中英对照行星齿轮机构

行星齿轮机构 Planet gear mechanism 一 自动变速器动力传递概述 一 An overview of power transfer to automatic transmission 自动变速器由液力元件 变速机构 控制系统 主传动部件等几大部分组成 变速 机构可分为固定平行轴式 行星齿轮式和金属带式无级自动变速器 CVT 三种 我 国在用的车辆中 大多数自动变速器都采用行星齿轮式变速机构 这也是本文重点分 析的对象 行星齿轮机构一般由2个或2个以上行星齿轮组按不同的组合方式构成 其 作用是通过对不同部件的驱动或制动 产生不同速比的前进挡 倒挡和空挡 Automatic transmission consists of hydraulic components shifting mechanism control system main drive components such as several major components Variable speed mechanism can be divided into fixed parallel shaft planetary gear type and metal belt type stepless automatic transmission CVT three In with the traffic in our country most of the automatic transmission adopts planetary gear transmission mechanism it is also this article focus on the analysis of the object Planetary gear mechanism by two or more commonly planetary gear set according to the different way of combination its effect is through the different parts of driving or braking produce different ratio of forward gears reverse and neutral 换挡执行元件的作用是约束行星齿轮机构的某些构件 包括固定并使其转速为0 或连接某部件使其按某一规定转速旋转 通过适当选择行星齿轮机构被约束的基本元 件和约束方式 就可以得到不同的传动比 形成不同的挡位 换挡执行元件包括离合 器 制动器和单向离合器3种不同的元件 离合器的作用是连接或驱动 以将变速机构 的输入轴 主动部件 与行星齿轮机构的某个部件 被动部件 连接在一起 实现动 力传递 制动器的作用是固定行星齿轮机构中的某基本元件 它工作时将被制动元件 与变速器壳体连接在一起 使其固定不能转动 单向离合器具有单向锁止的特点 当 与之相连接的元件的旋转趋势使其受力方向与锁止方向相同时 该元件被固定 制动 或连接 驱动 当受力方向与锁止方向相反时 该元件被释放 脱离连接 由 此可见 单向离合器在不同的状态下具有与离合器 制动器相同的作用 由以上介 绍可知 掌握不同组合行星齿轮机构的运动规律是自动变速器故障诊断的基础 Shift the function of actuators is constraint planetary gear mechanism certain artifacts including fixed and rotating speed of 0 or a portion of the connection to make it by a certain regulation rotate speed Through the selection of appropriate planet gear mechanism are the basic components and constraints can get different transmission ratio form the different place Shift actuators include the clutch brake and one way clutch three different components the function of the clutch is connected or driver to shift gear of input shaft active components and planetary gear mechanism of a component passive components together realize the power transfer Brake role is a basic element of planetary gears fixed it will be work brake components connected to the gearbox shell together make its fixed rotation One way clutch has the characteristics of ChanXiangSuo check when the rotation of the component connected to the trend of the stress direction and at the same time the direction of locking the components are fixed brake or link driver When stress direction and locking in the opposite direction the element is released out Thus one way clutch in different state is the same as the clutches and brakes Introduced by above knowable grasps the different combination of planet gear mechanism motion is the foundation of automatic gearbox fault diagnosis 二 单排单级行星齿轮机构 2 Single single stage planetary gear mechanism 1 单排单级行星齿轮机构的传动比 1 Single single stage planetary gear transmission ratio 最简单的行星齿轮机构由一个太阳轮 一个内齿圈和一个行星架组成 我们称之为 一个单排单级行星排 如图1所示 由于单排行星齿轮机构具有两个自由度 为了获得 固定的传动比 需将太阳轮 齿圈或行星架三者之一制动 转速为0 或约束 以某一 固定的转速旋转 以获得我们所需的传动比 如果将三者中的任何两个连接为一体 则整个行星齿轮机构以同一速度旋转 The simplest of planetary gear mechanism consists of a sun wheel an inner gear ring and a planet carrier we call it a single planet with a single row as shown in figure 1 Because the single planet gear mechanism has two degrees of freedom in order to obtain a fixed ratio the sun wheel gear ring or planet frame must be one of the three brake speed of 0 or constraint with a constant speed rotation to get what we want ratio If any two of the three links as a whole the entire planet gear mechanism at the same speed 目前 在有关自动变速器的资料中 有关传动比的计算公式有以下几个 n1 nH n3 nH Z3 Z1 式 1 At present in the information on automatic transmission the transmission ratio calculation formula are the following n1 nH n3 nH Z3 Z1 type 1 式中 n1 太阳轮转速 nH 行星架转速 n3 内齿圈转速 Z1 太阳轮齿数 Z3 内齿圈齿数 n1 n2 1 n3 0 式 2 Type n1 the sun wheel speed NH planet carrier speed N3 inner gear ring rotation speed Z1 the sun wheel teeth Z3 internal ring gear teeth n1 alpha n2 1 alpha n3 0 type 2 式中 n1 太阳轮转速 n2 内齿圈转速 n3 行星架转速 内齿圈齿数 太阳轮齿数 Z2 Z1 Z2 Z1 Z3 式 3 Type n1 the sun wheel speed N2 inner gear ring rotation speed N3 planet carrier speed Alpha inner gear ring gear sun wheel gear Z2 Z1 Z2 Z1 Z3 type 3 式中 Z1 太阳轮齿数 Z2 行星架假想齿数 Z3 内齿圈齿数 Type Z1 the sun wheel teeth Z2 imaginary teeth planet carrier Z3 internal ring gear teeth 下面对这3个公式的原理与推导过程作以介绍 这也是本文后面对不同型号自动变 速器速比计算方法的基础 定轴轮系齿轮传动比计算公式为i 1 m 所有的从动齿轮数乘积 所有的主动齿轮数乘积 1 mZn Z1 它对行星齿轮机构是不适用的 因为在行星齿轮机构中 星轮在自转的 同时 还随着行星架的转动而公转 这使得定轴轮系传动比的计算方法不再适用 我 们可以用 相对速度法 或 转化机构法 对行星齿轮机构的传动比进行分析 这一 方法的理论依据是 一个机构整体的绝对运动并不影响其内部各构件间的相对运动 这就好象手表表针的相对运动并不随着人的行走而变化一样 这一理论是一位名叫 Willes的科学家于1841年提出的 假定给整个行星轮系加上一个绕支点O旋转的运动 这个运动的角速度与行星架转动的角速度 相同 但方向相反 这时行星架 静止不动 使星轮的几何轴线固定 我们就得到了一个定轴轮系 这样就能用定轴轮 系的方法进行计算了 用转速n代替角速度 不同构件转化前和转化后的转速见表1 Below the three principle and derivation of formulas to introduce this is also this article after facing the basis of the calculation methods of different types of automatic transmission ratio Fixed axis gear train gear transmission ratio calculation formula for I 1 m all product of the number of driven gear all the product of the number of driving gear 1 mZn Z1 it is not applicable for planetary gear mechanism Because in the planetary gear mechanism the star wheel s rotation at the same time also with the rotation of the planet carrier and revolution which makes the calculation method of fixed axis gear train transmission ratio no longer apply We can use the relative velocity method or transformation mechanism of planetary gear mechanism transmission ratio is analyzed the theory basis of this approach is an agency of the whole absolute motion does not affect the internal relative movement between the various components which is like whose hands the relative movement of the watch is not as people walk and change this theory was a man named Willes scientist in 1841 Assumption for the planetary gear train with a fulcrum O rotate movement omega the movement of the angular velocity and planetary rotation angular velocity omega is the same but in the opposite direction the planet carrier motionless make the geometrical axis of the star wheel is fixed we get a fixed axis gear train so that it can use the method to calculate the fixed axis gear train With rotational speed n instead of angular velocity omega the conversion of different components before and after conversion speed are shown in table 1 利用定轴轮系传动比计算公式有 Using the fixed axis gear train transmission ratio calculation formula are as follows 2 单排单级行星齿轮机构行星架的假想齿数 在式 4 中 假设固定内齿圈 使n3 0 代入式 5 得式 6 n1 nH Z1 Z3 Z1 式 5 又 i1H n1 nH ZH Z1 式 6 联解式 5 6 可得 出 ZH Z1 Z3 2 单排单级行星齿轮机构行星架的假想齿数 在式 4 中 假设固定内齿圈 使n3 0 代入式 5 得式 6 n1 nH Z1 Z3 Z1 式 5 又 i1H n1 nH ZH Z1 式 6 联解式 5 6 可得 出 ZH Z1 Z3 即 行星架的假想齿数是太阳轮齿数和内齿圈齿数之和 注意 这一结论只适用 于单级行星齿轮机构 在双级行星齿轮系就不适用了 3 单排单级行星齿轮机构运动状态分析 1 太阳轮固定 n1 0 行星架驱动 内齿圈输出 将n1 0代入式 4 有i nH n3 Z3 Z1 Z3 传动比小于1 即为同向增速运动 2 太阳轮固定 n1 0 内齿圈驱动 行星架输出 将n1 0代入式 4 有i n3 nH Z1 Z3 Z3 传动比大于1 即为同向减速运动 3 齿圈固定 n3 0 行星架驱动 太阳轮输出 将n3 0代入式 4 有i n H n1 Z1 Z1 Z3 传动比小于1 即为同向增速运动 4 齿圈固定 n3 0 太阳轮驱动 行星架输出 将n3 0代入式 4 有i n 1 nH Z1 Z3 Z1 传动比大于1 即为同向减速运动 5 行星架固定 nH 0 齿圈驱动 太阳轮输出 将nH 0代入式 4 有i n3 n1 Z1 Z3 传动比小于1 且为负值 即为反向增速运动 6 行星架固定 nH 0 太阳轮驱动 齿圈输出 将nH 0代入式 4 有i n1 n3 Z3 Z1 传动比大于1 且为负值 即为反向减速运动 现将单排单级行星齿轮机构在不同状态下的旋转速度和方向总结于表2 三 单排双级行星齿轮机构 1 单排双级行星齿轮机构的传动比 单排双级行星齿轮机构与单排单级行星齿轮机构相比 多了一只啮合齿轮 如图2所 示 同样根据转换法 对于多级啮行星齿轮系 我们通过单排单级行星齿轮机构传动比 的计算公式 可以推出如下公式 iGKH nGH nKH nG nH nK nH 1 m 从G到K所有的从动齿轮数乘积 从G到K所有的主动齿轮数乘积 式中 m为从G到K啮合齿轮的对数 式 7 对于单排双级行星齿轮机构 m 2 从式 7 我们可以得出单排双级行星齿轮机 构的运动方程式为 i13H n1H n3H nnH n3 nH 1 2Z2Z3 Z1Z2 Z3 Z1 式 8 2 单排双级行星齿轮机构行星架的假想齿数 在式 8 中 假设固定内齿圈 使n3 0 代入式 8 得式 9 n1 nH Z3 Z1 Z1 式 9 又 i1H n1 nH ZH Z1 式 10 联解式 9 10 可得出 ZH Z3 Z1 即单排双级行星齿轮机构中 行星架的假想齿数是内齿圈齿数减去太阳轮齿数 可 见 单排双级行星齿轮机构的速比计算公式和行星架的假想齿数与单排单级行星齿轮 机构是不同的 这一点在本文后面不同车型自动变速器复杂行星齿轮机构传动比的计 算时非常重要 3 单排双极行星齿轮机构运动状态分析 对于单排双级行星齿轮机构 有Z3 Z1 Z3 Z1 Z3 但 Z3 Z1 与Z1的大小比较不确定 所以在下面的旋转规