔 ： C0、 C1、 F0、 F2 2) D2檔 ： C0、 C1、 B2、 F0、 F1 3) D3檔 ： C0、 C1、 C2、 B2、 F0 4) OD檔 ： C1、

20、C2、 B0、 B2 5) 21檔 ： 同 D16) 23檔 ： 同 D37) L2檔 ： 同 22 8) L1檔 ： C0、 C1、 B3、 F0、 F2 9) R位 ： C0、 C2、 B3 10) P位 ： 4速 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 由 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪機 構 和 換 檔 執(zhí) 行 元 件 組 成 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 機構 也 采 用 雙 行 星 排 ： 前 太 陽 輪 、 長 行 星 輪 、 行 星架 和 齒 圈 組 成 一 個 單 行 星 輪 式 行 星 排 ； 而 后 太 陽輪

21、、 短 行 星 輪 、 長 行 星 輪 、 行 星 架 和 齒 圈 組 成 一個 雙 行 星 輪 式 行 星 排 。 前 后 行 星 排 共 用 一 個 齒 圈輸 出 ， 且 前 后 兩 個 行 星 排 的 行 星 架 連 為 一 體 。 拉維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 的 換 檔 執(zhí) 行 元 件 包 括 4個離 合 器 、 2個 制 動 器 和 2個 單 向 離 合 器 ， 它 們 的 名稱 及 作 用 見 表 4速 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 換 檔 執(zhí) 行 元 件 名 稱 及 作用 元 件 代號 名 稱 作

22、 用C1 前 進 檔 離 合 器 通 過 前 進 檔 單 向 離 合 器 F2將 輸 入 軸 與 后 （ 小 ） 太 陽 輪連 接 。C2 倒 檔 離 合 器 將 輸 入 軸 與 前 （ 大 ） 太 陽 輪 連 接 。C3 前 進 檔 強 制 離 合器 將 輸 入 軸 與 后 （ 小 ） 太 陽 輪 連 接 。C4 高 檔 離 合 器 將 輸 入 軸 與 行 星 架 連 接 。B1 2、 4檔 制 動 器 用 于 固 定 前 （ 大 ） 太 陽 輪 。 B2 低 、 倒 檔 制 動 器 用 于 固 定 行 星 架 。F1 1檔 單 向 離 合 器 1檔 時 阻 止 行 星 架 逆 時 針 轉

23、動 。F2 前 進 檔 單 向 離 合器 防 止 后 （ 小 ） 太 陽 輪 超 越 輸 入 軸 轉 動 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 變 速 器 4速 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 裝 置 各 檔 的 傳 動 路 線 分 析 ： （ 1） D1檔 ： 前 進 檔 離 合 器 C1接 合 ， 前 進 檔 單 向 離合 器 F2鎖 止 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ， 1檔 單 向離 合 器 F1鎖 止 ， 將 行 星 架 固 定 。 傳 動 路 線 為 ： 輸 入 軸 離 合 器 C1 單 向 離 合 器F2 后 太 陽 輪 短 行 星 輪 長 行 星

24、 輪 齒 圈 輸出 軸 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 變 速 器 （ 2） D2檔 ： 前 進 檔 離 合 器 C1接 合 ， 前 進 檔 單 向 離合 器 F2鎖 止 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ， 2、 4檔制 動 制 動 器 B1接 合 ， 前 太 陽 輪 被 固 定 。 傳 動路 線 為 ： 輸 入 軸 離 合 器 C1 單 向 離 合 器 F2 后太 陽 輪 短 行 星 輪 長 行 星 輪 (前 太 陽 輪 固 定 ， 使行 星 架 運 動 確 定 ) 齒 圈 輸 出 軸 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 變 速 器 （ 3） D3檔 ：

25、前 進 檔 離 合 器 C1接 合 ， 前 進 檔 單 向 離合 器 F2鎖 止 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ； 高 檔 離合 器 C4接 合 ， 將 輸 入 軸 與 行 星 架 連 接 ， 這 樣 后 太陽 輪 與 行 星 架 同 步 轉 動 ， 使 得 齒 圈 隨 其 一 起 同 步轉 動 ， 形 成 直 接 檔 。（ 4） D4檔 ： 高 檔 離 合 器 C4接 合 ， 將 輸 入 軸 與 行 星 架連 接 ； 2、 4檔 制 動 器 B1工 作 ， 前 太 陽 輪 被 固 定 。 傳 動 路 線 為 ： 輸 入 軸 離 合 器 C4 行 星 架 長 行星 輪 齒 圈

26、 輸 出 軸 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 變 速 器（ 5） L1檔 （ 或 21檔 ， 或 11檔 ） ： 前 進 檔 強 制 離 合 器 C3接 合 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ；低 、 倒 檔 制 動 器 B2接 合 ， 行 星 架 固 定 ， 傳 動 路 線 和 傳 動 比與 D1檔 相 同 。 但 由 于 單 向 離 合 器 F2不 起 作 用 ， 制 動 器 B2又代 替 了 單 向 離 合 器 F1的 工 作 ， 從 而 使 汽 車 滑 行 時 可 以 用 發(fā)動 機 制 動 。（ 6） L2檔 （ 或 22檔 ， 或 12檔 ） ： 前 進 檔

27、 強 制 離 合 器 C3接 合 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ；2、 4檔 制 動 器 B1接 合 ， 前 太 陽 輪 被 固 定 ， 傳 動 路 線 和 傳 動比 與 D2檔 相 同 。 但 由 于 單 向 離 合 器 F2不 起 作 用 ， 使 汽 車 滑行 時 可 以 用 發(fā) 動 機 制 動 。 。 拉 維 娜 式 行 星 齒 輪 傳 動 變 速 器（ 7） L3檔 （ 或 23檔 ） ： 前 進 檔 強 制 離 合 器 C3接 合 ， 將 輸 入 軸 與 后 太 陽 輪 連 接 ；低 、 高 檔 離 合 器 C4接 合 ， 將 輸 入 軸 與 行 星 架 連 接 ，

28、 使 后 太陽 輪 與 行 星 架 一 起 帶 動 齒 圈 轉 動 ， 形 成 直 接 檔 。 傳 動 路 線與 傳 動 比 與 D3檔 相 同 。 當 汽 車 滑 行 時 ， 離 合 器 C3與 離 合 器 C4都 能 反 向 傳 遞 動 力 ，所 以 有 發(fā) 動 機 的 制 動 作 用 。 （ 8） R檔 ： 倒 檔 離 合 器 C2接 合 ， 將 輸 入 軸 與 前 太 陽 輪 連 接 ， 低 、 倒檔 制 動 器 B2接 合 ， 行 星 架 被 固 定 。 傳 動 路 線 為 ： 輸 入 軸 離 合 器 C2 前 太 陽 輪 （ 順 時 針 ） 長 行 星 輪 齒 圈 （ 逆 時 針 ） 輸 出 軸 。