模块3_行星齿轮变速器1.ppt

模块3 行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 【学习目标】 掌握行星齿轮 机构和换挡执 行机构的功用、类型、组成及应用。 3.1 行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 3.1 行星齿轮变 速器 【本节目标】 了解行星齿轮 机构和换挡执 行机构的构造及工作原理。 【基本理论知识】 由于液力变矩器的转矩变化范围窄，无法满足汽车行驶中各 种复杂工况的需要。为此，在液力变矩器后面再串联齿轮变 速机 构来扩大转矩变化范围。 3.1.1 单排行星齿轮 机构的变速传动 原理 单排行星齿轮 机构是由一个太阳轮、一个带有两个或多个行星 齿轮 的行星架和一个内齿圈组成的，这些齿轮 一般采用典型的斜 齿轮 ，如图31所示。因为行星齿轮总 是处于常啮合状态，因此这 种结构可使换挡 迅速、平稳、准确，而不会产生齿轮 碰撞或不完 全啮合的现象。 模块3 行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 图3-1 单排行星齿轮机构组成及简图 模块3 行星齿轮变速器 表3-1 单排行星齿轮机构的传动方案 表3-1为单排行星齿轮机构的传动方案。 模块3 行星齿轮变速器 3.1.2 行星齿轮变速器的换挡执行机构工作原理 从单排行星齿轮变速传动分析可以知道，要想实现行星齿轮 变速传动，就要对行星齿轮机构的基本元件进行不同的约束，也 就是固定或连接某些基本元件。能对这些基本元件实施约束的机 构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。行星齿轮变速器的换 挡执行机构通常由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组 成。离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转 ，而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止 。 下面分别阐述行星齿轮变速器中离合器、制动器和单向离合 器的功用、工作原理及组成等。 模块3 行星齿轮变速器 1.离合器 图3-2 离合器的结构分解图 模块3 行星齿轮变速器 2.制动器 (1)湿式多片制动器 制动器与湿式多片离合器具有相同的结构和工 作原理。 (2)带式制动器 带式制动器由制动鼓、制动带 及活塞等组成，如 图3-3所示。 图3-3 带式制动器的结构分解图 模块3 行星齿轮变速器 3.单向离合器 单向离合器的作用是单方向固定行星齿轮机构中某个基本 元件的转动。单向离合器工作时完全是由与之相连的元件的相 对运动方向控制的，当与其连接的行星齿轮机构基本元件的相 对运动方向发生变化的瞬间，单向离合器就产生接合或分离， 可使换挡平顺无冲击，所以单向离合器的工作不需另外的控制 机构。 单向离合器的常见形式有两种：滚柱式和楔块式，液力变 矩器通常采用滚柱式单向离合器，而行星齿轮变速器通常采用 楔块式单向离合器，如图3-4所示。 模块3 行星齿轮变速器 图3-4 单向离合器的结构图 a)滚柱式单向离合器 b)楔块式单向离合器 3.2 现代汽车常用的行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 3.2 现代汽车常用的行星齿轮变速器 【本节目标】 了解常用的行星齿轮变速器的构造及工作原理。 【基本理论知识】 单排行星齿轮机构能提供的实际适用的传动比数目很有限 ，一方面是某些传动比的效率低，另一方面是实现某些传动比 的行星齿轮机构的结构复杂。为了满足汽车行驶需要的多种传 动比，可以增加行星齿轮机构来实现，一般具有三挡或四挡的 自动变速器至少需要两排行星齿轮机构连接在一起。 模块3 行星齿轮变速器 3.2.1 三挡辛普森式行星齿轮变速器 辛普森式行星齿轮变速器由辛普森式行星齿轮机构和换挡 执行机构组成。其中辛普森式行星齿轮机构采用双行星排，前 后两个行星排的太阳轮连为一个整体，称为太阳轮组件，前排 的行星架和后排的内齿圈连为一体，称为前行星架和后齿圈组 件，输出轴通常与该组件相连。如图3-5所示，辛普森式行星齿 轮机构只有4个独立元件，前齿圈、太阳轮组件、后行星架、前 行星架和后齿圈组件。而换挡执行机构包括2个离合器、2个制 动器和1个单向离合器共5个换挡执行元件。 辛普森式行星齿轮变速器中有5个换挡执行元件：2个离合 器、2个制动器和1个单向离合器，可以提供三个前进挡和一个 倒挡：空挡、第一减速挡、第二减速挡、直接挡和倒挡。五个 执行元件的布置如图3-6所示。 模块3 行星齿轮变速器 图3-5 三挡辛普森式行星齿轮变速器 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星齿轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星齿轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡 离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 模块3 行星齿轮变速器 图3-6 三挡辛普森式行星齿轮变速器执行元件布置简图 辛普森式行星齿轮变速器各挡位与换挡执行元件的关系如表3-2所示。 模块3 行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 三挡辛普森式行星齿轮变速器各挡的传动路线分析如下。 1. d位1挡的传动路线 前进挡离合器c1接合，将输入轴与前齿圈连接，单向离合器 f1处于自锁状态，后行星架被固定，传动路线示意图如图3-7所示 。 模块3 行星齿轮变速器 图3-7 d位1挡传动路线示意图 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 模块3 行星齿轮变速器 p46.tif 传动路线为 模块3 行星齿轮变速器 图3-8 d位2挡传动路线示意图 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 2. d位2挡的传动路线 其传动路线示意图如图3-8所示。 模块3 行星齿轮变速器 3. d位3挡的传动 路线 图3-9 d位3挡传动路线示意图 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 其传动路线示意图如图3-9所示。 模块3 行星齿轮变速器 4. l位1挡(或1位1挡)的传动 路线 图3-10 l位1挡传动路线示意图 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 l位1挡的传动路线示意图如图3-10所示。 模块3 行星齿轮变速器 5. 2位2挡的传动路线 前进挡离合器c1接合，将输入轴与前齿圈连接，2挡制动 器b1接合，太阳轮组件始终被低倒挡制动器b2固定。 传动路线与d位2挡相同。与d位2挡不同之处是当发动机处 于怠速而汽车进行滑行时，汽车驱动轮通过变速器输出轴驱动 行星齿轮机构，由于太阳轮组件始终被b2固定，行星齿轮变速 器输入轴被反向驱动，仍以原来的转速转动，变矩器涡轮转速 高于泵轮的转速，成为汽车驱动轮通过变矩器反向驱动发动机 曲轴的工况，所以可实现发动机制动。 模块3 行星齿轮变速器 6.倒挡的传动 路线 图3-11 倒挡传动路线示意图 1输入轴 2公共太阳轮 3前行星轮 4前行星架 5前齿圈 6后行星轮 7后行星架 8后齿圈 9输出轴 前进挡离合器 高倒挡离合器 2挡制动器 低倒挡制动器 单向离合器 倒挡的传动路线示意图如图3-11所示。 7.空挡的传动路线 空挡时，各离合器和制动器均不工作，液力变矩器的动力 不能传至行星齿轮变速器。 8.驻车挡的传动路线 当变速杆置于p位时，行星齿轮变速器内各离合器和制动 器均不工作，也就是空挡。但变速杆的连杆机构，推动停车闭 锁凸轮，使停车闭锁爪上的齿嵌入变速器输出轴的外齿中。由 于停车闭锁爪固定在变速器外壳上，所以输出轴也被固定不能 转动，从而锁住了驱动轮，即变速器为驻车挡，汽车不能移动 。但在汽车行驶时，不能使用驻车挡，否则会损坏闭锁爪。 模块3 行星齿轮变速器 模块3 行星齿轮变速器 3.2.2 四挡拉威捺式行星齿轮变 速器 像辛普森式行星齿轮一样，拉威捺式齿轮也可以提供低速 前进挡、直接挡、超速挡、空挡和倒挡。拉威捺式齿轮有些方 面比辛普森式齿轮更优越。拉威捺式齿轮机构更紧凑，由于相 互啮合的齿数较多，故可以传递较大的转矩。它的缺点是结构 更复杂，其工作原理更难理解。这种结构一般应用于前轮驱动 式轿车的自动变速器上，如大众的奥迪、三菱太空等车型。 拉威捺式行星齿轮变速器由拉威捺式行星齿轮机构和换挡 执行机构组成。其中拉威捺式行星齿轮机构也采用双行星排， 前后两个行星排的行星架连为一个整体，称为行星架组件，简 称行星架，同样前后两个行星排的齿圈连为一体，称为齿圈组 件，简称齿圈，输出轴通常与齿圈相连。拉威捺式行星齿轮变 速器如图3-12所示。 模块3 行星齿轮变速器 图3-12 拉威捺式行星齿轮变速器 1输入轴 2前太阳轮 3后太阳轮 4公共齿圈 5输出轴 6公共行星架 7短行星轮 8长行星轮 前进挡离合器 倒挡离合器 前进挡强制离合器 高挡离合器 2/4挡制动器 低倒挡制动器 低挡单向离合器 前进挡单向离合器 模块3 行星齿轮变速器 图3-13 拉威捺式行星齿轮变速器传动原理简图 四挡拉威捺式行星齿轮变速器的换挡执行机构包括4个离合器、2个制动器和2个 单向离合器共8个换挡执行元件。四挡拉威捺式行星齿轮变速器传动原理 如图3-13所示。 模块3 行星齿轮变速器 表3-3 拉威捺式行