【《自动变速器的运动分析概述》3000字】

自动变速器的运动分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u8071自动变速器的运动分析概述 140021.1自动变速的组成 1179971.2行星齿轮机构的概述 1133811.3行星齿轮基本理论 2326751.4行星齿轮的运动分析 31.1自动变速的组成自动变速器是一个集合了很多高精尖技术的成果，其结构复杂，技术难度高，但每一个东西都会有它的核心在上一章中我们就提到过自动变速器的两大核心组件液力变矩器以及行星齿轮组。液力变矩器于1905年由德国人盖尔曼费丁格创造，作为蒸汽发动机减速器用于船舶上。1928年2名英国人一起创造了液力耦合器并实用化。1930年BritishDaimlarCarCorp公司将由辛普森式行星齿轮和液力耦合器组成的自动变速器在汽车上使用。1940年导轮装在自由轮上的综合式变矩器用于汽车自动变速器并批量生产。直到今日液力变矩器依旧是自动变速器上面一个必不可缺的重要组件，其有很多的优点，如自动变矩、减小起步和换挡冲击、提高汽车的通过性、防止汽车因过载而熄火等一系列的优点。因为本次毕业设计的重点是自动变速器的齿轮机构设计，所以以主要对行星齿轮进行设计分析，就不对液力变矩器进行过多的分析和介绍了。1.2行星齿轮机构的概述目前自动变速器主要采用齿轮传动有级变速器。实际应用中，变速器的齿轮会有不同的形式，有的采用行星式传动，有的采用定轴式传动。目前，虽然齿轮有两种传动形式，但基本上大多数的自动变速器都是采用前一种即行星齿轮传动的形式，轿车绝大所数AT都采用行星齿轮变速器，因为行星传动，有很多优点，例如传动效率高，齿轮的模数小，结构紧凑等优点。定轴式变速器目前全球只有本田汽车公司采用，其结构简单，但体积大。1.3行星齿轮基本理论行星齿轮变速器中所采用的基本行星机构大多数都是有太阳轮，齿圈以及行星架这三个主要组件组成的，其中各个齿轮之前主要采用内啮合或者是外啮合的结合方式，一般称为行星排，其可分为单行星排和双行星排，两者主要区别是行星齿轮的数量。其结构如图1.1.图1.1行星排行星排有三个基本原件：太阳轮、齿圈和行星架，分别用符号S,R.PC来表示，行星轮以符号P来表示，分析复杂的行星齿轮变速器必须从分析简单的行星排开始分析。所以我将对行星排进行运动分析。行星轮系一般可以看为定轴轮系，我们把太阳轮和行星轮和齿圈定义为在行星架上面的齿圈。其可以分为定轴轮系和行星轮系，分别是当行星架固定不动时其他组件可以看为以行星架为轴进行转动的，当以太阳轮为轴线时可以看为行星轮系。运用物理学知识可以知道，运动是可以进行分解的，可以对行星排齿轮的运转记性运动分解：当行星架带着其上各轮行星架转速作整体转动，这可以看成牵连运动，牵连运动不产生啮合传动。另一种是行星架相互啮合的齿轮相对行星架作啮合传动，这是相对运动。这两种分解的运动只有其中之一时，就会产生不同的效果，如果在行星排工作时只有牵连运动，，这样的方式我们定义为闭锁成为直接传动。反之如果只有相对运动的出现，我们就将其定义为定轴传动。对于这两种运动我们有不同的，如果是相对运动，我们就是基于行星架观察，各轮传动可以看成定轴轮系，存在一定的转速关系，可以用下面的关系式来表达：（2-1）该式中(ns-npc)是太阳轮相对于行星架的转速（单位r/min）该式中(nr-npc)是齿圈相对于行星架的转速（单位r/min）由可以知道K为齿圈的太阳轮的齿数比值，所以K称为行星排特性参数（K=ZR/ZS）通过公式2-1可以得出一个行星排中三个原件在一种运动下，会呈现不同的转速，而转速根据机械原理可知与每一个齿轮的齿数相关，并与它们之间的齿数比相关。因此在一个行星排的传动过程中，它会有不同的工作情况，根据不同的工作情况他的主动件和从动件以及固定件都是在不断变化的，所以我们需要找到一个联系各个组件之间的关系参数，以便更好的表示和计算，K是最简便的方式。在2-1式中我们可以看见K可以为正值也可以为负值，原因是该式无论单行星还是双行星均可以使用。所以使用正负号来进行区别单双排行星齿轮组可以得到（2-2）（2-3）由式1.2和式1.3可知行星排的的转速关系可以看出，该公式存在三个未知数一个方程，而行星齿轮根据机械设计可知具有2个自由度，而行星排存在三个主要元件，需要通过相对来看运动，在分析中一般会将其中一个原件定义为固定件，而其他2个原件便为从动件和主动件，这样篇可以完成分析三个原件，二个自由度的运动分析。1.4行星齿轮的运动分析根据上一节的公式我们可以从中看出，行星齿轮的三个组件中，分析时需要首先定义一个固定件，再根据其他二个原件的关系来确定传动比。由此我们按着各种情况的传动比来分析它的运动类型减速增矩此种形式首先将内齿圈固定，此时太阳轮和行星架的关系来计算出传动比。由于内齿圈固定时，此时内齿圈转速便为0。将此值带入之前的特性方程中可以推出。所以传动比，通过此公式我们可以看出其传动比大于1，为减速增矩的档位，又由于齿圈的齿数是大于太阳轮的齿数的，所以传动比一定大于2，减速增矩幅度较大。内齿圈为主动件，行星架为从动件，将太阳轮固定。同理，此时，带入方程可以得到。所以传动比，其传动比依然是大于1，减速增扭的档位，但由于太阳轮的齿数小于行星架的齿数，所以其传动比又小于2，减速增矩的程度并没有上一种的程度大。如果将太阳轮设为主动件，内齿圈设为输出件，行星架为固定件。即，带入公式，可得。得到出传动比，齿圈的齿数大于太阳轮的齿数，所以其绝对值大于1，有减速增矩的作用，但由于其值为负数，所以是倒挡。加速增扭行星架为主动件，内齿圈为从动件，太阳轮为固定件。因为太阳轮为固定件可知带入公式可得，所以传动比，通过此式可以看出其传动比小于1，所以起到加速增扭的作用。以行星架为主动件，太阳轮为从动件，将内齿圈固定。此式内齿圈转速，将此值带入公式，可得到，传动比，此式可以看出其传动比小于1，又由于太阳轮齿数小于内齿圈的齿数，所以此种传动方式比上一种太阳轮为固定件是传动比更小，所以其增速减矩的效果更大。当内齿圈为主动件，太阳轮为输出件，行星架为固定件。所以此时带入公式，可以得到，得到其传动比，太阳轮齿数小于行星架齿数，可以得到其传动比的绝对值小于1，又由于其传动比为负数，可得到增速减扭的倒挡。自由转动如果太阳轮，行星架，内齿圈没有一个是固定的，此时没有固定件，没有主动和被动件，也没有二个组件组个在一起，三个组件可以自由转动，所以此时行星齿轮组各个组件自由转动，无法传递动力，变速器处于空挡。直接传动此时太阳轮，行星架，内齿圈三个组件任意2个组件连接在一起，此时，在带入公式即可以得到，说明此种情况下太阳轮，行星架，内齿圈三个基本组件的转速相等，此时三个组件之间没有相对运动，此时变速器的传动比为1，动力经过变速器是是直接传动，变速器处于直接挡。以上的的各种传动方案均列于表1.1表1.1单排行星传动方案输入件输出件固定件传动比i传动类型太阳轮行星架内齿圈1+K=1+减速增扭（减速较大）内齿圈行星架太阳轮=减速增扭（减速较小）太阳轮内齿圈行星架-k=减速增扭（倒挡）行星架内齿圈太阳轮增速减扭（增速较小）行星架太阳轮内齿圈增速减扭（增速较大）内齿圈太阳轮行星架增速减扭（倒挡）没有一个组件固定，也没有任意两个组件结合各组件均可以自由转动空挡任意的两个组件随意连接1直接传动以上的传动方案只是一个行星排的方案，但在现实中，仅仅依靠一个行星排是无法完成人们对现代汽车高传动比范围