案例四项目三汽车自动变速器行星齿轮机构

汽车自动变速器机械传动机构适应专业:汽车运用技术、汽车电子技术、汽车检测与维修课时：4节汽电1201，汽检1203主讲人：邓家林教学目标教学目的知识能力1）了解自动变速器机械传动机构的功能及操作；2）了解变速器中行星齿轮组及执行元件的构成和工作原理；3）了解自动变速大中如何改变传动比；方法目标1）能进行自动变速器分解后执行元件的具体功能分析；2）能理解执行元件的原理并应用到维修中的装配、调整等；3）能根据机械传动原理进行机械故障分析，从而进行故障的快速判断。素质能力1）培养学生相互沟通能力2）培养学生团队协作的能力3）培养学生的思维修能力重点了解自动变速器的表示方法难点自动变速器的功能及结构●行星齿轮机构工作原理执行元件机构工作原理典型行星齿轮机构工作原理本次课主要介绍的内容有：●行星齿轮机构基础原理●简单行星齿轮组工作原理一、机械传动机构的结构类型机械传动机构执行元件离合器制动器单向离合器齿轮传动机构平行轴式传动机构行星齿轮传动机构辛普森拉威娜CR-CR其他●行星齿轮机构基础原理•行星齿轮变速器，属于一种齿轮箱，它是由行星齿圈、太阳轮、行星轮（又称卫星轮）和齿轮轮轴组成，根据齿圈、太阳轮和行星轮的运动关系，可以实现输入轴与输出轴脱离刚性传动关系、输入轴与输出轴同向或反向传动和输入与输出轴传动比变化，并在陆用、航海、航空等交通运输工具中得到广泛应用。二、行星齿轮组成行星齿轮一方面可绕自己的轴线回转，另一方面又可随着行星架一起绕其固定轴线旋转，即既有自转又有公转。太阳轮行星架行星小齿轮齿圈三、齿轮基础原理1）旋转方向：(1)两个外齿轮互相啮合进行旋转时，它们以相反方向旋转，见图。(2)一个外齿轮和一个内齿轮相互啮合进行旋转，两个齿轮以相同方向旋转。(3)两个外啮合齿轮互相啮合旋转(4)一个外齿轮和一个内齿轮相互啮合例如，如果两个齿轮齿数相等，传动比即为1:0。当这些齿轮其中之一旋转时，另一个齿轮即以相同转速旋转。如果主动齿轮有10个齿，而从动齿轮有20个齿，其传动比为2:1，在主动齿轮旋转1整圈时，从动齿轮旋转1/2圈。从动齿轮齿数主动齿轮齿数传动比=2)转速和传动比3)中间齿轮中间齿轮又称惰轮，只起到改变输出被动齿轮转动方向是作用，对传动比的比值没有影响插一张图，中间那个小齿轮就是中间齿轮4)转速和扭矩•扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。•它反映在汽车性能上，包括加速度、爬坡能力以及悬挂等。•最大扭矩转速就是指发动机输出最大扭矩时的转速．•车辆行驶，发动机转速在低速时能够给出的扭矩越大，发动机此时的推动力越大。●简单行星齿轮组工作原理单排行星齿轮机构的工作情况档位固定部件输入部件输出部件旋转方向1降速档齿圈太阳轮行星架相同方向2超速档齿圈行星架太阳轮相同方向3降速档太阳轮齿圈行星架相同方向4超速档太阳轮行星架齿圈相同方向5倒档位（降速）行星架太阳轮齿圈相反方向6倒档位（超速）行星架齿圈太阳轮相反方向7直接档没有任意两个第三元件同向同速8空档位没有不定不定不转动令太阳轮齿数为Z1，齿圈齿数为Z2。设α=Z2/Z1；则有公式:n1+αn2-(1+α)n3=0。分别把三元件中任一元件当主动件，被动件及固定件就可以得到以下不同的传动方案：一、单排行星齿轮机构传动过程分析行星轮齿圈n2太阳轮n1行星架n31、不传递动力(空档）不传递动力：传动比=0条件：三个元件自由转动n1+αn2-(1+α)n3=0齿圈n2太阳轮n1行星架n3制动n1输入n2输出n32、减速：条件：主动件-齿圈，被动件-行星架，固定件-太阳轮。n1+αn2-(1+α)n3=0（n1=0）传动比=n2/n3=（1+α）/α齿圈输入，行星架自转，太阳轮因定，行星架公转，齿圈转一圈行星架达不到一圈。减速反向：条件：主动件-太阳轮，被动件-齿圈，固定件-行星架。n1+αn2-(1+α)n3=0（n3=0）传动比=n1/n2=-α制动n3输入n1输出n2直接传动：传动比=1条件：任何两元件被刚性联接。中挡太阳轮不动，行星架被动，齿圈主动。n1+αn2-(1+α)n3=0n3=n1或n3=n2或n1=n2任意固定两个件。刚性联接3n1n23、直接传动制动n1输入n3输出n2增速转动：条件：主动件-行星架，被动件-齿圈，固定件-太阳轮。n1+αn2-(1+α)n3=0（n1=0）传动比：n3/n2=α/（1+α）行星架绕太阳轮公转，行星架转一圈，齿圈转一圈多。4、增速传动制动n2输入n3输出n1增速转动：条件：主动件-行星架，被动件-太阳轮，固定件-齿圈。n1+αn2-(1+α)n3=0（n2=0）传动比=n3/n1=1/（1+α）行星架绕齿圈内旋转，太阳轮转一圈，行星架会相对小的角度。增速反向传动条件：主动件-齿圈，被动件-太阳轮，固定件-行星架。n1+αn2-(1+α)n3=0（n3=0）传动比=n2/n1=-1/α制动n3输出n1输入n2主动件被动件•高挡（超速挡）太阳轮不动，行星架主动，齿圈被动。•（1）太阳轮制动，齿圈主动，行星架从动，则n1＝0，•故传动比i23＝n2/n3＝(1＋α)/α1同向减速，高速档•（2）太阳轮制动，行星架主动，齿圈从动，则n1＝0，故传动比•i32＝n3/n2＝α/(1＋α)1•同向增速，超速档•（3）齿圈制动，行星架主动，太阳轮从动，则n2＝0，故传动比•i31＝n3/n1＝1/(1＋α)1•同向增速，超速档主动件被动件行星齿轮机构工作原理●执行元件机构工作原理典型行星齿轮机构工作原理本次课主要介绍的内容有：●离合器工作原理●制动器工作原理行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状态，挡位变换必须通过以不同方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束(即固定或连接某些基本元件)来实现。能对这些基本元件实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成，离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。●离合器工作原理1.多片离合器(1)作用自动变速器中的湿式多片离合器是用来连接输入轴或输出轴和某个基本元件，或将行星齿轮机构中某两个基本元件连接在一起实现转矩的传递。离合器离合器片•(2)离合器构造：•一般为多片摩擦式，是液压控制的执行元件。•基本组成:离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、离合器片（钢片、摩擦片）、花键毂•摩擦片与旋转的花键毂的齿键连接，可轴向移动，为输入端，片上有钢基粉末冶金层或合成纤维层。•从动钢片与转动鼓的内花键连接也可轴向移动，可输出扭矩。•活塞为环状，另外活塞上有密封圈、回位弹簧。(3)离合器工作原理（4）安全阀的功用•压力油进入液压缸时，钢球在油压作用下压紧在阀座上，安全阀处于关闭状态，保证液压缸的密封。•压力油排出时，缸体内的压力下降，安全阀在离心力作用下离开阀座处于开启状态，残留在缸内的液压油因离心力作用排出，使离合器分离彻底。2.单向离合器(1)作用：单方向固定行星齿轮机构中某个基本元件的转动。(2)常见形式：滚柱斜槽式（液力变矩器常用）和楔块式（行星齿轮变速器常用）。(3)单向离合器工作原理制动器的功用是固定行星齿轮机构中的某个基本元件，阻止其旋转。在自动变速器中常用的制动器有湿式多片式制动器和带式制动器两种。●制动器工作原理（1）片式制动器•片式制动器：其结构与片式离合器相同。不同之处是制动器从动片的外圆花犍齿与固定的变速器外壳连接，可轴向移动，以便接合时将主动件制动，使行星齿轮机构改组换档。•能通过增减摩擦片数来满足不同排量发动机的要求，故小轿车使用很多。片式制动器工作过程湿式多片式离合器与制动器有哪些异同？结构相近：有带内齿的片（涂摩擦材料）和带外齿的盘。原理相同：充油压紧，泄油放松。功能取决于被连接构件的运动特点：连接两个可运动件——离合器连接可动件与固定件——制动器（2）带式制动器带式制动器是由围绕在制动鼓外圆周的制动带收缩或放松而产生制动效果的一种制动器。优点：结构简单易于安装，带式制动器轴向尺寸小可缩短变速器的长度。缺点：使变速器壳体上产生局部的高应力区；制动带磨损后需要调整间隙；工作的平顺性差，控制油路中多配有缓冲阀。带式制动器组成：带式制动器由制动鼓、制动带和伺服装置组成，如下图所示。伺服装置由液压活塞、密封圈、回位弹簧和推杆等组成。带式制动器的制动鼓与行星齿轮变速机构的某个元件相连，并随之转动或制动。制动带的一端固定在变速器壳体的支架或调整螺钉上，另一端与伺服机构的推杆连接。当制动器油道打开时，液压油便进入伺服缸施压腔内，在液压作用下，推动活塞克服回位弹簧的弹力推动推杆左移，使制动带箍紧制动鼓，摩擦力使制动鼓被制动。若伺服缸施压腔内液压油泄出，则回位弹簧推动活塞右移，使推杆回位，制动带放松，解除对制动鼓的制动。行星齿轮机构工作原理执行元件机构工作原理●典型行星齿轮机构工作原理本次课主要介绍的内容有：●辛普森式行星齿轮机构●拉维奈尔赫式行星齿轮机构辛普森齿轮机构，是美国褔特汽车公司的一位工程师HowardSimpson，在他毕生从事汽车设计研究工作期间，由于设计发明了一种性能优越的特殊行星变速机构而闻名于世，该行星变速机构的主要构件有太阳轮、行星轮和环齿轮。将两行星排巧妙连接，则档位数变得更多（可以三进一退），而且具有结构简单紧密、传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好等一系列优点；它适用于各种自动变速箱和动力换档变速箱，当时汽车界即将其定名为“辛普森齿轮机构。辛普森齿轮机构的问世，立即被美国褔特、通用、克莱斯勒等三家最大的汽车公司所采用，从70年代初期开始，即一直大量生产。●辛普森式行星齿轮机构1、行星齿轮组成共用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成,是一种复合式行星齿轮机构。可以提供3个前进档和1个倒档。行星齿轮的一半或一部分被称为前行星齿轮机构，而另一部分被称为后行星齿轮机构。其结构特点是：两个行星排共用1个太阳轮。有2种类型组件：1)、前圈与后行星架相连作为输出；2)、前行星架与后圈相连作为输出；2、各换挡执行元件的名称C0一超速离合器：超速排太阳轮与行星轮C1一1号离合器：输入轴与传动轴（后齿圈）C2一2号离合器：输入轴与太阳轮组件B0一超速制动器：制动超速太阳轮B1一1号制动器：制动太阳轮B2一2号制动器：与F1配合阻止太阳轮逆时针转动B3一3号制动器：制动前排行星架F0一超速单向离合器：阻止超速行星架逆时针转动F1一1号单向离合器：与B2配合阻止太阳轮逆时针转动F2一2号单向离合器：阻止前排行星架逆时针转动C0：超速档离合器，除超速档外均工作（P、R、N、D、2、L）；C1：前进档离合器，除倒档外均工作（手柄在D、2、L位置）；C2：高档、倒档离合器，D3、OD、R档工作；B0：超速档制动器，只有OD档时工作；B1：2档滑行制动器，自22档时工作；B2（F1）：2档制动器在D2、D3、OD、22均工作。B3：低、倒档制动器，在R、L档工作；F0：超速档离单向合器，防止太阳轮超过行星架，除P、R、OD均工作；F1：与B2一起，阻止太阳轮逆时针转，在D2、22工作；F2：阻止前行架逆时针转动，在D1时工作。3、执行元件认识3个离合器、4个制动器和3个单项离合器共10个。4、丰田自动变速器行星齿轮变速器换档执行元件超速挡行星架前行星架后行星架中间轴输入轴输出轴超速挡太阳轮超速挡齿圈前行星齿圈太阳轮后行星齿圈B0：超速挡制动器F0：超速挡单向离合器C0：超速挡离合器B1：Ⅱ挡滑行制动器F1：Ⅱ挡单向离合器C1：前进挡离合器B2：Ⅱ挡制动器F2：低挡单向离合器C2：高挡及倒挡离合器B3：低挡及倒挡制动器•拉维奈尔赫式行星齿轮变速箱采用的是与辛普森式行星齿轮机构一样著名的拉维奈尔赫式行星齿轮机构，这是一种复合式行星齿轮机构，它由一个单行星轮式行星排和一个双行星轮式行星排组合而成：后太阳