汽车自动变速器原理及诊断与维修 课件 AT-005组合行星齿轮变速机构

汽车底盘电控原理与维修主讲姜绍忠教学做一体化教材

2345任务描述任务实施学习小结6知识拓展1任务目标相关知识学习任务任务5典型行星齿轮变速器介绍1.了解典型行星齿轮变速器（辛普森式）的结构与档位分析。2.掌握典型行星齿轮变速器（拉维娜式）的结构与档位分析。【任务目标】【任务描述】根据实际需要，制定典型自动变速器档位传递路线学习工作计划并实施1.图书、资料2.网络资源【参考资料】

【任务准备】1．安全、整洁的汽车维修车间或模拟汽车维修车间。2．齐全的消防用具及个人防护用具。3．自动变速器实验台架、液力变矩器及防护用品。4．常用工具、量具，专用工具、检测仪器。1.采取小组互动的方式对教师安排任务进行模拟练习2.设备、设施计划决策；3.工具使用计划决策；4.防护用品计划决策。5.完成相关任务工单【任务实施】

前面我们讲了单排行星齿轮及执行器的工作原理，尽管单排行星齿轮机构能够提供八种不同的传动比组合，然而这其中的很多传动比的比值在实际车辆上是不适用的，而且以单排行星齿轮来实现变速就需要将其中的主动件、从动件、固定件作频繁、大幅度的变换，这对于换档控制与变速器形体的空间布置是很不方便的，因此在实际车辆上一般都采用两个或两个以上的行星排配合来提供变速所需的传动比。在双行星排的配合中，有两种配合方式堪称经典——辛普森式和拉维纳式。一、LEXUSLS400型轿车自动变速器认知LEXUSLS400型轿车采用的是A340E、A341E型自动变速器，其行星齿轮变速机构为辛普森式。其特点为两组齿轮机构共用一个太阳轮连接；前行星齿轮机构的行星架组件和后行星齿轮机构的齿圈相连，输出轴通常与前行星架和后齿圈组件相连。二、A340E变速器结构特点在A341E型自动变速器中，设置了三个离合器（C0——超速离合器，C1——前进档离合器，C2——高、倒档离合器）、四个制动器（B0——超速制动器，B1——二档强制制动器，B2——二档制动器，B3——低、倒档制动器）、三个单向离合器（F0——超速单向离合器，F1——1号单向离合器，F2——2号单向离合器），共有十个换档执行元件。

三、A340E变速器各档位传动路线实训1.D-1档

当选档杆置于“D”位，以一档行驶时，超速离合器C0、超速单向离合器F0、前进档离合器C1和单向离合器F2起作用。来自变矩器的发动机动力经超速排、前进档离合器C1传给了前齿圈，使前齿圈朝顺时针方向转动。在前行星排中由于前行星架经输出轴和驱动轮相连，因此可以认为前排行星架被“制动”，所以前后太阳轮组件朝逆时针方向转动。在后行星排中，由于和输出轴连接的后齿圈与输出轴连接，因此可以认为后排齿圈被“制动”，所以太阳轮对后行星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器F2对后行星架在逆时针方向有锁止的作用，此时，又相当于后行星架被固定，迫使使后排齿圈在太阳轮的驱动下朝顺时针方向转动。2.D-2档当选档杆置于“D”位，以二档行驶时，超速离合器C0、超速单向离合器F0、前进档离合器C1和二档制动器B2、F1起作用。来自变矩器的发动机动力经超速排、前进档离合器C1传给了前齿圈，使前齿圈朝顺时针方向转动。由于二档制动器B2和单向离合器F1的作用，太阳轮组件被固定，因此前行星齿轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向自转，另一方面朝顺时针方向公转，同时带动前行星架和输出轴朝顺时针方向旋转输出。3.D-3档当选档杆置于“D”位，以三档行驶时，超速离合器C0、超速单向离合器F0、前进档离合器C1和高、倒档离合器C2起作用。由于前进档离合器C1和高、倒档离合器C2同时接合，使中间轴同时和太阳轮与齿圈连接在一起，因此使前行星排及所有的元件作为一个整体，以相同的转速一同旋转输出。4.D-4档超速制动器B0、前进档离合器C1和高、倒档离合器C2起作用。由于超速制动器B0的作用，超速排太阳轮被固定，因此超速排齿圈朝顺时针方向超速旋转，动力由超速排传至了前行星排；此时由于前进档离合器C1和高、倒档离合器C2同时接合，使中间轴同时和太阳轮与齿圈连接在一起，因此使前行星排及所有的元件作为一个整体，以相同的转速一同旋转输出。

5.倒档当选档杆置于“R”位，以倒档行驶时，超速离合器C0、超速单向离合器F0、高、倒档离合器C2和低、倒档制动器B3起作用。来自变矩器的发动机动力经超速排、高、倒档离合器C2传给了太阳轮组件，使之朝顺时针方向转动。此时由于低、倒档制动器B3的作用，后排行星架被固定，因此后行星齿轮在太阳轮的驱动下朝逆时针方向旋转，同时带动后排齿圈逆时针方向旋转输出。6.2位当选档杆置于“2”位时，其“2”位的1档与“D”位1档完全相同；“2”位的2档与“D”位2档基本相同，其区别在于“2”位2档时制动器B1与制动器B2和单向离合器F1共同起作用，从而使前行星排的太阳轮固定（既不能顺时针方向转动，也也不能逆时针方向转动）。这样既保证按2档传动路线传动，又保证在下坡时发动机制动作用。此时发动机转速低于车轮，行星架速度高于齿圈，使行星轮有逆转趋势，太阳轮在行星轮作用下顺转，此时F1不锁，因此应有B1制动太阳轮才有动力传递。7.L位（或1位）当选档杆置于“L”位，在各档行驶时，其“L”位的1档与“D”位1档基本相同，其区别在于“L”位1档时制动器B3与单向离合器F2共同作用，从而使后行星排的行星架固定（既不能顺时针方向转动，也也不能逆时针方向转动）。这样既保证按“D”位1档传动路线传动，又保证在下坡时发动机起制动作用；此时发动机速度下降，而车惯性作用，而车速不变，输出轴速度高于后齿圈，输出轴带动后齿圈快速转动。但太阳轮转速慢而形成阻力，使后行星架顺转，F2失去作用，此时B3必须作用，后轮动力传入发动机带动活塞快移，压缩阻力使车速减慢。正常时：活塞→曲轴→输入轴→输出轴→车轮；发动机制动时:活塞←曲轴←输入轴←输出轴←车轮。需要注意的是：正常时和发动机制动时，只是受力的方向变了，但各零件的转向扔于原来相同，如正加速度和负加速度的问题。四、大众01M/01N自动变速器认知1.介绍：其行星齿轮变速机构为拉维奈赫式。这种行星齿轮变速机构的特点为由一个单行星齿轮式行星排和一个双行星齿轮式行星排组合而成，两个行星排共用一个齿圈和一个行星架。01M属于常规的横置前驱型自动变速器，较为广泛地应用于捷达、宝来及斯柯达等车型上；01N是纵置前驱自动变速器，多用于奥迪A4、帕萨特B5及桑塔纳2000等车型上。这2款变速器在内部结构上却是几乎相同的，通过3组离合器、2组制动器及1个单向离合器的不同组合，实现4个前进挡和1个倒挡。

2.结构、传递路线表3.01M变速器传递路线介绍1）D位1档（K1、F0）见图

传动路线：涡轮（顺）→输入轴（顺）→离合器K1→小太阳轮（顺）→短行星轮（逆）→长行星轮（顺）→（齿圈与车轮相连，相当于齿圈制动）行星架（逆）→F0作用（限制行星轮架逆转）→齿圈（顺）→输出齿轮2）D位2档（K1、B2）见图

传动路线：输入轴（顺）→离合器K1→小太阳轮（顺）→短行星轮（逆）→长行星轮（顺），此时B2工作大太阳轮固定，行星架（顺）→齿圈（顺）→输出齿轮。（2排）3）D位3档（K1、K3）见图传动路线：涡轮轴（顺）→离合器K1、K3→小太阳轮、行星架、齿圈固定一体（顺）→输出齿轮。4）D位4档（K3、B2）传动路线：涡轮轴（顺）→离合器K3→行星架（顺），由于B2工作，使得大太阳轮固定，只有前排工作，动力从齿圈输出。（前排）5）R档（K2、B1）见图

传动路线：涡轮轴（顺）→离合器K2→大太阳轮（顺）→制动器B1锁止行星架→齿圈（逆）→输出齿轮。（前排）6）L档（K1、F0、B1）见图传动路线：涡轮轴（顺）→离合器K1→小太阳轮（顺）→短行星轮（逆）→长行星轮（顺），此时制动B1工作，制动行星架→齿圈（顺）→输出齿轮。发动机制动作用。五、德国ZF公司的4HP-16型自动变速器1.简介：2.动力传递路线1）P/N挡动力传递路线见图在P或N挡，离合器B工作，驱动后排太阳轮，但无制动部件，整个行星齿轮机构空转，故没有动力输出。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器B工作，驱动后排太阳轮→行星齿轮机构空转，无动力输出。2）R挡动力传递路线

R挡时，离合器B工作，驱动后排太阳轮；制动器D工作，固定后排行星架，后排齿圈/前排行星架反向减速输出。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器B工作，驱动后排太阳轮→制动器D工作，固定后排行星架→后排齿圈/前排行星架反向减速输出→差速器。3）1挡动力传递路线见图

在D、3、2、1之1挡，换挡执行元件的动作完全相同，即离合器B工作，驱动后排太阳轮；制动器F工作，固定前排太阳轮，后排齿圈/前排行星架同向减速输出。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器B工作，驱动后排太阳轮→制动器F工作，固定前排太阳轮→后排齿圈/前排行星架同向减速输出→差速器。4）2挡动力传递路线在D、3、2之2挡，换挡执行元件的动作完全相同，即离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈；制动器F工作，固定前排太阳轮，后排齿圈/前排行星架同向减速输出。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈→制动器F工作，固定前排太阳轮→后排齿圈/前排行星架同向减速输出→差速器。5）3挡动力传递路线见图在D位3挡，离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈；同时，离合器B工作，驱动后排太阳轮，没有部件被固定。因行星齿轮机构中后排行星架与后排太阳轮两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构以一个整体同向等速旋转，为直接传动挡，由后排齿圈/前排行星架同向等速输出，传动比为1:1。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈；同时，离合器B工作，驱动后排太阳轮→后排齿圈/前排行星架同向等速输出→差速器。6）4挡动力传递路线离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈；制动器C工作，固定后排太阳轮，则后排齿圈/前排行星架同向增速输出。动力传递路线是：发动机→变矩器泵轮→涡轮→输入轴→离合器E工作，驱动后排行星架/前排齿圈→制动器C工作，固定后排太阳轮→后排齿圈/前排行星架同向增速输出→差速器。六、奔驰722.6系列自动变速器奔驰722.6自动变速器是电子控制5前进挡2倒挡轿车用自动变速器，用于奔驰多款轿车。该自动变速器行星齿轮机构由三排单级行星齿轮机构组成，分别称为前行星齿轮机构、中间行星齿轮机构及后行星齿轮机构。1.D位1档如图示。

1）前行星齿轮机构：输入轴驱动前齿圈顺时针旋转，前太阳轮有逆时针旋转的趋势，单向离合器F1锁止（或制动器B1工作），阻止前太阳轮逆时针旋转，则前行星架同向减速输出，将动力传递给后齿圈。

2）后行星齿轮机构：后齿圈顺时针旋转，是动力输入端，后太阳轮有逆时针旋转的趋势，因制动器B2、单向离合器F2（或离合器K3）工作，阻止后太阳轮逆时针旋转，则后行星架同向减速输出，将动力传递给中间齿圈。

3）中间行星齿轮机构：中间齿圈顺时针旋转，是动力输入端，中间太阳轮有逆时针旋转的趋势，因制动器B2工作，阻止中间太阳轮逆时针旋转，则中间行星架同向减速旋转，是动力输出端。由以上分析可知，1挡时，三个行星机构都在执行减速运动，传动比最大。2.R1挡动力传递路线（S模式）如图。

1）前行星齿轮机构：输入轴驱动前齿圈顺时针旋转，前太阳轮有逆时针旋转的趋势，单向离合器F1锁止（或制动器B1工作），阻止前太阳轮逆时针旋转，则前行星架同向减速输出，将动力传递给后齿圈。

2）后行星齿轮机构：后齿圈顺时针旋转，是动力输入端。制动器B3工作，固定后行星架，则后太阳轮反向增速旋转，即逆时针增速旋转。

3）中间行星齿轮机构：离合器K3工作，将后太阳轮和中间太阳轮连接为一体，则中间太阳轮也逆时针旋转，是中间行星齿轮机构的动力输入端。制动器B3工作，固定中间齿圈，则中间行星架相对于中间太阳轮同向减速旋转，即相对于输入轴逆时针减速旋转。

由以上分析可知，R1挡时，前行星齿轮机构为同向减速旋转；后行星齿轮机构为反向增速旋转；中间行星齿轮机构为同向减速运动。总的传动比为反向减速，即中间行星架逆时针减速旋转。六、丰田U系列自动变速器一汽丰田花冠轿车配备的是U340/341型自动变速器，这是一款前轮驱动的电子控制4速自动变速器，该自动变速器的基本参数如表所示。

U340/341型自动变速器行星齿轮机构与换挡执行元件的结构简图如图所示，共有8个换挡执行元件，分别是前进挡离合器C1,直接挡离合器C2,倒挡离合器C3;超速挡及2挡制动器B1,2挡制动器B2、1挡/倒挡制动器B3;单向离合器F1和单向离合器F2表U340/341型自动变速器基木参数1.R挡动力传递路线

R挡时，C3,B3工作。倒挡离合器C3接合，驱动后排太阳轮顺时针旋转；1挡/倒挡制动器B3工作，固定后排行星架。这样在后行星排中，行星架固定后，太阳轮和齿圈形成传动副。太阳轮为主动件，齿圈为从动件，旋向相反，动力最后由后排齿圈减速输出。2.D位或2位1档前进挡离合器C1、F2接合，驱动前排太阳轮顺时针旋转;带动行星轮逆时针旋转，因前排行星架和输出轴连接阻力很大，所以在没有足够的驱动力时可假设行星架固定不动。则前排齿圈有逆时针旋转的趋势。此时单向离合器F2工作，单向锁止前排齿圈，禁止其逆时针旋转，即前排齿圈被逆向锁止不动。太阳轮和行星架形成传动副，太阳轮为主动件，行星架为从动件，旋向相同，动力最后由前排行星架减速输出。3.1位1档

L位1挡时，C1、B3、F2工作。前进挡离合器C1接合，驱动前排太阳轮顺时针旋转;单向离合器F2和1挡/倒挡制动器B3工作，固定前排齿圈，此时太阳轮和行星架形成传动副，太阳轮为主动件，行星架为从动件，旋向相同，动力山前排行星架减速输出。☆与D位1档区别。4.D位2挡动力传递路线D位2挡时，C1，