拉维奈尔赫行星齿轮变速装置结构与工作原理

单元三行星齿轮变速装置1项目（5）拉维奈尔赫行星齿轮变速装置结构与工作原理1、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置结构与表示方法（1）拉维奈尔赫式行星齿轮机构仿真与结构简图表示方法图3-55拉维奈尔赫式齿轮机构仿真与结构简图单元三行星齿轮变速装置2单元三行星齿轮变速装置3拉维奈尔赫式行星齿轮机构实物图单元三行星齿轮变速装置4图3-62拉维奈尔赫式变速器传动结构剖视仿真示意图（2）用仿真与示意结合方式表示拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置单元三行星齿轮变速装置5用结构简图表示拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置B2B1F1C3C1C2图3-60拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置结构简图单元三行星齿轮变速装置62、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置（01M）结构与工作原理拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置由两行星排组成，每级行星排也是由太阳轮、行星轮及架、齿圈三部分组成，轮与轮之间装有离合器或单向离合器，轮与壳体间有制动器，通过离合器、单向离合器和制动器，对三轮进行不同的连接或制动组合，使变速器得到各种档位的输出。单元三行星齿轮变速装置73、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置传动比的计算（1）用运动方程计算传动比前排是单排单级行星齿轮机构，运动方程为：1n1+α1·1n2-(1+α1)·1n3=0（1）后排是单排双级行星齿轮机构，运动方程为：2n1–α2·2n2–（1–α2）·2n3=0（2）根据已知条件，解联立方式即可将传动比计算出来。单元三行星齿轮变速装置8（2）用矢量作图法计算传动比1）确定拉维奈尔赫式自动变速器矢量图的垂直线段S1小太阳轮1α-1｝｝行星架齿圈R1C1S2｝1｝α行星架齿圈大太阳轮C2R2S1小太阳轮1α-1｝｝行星架齿圈R1C1S2｝1｝α行星架齿圈大太阳轮C2R21α-1｝｝S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R｝1｝｝αα-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1S1S2小太阳轮大太阳轮行星架齿圈图1图2图3拉维奈尔赫式自动变速器矢量图的垂直线段画法如图1所示，前排是单排单级行星齿轮机构矢量图R2C2S2分别为前排齿圈、行星架和大太阳轮。如图2所示，后排是单排双级行星齿轮机构矢量图如图2所示。C1R1S1为后排行星架、齿圈、和小太阳轮。图3为两行星排各组件在垂直线段S2CRS2上的位置，其中后排小太阳轮S1在最上面，前排大太阳轮S1在最下面，R为共用齿圈，C为共用行星架,S2C=α，CR=1，RS1=α-1。单元三行星齿轮变速装置92）拉维奈尔赫式自动变速器矢量图的画法首先在图3上从S1或R或C或S2四点右向水平画出输入元件矢量n1或n2或n3（n1–小太阳轮转速；n2–齿圈转速；n3–行星架转速；n4–大太阳轮转速；右方向为顺时针，左方向为逆时针）。将输入元件水平线段端点与制动元件点（矢量为0）的连线（或延长线）与输出元件水平线段交点所确定的矢量线即为输出元件的矢量（转速大小和方向）。右方向为顺时针旋转，左方向为逆时针旋转。我们可以严格按比例画出矢量图线段的长度用相似三角形来计算拉维奈尔赫式自动变速器行星齿轮机构输入元件与输出元件的传动比，从而确定输出元件的矢量（转速大小和方向）。单元三行星齿轮变速装置104、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置机构各档传动分析与传动比计算表3-4拉维奈尔赫式变速器执行元件工作表档位C1C2C3B1B2FR○○D1○○D2○○D3○○D4○○L1○○单元三行星齿轮变速装置11（1）D1档转矩传动分析与传动比计算1）D1档转矩传动分析C1-前进离合器；C2-高倒离合器；B1-2档制动器；B2-低倒制动器F-1档单向离合器单元三行星齿轮变速装置12B2B1F1C3C1C2图3-64bD1档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图单元三行星齿轮变速装置131）D1档转矩传动分析从图3-64可知，离合器C1工作后，把后排小太阳轮与涡轮连成一体，于是小太阳轮便主动顺时针旋转，短行星轮必逆时针旋转（两齿轮外啮合），长行星轮必顺时针旋转（两齿轮外啮合），行星架以小太阳轮为轴逆时针旋转，但行星架逆时针旋转时被单向离合器F锁止制动，于是长短行星轮便在行星架上自转，长行星轮驱动齿圈顺时针旋转（两齿轮内啮合）而输出动力。前排长行星轮顺时针旋转，前排大太阳轮逆时针空转，对后排输出无干涉。单元三行星齿轮变速装置14图3-64cD1档时行星齿轮变速装置转矩传动仿真图单元三行星齿轮变速装置152）D1档传动比的计算从图可知，该变速器D1档是制动行星架，后排太阳轮输入，因此后行星排直接输出，只用单排双级行星齿轮机构运动方程便可计算出D1档传动比。单排双级行星齿轮机构运动方程为：2n1–α2·2n2–（1–α2）·2n3=0式中：2n1、2n2、2n3为后排行星齿轮机构的太阳轮转速、齿圈转速和行星架转速；α2为齿圈齿数与后排太阳轮齿数之比α2＞1。因2n3=0将2n3=0代入方程2n1–α2·2n2–（1–α2）·2n3=0中得：2n1–α2·2n2=02n1=α2·2n22n1/2n2=α2即传动比i=2n1/2n2=α2＞1即D1档传动同向减速增矩。①用运动方程计算D1档传动比单元三行星齿轮变速装置16②用矢量图法算D1档传动比S1S1RRRRRCCCCCRn2n2n2n2n1n3n111111α-12α-12α-12α-12α-12α1α1α1α1α122S12S12S11S11S11S1112n12n12n2S12③根据相似三角形传动比i=D1=2n1/n2=（α2-1+1)/1=α2＞1，即D1档为同向减速增矩D1档加速时后排传动矢量图如右图所示。①在垂直线段1S1CR2S1上过2S1点画右向矢量线2n1（小太阳轮输入）。②连接2n1端点和C点（因行星架制动C点矢量为0）与过R点水平线相交得n2，n2即为齿圈输出矢量（转速与方向）。单元三行星齿轮变速装置173）D位D1档汽车滑行传动原理（知识拓展内容）图3-66aD1档滑行时行星齿轮变速装置转矩传动示意图单元三行星齿轮变速装置18D1档汽车滑行时传动原理图3-66所示为D1档汽车滑行时传动原理图。从图可知，抬加速踏板瞬间，汽车因惯性作用仍按原速行驶，使输出轴即齿圈按原转速顺时针旋转。此时离合器C1仍工作，所以抬加速踏板则使小太阳轮低速顺转，于是便产生了以下传动情况：齿圈由原来输出变成滑行时的输入按原转速顺时针旋转，长行星轮顺时针旋转（两齿轮内啮合），短行星轮逆时针旋转（两齿轮外啮合）空转，使行星架顺转，单向离合器F1解锁。可见滑行时通过行星架的顺时针空转使小太阳轮不干涉发动机的顺时针低速运转，使发动机对滑行无制动作用。单元三行星齿轮变速装置19B2B1F1C3C1C2图3-66bD1档滑行时行星齿轮变速装置转矩传动结构简图单元三行星齿轮变速装置20图3-66cD1档滑行时行星齿轮变速装置转矩传动仿真图单元三行星齿轮变速装置21（2）D2档动力传动分析与传动比计算1）D2档转矩传动分析图3-67aD2档行星齿轮变速装置转矩传动示意图单元三行星齿轮变速装置22D2档加速时转矩传动分析当自动变速器升入D2档车速范围时，从表3-4可知此时离合器C1仍工作，但制动器B2将前排大太阳轮制动，其传动原理如图3-67所示。离合器C1工作后，使后排小太阳轮主动顺时针旋转，所以当小太阳轮主动顺时针旋转后，短行星轮强行逆时针旋转（两齿轮外啮合），使长行星轮顺时针旋转（两齿轮外啮合），因前后排长行星轮共用，所以在前排，长行星轮既自转又绕固定的太阳轮公转，又因制动器B2制动了大太阳轮，所以齿圈顺时针旋而输出动力。由于长行星轮自转加公转，带动行星架顺时针旋转，但对输出不起干涉作用。单元三行星齿轮变速装置23B2B1F1C3C1C2图3-67bD2档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图单元三行星齿轮变速装置24图3-67cD2档时行星齿轮变速装置转矩传动仿真图单元三行星齿轮变速装置252）D2档传动比的计算①用运动方程计算D2档传动比从传动过程可知，D2档时，输入件是后排太阳轮，输出件是齿圈，但制动件是前排大太阳轮，因此，必须通过两个行星排运动方程的联立才能求出后排太阳轮与齿圏的传动比，才能求出D2档的传动比。前排运动方程为：1n1+α1·1n2-(1+α1)·1n3=0（1）后排运动方程为：2n1–α2·2n2–（1–α2）·2n3=0（2）式中：1n1、1n2、1n3为前排大太阳轮转速、齿圈转速和行星架转速；2n1、2n2、2n3为后排小太阳轮转速、齿圈转速和行星架转速α1为齿圈齿数与前排太阳轮齿数之比α1＞1。α2为齿圈齿数与后排太阳轮齿数之比α2＞1因后排与前排齿圏公用，因此：1n2=2n2前后排共用一个行星架，因此：1n3=2n3因B2工作，1n1=0因输入件是后排太阳轮2n1，齿圈1n2=2n2输出，求传动比2n1／2n2，解上述联立方程即得D2档传动比i=2n1/2n2=（α1+α2）／（1+α1）＞1即D2档为同向减速增矩。单元三行星齿轮变速装置26②用矢量图法计算D2档传动比1α-1｝｝S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R｝1α-1｝｝αn2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1α-1αααααααααααD2档加速时传动矢量图D2档加速时传动矢量图如右图所示。在垂直线段S2CRS1上过S1点画右向矢量线n1（小太阳轮输入）。连接n1端点和S2点（因大太阳轮制动S2点矢量为0）与过R点做的水平线相交得n2，n2即为齿圈输出矢量（转速与转向）。根据相似三角形原理n1/n2=（α2-1+1+α1）/（1+α1）=（α1+α2）/（1+α1）＞1即D2档传动比i＞1。D2档为同向减速增矩。单元三行星齿轮变速装置27（3）D3档转矩传动分析与传动比计算图3-70aD3档行星齿轮变速装置转矩传动示意图单元三行星齿轮变速装置281）D3档转矩传动分析当换档杆在D位，汽车车速升入D3档范围时，此时离合器C1仍工作，但制动器B2切换成离合器C2，其传动原理图如图3-70所示。C1将后排小太阳轮与涡轮相连，而前排大太阳轮因离合器C2工作也与涡轮相连，因此前后太阳轮便连成一体。由于前后排齿圈共用，使两个行星排连成一刚体，在涡轮带动下使齿圈顺转并以1∶1的传动比输出，称为直接档。单元三行星齿轮变速装置29B2B1F1C3C1C2图3-70bD3档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图单元三行星齿轮变速装置30图3-70cD3档行星齿轮变速装置转矩传动仿真图单元三行星齿轮变速装置312）D3档传动比的计算①用运动方程计算D3档传动比D3档时，前排运动方程为：1n1+α1·1n2-(1+α1)·1n3=0（1）后排运动方程为：2n1–α2·2n2–（1–α2）·2n3=0（2）因C1将后排小太阳轮与涡轮相连，而前排大太阳轮因离合器C2工作也与涡轮相连，因此前后太阳轮便连成一体。又前后排齿圈共用，因此使两个行星排连成一刚体。所以1n1=1n2=1n3=2n1=2n2=2n3传动比i=D3=2n1/2n2=1即D3档传动比i=D3=1，D3档传动为同向、同速、同矩。单元三行星齿轮变速装置32②D位D3档加速时传动用矢量图计算D3档传动比S1RCn2n11α-12α12S112n11D3档加速时传动矢量图如右图所示。在垂直线段1S1CR2S1上过2S1、1S1画右向矢量线2n1和1n1（大小太阳轮通过离合器C1、C2均与涡轮相连输入转速转向相同