典型齿轮变速机构

1、由于单排行星齿轮机构不能满足汽车由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行驶中变速变矩的需要。为了增加传动比行驶中变速变矩的需要。为了增加传动比的数目，的数目， 可以通过增加行星齿轮机构来可以通过增加行星齿轮机构来实现。在自动变速器中，两排或多排行星实现。在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机构组合在一起，齿轮机构组合在一起， 用以满足汽车行用以满足汽车行驶需要的多种传动比。驶需要的多种传动比。多排行星齿轮机构一般布置形式多排行星齿轮机构一般布置形式 1-前齿圈；前齿圈；2-前行星轮；前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件前行星架和后齿圈组件4-前后太阳轮组件；前后太阳轮组件；5-后行星轮；后行星轮；6-后

2、行星架后行星架辛普森式行星齿轮机构示意辛普森式行星齿轮机构示意图图辛普森式行星齿轮机构实物结构辛普森式行星齿轮机构实物结构n11+1n12 (1+1) n130 （前排） n21+2n22 (2+1) n230 (后排)式中：n23=0; n11=n21; n13=n22经整理得:i=n12n13= (1 + 1 + 2)1 1挡传动比的计算：n11+1n12 (1+1) n130 (前排) n21+2n22 (2+1) n230 (后排)式中： n11=n21=0; n13=n22经整理得:i=n12n13= (1 + 1)1 2挡传动比的计算：如图所示:A341辛普森式自动变速器的结构和工

3、作原理如图：如图所示:0C0B1B1C2B3B0F2F1F2C增加了一个超速排、辛普森双排行星轮上增加了增加了一个超速排、辛普森双排行星轮上增加了B2B2，F1F1超速排超速排u若在D1档直接使用C0，在直接档升超速档时，液压控制系统需要完成：C0的泄油，B0的增压，这样会引起：u1.C0已经完全释放，而B0还没有完全结合，动力传递中断，车辆出现空档现象；u2.B0已经结合，而C0还没有释放，变速器乱档，车辆出现强烈的发动机制动现象。u有了F0，直接档升超速档时，液压控制系统可以让C0相对于B0提前或快速释放，在B0还没有结合前，F0还保持着直接档的工作状态，等B0结合时（F0释放），变速器完

4、成了换档，改善了换档品质。辛普森行星齿轮变速器换档执行元件辛普森行星齿轮变速器换档执行元件 超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈结构结构B B0 0：超速挡制动器超速挡制动器 F F0 0：超速挡单向离合器超速挡单向离合器 C C0 0：超速挡离合器超速挡离合器 B B1 1：挡滑行制动器挡滑行制动器 F F1 1：挡单向离合器挡单向离合器 C C1 1：前进挡离合器前进挡离合器 B B2 2：挡制动器挡制动器 F F2 2：低挡单向离合器低挡

5、单向离合器 C C2 2：高挡及倒挡离合器高挡及倒挡离合器B B3 3：低挡及倒挡制动器低挡及倒挡制动器C0C0：超速档离合器，可使动：超速档离合器，可使动力从超速行星架传给太力从超速行星架传给太阳轮阳轮C1C1：前进档离合器，可使动：前进档离合器，可使动力由中间轴传给前齿圈，力由中间轴传给前齿圈，在所有前进在所有前进档档都工作都工作C2C2：高档、倒档离合器，可：高档、倒档离合器，可使动力由中间轴传给前使动力由中间轴传给前后太阳轮，在高速档和后太阳轮，在高速档和倒档工作；倒档工作；B0B0：超速档制动器，制动超：超速档制动器，制动超速行星机构的太阳轮，速行星机构的太阳轮，只有超速档时工作；只

6、有超速档时工作；B1B1：2 2档滑行制动器，制动档滑行制动器，制动前后太阳轮自前后太阳轮自2 22 2档时工档时工作；作；B2B2（F1F1）：）：2 2档制动器，锁止档制动器，锁止F1F1的外圈，的外圈，在在D2D2、D3D3、ODOD、2222均工作。均工作。B3B3：低、倒档制动器，锁止后排行星齿轮架，在：低、倒档制动器，锁止后排行星齿轮架，在R R、L L档档工作；工作；F0F0：超速单向：超速单向离离合器，防止太阳轮超过行星合器，防止太阳轮超过行星 架，架， 除除P P、R R、ODOD均工作；均工作；F1F1：与：与B2B2一起，阻止太阳轮逆时针一起，阻止太阳轮逆时针 转，在转，

7、在D2 D2 、 2 22 2工作；工作；F2F2：阻止后行架逆时针转动，在：阻止后行架逆时针转动，在D1D1时工作。时工作。执行元件认识执行元件认识3 3个离合器、个离合器、4 4个制动器和个制动器和3 3个单向离合器个单向离合器共共1010个。个。自动变速器换挡手柄有六个位置：自动变速器换挡手柄有六个位置：P P、R R、N N、D D、2 2、L L。（1 1）换挡手柄位于）换挡手柄位于“D”D”位时位时D D位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位1 1挡。挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架

8、后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位1 1挡。挡。 位挡时，离合器1和单向离合器2工作。输入轴通过离合器1带动前齿圈顺时针转动，因前行星架和后齿圈与输出轴相连在汽车起步前转速为（起步后转速也为一个确定的低值），所以前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作公转，带动前行星架朝顺时针方向转动，另一方面作顺时针方向的自转，并带动前、后太阳轮组件朝逆时针方向转

9、动。 在后行星排中，由于和输出轴连接的后齿圈转速很低，后行星轮在后太阳轮驱动下朝顺时针方向作自转时，对后行星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器2对后行星架在逆转时具有锁止作用，因此后行星架固定不动，使后齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动（图224）。由此可知，位挡时，由输入轴传入的动力经前后行星排同时输出，其目的是防止在传递大的扭矩时单排传力而出现过载损坏。 当汽车在位挡工作时，若驾驶员突然松开油门踏板，发动机转速将立即降至怠速。汽车在惯性作用下仍以原车速前进，驱动车轮将通过自动变速器输出轴反向带动行星齿轮变速器运转，行星齿轮机构的前行星架和后齿圈组件成为主动件，前齿圈为从动件。 当

10、前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前齿圈转速较低，前行星轮在顺时针公转的同时也朝逆时针方齿圈转速较低，前行星轮在顺时针公转的同时也朝逆时针方向作自转，从而带动前、后太阳轮组件以较高的转速顺时针向作自转，从而带动前、后太阳轮组件以较高的转速顺时针转动，导致后太阳轮和后齿齿圈同时以较高的转速朝顺时针转动，导致后太阳轮和后齿齿圈同时以较高的转速朝顺时针方向带动后行星齿轮转动，使后行星轮在自转的同时对后行方向带动后行星齿轮转动，使后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针方向的力矩。单向离合器星架产生一个顺时针方向的力矩。单向离合器2 2对后

11、行星架对后行星架无顺时针旋转锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下顺时无顺时针旋转锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下顺时针自由转动。针自由转动。 此时，行星齿轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，失去传力作用。来自变速器输出轴的反向力无法经行星齿轮变速器传给输入轴，即在下坡时无法利用发动机的怠速运转阻力来实现汽车的减速，称为无发动机制动。此时汽车相当于作空挡滑行。 为使装有自动变速器的汽车也能实现发动机制动，必须让它的挡有两种不同的状态，即有发动机制动和无发动机两种。这两种状态的选择通常通过改变操纵手柄的位置来实现。操纵手柄位于位时，挡无发动机制动，而位（或位）时有发动机制动。 超速挡行星

12、架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位2 2挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、B B2 2 、 F F1 1工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位2 2挡。挡。D位位2挡：挡：C0 、 F0 、 C1 、B2 、 F1工作，变速器处于工作，变速器处于D位位2挡。挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿

13、圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位3 3挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位3 3挡。挡。D D位位3 3挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位3 3挡。挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈D D位位4 4挡：挡：B B0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处

14、于工作，变速器处于D D位位4 4挡。挡。D D位位4 4挡：挡：B B0 0 、 C C1 1 、 C C2 2工作，变速器处于工作，变速器处于D D位位4 4挡。挡。（2 2）换挡手柄位于）换挡手柄位于“2”“2”位时位时2 2位位1 1挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 F F2 2工作，变速器处于工作，变速器处于2 2位位1 1挡。挡。2 2位位2 2挡：挡：C C0 0 、 F F0 0 、 C C1 1 、 B B1 1 、 B B2 2 、 F F1 1工作，变速工作，变速器处于器处于2 2位位2 2挡。挡。（3 3）换挡手柄位于）换挡手柄位于“L”L”

15、位时位时变速器只能接通变速器只能接通1挡。挡。 C0 、 F0 、 C1 、 B3、 F2工作工作（4 4）换挡手柄位于）换挡手柄位于“R”R”位时位时 C C0 0、 F F0 0 、C C2 2、B B3 3 工作，变速器处于倒挡。工作，变速器处于倒挡。超速挡行星架超速挡行星架前行星架前行星架后行星架后行星架中间轴中间轴输入轴输入轴输出轴输出轴超速挡太阳轮超速挡太阳轮超速挡齿圈超速挡齿圈前行星齿圈前行星齿圈太阳轮太阳轮后行星齿圈后行星齿圈（5 5）换挡手柄位于）换挡手柄位于“N”N”或或“P”P”位时位时C C0 0工作，工作，C C2 2、C C1 1都不工作，变速器处于空挡或驻车挡。都

16、不工作，变速器处于空挡或驻车挡。u由于由于C1 或或 C2没有接合没有接合变速器处于空档状态，动变速器处于空档状态，动力无法传递。力无法传递。u机械式锁止机构：当变速机械式锁止机构：当变速杆处于杆处于P档位置时，停车档位置时，停车联锁凸轮使停车爪上的凸联锁凸轮使停车爪上的凸起与联锁结构结合，以防起与联锁结构结合，以防止车辆移动。止车辆移动。在直接档档位分在直接档档位分析时根本未涉及析时根本未涉及B2。但。但B2工作不工作不影响影响D3档传动。档传动。如果没有如果没有F1，D3时时B2不工作，升不工作，升/降档过程则要求：降档过程则要求： C2充油，充油，B2泻油泻油 / C2泄油，泄油，B2充

17、油充油l泄油快，充油慢：泄油快，充油慢： 有一段时间有一段时间B2、C2都不起作用，使变速器进入一档，引起严重都不起作用，使变速器进入一档，引起严重的换档冲击。的换档冲击。l泄油慢，充油快：泄油慢，充油快： 有一段时间有一段时间B2、C2同时起作用，变速器出现类似手动变速器同时同时起作用，变速器出现类似手动变速器同时挂两档的运动干涉，使执行元件打滑，引起过度磨损。挂两档的运动干涉，使执行元件打滑，引起过度磨损。 拉维娜行星齿轮系统拉维娜行星齿轮系统u 拉维娜式齿轮机构有一些胜过辛普森式齿轮机构的优点。主要是结构紧凑，由于相互啮合的齿数较多，因此传递的扭矩较大。缺点是结构较复杂。在三菱、现代、帕

18、萨特B5、奥迪A6上广泛应用。B B2 222、4档制动器：档制动器：制动大太阳轮制动大太阳轮K2倒档离合器：倒档离合器：连接涡轮轴与大太连接涡轮轴与大太阳轮阳轮K1前进离合前进离合器：器：连接涡轮轴与小太连接涡轮轴与小太阳轮阳轮F F0 0单向离合器：单向离合器：限制行星架逆时针限制行星架逆时针方向转动方向转动K3高档离合高档离合器：器：连接泵轮轴与连接泵轮轴与 行星行星架架B B1 1低、倒档低、倒档制动制动器：制动行星架器：制动行星架涡轮轴涡轮轴泵轮轴泵轮轴03n00)1(3321nnnn21nni12原理图原理图 二、二、D2档档 1. 1. 传动路线：输入轴传动路线：输入轴离合器离合器K1 K1 小太阳轮小太阳轮短行星轮短行星轮长长行星轮，此时行星轮，此时B B2 2工作大太阳轮制动。动力从齿圈工作大太阳轮制动。动力从齿圈输出齿轮。输出齿轮。 01n0) 1 (0)1 (323211nnnnnn131nni1、传动路线：、传动路线： 涡轮轴涡轮轴离合器离合器K1 小太阳轮顺转小太阳轮顺转短、长行星轮短、长行星轮 泵轮轴泵轮轴离合器离合器K3 行星架顺转行星架