基于矢量的通用6L50E行星齿轮机构动力传动分析

基于矢量的通用6L50E行星齿轮机构动力传动分析摘要：6L50E是通用公司生产的一款纵置后驱6速自动变速器，本文通过介绍6L50E自动变速器的行星齿轮传动机构，运用矢量分析法对各档位的动力流进行分析，方便快捷地实现了对自动变速器各档位的确定和传动方向的判断。关键词：通用6L50E；动力流；矢量分析6L50E是在SGM高端车型中装配最广泛的一款全电子控制纵置后驱6速自动变速器。该变速器目前应用于上海通用车系中2009款之后的新林荫大道以及2007-2008款凯迪拉克SRX、STS、SLX-V等车型上，其外观如图1所示。图16L50E自动变速器1、6L50E自动变速器行星齿轮传动机构6L50E自动变速器内部有3排行星齿轮机构如图2所示。根据齿轮组在变速器内的位置分别是：前行星齿轮组是单级单排齿轮机构，中间行星齿轮组是单级单排齿轮机构，后行星齿轮组是双级单排齿轮机构。图26L50E自动变速器内部齿轮机构6L50E传动组合结构非常紧凑，有3组行星齿轮组、5个液压离合器、另外还有一个机械单向离合器。传动结构主要部件连接关系为：1、2、3、4档离合器和3、5、R档离合器与前行星架刚性连接；前太阳轮与壳体刚性连接；4、5、6档离合器毂与中、后行星架刚性连接；4、5、6档离合器与前齿圈刚性连接；1、2、3、4档离合器毂与后太阳轮刚性连接；3、5、R离合器毂和2、6档离合器毂与中间太阳轮刚性连接；中间行星架与后行星架刚性连接；中间齿圈、后齿圈与输出轴刚性连接。2、6L50E换档部件6L50E各档位换档执行元件如表1所示：表1换档执行元件工作状态表RangePRN1st2nd3rd4th5th6th1-2-3-4离合器结合结合结合结合3-5-R离合器结合结合结合4-5-6离合器结合结合结合2-6制动器结合结合低-倒制动器结合*结合结合*低速单向离合器保持说明：*表示结合但没有负载3、动力流矢量分析（1）前排行星齿轮组矢量分析前行星齿轮组传动组合在任何单位都不会发生变化，因为前太阳轮通过花键刚性固定在壳体上；前齿圈通过输入轴与涡轮刚性连接，正向输入；前行星架以固定的传动比正向输出，其矢量图如图3所示。图3前排行星齿轮组矢量图图4中间行星齿轮组矢量图（2）中间行星齿轮组矢量分析中间行星齿轮组是单级单排的结构，后排行星齿轮组是双极单排的结构，且共用行星架和齿圈，在矢量分析时就形成了双联结构，如图4所示。（3）各个档位齿轮传动矢量分析1）D1档位动力流D1档时离合器工作状态如下：C1234离合器结合，前行星架与后太阳轮连接；单向离合器锁止，后行星架总成被固定不能反向转动，但可以正向转动，动力流传递如图5所示。图5D1档位动力流矢量图D1档动力流矢量分析与M1档矢量分析基本相同，但后行星架总成在D1档驱动时有反向转动趋势而被单向离合器固定锁止，从而实现动力输出。如果动力从后齿圈总成逆向输入变速器时会发生单向离合器超越的现象，后行星架总成正向自由转动，因此在D1档不能实现发动机制动。2）D2档位动力流D2档时离合器工作状态如下：C1234离合器结合，前行星架与后太阳轮连接；CB26离合器结合，中间太阳轮被固定，动力流传递如图6所示。图6D2档位动力流矢量图D2档时C1234离合器结合把动力传递给后太阳轮，而CB26离合器结合固定了中间太阳轮，此档位动力流矢量分析如动画所示。由于传动组合中没有单向离合器参与，变速器能在D/M2档实现发动机制动。3）D3档位动力流D3档时离合器工作状态如下：C1234离合器结合，前行星架与后太阳轮连接；C35R离合器结合，前行星架与中间太阳轮连接，动力流传递如图7所示。图7D3档位动力流矢量图D3档时C1234离合器结合把动力传递给后太阳轮，而C35R离合器结合同样把动力传递给中间太阳轮，此档位动力流矢量分析如动画所示。由于传动组合中没有单向离合器参与，变速器能在D/M3档实现发动机制动。故障时的默认3档动力流矢量分析与D3档相同。4）D4档位动力流D4档时离合器工作状态如下：C1234离合器结合，前行星架与后太阳轮连接；C456离合器结合，前齿圈与后行星架总成连接，动力流传递如图8所示。图8D4档位动力流矢量图D4档时C1234离合器结合把前行星架动力传递给后太阳轮，而C456离合器结合把前齿圈（即输入轴）动力传递给后行星架总成，此档位动力流矢量分析如动画所示。由于传动组合中没有单向离合器参与，变速器能在D/M4档实现发动机制动。5）D5档位动力流D5档时离合器工作状态如下：C35R离合器结合，前行星架与中太阳轮连接；C456离合器结合，前齿圈与后行星架总成连接，动力流传递如图9所示。图9D5档位动力流矢量图D5档时C456离合器结合把前齿圈动力传递给后行星架总成，而C35R离合器结合把前行星架动力传递给中间太阳轮，此档位动力流矢量分析如动画所示。从矢量图上可以看出后齿圈总成（输出轴）做正向增速输出。由于传动组合中没有单向离合器参与，变速器能在D/M5档实现发动机制动。故障时的默认5档动力流分析与D5档相同。6）D6档位动力流D6档时离合器工作状态如下：CB26离合器结合，中太阳轮被固定；C456离合器结合，前齿圈与后行星架总成连接，动力流传递如图10所示。图10D6档位动力流矢量图D6档时C456离合器结合把前齿圈（即输入轴）动力传递给后行星架总成，而CB26离合器结合固定中间太阳轮，此档位动力流矢量分析如动画所示。从矢量图上可以看出后齿圈总成（输出轴）做正向增速输出。7）R档位动力流R档时离合器工作状态如下：C35R离合器结合，前行星架与中太阳轮连接；CBR1离合器结合，后行星架总成被固定，但小行星轮可以自转，动力流传递如图11所示。图11R档位动力流矢量图R档时C35R离合器结合把前行星架动力传递给中间太阳轮，而CBR1离合器结合固定后行星架总成，此档位动力流矢量分析如动画所示。从矢量图上可以看出后齿圈总成（输出轴）做反向减速输出。（4）6L50E自动变速器档位动力矢量分析图通过对各个档位的动力流进行矢量分析，最终得出6L50E自动变速器档位动力流矢量分析图。从图12上可以看出6L50E自动变速器各档位的确定和传动方向的判断。图126L50E自动变速器档位动力矢量分析图4、结束语将矢量法运用于自动变速器动力流分析中，对通用6L50E自动变速器的档位和动力传动方向进行分析，其结果表明了此分析方法的正确性，这也为自动变速器的设计和维修提供了便利。参考文献［1］过学讯.汽车自动变速器-结构原理.北京：机械工业出版社，2000［2］张泰岭.汽车自动变速器原理与检修[M].广东:广东科技出版社，2004.［3］饶振纲.行星传动机构设计[M].北京:化学工业出版社，2003.