汽车机械基础（第二版）课件：轮系

轮系◆掌握轮系的类型及应用特点。◆掌握定轴轮系末轮转动方向的判定方法及传动比的计算。课题一定轴轮系课题一定轴轮系前面讨论的齿轮啮合传动都是由一对齿轮所组成的,是齿轮传动中最简单的形式。在汽车上,依靠一对齿轮传动能不能实现汽车速度的变化和汽车行驶方向的改变呢?在许多机械中，为了获得不用的传动比或转速以及改变转向，通常需要采用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。课题一定轴轮系如图3—1—1所示为桑塔纳2000型轿车两轴式变速器。当驾驶员操纵变速杆时,通过拨叉使接合套与相应挡位的齿轮啮合后,动力便从输入轴经过相关齿轮传送到输出轴,使输出轴以不同转速旋转。这就是轮系在汽车上的应用。图3—1—1桑塔纳2000型轿车两轴式变速器一、轮系的类型轮系的类型有很多，按照轮系传动时各齿轮的轴线位置是否固定可分为定轴轮系、周转轮系（差动轮系和行星轮系）两大类，见表3—1—1。课题一定轴轮系类别说明运动简图定轴轮系当轮系运转时，所有齿轮的几何轴线的位置相对于机架固定不变，也称普通轮系周转轮系轮系运转时，至少有一个齿轮的几何轴线相对于机架的位置是不固定的，而是绕另一个齿轮的几何轴线转动课题一定轴轮系二、轮系的应用特点1.可获得大的传动比2.可作较远距离传动课题一定轴轮系图3—1—2轮系实现远距离传动3.可实现变速、变向要求4.可合成或分解运动课题一定轴轮系三、定轴轮系传动比的计算计算定轴轮系的传动比，不仅要确定传动比数值的大小，而且要确定首末齿轮转向的异同（即它的正负号）。1.齿轮副的传动比及回转方向一对平行轴间的圆柱齿轮传动的传动比为：===±在外啮合传动中，主动轮与从动轮转向相反，规定i取负号，或在图上用反方向箭头来表示；内啮合时，两轮转向相同，i取正号，或在图上用同方向箭头表示，课题一定轴轮系课题一定轴轮系

2.定轴轮系传动比的计算定轴轮系传动比是指轮系中首末两轮的转速之比。若以1和k分别代表轮系首、末两轮的标号，则轮系的传动比为：===(3-1)式中：m—外啮合齿轮对数若计算结果为正，则表示轮系首末两轮（即主、从动轴）回转方向相同；结果为负，则表示首末两轮回转方向相反。但此判断方法，只适用于平行轴圆柱齿轮传动的轮系。对于有圆锥齿轮、交错轴斜齿轮或蜗杆蜗轮等空间齿轮机构的定轴轮系，其传动比大小仍按上式计算。但传动比的正负号、各轮的转向不能根据确定，而必须用画箭头的办法确定各轮的转向，如图3—1—7所示。课题一定轴轮系【例3-1】在图3—1—6所示轮系中，若各轮齿数为Z1=17，Z2=25，Z3=20，Z4=20，Z5=60，试计算轮系的传动比。当主动轴I的转速nI＝1440r/min时，从动轴Ⅳ的转速nⅣ为多少？解：根据式（3-1）得轮系传动比为：===+

=+=4.41(首、末轮转向相同)因为=,=，所以=4.41则===326.5（r/min）课题一定轴轮系课题一定轴轮系课题一定轴轮系课题一定轴轮系课题二周转轮系◆掌握周转轮系的分类和组成。◆掌握周转轮系传动比的计算方法。◆了解行星齿轮机构传动。绪论汽车在转向时左右两边车轮的速度是一样的吗？如果不一样，靠什么样的装置能获得不同的速度呢？课题二周转轮系图3—2—1桑塔纳2000差速器如图3—2—1所示为桑塔纳2000型轿车的差速器结构图，图3—2—2为差速器齿轮传动装置示意图。图3—2—2差速器齿轮传动装置

其中齿轮1和齿轮2为主减速器齿轮。齿轮3、4、5、6及杆系H组成一差动轮系，又称差速器。在此轮系中，行星齿轮5、6除绕自身轴线旋转外，又随行星架H一起转动。这种至少有一个齿轮的几何轴线绕位置固定的另一齿轮的几何轴线转动的轮系称为周转轮系。课题二周转轮系一、周转轮系的分类和组成1.周转轮系的分类周转轮系分为行星轮系和差动轮系两大类。

课题二周转轮系图3—2—3周转轮系——行星轮系图3—2—4周转轮系———差动轮系（1）行星轮系太阳轮和齿圈当中有一个转速为零（即固定不动）的周转轮系称为行星轮系。如图3—2—3所示，齿圈3固定不动，太阳轮1绕自身轴线O1回转；行星架H绕自身轴线OH回转；行星轮2作行星运动，既绕自身轴线回转（自转），又绕行星架回转轴线OH回转（公转）。（2）差动轮系太阳轮和齿圈的转速都不为零的周转轮系称为差动轮系。在图3—2—4所示的差动轮系中，太阳轮1、齿圈3、行星架H均绕各自的轴线回转，行星轮2则作行星运动。课题二周转轮系2.行星轮系的组成

汽车自动变速器用的行星齿轮机构通常由两排或多排行星齿轮机构连接在一起，用以满足汽车在各种工况下所需要的不同传动比和不同扭矩的需要，但其基本组成及工作原理，可用最简单的单排行星齿轮机构来说明。

课题二周转轮系课题二周转轮系图3-2-5单排行星齿轮机构a)结构图b)示意图课题二周转轮系二、传动比的计算如上图所示，由于行星轮的运动有自转和公转，所以周转轮系传动比的计算方法不同于定轴轮系。假想行星架相对固定，使周转轮系转化为假想的定轴轮系，则有：注：计算时，先按定轴轮系用箭头标注齿轮1、2和3的转向，判断的正负，再进行公式计算，正负号不要搞错，否则会影响计算结果。由于周转轮系的转化轮系是定轴轮系，因此可推出周转轮系的转化轮系传动比计算公式：课题二周转轮系三、行星齿轮机构传动

自动变速器可以提供减速挡、超速挡、直接挡、倒挡和空挡，这些功能都是由行星齿轮机构完成的。下面分析单排行星齿轮机构的传动，进而为掌握自动变速器中其他组合形式的行星齿轮机构的传动打下基础。

1.空挡如果行星齿轮机构中的所有元件（太阳轮、行星架和齿圈）都不固定，可以自由转动，此时无论从哪一个元件输入动力，都不会有动力输出。即自动变速器处于空挡位置。课题二周转轮系2.倒挡如果用制动器将行星架固定，变矩器的输出动力通过离合器传给太阳轮，此时太阳轮为主动件，并以顺时针方向转动(图3—2—6)，因行星架被固定，行星齿轮只能在自身轴上转动即自转。太阳轮驱动行星齿轮，行星齿轮就驱动齿圈以相反方向转动，且转速较低。通过离合器将齿圈与自动变速器的输出轴相连，这时自动变速器就提供了倒挡。由此可知，当行星架固定时，行星齿轮起惰轮的作用，从动件总是以与主动件相反的方向旋转而得到倒挡。课题二周转轮系课题二周转轮系图3—2—6行星齿轮机构在倒挡工作3.减速挡自动变速器当输出轴的转速低于输入轴的转速时，即实现减速传动，此时输出轴的扭矩大于输入轴的扭矩。（1）太阳轮固定，齿圈主动，行星架从动实现减速传动。因太阳轮固定，当动力输入给齿圈时，行星齿轮除自转以外，还随行星架一起绕太阳轮公转，行星架与齿圈同向转动，因为齿圈转动一整圈而行星架不能转动一整圈，所以实现减速传动，输出的扭矩增大。如图3—2—7所示。课题二周转轮系课题二周转轮系图3—2—7行星齿轮机构在减速挡工作（太阳轮被固定）课题二周转轮系（2）齿圈固定，太阳轮主动，行星架从动实现减速传动如图3—2—8所示。

课题二周转轮系图3—2—8行星齿轮机构在减速挡工作（齿圈被固定）上图中因齿圈固定，当动力传给太阳轮时，行星齿轮除自转以外，还随行星架一起绕太阳轮公转，行星架绕着太阳轮同向转动。但与上述齿圈驱动行星架的工作情况相比，行星架的转速更低，即输出更低的转速和更大的扭矩。从上述可以看出：当行星架作为行星齿轮机构的从动件时，行星齿轮机构就会起减速增矩的作用，即自动变速器得到减速挡。课题二周转轮系课题二周转轮系4.直接挡

若通过离合器将变矩器输出的动力传给行星齿轮机构中的任意两个元件，使之同向同速转动时，则第三个元件必然与前两个元件同向同速转动(如图3—2—9)。课题二周转轮系图3—2—9行星齿轮机构在直接挡工作5.超速挡课题二周转轮系图3—2—10行星齿轮机构在超速挡工作

在上图中当行星架主动，太阳轮固定，齿圈从动时实现超速挡传动。若通过离合器将变矩器输出的动力传给行星架使行星架转动时，迫使行星齿轮绕着固定的太阳轮公转，同时行星齿轮驱动齿圈以更快的速度旋转。即行星架每转动一整圈，齿圈则以相同方向转一圈多，得到更高的输出转速，而输出扭矩较低，得到超速挡。课题二周转轮系课题二周转轮系

如果行星架主动，齿圈固定，太阳轮输出，可以得到更高的超速挡。（不适用）课题二周转轮系思考与练习一、填空题1．周转轮系分为

轮系和

轮系两大类。2单排行星齿轮机构由一个

、一个

、一个

和几