第3章 行星齿轮变速器结构与工作原理

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：,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,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：体积小传动效率高传动比较大，可实现运动的合成与分解运动平稳缺点：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、离合器的作用变速器动力的输出或输出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湿式多片制动器,图3-9片式制动器结构及工作原理,带式制动器,图3-10带式制动器结构,制动器分类：单边式和双边式直接作用式和间接作用式,2、离合器和片式制动器的区别所连接元件：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,、短行星轮反转长行星轮正转内齿圈正向减速、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,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D位1档传动路线,动画演示,D位2档传动路线,动画演示,D位3档传动路线,动画演示,D位4档传动路线,动画演示,强制（手动）2档传动,强制（手动）1档传动路线,动画演示,L1工作元件,倒档传动路线,动画演示,表3-4辛普森自动