行星齿轮机构

自动变速器行星齿轮机构 行星齿轮机构 行星齿轮机构的组成行星齿轮工作原理辛普森式行星齿轮变速机构拉威娜式齿轮变速机构 行星齿轮机构的组成 它由太阳轮 中心轮 行星齿轮 行星齿轮架 简称行星架 齿圈等组成 行星齿轮为轴转式齿轮系统 与定轴式齿轮系统一样 也可以变速 变矩 行星齿轮工作原理 单排行星轮机构运动规律的特性方程为nT anQ 1 a nJ 0nT 太阳轮转速nQ 齿圈转速nJ 行星架转速a ZQ ZTZQ 齿圈齿数ZT 太阳轮齿数太阳轮 行星架 齿圈三者齿数关系行星架齿数 齿圈齿数 太阳轮齿数行星架齿数 齿圈齿数 太阳轮齿数 行星齿轮传动方案 1 齿圈固定 太阳轮主动 行星架被动nQ 0 nT 1 a nJi nT nJ 1 a ZT ZQ ZT 1为前进降速档 此种组合为降速传动 通常传动比一般为2 5 5 转向相同 行星齿轮传动方案 2 齿圈固定 行星架主动 太阳轮被动nQ 0 nT 1 a nJi nJ nT 1 1 a 1此种组合为升速传动 传动比一般为0 2 0 4 转向相同 行星齿轮传动方案 3 太阳轮固定 齿圈主动 行星架被动nT 0 anQ 1 a nJi nQ nJ 1 a a 1此种组合为降速传动 传动比一般为1 25 1 67 转向相同 行星齿轮传动方案 4 太阳轮固定 行星架主动 齿圈被动nT 0 anQ 1 a nJi nj nq a 1 a 1此种组合为升速传动 传动比一般为0 6 0 8 转向相同 行星齿轮传动方案 5 行星架固定 太阳轮主动 齿圈被动nJ 0 nT anQ 0i nT nQ a ZQ ZT此种组合为降速传动 传动比一般为1 5 4 转向相反 行星齿轮传动方案 6 行星架固定 齿圈主动 太阳轮被动nJ 0 nT anQ 0i nQ nT 1 a ZT ZQ此种组合为升速传动 传动比一般为0 25 0 67 转向相反 行星齿轮机构的工作情况 变速执行机构 单向离合器换档离合器制动器 多片式离合器C 离合器的组成卡环 它安装在输入轴转鼓的卡环槽内 限制活塞的行程 输出转鼓 其中心有齿形花键与输出轴相连 边缘有键槽 钢片 是光板 外缘有矩形花键与输入轴转鼓内键槽相连 摩擦片 内圆有花键 与行星齿轮某一元件相连接 其表面有铜基粉末冶金层或合成纤维层 以增大摩擦力 钢片与摩擦片相间排列 可轴向移动 弹簧座卡环 安装在输入轴卡环槽内 许多个回位弹簧沿圆周方向均匀分布 工作原理当离合器结合时 控制油压通过输入轴中心孔进入活塞 克服回位弹簧力将钢片和摩擦片压紧 产生摩擦力 这时动力从输入轴经过离合器传到输出轴 当需要离合器分离时 控制油压通过原来的管路排出 由于回位弹簧的作用 活塞回到初始的位置 摩擦片和钢片分离 动力不能传递 单向阀 单向阀 单向阀 带式制动器B 1 带式制动器组成 制动鼓 它与行星齿轮的某一元件相连接 制动带 围在转鼓的外圆上 它的外表面是钢带 内表面有摩擦材料 制动带的一端用锁销固定在自动变速器壳体上 另一端与液压油缸的推杆相接触 油缸 它固定在自动变速器壳体上 其内部有活塞和推杆相连接 2 带式制动器的工作原理当液压缸无油压时 制动带与鼓之间要有一定的间隙 制动鼓可随与它相连的行星排元件一同转动 当液压缸通油压时 作用在活塞上油压力推动活塞 使之克服回位弹簧的弹力而移动 活塞上的推杆随之向外伸出 将制动带压紧在制动鼓上 于是制动鼓被固定而不能转动 此时 制动器处于制动状态 3 带式制动器调整拧动调整螺栓来调整 旋紧再松2 3圈 调好后再用锁紧螺母锁紧 带式制动器轴向尺寸小 且工作的平顺性差 控制油路中多配有缓冲阀 片式制动器B 工作原理当需要制动行星架时 控制油压进入活塞油缸 推动活塞压缩回位弹簧 将摩擦片 钢片压紧 由于钢片与自动变速器壳体相连接 所以行星架制动不转 制动器不起作用时 控制油液排出油缸 由于回位弹簧的作用 活塞回到原来位置 辛普森式行星齿轮变速机构 基本特点 将两个行星排中一个行星排的齿圈与另一个行星排的行星架连结 具体结构 共太阳轮式 独立太阳轮式 共太阳轮式辛普森齿系共太阳轮式辛普森齿系可实现3个前进速比 若利用共太阳轮式辛普森齿系实现4个前进速比 须增加一个所谓的超速行星排 称为3排4速辛普森齿系 TOYOTAA340E自动变速器齿轮机构由共太阳轮式辛普森齿系和超速行星排组成 五元件SIMPSON三档变速器 结构特点 两排行星轮结构参数相同后行星排的齿圈与前行星排的行星架连结两个输入点 各档工作元件 1档时各元件旋向及动力传递 后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮逆转前排行星齿轮 太阳轮逆转 行星架被Fw锁住 行星齿轮顺转 齿圈顺转 2档时各元件旋向及动力传递 后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮固定被B1锁住前排行星齿轮 齿圈顺转 太阳轮固定 行星架顺转 行星齿轮顺转 空载运行 3档时各元件旋向及动力传递 后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮不转 行星架顺转 太阳轮顺转前排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮不转 行星架顺转 太阳轮顺转 R档时各元件旋向及动力传递 后排行星齿轮 太阳轮顺转 行星齿轮逆转 行星架逆转 齿圈逆转前排行星齿轮 太阳轮顺转 行星架固定 行星齿轮逆转 齿圈逆转 五元件SIMPSON三档变速器的优点 优点 齿轮种类少 加工量少 工艺性好 成本低 以齿圈输入输出 强度高 传递功率大 组成的元件转速低 换档平稳 每次换档只须更换一个执行机构 五元件SIMPSON三档变速器的缺点 缺点 由2档换到3档时 释放制动器B1与接合离合器C2的交换应及时 否则C2接合过早 使各元件间产生运动干涉 B1释放太快 则使发动机出现空转 轰响 且使换档冲击增加 超速行星排 结构特点 齿圈输出两种输入方式 实现直接档和超速档 F0的作用防止太阳轮比行星架转速快 4档降3档 或者说 行星架不动时 太阳轮只能反转 使太阳轮和行星架一起转动 和C0一起作用 当从3档升4档时 防止超速行星排C0分离后 B0还没有制动时 动力流中断 避免换挡冲击 C0的作用反拖时 输出轴带动齿圈顺转 行星轮顺转 此时F0失去锁止作用 太阳轮反转 输出轴的动力不能传到输入轴 不能实现发动机制动 TOYOTAA340E自动变速器结构简图 丰田A340自动变速器执行元件功能 空档 B0 F0 C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2不工作 动力无法传递 5与6不通 5与9不通 D 1档 C0 F0 C1 F2工作传力过程 5 C1 6 8 11 9 13 7 10F2防止前行星架14逆转 前排行星齿轮 太阳轮逆转 行星架被F2锁住 行星齿轮顺转 齿圈顺转后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮逆转i1 1 2a a 反拖时 输出轴转速 后齿圈转速传力过程 输出轴顺转 后行星架顺转 行星齿轮逆转 太阳轮顺转 前齿圈顺转 带动前行星架顺转 此时F2不起作用 前行星排相当于轴承 反拖力无法传到输入轴 D 1档无发动机制动 D 2档 C0 F0 C1 B2 F1工作传力过程 5 C1 6 8 11 12 10后齿圈顺转 带动后行星齿轮顺转 试图使太阳轮逆转 由于太阳轮被B2 F1单向锁止 故后行星齿轮绕太阳轮旋转 并带动后行星架顺转 此时前排行星齿轮机构处于空载运行 后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮固定 被B2 F1锁住 前排行星齿轮 太阳轮固定 行星架顺转 行星齿轮顺转 齿圈顺转 处于空载运行i2 1 a a 反拖时 输出轴转速 后内齿圈转速传力过程 输出轴顺转 后行星架顺转 行星齿轮逆转 太阳轮顺转 此时F1不起作用 前齿圈顺转 带动前行星架顺转 F2不起作用 前行星排相当于轴承 反拖力无法传倒输入轴 D 2档无发动机制动 D 3档 直接档 C0 F0 C1 C2 B2工作传力过程 5 C1 6 8C2 9 11 12 108与9同向同速度旋转 后行星排成为一个整体 后排行星齿轮 齿圈顺转 行星齿轮不转 行星架顺转 太阳轮顺转 B2制动 F1起单向作用 前排行星齿轮 太阳轮顺转 行星架顺转 行星齿轮不转 齿圈顺转i3 1 反拖时 输出轴转速 后内齿圈转速 太阳轮转速传力过程 输出轴顺转 后行星架顺转 后内齿圈顺转 太阳轮顺转 反拖力传倒输入轴D 3档发动机制动 超速档 C1 C2 B0 B2工作传力过程 1 15 3 2 5 C1 C2 10B0制动 超速太阳轮4被固定 架15主动 圈2从动 为超速档 在超速档运行时 车身能量被传至超速内齿圈 并通过超速行星架传到超速输入轴 产生发动机制动效果 i4 a a 1 2 1档 C0 F0 C1 F2工作工作原理与D 1档相同 无发动机制动 2 2档 C0 F0 C1 B1 B2 F1工作传力过程 5 C1 6 8 11 9 12 10后齿圈顺转带动后行星齿轮顺转 由于太阳轮被B1锁止 故后行星齿轮绕太阳轮旋转 并带动后行星架顺转 此时前排行星齿轮机构处于空载运行 后排行星齿轮齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮固定前排行星齿轮太阳轮固定 行星架顺转 行星齿轮顺转 齿圈顺转 空载运行 反拖时 输出轴转速 后内齿圈转速传力过程 输出轴顺转 后行星架顺转 前齿圈顺转 前行星齿轮顺转 前行星架顺转 太阳轮固定 B1作用 后行星齿轮顺转 后齿圈顺转 反拖力传倒输入轴 2 2档有发动机制动 L 1档 C0 F0 C1 B3 F2工作传力过程 5 C1 6 8 11 9 13 7 10B3制动 前行星架14固定 后排行星齿轮 齿圈顺转行星齿轮顺转行星架顺转太阳轮逆转前排行星齿轮 太阳轮逆转行星架固定行星齿轮顺转齿圈顺转 反拖时 输出轴转速 后内齿圈转速传力过程 输出轴顺转 后行星架顺转 前齿圈顺转 前行星架固定 B3作用 前行星齿轮顺转 太阳轮逆转 后行星齿轮顺转 后齿圈顺转 反拖力传倒输入轴 L 1档有发动机制动 倒档 C0 F0 C2 B3工作传力过程 5 C2 9 13 7 12 10B3制动使行星架14固定 此时后排行星齿轮机构处于空载状态 后排行星齿轮太阳轮顺转行星齿轮逆转行星架逆转齿圈逆转前排行星齿轮太阳轮顺转行星架固定行星齿轮逆转齿圈逆转 停车档 由于C1和C2没有接合变速器处于空档状态 动力无法传递 机械式锁止机构 当变速杆处于P档位置时 停车联锁凸轮使停车爪上的凸起与联锁结构结合 以防止车辆移动 A540E机构简图 拉威娜 Ravigneaux 式行星齿轮系统 特点两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星架 行星架上的长行星轮与前排行星齿轮机构的大太阳轮啮合 同时还与后排行星齿轮机构的短行星轮相啮合 短行星轮再与小太阳轮啮合 双排行星齿轮机构 运动特性方程nT anQ 1 a nJ 0a ZQ ZT 各换档执行元件的作用 换档执行元件各挡位工作情况表 注 接合 制动或锁止 接合或制动 但不传递动力 D位1挡 离合器C1接合 单向离合器F1 F2工作 动力只能单向传递 小太阳轮顺转 短行星齿轮逆转 长行星齿轮顺转 行星架固定 齿圈顺转 i1 D位2挡 离合器C1接合 单向离合器F2工作 制动器B1动作 动力只能单向传递 小太阳轮顺转 短行星齿轮逆转 长行星齿轮顺转 大太阳轮固定 齿圈顺转 D位3挡 离合器C1 C4接合 单向离合器F2工作 输入轴通过离合器C1和单向离合器F2与后排太阳轮相连 同时也通过离合器C4与公共行星齿轮架相连 行星齿轮被锁止 没有自转 只能随同输入元件一同公转 齿圈输出 传动比为1 即直接挡 动力也只能单向传递 D位4挡 离合器C4接合 制动器B1动作 输入轴经离合器C4与公共行星齿轮架相连 前排太阳轮被制动器B1